基于專利地圖的混合動力電動汽車競爭情報研究

〔摘 要〕主要介紹了國內外混合動力電動汽車的發展狀況和趨勢，通過檢索德溫特創新索引（DII）數據庫中的相關專利，研究了混合動力電動汽車在世界范圍內的發展趨勢、專利布局、關鍵技術、研究熱點等相關問題，加強對專利情報的分析和利用已成為當前國際企業競爭情報的一種常見手段。

〔關鍵詞〕混合動力電動汽車；德溫特創新索引；專利地圖

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１０．１１．０１３

〔中圖分類號〕Ｇ３５０ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１０）１１－００５３－０６

Study on the Hybrid Electric Vehicle Competitive

Intelligence Based on Patent MapHuang Yuanhui

（Shenzhen Science Technology Library，Shenzhen 518055，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕This paper mainly introduced the development and trendency of Hybrid Electric Vehicle.By searching the patents in the Derwent Innovation Index database，studied on the developing trendency，patent arrangement，key technology， research hotspot of Hybrid Electric Vehicle，and so on.Strengthening the patent competitive intelligence research becomes a common way of international enterprise competitive intelligence.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕hybrid electric vehicle;derwent innovation index;patent map

１ 國內外混合動力電動汽車的發展

進入21世紀以來，汽車工業所帶來的能源短缺與環境污染等問題越來越受到世界各國政府的重視。當前，許多國家政府、世界知名的汽車企業和科研機構紛紛研制開發低能耗、低排放，且能滿足現代使用性能要求的新型汽車。混合動力電動汽車應運而生，成為當代國際電動汽車開發的熱點和潮流之一，汽車工業領域在市場上掀起了環保、綠色、低碳之爭［１］。

混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle，以下簡稱HEV）是在純電動汽車開發過程中為有利于市場化而產生的一種新的車型。它將現有內燃機與一定容量的儲能器件（主要是高性能電池或超級電容器）通過先進控制系統相組合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放［２］。

１.１ 國外混合動力電動汽車的發展

上個世紀90年代以來，國外的汽車企業均投入巨資進行混合動力電動汽車的研發，現代電子，控制技術，新型材料等高新技術的應用極大促進了該類車型的發展，各種HEV如雨后春筍紛紛面世。Audi的Duo，Toyota的Prius，Honda的Insigh，Daimler Chrysler的Douge Intrepid ESX3，Ford的Prodigy，Nissan的Tino，GM的Precept，其中許多車型已是成熟產品。豐田的Prius混合動力電動汽車是世界上第一款大批量生產的HEV，從1997年上市到現在，在混合動力電動汽車總銷量中占有相當大的比重，代表了該領域的最高水平［３］。作為最早開發混合動力車型的豐田汽車目前已經推出了雷克薩斯和豐田品牌旗下的多款混合動力車型，不久前國產混合動力版凱美瑞也成為豐田汽車在國內投產的第二款混合動力車型。2010年北京車展期間，包括大眾、奔馳、寶馬、標致雪鐵龍、雷諾等歐洲主流制造商也都展出了主打的混合動力版車型。

１.２ 國內混合動力電動汽車的發展

我國十分重視HEV的研究開發，并將其作為“十五”、“十一五”863重大專項內容，早在20世紀90年代我國就開始有關電動汽車的研制。1998年清華大學與廈門金龍公司合作并研制混合動力電動客車；同年江蘇理工大學承擔了江蘇科委下達的重點工業科技攻關項目——混合動力電動公交輕型客車ZJK6700HEV串聯式混合動力的研制；一汽在2001年第3屆北京國際清潔車展上推出一款混合動力電動轎車——紅旗CA7180AE；東風汽車公司承接863混合動力公交車的研制，于2003年投入武漢510路公交線運營；2008北京奧運會、北京殘奧會期間，15臺東風混合動力客車將圍繞奧林匹克1路專線24小時不間斷運營，發車頻次為5分鐘左右1班，每天運行150班次；2010年北京國際車展倡導綠色科技的比亞迪汽車，攜自主研發制造的3款新能源車出征，依托自己在電池領域的優勢，比亞迪很快擁有了核心技術——鐵電池，它儲能多、功率大、所含化學物質均可回收，不會對環境造成任何危害，是綠色環保的電池，目前比亞迪已擁有F3DM、F6DM、e6三款成熟的新能源車，其中F3DM已于08年年底上市，并在2010年推出了低碳版開始對個人消費者出售；上汽榮威也推出了一款小型的電動概念車E1，這款概念車在設計和理念上，已經不輸于國際著名的幾家汽車制造商。

