新能源汽車產業專利趨勢分析

謝志明，張　媛，賀正楚，張　蜜,2

(1.長沙理工大學　經濟與管理學院，湖南　長沙　410114；2.國家統計局湖南調查總隊，湖南　長沙　410015)

新能源汽車產業專利趨勢分析

謝志明1，張媛1，賀正楚1，張蜜1,2

(1.長沙理工大學經濟與管理學院，湖南長沙410114；2.國家統計局湖南調查總隊，湖南長沙410015)

摘要：新能源汽車各項技術的成熟度存在較大差異，導致業界對產業發展方向的定位不甚清晰。本文按照情景分析、專利分析以及TRIZ技術進化路線分析所構成的技術分析及其技術預見流程，對中國新能源汽車行業的市場需求、產業發展目標和研發基礎進行定性的情景分析；利用技術專利地圖，對中國的混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車這三種主要類型新能源汽車的專利技術信息進行分析。在此基礎上，根據TRIZ技術進化理論，預見新能源汽車的技術進化路徑，得出中國新能源汽車產業關鍵技術以及預期的實現時間。

關鍵詞：新能源汽車；專利技術；專利地圖；TRIZ理論；技術預見 第三，專利分析。該階段主要對技術進行分析，步驟為[14]：(1)專利檢索與篩選。設置，在專利數據庫中對產業技術專利進行檢索。(2)繪制專利地圖。對檢索與篩選后的專利按照不同標準分類，并且按照申請的時間節點繪制專利地圖。

一、引言

新能源汽車區分于使用汽油、柴油發動機的能源汽車，它采用非常規車用燃料作為動力來源，或者使用常規車用燃料、采用新型車載動力裝置。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車、氫能源動力汽車、燃氣汽車、生物燃料汽車、太陽能汽車、其他新能源(如高效儲能器)汽車等。新能源汽車雖然種類較多，但以其中的混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車這三種類型的汽車為主，本文的研究對象，也主要集中于這三類汽車。

新能源汽車具有環保、節能的獨特優勢，適應了國際能源供應緊缺以及環境保護呼聲日益高漲的大背景，成為市場和社會各界關注的焦點[1]。培育和發展新能源汽車產業是緩解能源和環境雙重壓力，推動汽車工業轉型升級，實現可持續發展的緊迫任務，也是培育未來新的經濟增長點，搶占新一輪科技經濟發展制高點，增強國際競爭力的戰略舉措[2]。2012年6月，國務院印發《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》，該規劃提出到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到50萬輛，到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力爭取達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛[3]。2013年7月，國務院常務會議明確要求我國要加快發展節能環保產業，要在政府公務用車和城市公交車方面率先推廣使用新能源汽車[4-5]。然而，縱觀近年來新能源汽車產業的發展歷史，雖然我國在各方面給予了大力支持，但是取得的成就卻較為有限。相關數據顯示，2012年新能源汽車的產銷量比重分別僅占汽車行業產銷量的0.065%和0.066%。新能源汽車行業發展緩慢，究其原因，一方面是產業鏈有效銜接不當，基礎設施服務體系不健全，但主要原因是關鍵核心技術研發供給不足，產業關鍵技術尚待實現。

二、專利地圖和TRIZ理論

(一)專利地圖

專利是技術信息的有效載體，所提供的技術情報內容翔實準確，相比科學技術期刊而言，專利更具有趨前性。研究表明，有效使用專利信息平均能縮短60%的研發周期，節約40%的科研經費[6]。專利技術是指被處于有效期內的專利(包括發明專利、實用新型和外觀設計)所保護的技術，它隨著專利有效期的結束而變成非專利技術，過期專利技術可以無需付費無償使用。在收集、整理、利用專利技術信息的過程中，專利地圖(Patent Map)這一工具能夠發揮重要作用。專利地圖作為一種圖表信息的統計分析方法，具有類似于地圖的導向功能。具體而言，專利地圖將檢索到的專利數據進行整理、加工、剖析、綜合、歸納，以數據形式歸入一張圖表中，通過對比、分析和研究，對數據做出預測和判斷，從而獲取技術發展水平、技術發展趨勢等信息，為技術戰略選擇提供服務。

