電池成組技術國際專利情報分析

張慧卿　郭倩玲　張杰

[摘要]本文應用專利分析工具Innography，對世界范圍內電池成組領域技術專利進行分析，主要研究內容包括專利申請趨勢分析、專利區域分析、技術分布分析、專利權人分析、主IPC及研究熱點分析和涉案專利分析，并進一步通過對專利強度的分析，挖掘核心專利。在此基礎上了解國內外電池成組技術的發展趨勢，以期為國內相關技術領域提供有用的競爭情報。

[關鍵詞）電池成組；Innography；專利分析；信息挖掘

[中圖分類號]G306 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-0821（2014）11-0131-07

1、概述

1.1 電池成組技術概述

近幾十年來，由于電力、通信、電動汽車等工業領域對電池儲能系統的極大需求，推動了電池儲能技術的迅猛發展。電池儲能技術應用的兩個分支是電池儲能系統和動力電池系統。而無論作為何種應用分支，都需要將單體電池經過各種串并聯方式組合應用。目前該領域存在的主要問題是：蓄電池成組后，由于散熱問題沒有解決好，安全性大幅下降、使用壽命大幅縮短，甚至頻繁發生蓄電池燃燒、爆炸等惡性事故。因此，蓄電池成組應用技術是制約電動汽車和節能與新能源產業發展的技術瓶頸。解決好電池成組后的散熱問題，突破蓄電池成組應用技術，是推動包括節能與新能源汽車在內的節能與新能源產業發展的重大課題。本文利用Innography專利分析工具，對電池成組專利進行系統分析，以期為國內相關技術領域提供有用的競爭情報。

1.2 相關說明

本研究的專利檢索工具、檢索范圍和檢索方法說明如下：

（1）分析工具：Innography，語種：英語；

（2）檢索范圍：專利數據：歐洲專利局（口）、世界知識產權組織（WO）、美國、德國、英國、法國、日本等78個國家的專利；

（3）檢索策略：（power or energy or vehicle orteleeommu-nieations or BESS）and（“battery pack”or“battery module”）and（cool*oI“beat elimination”or“heat radiation”or“heat dissipation”or“heat loss”or radiating or thermolysis or“abstract heat”）；

（4）統計截止時間為2013年12月20日。

經檢索后獲得不含同族專利3 707件，同族擴增后獲得含同族專利6 553件，然后通過對種類號（kind code）限定，統計出該技術領域的專利申請量為4 583件。

2、電池成組技術專利分析

2.1 電池成組技術專利申請趨勢分析

將4583件電池成組技術專利檢索結果按照專利優先權年份（priority year）統計，得到圖1趨勢圖，可以看出，除在1997年出現一個小小的拐點之外，2010年之前電池成組技術專利數量一直呈上升趨勢，其中2006-2011年，專利申請量都超過300件，到2010年最多，達到700件，從2011年開始申請量逐年下降。圖2是對檢索結果做年度折線圖，可以發現，美國不僅是專利申請數量最多的國家，而且也是專利申請量增長最快的國家。在2010年之前，中國專利的申請量多于日本，而從2011年開始，日本專利的申請量開始多于中國。對比圖1和圖2，可以發現美國、中國、日本的專利申請量的年度趨勢與世界專利總申請量的年度趨勢基本吻合，都是除1997年出現一個小小的拐點之外，在2010年之前呈現上升趨勢，而從2011年開始，申請量逐年下降，與該技術專利總量的發展趨勢吻合。

2.2 電池成組技術專利區域分析——該領域技術主要的應用國（source Juridiction）

將檢索結果按照國別或地區分布做圖得到圖3，由圖3發現電池成組技術專利申請在中國、美國、日本、韓國、加拿大、德國比較多，其中以中國、美國和日本最為集中，中國達到1427件，美國達到938件，日本也超過了600件，說明該技術比較注重這3個國家的市場。此外該技術也非常重視世界專利和歐洲專利的申請，申請量均在400件左右。

2.3 電池成組技術專利分布分析——該領域發明主要的技術來源國家（Inventor location）

如圖4所示，對檢索結果進行（location）統計分析發現，電池成組技術的發明專利主要來自美國、中國、日本、韓國、德國，其中，美國、中國和日本都超過了1000件，韓國679件，德國也超過了200件專利。說明美國、中國、日本和韓國對電池成組技術的重視程度非常高。

