电动汽车无线充电专利技术分析

摘 要：【目的】无线充电是电动汽车行业发展的核心基础，对电动汽车无线充电专利技术的申请趋势、技术发展脉络进行剖析，以期掌握电动汽车无线充电专利技术的发展态势。【方法】通过专利分析，重点研究电动汽车无线充电专利申请的变化趋势、申请人区域分布、申请人排名、专利申请的技术构成等。【结果】在电动汽车无线充电技术领域，日本和韩国企业占据主导地位。其中，日本丰田、韩国现代的专利申请量具有领先优势。【结论】我国在电动汽车无线充电技术领域起步虽晚，但发展较快，涌现了国家电网、中兴新能源汽车等优势企业，但整体上专利技术缺乏核心竞争力，且面临较强的专利壁垒。

关键词：电动汽车；无线充电；专利分析；发展态势

中图分类号：U469.72" " " 文献标志码：A" " 文章编号：1003-5168（2024）13-0126-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.13.026

Patent Technology Analysis of Wireless Charging for Electric Vehicles

LIU Hongyan YAO Riying WANG Guibin

（Patent Examination Cooperation（Jiangsu） Center of the Patent Office， CNIPA， Suzhou 215011， China）

Abstract： [Purposes] Wireless charging is the core foundation of the development of the electric vehicle industry. This article analyzes the application trends and technological development veins of wireless charging patent technology for electric vehicles， in order to grasp development status of wireless charging patent technology for electric vehicles.[Methods] Through patent analysis， electric vehicle wireless charging patent application changing trends， applicant area distributions， applicant rankings， and technical make-up of patent applications were intensively studied.[Findings] In the field of wireless charging technology for electric vehicles， companies from Japan and the republic of Korea dominate， while Toyota from Japan and Hyundai from the republic of Korea have absolute advantages in patent applications.[Conclusions] Although wireless charging technology for electric vehicles started late in China， it has developed rapidly， with the emergence of advantageous enterprises such as State Grid and ZTE New Energy Vehicles. However， overall， patent technology lacks core competitiveness and faces strong patent barriers.

Keywords： electric vehicle; wireless charging; patent analysis; development status

0 引言

近年来，电动汽车无线充电技术取得快速发展，有望成为电动汽车充电技术的发展方向［1-3］。随着电动汽车无线充电技术［4-5］的发展，特斯拉、沃尔沃、丰田、宝马、奥迪等公司开始加大无线充电技术的研发投入，WiTricity与丰田、西门子与宝马等也展开了合作。国内公司比亚迪在无线充电技术方面也取得了一定进展，其推出的“DiLink”无线充电系统，提高了充电效率［6］。本研究认为有必要对电动汽车无线充电技术的专利技术进行分析，以期对国内相关企业及科研院所有一定的启发和借鉴。

本研究以Himmpat等数据库中截至2023年6月30日已经收录的公开专利数据为基础，经检索、导出数据并标引去除明显的噪声，得到电动汽车无线充电专利申请全球总申请量为6 222件。根据上述专利数据库的相关统计数据，对电动汽车无线充电的专利申请情况以及技术发展进行分析。

1 全球专利申请趋势分析

电动汽车无线充电技术的全球专利申请趋势如图1所示，其发展可分为萌芽期、增长期和成熟期3个阶段。

第一阶段（2008年以前）为萌芽期：该时期全球专利申请量每年只有数件，且主要集中于欧美，此时正处于摸索研究阶段。这个时期的专利主要涉及汽车的无线充电装置和充电系统，美、日、韩在国内外均投入了研发和生产，在专利申请上处于领先地位，提前开始了电动汽车无线充电的专利申请和布局。

第二阶段（2008—2018年）为增长期：该时期应用无线充电技术的便携式设备、电动汽车等迎来了发展热潮，采用无线充电技术的电动汽车专利申请量具有平稳增长的趋势。随着知识产权制度在中国的不断深入推广和普及，企业对创新的保护意识不断加强，中国企业开始有意识地进行专利申请和布局，带来了电动汽车无线充电专利申请量在全球的增长。

第三阶段（2019年至今）为成熟期：2019年以后，无线充电技术专利申请量没有明显增加，全球申请量有所下滑。造成申请量出现峰值后下降的原因可能包括以下几点：一方面，电动汽车无线充电技术已经成熟，许多企业减少了无线充电技术的研发投入，更注重对专利成果进行转化和应用；另一方面，2019年开始，我国开始更加重视专利申请的质量和价值，更多企业开始关注高质量专利的申请和布局，这在一定程度上导致了无线充电领域专利申请量减少。

2 全球专利申请情况分析

2.1 全球专利申请区域分布

2.1.1 主要目的地国家/地区。电动汽车无线充电技术专利申请的主要目的地包括欧洲专利局（EPO）、中国国家知识产权局（CNIPA）、美国专利商标局（USPTO）、日本特许厅（JPO）、韩国知识产权局（KIPO）等。其中，CNIPA、USPTO、JPO和KIPO占比分别为49.78%、11.91%、8.65%、9.89%，电动汽车无线充电专利申请的主要目的地为中国、美国、日本、韩国。

2.1.2 主要来源国家/地区。从电动汽车无线充电全球专利申请来看，来自中国的申请排名第一，排名第二至第四位的国家为韩国、日本和美国。中国、韩国、日本、美国占比分别为64.57%、10.47%、10.10% 和8.15%，是专利申请的主要来源区域。