一般而言，專利地圖包括歷年專利申請動向圖、技術生命周期圖、各國專利占有比例圖、專利引用族譜、IPC(國際專利分類)分析圖、公司專利平均年齡圖、專利地區分布圖等。專利地圖在制作過程中首先應明確制作目的以及待解決的問題，確定專利檢索主題、地區、數據庫、時間段，然后對數據進行篩選、剔除、整理。專利地圖需要在對每一篇專利文獻進行詳細解讀的基礎上進行，不能依賴專利分析軟件而只能依靠人工制作完成。

(二)TRIZ理論

專利地圖是研究專利技術信息的有效工具，而TRIZ理論可用來指導技術發展趨勢的預測。在綜合分析專利地圖的基礎上，利用TRIZ進化法則對不同技術按其發展路徑選擇合適的進化路線，在此基礎上形成產業關鍵技術實現時間，完成技術預見。

TRIZ理論由阿奇舒勒(G.S.Altshuller)在1946年創立。TRIZ的俄文拼寫為“теории реше ния изобрет-ательских задач”，該拼寫用英語標音讀為“Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch”(縮寫為TRIZ)，英文翻譯為“Theory of Inventive Problem Solving”(中文意思是：發明問題的解決理論)。TRIZ其意義為發明問題的解決理論[7]。阿奇舒勒在從事專利管理工作中發現，產業領域中的技術創新有著內在規律，技術變革與創新如同生物體的生命規律一樣有章可循，存在萌芽、成長、成熟、消亡的技術進化過程。掌握該規律，就能能動地進行技術創新并預測技術發展趨勢。阿奇舒勒為此構建了TRIZ理論，該理論表明，掌握技術發展進化規律要遵循一定的科學方法，在解決技術問題時存在一定的法則，要較快獲得新技術，就必須遵循科學方法和法則[8]。TRIZ理論的應用領域已經由工程技術拓展到社會經濟管理方面，成為解決技術難題可遵循的成熟方法體系[9]。應用TRIZ有助于識別技術發展現狀，評估技術生命周期曲線[10]，從而預測技術與產品的發展趨勢，進而開發更具競爭力的新產品[11]。據統計，1997-2003年近7年時間里，韓國最大的電子工業公司三星電子，通過應用TRIZ取得了顯著的技術創新成果。采用TRIZ理論指導項目研發節約相關成本15億美元，在67個研發項目中通過運用TRIZ技術成功申請52項專利[12]。

(三)新能源汽車產業技術分析及其技術預見流程

本文以反映技術、產品和市場發展狀況的產業關鍵技術實現時間形式展現技術預見成果，綜合考慮了各方利益。結構上采用二維格式，橫軸表示時間維度，展示技術的演變進程，縱軸表示空間維度，展示技術發展與研發基礎、市場前景等不同因素的聯動關系。產業關鍵技術實現時間的制作過程同時也是利益相關者對產業未來發展達成共識的過程[13]，按以下流程進行。

第一，組建團隊。通過召開研討會，整合各方專家意見，收集整理相關文獻資料，確定產業關鍵技術實現時間的制作方法。明確政府、企業、科研機構等利益相關者構建技術創新平臺且共享技術資源的意愿。組建以政府為主導、產業協會、企業、科研機構、高校共同協作的團隊，并進行明確分工。

第二，情景分析。對產業在國民經濟中所處的地位、發展環境、目標、技術水平、市場需求等進行探索，形成對產業發展現狀的初步分析。

第四，TRIZ進化路線分析。綜合分析專利地圖，利用TRIZ進化法則對不同技術按其發展路徑選擇合適的進化路線，對技術發展趨勢進行預測，在此基礎上形成產業關鍵技術實現時間，完成技術預見。