隨著“低碳時代”的到來，國內外汽車企業在未來新一輪的新能源技術爭奪戰中，如何才能不再處于市場的被動局面，就需對當前HEV的發展技術有足夠的認識和了解。

２０１０年１１月第３０卷第１１期基于專利地圖的混合動力電動汽車競爭情報研究Ｎｏｖ.，２０１０Ｖｏｌ.３０ Ｎｏ.１１２ 專利地圖及其主要類型

２.１ 專利地圖的概念和作用

根據世界知識產權組織（WIPO）的統計，有效運用專利信息，可以縮短研發時間60%，節省研發經費40%，90%～95%的研發成功可以在專利文獻中得到［４］。目前世界上已有3 000多萬份專利文獻，并且以每年100萬份的速度遞增。專利分析的理論基礎是PatentMap（專利地圖，縮寫為PM）理論，是通過對專利情報加工，將加工結果用直觀的圖形進行考察理解而建立的理論，可以定義為：專利信息圖形化處理和專利數據的系統管理方法。專利地圖可以分析技術分布態勢、指明技術發展方向，通過它可以掌握競爭對手的技術實力和進展情況，在自主創新活動中科學合理地定位。因此，專利地圖是指導政府部門、科研機構、高新企業進行專利戰略布局和專利技術研發的有效分析手段之一［５］。

２.２ 專利地圖的主要類型

根據不同制作目的和分析側重點，專利地圖大致可分為3類：專利管理地圖、專利技術地圖、專利權利地圖［６］。

（１）專利管理地圖。專利管理地圖將大量的資料依據“專利數量”、“專利權人／專利申請人”、“發明人”、“引證率”、“專利分類號”、“專利年齡”等不同變量做歸納分析，反映業界或某一領域的分布、趨勢等方面狀況。主要包括：歷年專利件數動向圖、專利權人／專利申請人分布圖、所屬國專利數量比例圖、企業發明陣容比較圖、技術生命周期圖等。（２）專利技術地圖。專利技術地圖是在深入研讀相關專利資料，歸納出重要專利的技術類別及功效類別等分類指標，揭示特定技術的動向，并進一步預測技術的未來趨勢。它與技術研發方向的決策息息相關，并為研發中的回避設計、技術地雷、技術挖洞等戰略提供重要信息依據和參考，對技術創新有重要作用。主要包括：專利技術功效矩陣圖、專利技術發展圖等。（３）專利權利地圖。專利權利地圖是將專利權利要求作為主要分析對象，制作已有技術專利的權利范圍地圖，揭示權利要求范圍、權利狀態、侵權可能性等信息。其目的一是在于嚴格規劃自身的研發計劃和權利要求，規避已有專利申請；二是可評估自身技術的專利性和產業利益。對于研究熱門領域和重點領域，權利地圖無疑具有非常重要的指導作用，特別是可以作為“專利戰術”配合技術部門的“技術戰術”。實際操作中除一些具有明顯技術信息特征的專利地圖以外，很難界定某一地圖僅僅是為了管理需要而繪制，或者僅僅為技術或權利范圍服務，因為企業的發展中管理和技術本就緊密相連［７］。

３ 混合動力電動汽車的專利地圖實證研究

３.１ 專利檢索

檢索的專利數據庫為德溫特創新索引（Derwent Innovation Index，簡稱DII），是德溫特公司與ISI（Institute for Scientific Information）公司合作開發的基于ISI統一檢索平臺的網絡版專利數據庫，以Topic=Hybrid Electric Vehicle* or HEV or Hybrid Electric Car*作為檢索式，入庫時間限制為2000年至2009年12月31日，在DII中共檢索出16 523項專利（DII不包括實用新型和外觀專利）。