2.4 電池成組技術專利權人分析（organization）

如圖5所示，韓國LG化學公司在該領域擁有478件專利，專利數量遙遙領先。其次是日本的豐田汽車和松下電器公司，專利數量分別為224件和196件。其他如美國通用汽車公司（99件），強生（98件），日立公司（94件），中國的比亞迪有限公司（92件），日產汽車有限公司（89件），本田汽車有限公司（80件），史丹利百得公司（79件），三星電子公司（79件），斯托靈頓實業有限公司（74件）等都是該領域的主要競爭者。韓國LG化學公司不僅在專利數量上位居第一，其在橫坐標中也居于領先的位置。橫坐標與專利比重、專利分類、引用情況相關，橫坐標越大說明其專利技術越強，其在橫坐標中的領先位置說明了該公司在電池成組領域的專利技術方面具有很強的優勢。但該公司在縱坐標的位置比較低，縱坐標與專利權人的收入高低、專利國家分布、專利涉案情況有關，縱坐標越大說明專利權人實力越強，由此可見該公司的經濟實力并不是很強。日本的豐田汽車公司在專利數量方面位居第二，并且其在縱坐標中的位置最高，在橫坐標中的位置僅次于LC化學公司，因此在電池成組技術領域，豐田汽車公司無論從專利數量、公司實力還是專利技術方面都具有很強的優勢，值得國內同行關注。專利數量位居第三的松下電器公司，在專利技術水平方面僅次于LG化學公司，與豐田汽車公司技術水平相當，但其在公司經濟實力方面處于中等的位置。專利數量位居第六的日立公司和專利數量位居第十的史丹利百得公司在專利技術方面都處于領先水平，在公司經濟實力方面，日立公司位于中等水平，而史丹利百得公司的經濟實力較差。專利數量位居第四的美國通用汽車公司，經濟實力位居第二，其專利技術水平僅處于中等位置。如果通用公司與專利數量最多且專利水平最高的LG化學公司合作，會在電池成組領域有更好的發展，實現強強聯合。endprint

2.5 電池成組技術主IPC及研究熱點分析

IPC可以從一定程度上反映技術的集中點和研究熱點，因此對于檢索結果按照IPC（國際專利分類）統計分析生成餅圖（圖6）和樹狀分布圖（圖7）。由圖6可知，在電池成組領域，包含專利數量最多的是H01M 10/000（二次電池的電池組及其制造），專利數量占專利總量的35.7%。專利數量位居第二的是H01M 02/000（非活動部分的構造細節），占專利總量的24.1%。由圖7可知，全球專利熱門領域包括H01M 02/000，H01L 3I/000，H01M 08/000，H02J07/000和B60H 0I/000，其中全球熱門領域H01M 02/000也是電池成組領域發表專利量第二的技術主題。而發表專利量最大的H01M 10/000并不屬于全球熱門領域。

2.6 電池成組技術文本聚類分析

文本聚類作為一種無監督的機器學習方法，它在給定的某種相似性度量下把對象集合進行分組，使彼此相近的對象分到同一個組內。文本聚類根據文檔的某種聯系或相關性對文檔集合進行有效的組織、摘要和導航，方便人們從文檔集中發現相關的信息，這也是對人工劃分IPC的一個有益補充。把電池成組技術領域的檢索結果按照文本聚類進行分析（如圖8所示），發現該技術領域的專利研究主要集中在五大核心領域：Battery cells（電池），UtilityModel（效用模型），Power source（電源），Heat dissipation（散熱）和Battery module（電池模塊）。

2.7 電池成組技術專利強度分析與核心專利挖掘

核心專利的挖掘是Innography專利分析軟件所具有的獨特的分析功能。核心專利一般指的是制造某個領域的某種產品必須使用的技術所對應的專利，而不能通過一些規避設計手段繞開。Innography的核心專利挖掘功能基于對專利強度的界定。研究表明專利價值是可以通過客觀指標進行度量的，這些指標包括專利訴訟、專利引用和被引用數量、同族專利的數量、專利權利要求數量、專利原創性和普遍性原則等，通過這些指標能夠幫助判斷和評價專利的價值。Innography在此研究的基礎上建立數學模型，用專利強度來表征專利價值，從而可以在海量專利數據中快速挖掘核心專利，優先閱讀和分析核心專利。Innography專利強度的劃分歸納如表1所示：

將電池成組技術領域的專利按照表1所示的類型進行劃分，所得結果見表2。由表2結果可以看出，在4 583件相關技術領域中，重要專利僅占到總專利量的11.4%.而核心專利則是鳳毛麟角，僅占到總專利量的1.0%。由此可見，借助有效的專利信息分析工具，在數量巨大的相關技術領域中挖掘出最有價值的核心專利，對于科研工作者提高專利閱讀效率，進而快速有效的獲取該技術領域的高價值信息是非常有幫助的。

對中國專利權人申請的1112件專利按照表l所示的類型進行劃分，所得結果見表3。由表3可知，中國專利權人申請的專利中，核心專利數量為0，而重要專利僅有14篇，僅占總專利數量的1.3%。由此說明，雖然我國的專利權人非常重視該技術的發展，也很重視知識產權的保護，申請了大量該領域的專利，但我國在該技術領域還需要重視核心技術的發展。