三、新能源汽車產業現狀及趨勢分析

(一) 市場潛在需求旺盛

我國新能源汽車產業始于20世紀90年代，經歷了研發啟動階段、研發布局階段，現已發展到了產業轉化階段。2009年，新能源汽車產業被列入“七大戰略性新興產業”，在停車費、通行費、電價優惠、定額補貼等一系列政策扶持下，新能源汽車在25個城市得到積極的示范推廣。相關數據顯示，2012年我國生產新能源汽車12552輛，其中純電動汽車11241輛、插電式混合動力汽車1311輛；銷售量為12791輛，比2011年翻了一番，在2010年的基礎上翻了兩番，新能源汽車成為我國汽車工業發展新的增長點。目前我國新能源汽車市場初具規模，部分產品已經實現小批量生產和示范運營，但新能源汽車產品尚處于試驗階段，盡管政府對產業發展給予了極大支持，市場化進程卻不盡人意。與歐美等發達國家相比，我國新能源汽車的消費環境不夠理想，消費者對新能源汽車的接受程度普遍較低，制約了消費需求，影響了新能源汽車產業規?；M程。例如，2008年，美國新能源汽車銷量已達31.4萬輛，日本也實現了銷量10萬輛的突破，而我國2012年才達到12791輛，銷售市場可謂剛剛起步。以當前批量生產且銷量最大的混合動力汽車豐田普銳斯為例，自1997年上市以來全球銷量已突破100萬輛，2008年其在日本市場的銷售量為7.3萬輛，而中國市場的銷量僅558輛。

盡管市場尚處于起步階段，但是發展新能源汽車產業對我國具有很大的現實需要和強烈的緊迫性。因為：(1)能源危機。2009年，我國超越美國成為世界第一大汽車生產消費國，2012年汽車產銷量分別為1927.18萬輛和1930.64萬輛，繼續位居世界第一，導致國內石油消費快速增長，對外依存度超過50%，石油生產已經接近極限，能源安全問題日顯突出。相比而言，我國風能、太陽能、地熱能、海洋能、生物質能等新能源資源非常豐富，在資源稟賦優勢下，汽車行業尋求新能源代替傳統能源迫在眉睫。(2)環境污染。據統計，2011年全國機動車排放污染物4607.9萬噸，其中氮氧化物(NOX)637.5萬噸，顆粒物(PM)62.1萬噸，碳氫化合物(HC)441.2萬噸，一氧化碳(CO)3467.1萬噸[15]。近段時間全國大部分城市PM2.5嚴重超標，酸雨、霧霾等大氣污染問題的頻頻發生，都與汽車尾氣排放緊密相關，機動車污染已經成為我國空氣污染的主要源泉。在節能環保，建設美麗中國的社會大環境背景下，發展新能源汽車擁有廣闊的市場前景。

(二) 產業技術目標

國務院2010年出臺《節能與新能源汽車產業規劃(2011-2020年)》要求，新能源汽車以發展純電動汽車、混合燃料、氫燃料汽車為主，通過政策扶持爭取在2015年前形成3～5家動力電池、電機等關鍵零部件龍頭企業，動力電池系統能量密度力爭達到120瓦時/公斤，成本降至2元/瓦時，2020年動力電池系統能量密度上升至200瓦時/公斤，成本繼續降至1.5元/瓦時。爭取到2020年，實現新能源汽車累計產銷500萬輛，中、重度混合動力乘用車占乘用車的年產銷量達50%以上的目標[3]。不同種類的新能源汽車因技術適用性及驅動能源的資源稟賦不同，在發展進程中有輕重緩急之分[2]，在未來一段時間內，我國新能源汽車產業的發展重點應集中在以下幾個方面。

1.混合動力汽車?；旌蟿恿ζ嚰夹g以電為第二動力，采用油、電混和動力技術，兼具兩套動力系統和動力管理控制系統，行程與普通汽車基本一致，具有低油耗、低排放特點，能量轉換效率高。該類型汽車適宜在城市中大范圍推廣，市場潛力巨大，是大范圍普及純電動汽車技術前無法逾越的技術路線。混合動力汽車的核心是電池技術和電池管理系統，發動機技術、電機控制技術、整車控制技術，發動機和電機之間動力的轉換和銜接技術也是技術研發重點。目前，我國已自主研制出容量為6Ah-100Ah的鎳氫和鋰離子動力電池系列產品，能量密度和功率密度接近國際水平。在未來幾年，將形成20億Ah以上的動力電池和全系列驅動電機生產能力，滿足100萬輛混合動力汽車的配套要求。

2.純電動汽車。純電動汽車以車載電源為動力，無需使用內燃機，擺脫了石油依賴，在節能環保和保養維護方面優勢顯著，能實現零排放、低噪音污染，能源利用效率高，是未來汽車行業發展的主要方向。發展純電動汽車，要解決電池技術、電機驅動及控制技術、電動汽車整車技術、能量管理等技術難題。純電動汽車的電池技術目前已經取得了實質性突破，