３.２ 混合動力電動汽車發展趨勢分析

對2000-2009年全球混合動力電動汽車專利申請數量進行統計，其統計分析結果如圖１所示。由圖１可以看出，進入21世紀的前三年HEV專利申請數量基本持平，從2003年開始成倍增長，以后表現出逐年增長的趨勢，2007年出現申請數量的大幅度增長，2009年的申請數量為2007年的2倍。這些數據說明HEV正處于蓬勃發展的階段，是一項不斷發展的技術，正在不斷受到世界各國汽車企業的青睞。

圖１ 2000-2009年全球混合動力電動汽車專利申請數量圖

將某一技術在不同時間段內專利申請數量與專利申請人(多為公司或機構)數量之間的關系圖形化，可得到其發展的技術生命周期圖，從而清楚地了解該技術領域的發展狀態（圖２為典型的專利技術生命周期示意圖）。圖３是混合動力電動汽車的技術生命周期示意圖，與圖２比較可以看出，混合動力電動汽車正處于技術發展期的上升時期。混合動力電動汽車的專利技術生命周期表明，其在近十年來進入快速發展階段，專利申請數量和專利研發人數都大量增加，尤其是近幾年來，越來越多的研發機構和企業進入該技術領域，這與當前能源危機以及全球環保、低碳理念的普及密切相關。

圖２ 典型的專利技術生命周期示意圖［５］

圖３ HEV專利技術生命周期示意圖

３.３ 混合動力電動汽車研發主體技術實力分布

３.３.１ HEV專利（族）的國家分布

技術領域內各研發主體(國家、地區或機構)的專利占有量信息是專利地圖中的基礎部分，通過專利地圖清晰顯示某技術專利在各研發主體間的分布，能夠揭示不同國家或機構對該領域先進技術的掌握情況。這為該技術領域研發活動提供了值得關注的對象，或是技術引進的明確目標。

專利的國家分布在一定程度上也說明了該技術在該國家的市場分布情況。一般來說，專利申請流程比較繁瑣，周期比較長，而且專利申請得到授權后，每年要繳納價格不菲的專利維護費，因此企業申請人在提交國外專利申請時，都會權衡在世界各個國家潛在的市場價值利弊，亞洲地區的中日韓是最具有潛力的競爭市場，除了本國企業的申請外，還會引來其它國家競爭企業的同族專利申請，以獲取市場份額和競爭保護。表１ HEV專利的國家分布

專利國家分布申請數量（件）中 國2 702日 本12 356美 國5 558韓 國1 904歐 洲2 124德 國2 422WO2 865

圖４ HEV專利國家分布圖

由表１和圖４可以看出，HEV專利（族）主要分布在日本、美國、德國、韓國和中國，其中日本的專利申請量達到了12 356件，占了全球HEV專利申請量的絕大部分，說明日本在混合動力電動汽車的研發上占了絕對的壟斷地位，是HEV技術發展的最快的國家。其次，美國在混合動力電動汽車領域也占據了一定的地位，申請數量達到了5 558件。韓國、德國在混合動力電動汽車的研發上也具備了一定的實力，中國雖然也擁有一定數量的專利數量，但這些數據包含了大部分外國HEV汽車企業在中國申請的專利（通過專利族分布分析可知），國內在HEV領域申請數量最多的企業是比亞迪，但在全球專利權人申請數量中排在了30名之后，遠遠落后其它國家的申請數量。隨著混合動力電動汽車的發展，可以預見日本、美國將繼續統治HEV市場，而德國、韓國將有可能成為日美的有力競爭對手。相對而言，國內HEV的發展前途堪憂，國內HEV要想占據一定市場，需要政府、企業、科研機構的共同努力，加大HEV的政策支持和研發投入。

３.３.２ HEV專利的企業分布

在DII數據庫，通過對專利權人代碼的分析，可以得出全球各汽車企業在HEV領域所占有的專利數量和比例，從而比較出各家汽車企業在HEV領域的技術實力。表２列出了HEV專利數量排名前十位的企業代碼，可以看出TOYT-C（豐田自動車股份有限公司）在HEV的研發上占據了近乎壟斷的地位，作為全球的知名汽車企業，豐田汽車的科研實力和市場預測能力在全球車企中獨樹一幟，很早就開始了HEV的開發研究，同時制定了全球專利戰略，其專利族遍布全球各個具有市場開發潛力的國家，充分展示了其占據全球HEV市場的野心。此外，NSMO-C（日產汽車有限公司）、HOND-C（本田汽車有限公司）、HYMR-C（現代汽車有限公司）、GENK-C（美國通用科技有限公司）、FORD-C（福特汽車有限公司）等全球知名企業也占有一定比例的專利數量，很有可能是豐田未來在HEV領域的潛在競爭對手。表２ 專利權人專利數量與占有比例