進一步對555篇電池成組技術領域的重要專利和核心專利的技術來源國做餅圖，所得結果見圖9。由圖9可以發現，該領域的重要技術主要集中在美國和日本的專利權人手中，分別占據所有重要專利和核心專利的52.4%和26.8%，其次是韓國（7.6%），德國（4.5%），中國（2.5%），可以看出韓國等這些國家掌握的重要專利和核心專利與美國和日本相比相差懸殊。將圖4和圖9對比可見，美國、中國和日本都是在該領域申請專利量非常大的國家，專利數量均超過了1000件，但該領域的關鍵技術主要掌握在美國和日本的專利權人的手中，因此中國僅僅重視專利的申請量是遠遠不夠的，在該技術領域必須大力加強技術研發，提高核心技術的競爭力。

對555篇重要專利和核心專利的專利權人做餅圖，得到如圖10所示結果。可以發現，這些專利掌握最多的是韓國的k化學公司（16.0%），該公司也是擁有電池成組技術領域專利數量最多的專利權人。其次是松下電器公司（13.7%）、豐田汽車公司（11.0%）和美國的史丹利百得公司（11.0%），松下電器和豐田汽車公司分別是該領域專利申請量第三和第二的專利權人。由此可見，韓國的Lg化學、松下電器和豐田汽車公司，在專利申請量上是處于世界前三位，其重要專利和核心專利也是處于世界前三位，因此這3個公司非常值得國內同行關注。此外，雖然美國是在該領域掌握重要專利和核心專利最多的國家（52.4%），但這些專利比較分散的掌握在各專利權人的手中，除史丹利百得一家公司外掌握了11%的重要專利和核心專利，位居第三外，其他美國公司在重要專利和核心專利的擁有量方面未處于世界領先的地位。

2.8 電池成組技術涉案專利分析

對電池成組技術領域的涉案專利進行檢索，發現共有18個專利涉及訴訟，檢索結果見表4。由表4可以看出，Netairus Technologies Lie公司共有3個專利涉及訴訟，Inter-mee Ip Corp.公司共有兩個專利涉及訴訟，其他的公司只涉及一個專利的訴訟。在該領域的專利訴訟最晚的是2010年Waters Industries，Ine.公司的專利。

3、建議與對策

目前，我國對于電池成組技術的發展高度重視，國內專利權人也很重視知識產權的保護，申請了大量該領域的專利，專利申請數量位居世界第二。但在該領域的核心專利卻為0，說明在該領域我國的自主創新能力較弱，需要大力加強核心技術的發展，增強自主創新能力。對于國內企業發展該技術提出以下建議：

（1）在電池成組技術領域申請專利數量最多的是美國，同時美國也是掌握該領域大部分重要專利和核心專利的國家（52.4%）。日本在該領域的專利申請數量與中國相當，但日本的重要專利和核心專利卻到達了26.8%，中國僅占2.5%。因此，國內企業在技術研發的過程中應該首先注重了解相關技術背景，跟蹤國內外該技術的發展方向，特別是要注重在該技術領域處于領先水平的國外專利權人的技術發展動向，避免技術研發的低水平重復，加大核心技術的發展力度，同時防止侵權風險。

（2）韓國的Lg化學公司不僅是該領域申請專利最多的，也是擁有重要專利和核心專利最多的專利權人（16.0%）。松下電器和豐田汽車公司分別是該領域專利申請量第三和第二的專利權人，其在該領域擁有的重要專利和核心專利分別是第二和第三。此外，專利申請數量位居第十的美國史丹利百得公司擁有重要專利和核心專利的數量與豐田汽車公司一起并列第三（11.0%）。這些公司的重要專利和核心專利都非常值得國內同行關注，在充分了解處于領先水平的國外公司的專利布局的基礎上，增強自身專利布局意識。在核心專利被眾多國外公司掌控的形式下，可以考慮“外圍專利”戰略。充分發揮自身優勢，圍繞核心技術多申請外圍專利。在提高自主創新能力的情況下，也可以實現以自有專利滲透該技術領域，打破技術壟斷，最終構筑我國電池成組技術自主知識產權體系。

（3）在充分了解國外公司技術背景的前提下，我國企業也可以通過與國外公司合作，引進先進技術，在此基礎上消化吸收，進一步實現技術創新。

（4）我國企業要想提高自主創新能力，必須重視該技術領域科研團隊的建設，加大對該技術的投資力度，同時還要成立專門負責知識產權的部門，各部門要互相配合，確保技術創新，知識產權保護及專利布局等的順利開展。

（5）我國蓄電池成組關鍵技術研究，在有些方面也已經取得了重大進展，但是這些技術都分散掌握在大專院校、科研院所和中小型企業手中。由于新型蓄電池成組仍處于發展初期的產業，還有建立標準體系的問題，需要廣泛的行業合作。因此，突破目前“相互隔離、重復分散的格局”，是目前迫切需要解決的重大課題。endprint