未來幾年，主要以研發鎳鎘(NJ-Cd)、鎳氫(Ni-MH)、鈉硫(Na/S)、鋰離子(Li-ion)和鋅空氣(Zn/Air)等堿性電池為主，感應電動機(IM)和永磁無刷電動機(PMBLM)等電力驅動和控制技術也是未來技術研制的主攻方向。

3.燃料電池汽車。燃料電池汽車是更高代級別的純電動汽車，是新能源汽車技術中短期發展的重要補充，它以氫氣等新能源為燃料動力，直接將化學能轉化為電能，汽車蓄電池的能量高、功率大，并且可以通過控制技術從而控制能量反應過程，使能量轉換持續進行。燃料電池汽車對環境沒有污染也無需充電，能源補充較為方便，然而由于生產成本高昂，技術發展前景比較有限，因此未來發展的目標是建設加氫站等基礎設施，改變單一的燃料電池供能方式，在蓄電池和超級電容技術方面取得突破。

(三)技術研發基礎

2001年9月，“十五”國家“863”計劃重大專項確立了新能源汽車“三縱三橫”的研發布局，縱向以燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車3種整車技術為主要發展對象，橫向以多能源動力總成系統、驅動電機、動力電池3種關鍵技術為重點研發對象[16]。經過十幾年的發展，新能源汽車行業形成了以總體組負責、整車企業牽頭、關鍵零部件配套、產學研合作，政策、法規、技術標準協調的研發戰略。

近年來，我國在新能源汽車技術研發方面取得了長足進步，與國際先進水平的差距大幅縮小。在我國要發展的七大戰略性新興產業當中，各產業的技術與發達國家的差距不同，其中新能源汽車產業的技術與國外差距相對最小，不少技術還處于國際領先水平[17]。我國在新能源汽車研發領域已有200多家企業、高校及科研院所，3000多名科研人員參與自主研發，集成了30余個技術創新平臺，形成了3000多項專利成果[18]。整車技術研發方面，北京科凌公司研發的純電動客車，無論是經濟性還是動力性都達到了國際領先水平，北汽集團研發的純電動汽車Q60FB、C30DB、M30RB三種車型都已經實現量產。動力方面，我國自主開發的永磁無刷電機、交流異步電機和開關磁阻電機實現了整車小批量配套使用。能源方面，鎳氫和鋰離子系列動力電池的功率密度和能量密度都得到明顯提升，燃料電池在可靠性和使用壽命上也取得一定進展，以鉛酸蓄電池為代表的電池技術在混合動力汽車、純電動汽車技術領域已處于成熟期。

目前，我國已經建成了天津動力蓄電池檢測中心、北京理工大學車用電機檢測中心、清華大學客車用燃料電池發動機等多個新能源汽車示范基地和檢測中心，一定程度上推進了新能源汽車的產業化[19]。但是，在基礎設施及配套服務建設方面還比較滯后，表現在充電基礎設施、氫燃料補給基礎設施、氫燃料生產系統和配件及維修站等遠不能滿足需要。

四、新能源汽車產業專利技術分析

(一)專利篩選

本文所研究的新能源汽車技術專利數據來源于中國知識產權網，為保證專利數據的科學全面性，論文以“新能源汽車 or 燃料電池汽車 or 混合動力汽車 or 純電動汽車”為關鍵詞，將檢索時間鎖定為申請日從2003年1月1日到2012年12月31日，時間跨度為10年。根據條件共檢索出相關專利信息1393條。

(二)專利地圖繪制

1.專利申請動向圖

圖1的信息說明：自2003年以來，我國新能源汽車專利技術申請量總體呈現逐年增長態勢，2012年相比2011年稍有回落。2003-2006年的4年間，技術發展處于萌芽階段，專利申請量很少，每年的申請量均不足100件。隨著新能源汽車產業發展以及傳統汽車產業引致的一系列環境污染和能源危機的加劇，業界對于新能源汽車產業特別是新能源汽車技術倍加關注，企業、科研院所以及高等院校紛紛加大技術研發力度，我國新能源汽車專利申請數量快速增長，2011年全年達到了334件，規模非?？捎^。