權利人代碼專利申請數量（件）專利占有比例（％）TOYT-C3 55121.49NSMO-C1 1336.86MATU-C6203.75HOND-C6173.73HYMR-C5813.52NPDE-C5343.23GENK-C5003.03FORD-C4502.72SUME-C3792.30SAOL-C3722.25

３.４ HEV國際專利號分類（IPC）分析

同一專利技術有可能應用在不同技術領域。對不同IPC領域專利數量變化趨勢分析，有助于研究各實體的技術勢力范圍和側重發展方向。IPC分析結果可采用多種圖表形式表現，雷達式地圖是一種常見形式，它直觀形象地反映出技術差異對比情況。圖６是HEV的IPC雷達分布圖，這里只選取了IPC分類排名前十名的技術領域進行分析（見表３）。表３中的國際分類號B60W-020/00、B60W-010/08是2006年IPC高級版修訂的內容，專門適用于混合動力車輛的控制系統。由前面的分析可以知道2006年前后正是HEV迅速發展的階段，IPC特地對此做出修訂，從一個側面說明了HEV發展已引起了全球足夠的重視。表３ IPC專利申請數量前十名統計表

IPC分類號專利申請數量（件）所占比例（％）B60K-006/003 80921.45B60W-020/003 15017.74B60L-011/142 55614.39B60W-010/082 24112.62B60K-006/041 86210.48B60W-010/061 6619.35H01M-010/421 6529.30F02D-029/021 4077.92B60L-011/181 3907.83H02J-007/001 3117.38圖５ HEV國際專利號分類雷達分布圖

從圖５可以直觀看出，混合動力電動汽車的發展主要集中在B60K-006/00、B60W-010/08（控制系統）、B60K-006/00（用于共用或通用的動力裝置的2個以上不同原動機的布置或安裝）、B60L-011/14（有機械直接驅動裝置）、B60K-006/04（具有能量儲存裝置）等方面。而制約當前混合動力電動汽車發展的領域主要集中在控制系統、電池、電能存儲等方面，相信HEV以后的發展仍會以這些領域為重點，誰能在這些領域取得突破就有極有機會取得HEV市場的主動權。

３.５ HEV主要技術申請專利數量變化分析

從混合動力電動汽車的IPC分析可以看出，目前各企業、研究機構的研發重點主要集中在控制系統、儲能裝置、電池等方面上，選取專利申請數量排名前三的IPC分類號為分析對象。如圖６所示，在IPC排名前三的專利技術中，2000－2005年間專利申請量無大的變化，從2006年開始這3項技術受到了重視，專利申請量發生了跳躍式的增長，并在以后每年都保持著較高的專利申請量增長。

圖６ HEV主要技術申請專利數量變化變化曲線

３.６ HEV專利技術／功效鳥瞰圖分析

專利技術分布鳥瞰圖可用件數VS技術／功效類別圖、技術功效年代分布圖等圖表來表示。專利技術鳥瞰圖能直觀表示該項技術領域的專利的技術類別／功效的發展趨勢等，了解技術領域的整體發展情況，幫助企業選擇技術投入的方向，確定專利戰略的類型。企業通過運用專利技術鳥瞰圖對某個技術領域的專利申請作宏觀統計考查，不僅可發現技術市場的整體情況，而且可為企業經營發展策略的制定提供依據［８］。

從圖７HEV專利技術／功效鳥瞰圖可以看出，豐田在這三類技術占有絕對的優勢，是其它企業應該規避的領域，其它企業可以根據自身的優勢拓展HEV其它領域的專利戰略。如國內的比亞迪可以依托自己在電池領域的優勢，往HEV電池領域突破，實施防守型專利戰略，搶占專利申請量較少的領域，開拓新的市場份額。