2.2 全球专利流向分析

2.2.1 主要国家/地区的专利目的地流向。主要国家/地区的专利目的地流向分布如图2所示。从主要申请国家和地区来分析，美国申请人除了在美国本土提交申请外，还在日本、德国、中国、欧洲以及国际局提交了申请。说明美国企业除了在本土进行专利申请，也注重在亚洲和欧洲进行专利布局。而在亚洲，日本申请人除了重视在本国的申请，也在中国、美国和欧洲等地进行了专利申请；韩国除了重视在本国的申请，也在中国和美国进行了较多数量的专利申请。日本和韩国申请人在美国的专利申请要多于在中国的专利申请。而中国申请人的专利数量虽然体量最大，但大多是在国内提交的，在其他国家提交的申请量较少。德国申请人除了在本国进行专利申请外，在美国、欧洲以及中国也提交了一定数量的专利申请。此外，对比分析美国申请人、日本申请人和中国申请人的主要目标市场，可以看到在电动汽车无线充电的技术领域，中国申请人的主要目标市场是中国国内，占据全球所有市场的94.5%，其海外市场占全球所有市场的5.5%；而美国申请人海外市场占全球所有市场的78.54%，其国内市场为21.46%；日本申请人海外市场占全球所有市场的60.45%，其国内市场为39.55%；韩国申请人海外市场占全球所有市场的60.78%，其国内市场为29.22%。可见，中国申请人主要集中在国内申请专利，而美国、日本和韩国申请人在国内布局专利的同时也注重在国外市场的专利布局。

2.2.2 主要国家/地区/区域性组织专利总体申请趋势。从图3可以看出，在专利申请量变化趋势中，2008年以前，世界各国的电动汽车无线充电专利申请量处于较低水平。我国从2010年开始出现明显的增长，2016—2018年更是出现了快速增长，增幅远超其他国家。可能是由于我国大力发展电动汽车行业，并且鼓励国内企业发明创新，为国内企业提供了较好的专利扶持政策，从而使国内企业开始勇敢创新并积极申请专利。同时由于近年来我国电动汽车行业蓬勃发展，其他国家也比较关注我国国内市场，纷纷在我国加强了专利布局。从变化情况来看，美国的专利申请量于2010年开始增加，之后处于一个较为稳定的水平；日本和韩国分别在2012年和2014年达到增长极值，之后专利申请趋势开始减缓。

2.3 全球专利申请人排名分析

图4是全球专利申请量排名前十的申请人专利申请情况。日本丰田排名第一，韩国现代排名第二，中国国家电网排名第三，其余排名前十的申请人依次为中国中兴新能源汽车、美国高通、韩国起亚、日本福特、美国WiTricity、中国中惠创智无线供电以及比亚迪。

排名第一的丰田集团是世界领先的汽车生产供应商，其研发的充电系统包括通过磁共振方式，利用设置在地面的线圈（输出端）与设置在汽车上的线圈（接收端）这两组线圈之间产生的磁共振传输电力。该方式能够减少电力输出线圈和电力接收线圈之间的因位置偏移、高低差引起的电力传输效率降低的问题。排名第二的是韩国现代汽车公司，2020年现代汽车销量排名世界第四位，共售出车辆652万台。排名第三的是中国国家电网有限公司，国家电网受益于长期稳定的高水平研发投入，表现出极强的技术创新能力。国家电网的电动汽车无线充电、电动汽车V2G充电桩等一批国家电网“暖科技”已经开始出现在一些城市。国家电网紧跟创新发展步伐，积极整合最优势科研力量，共同围绕能源互联网、电动汽车无线充电、低压直流及可充可放技术（V2G）等课题开展深入研究，并与东南大学、中兴通讯等进行研发合作，取得了喜人成果。高通和WiTricity是美国电动汽车无线充电技术的代表性企业，其中，高通是电动汽车无线充电技术的领先厂家，并收购了无线充电公司Halo。

3 结论

无线充电技术的研究主要集中在美国、日本、韩国，高通（Qualcomm）、WiTricity、丰田、福特、比亚迪、宝马等企业非常重视无线充电技术的研发和专利布局。相比于充电桩和换电站方式存在的局限性，无线充电技术具有更加便捷、安全、占用土地资源少等优点，代表着电动汽车充电技术的发展方向。近年来，国内企业也非常重视无线充电技术，电动汽车的无线充电技术具有巨大的发展空间。

电动汽车因节能减排的优点受到各国青睐，建议国内公司对电动汽车无线充电技术领域加大科研投入，鼓励电动汽车无线充电技术高价值专利的申请，并进行高质量专利布局，增强自主产权意识。同时建议企业在保护知识产权的同时提升电源芯片、磁性材料、传输线圈以及模组制造等产业链市场的占有率。

参考文献：

［1］国务院办公厅. 国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》［EB/OL］.（2020-11-02）［2023-11-08］.https：//www.gov.cn/xinwen/2020-11/02/content_5556762.htm.

［2］齐丽媛，熊江，王瑞，等.电动汽车无线充电研究进展［J］. 电池工业，2021（1）：46-49.

［3］余金永， 段佳钢. 电动汽车无线充电技术的研究与应用［J］. 时代汽车，2022（1）：125-126.

［4］王振亚，王学梅，张波，等.电动汽车无线充电技术的研究进展［J］.电源学报，2014，12（3）：27-32.

［5］张立强，李练兵. 电动汽车充电技术［M］.天津：天津大学出版社， 2019.

［6］谢倩媛， 徐倩. 电动汽车充电技术及应用研究［J］.通信电源技术，2019（10）：150-151.