2.專利權人分布圖

搜索的1393條新能源汽車專利技術信息中，專利權人共有407家，專利權人分別擁有的專利項數(擁有專利項數大于等于8項的)如表1所示。

圖1　2003-2012年我國新能源汽車專利技術申請量

序號專利權人擁有專利數量1奇瑞汽車股份有限公司1222重慶長安汽車股份有限公司、重慶長安新能源汽車有限公司613重慶長安汽車股份有限公司394清華大學295上海汽車集團股份有限公司286東風汽車公司287豐田自動車株式會社268北汽福田汽車股份有限公司259浙江吉利汽車研究院有限公司、浙江吉利控股集團有限公司2210比亞迪股份有限公司2211中國第一汽車集團公司1912重慶大學1713北京智行鴻遠汽車技術有限公司1614日野自動車株式會社1515北京汽車新能源汽車有限公司1516山東天海電裝有限公司1417同濟大學1318上海華普汽車有限公司、浙江吉利控股集團有限公司1319羅伯特·博世有限公司1320吉林大學1321上海燃料電池汽車動力系統有限公司1222聯合汽車電子有限公司1023湖南南車時代電動汽車股份有限公司1024河南科技大學1025安徽江淮汽車股份有限公司1026中國汽車技術研究中心927上海瑞華(集團)有限公司928王立華929裘宇朝930重慶大學-重慶長安汽車股份有限公司831濰柴動力股份有限公司832天津清源電動車輛有限責任公司833長城汽車股份有限公司834長安大學8

從表1可以看出，專利項數在專利權人中分布較為分散，奇瑞汽車股份有限公司擁有122項新能源汽車技術專利，占國內新能源汽車技術專利的8.8%，體現了其在新能源汽車技術領域的主導地位。重慶長安汽車股份有限公司擁有61項新能源汽車技術專利，占據總數的4.4%，領先于上海汽車集團股份有限公司、東方汽車公司等國內汽車巨頭。在高等院校和科研院所中，清華大學擁有29項新能源汽車技術專利，領先于重慶大學、同濟大學、吉林大學等以汽車專業見長的高等院校。總體而言，我國新能源汽車專利權人分布在產學研各個領域，體現了產學研一體化的技術研發優勢，但技術研發集中度依然不足。

3.技術生命周期圖

技術專利圖展示了新能源汽車專利技術所處的發展階段，據此可以推測未來技術的發展方向。按照專利申請量與專利申請人數量時序變化，專利技術生命周期一般存在引入期、發展期、成熟期、衰退期、復蘇期5個階段，從圖2來看，我國新能源汽車專利技術生命周期經歷了引入期，目前正處于發展期，向著成熟期邁進。2008年以前，我國新能源汽車專利技術研發主體比較單一，專利申請量較少，處于引入期。2008年以后，新能源技術的研發向著縱向和橫向發展，技術有了突破性進展，市場逐漸擴大，介入的企業和研發主體逐步增多，專利申請量與專利申請人數量大幅度上升。

4. IPC分析圖

IPC分析圖能夠展示當前新能源汽車的技術分布和技術發展趨勢。圖3中，橫軸表示國際專利分類號的部類，長條高度表示新能源汽車技術領域該部類專利的數量多少。從圖3可以看出，新能源汽車技術主要集中在一般車輛領域，B60(一般車輛)的專利研發成果在數量上占據絕對優勢，占2004-2012年新能源汽車專利技術研發量的59.7%，其次是H01(基本電氣元件)為155件，占研發總量的11.1%。而F03(液力機械或液力發動機；風力、彈力或重力發動機；不包含在其他類目中的產生機械動力或反推力的發動機)、F15(流體壓力執行機構；一般液壓技術和氣動技術)、F25(制冷或冷卻；加熱和制冷的聯合系統；熱泵系統；冰的制造或儲存；氣體的液化或固化)、C08(有機高分子化合物；其制備或化學加工；以其為基料的組合物)、B22(鑄造；粉末冶金)、B29(塑料的加工；一般牌塑性狀態物質的加工)等領域的研發相對缺乏。

圖2　我國新能源汽車專利技術生命周期圖

圖3　我國新能源專利技術IPC分析圖(大類)