圖７ HEV專利技術／功效鳥瞰圖

３.７ 專利引用情況分析

在DII中按被引頻率進行排序，選取被引頻率大于30次的高被引專利（核心專利）作為研究對象，采用HistCite軟件對高被引專利（共84項）進行可視化分析，其高被引專利相互引用關系圖如圖８所示。高被引專利通常被認為是該領域的核心技術專利，是企業競爭情報分析應當高度關注的部分。從圖８可以看出，各核心專利之間存在密切的相互引用關系，表明HEV各領域的技術是相互依存、相互促進的。圖中圓圈的大小表示專利被引程度的高低，其中標號為15、18、62、64的專利引用密切，其專利的詳細信息如表３所示。64號專利多次引用18號專利，其專利權人都是GENERAL ELECTRIC CO公司，這表明該兩項技術是該公司的重點技術，64號專利是對原有18號專利技術的延伸，從表４可以知道，GENERAL ELECTRIC CO公司非常注重對HEV電池設備、電源系統方面的開發，國內企業如果要想要往這個領域突破，可以獲取該公司公開的專利全文進行參考分析，避免不經意的專利侵權，浪費研發經費和時間。圖８ HEV高引專利相互引用關系圖表４ 高被引用專利詳細信息

Patent NumberAssigneeTitleLCR15PAICE CORP

(PAIC-Non-standard)Hybrid electric vehicle with an internal combustion engine which is fully competitive with conventional vehicles as regards performance，operating convenience and cost1518GENERAL ELECTRIC CO

(GENE)Hybrid battery apparatus for use in an electric or hybrid electric motive power system comprises direct current link coupled to a motor with dynamic retarder and high energy density battery2162UNIV CALIFORNIA

(REGC)Control method for a hybrid vehicle using a smaller battery pack，uses a partial charge depletion and charge sustaining control method，compares the efficiency of charging the batteries with throttling the engine864GENERAL ELECTRIC CO

(GENE)Hybrid energy system for managing the storage and transfer of electrical energy produced by diesel-electric locomotives，such as excess prime mover power and dynamic braking energy38注：LCR表示該專利只被DII收錄的其它專利引用的次數

４ 結 論

專利地圖作為一種利用專利情報、優化專利戰略的高教的專利分析手段，被稱為科技與經濟競爭“作戰地圖”。通過以上的HEV專利地圖實證研究，可以看出如能充分挖掘出專利數據隱藏的信息，通過專利地圖將隱藏信息可視化，往往能為企業進行正確的技術決策和市場決策提供指導，進而促進企業的自身創新能力，提高企業的國際競爭力。作為情報研究者和企業技術人員，應該學會分析和利用專利情報信息，為我國的企業發展助力。

中國HEV專利的申請數量遠遠低于日、美、德、韓等汽車生產強國，國內像比亞迪這樣在電池方面有著相當技術力量的企業，應當發揮自己的優勢，規避劣勢，爭取在二次電池、能源儲備等領域打開HEV技術的缺口，在HEV的國際舞臺上打造出民族品牌產品。

參考文獻

［１］王軍，申金升.國內外混合動力電動汽車開發動態及發展趨勢［Ｊ］.公路交通科技，2000，17（1）：71-74.

［２］葉玲，楊志偉，李昆.混合動力電動汽車的發展［Ｊ］.北京汽車，2002，（6）：11-15.

［３］王海良.混合動力電動汽車的發展與研究［Ｃ］.2007年APC聯合學術年會論文，天津.

［４］趙亞娟，董瑜，朱相麗.專利分析及其在情報研究中的應用［Ｊ］.圖書情報工作，2006，50（5）：19-22．

［５］張嫻，高麗丹，唐川，等.專利地圖分析方法及應用研究［Ｊ］.情報雜志，2007，（11）：22-25.

［６］肖國華，熊樹明，張嫻.專利地圖設計制作及影響因素分析［Ｊ］.情報理論與實踐，2007，30（3）：372-377.

［７］張帆，肖國華，張嫻.專利地圖典型應用研究［Ｊ］.科技管理研究，2008，（2）：190-193.

［８］劉平，張靜，戚昌文.專利技術圖制作方法實證分析［Ｊ］.科研管理，2006，27（6）：109-117.