5.專利研發主體地域分布圖

圖4顯示，安徽、上海、重慶占據我國新能源汽車專利技術較大比例，分別達到12.6%、11.7%和11.2%，而美國、韓國、日本等汽車制造強國在我國的專利戰略布局則相對弱化，分別僅占1.1%、0.5%和3.9%。雖然北京、上海、江蘇等汽車企業集聚地區申請的新能源汽車專利占據了總量的大部分，但是每個地區占據的比例都較少，大部分在10%以下。由此反映我國新能源汽車技術專利區域分布雖然廣泛，但是集中度不高的研發現狀。新能源汽車行業作為以技術創新為特征的戰略性新興產業，技術研發需要大量資源投入，分散和重復性的研發不僅造成資源浪費，而且直接導致技術發展緩慢、專利質量低下。圖4反映的新能源汽車技術研發集中度低是今后業界面臨的重大問題之一。

五、新能源汽車技術進化路徑

本文主要對混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車這3種類型汽車的技術進化路徑展開研究，對其它種類的新能源汽車則存而不論。

(一)混合動力汽車技術進化路徑

混合動力汽車技術是新能源汽車技術領域的研究重點，在檢索的1393條專利信息中與之相關的多達885條，占信息總量的63.5%。經過對專利信息的深入分析，混合動力汽車技術專利主要集中在3方面：動力傳動系統專利信息311條，內容涵蓋汽車變速與動力耦合裝置、變速器傳動系統、逆變器和制動器、ISG電機、液力機械變速箱等；聯合制動控制系統專利信息164條，內容涵蓋電池管理控制器、電源電器、AMT變速箱、扭矩監控系統等；電池管理系統專利信息38條，內容涵蓋電池組控制器、電剎模塊、高壓安全預防控制系統、車載充電器等。

1.動力傳動系統領域專利分析

(1)專利申請量總體趨勢分析

檢索發現，本領域的專利申請集中在2007-2012年，5年內混合動力汽車在動力傳動技術領域的專利年均申請量均保持在30項以上，總體呈現持續快速增長態勢，其中2011年達到峰值，為6項，如圖5所示。眾多汽車制造企業、高校及研發機構加快了混合動力汽車動力傳動技術研究，加速了技術創新步伐。

根據TRIZ理論，本文比較專利申請數量曲線與技術成熟度預測曲線，對混合動力汽車動力傳動系統技術進行成熟度預測。綜合圖5和圖6兩組曲線，我國混合動力汽車動力傳動系統技術處于發展期向成熟期過渡階段，領域內的各項技術基本能滿足混合動力汽車產業化發展的需求，但仍然存在進一步優化空間。

圖4　我國新能源汽車專利技術地域分布圖注：圖中的“德國”，是指德國在我國申請的專利數量，圖中的“日本”，是指日本在我國申請的專利數量；圖中的“其他”，包括河北、美國(在我國申請的專利)、陜西、四川、黑龍江、廣西、韓國(在我國申請的專利)、江西、云南、法國(在我國申請的專利)、內蒙古、英國(在我國申請的專利)、貴州、海南、奧地利(在我國申請的專利)、瑞典(在我國申請的專利)、意大利(在我國申請的專利)，其中每個國家或每個地區的專利研發數量均在17個或者以下，總量為103個，為圖示清晰起見，統一歸為“其他”項。

圖5　混合動力汽車動力傳動系統領域專利申請量趨勢分析圖

圖6　技術成熟度預測曲線

(2)申請人分析

混合動力汽車動力傳動系統領域的專利申請主要集中在國內企業和高校，排名靠前的國外申請(專利權)人只有日本的豐田自動車株式會社一家，共申請了8項專利。本領域國內專利申請人按數量排名依次為：奇瑞汽車有限公司15項；東風汽車公司14項；北汽福田汽車股份有限公司10項；重慶長安汽車股份有限公司8項；比亞迪股份有限公司8項。

(3)技術領域分析

通過對專利申請國內分類號的歸納總結，發現該領域專利申請主要集中在B60K6/00(用于共用或通用動力裝置的多個不同原動機的布置或安裝，例如具有電動機和內燃機的混合動力系統)、B60K17/00(車輛傳動裝置的布置或安裝)、B60K11(與動力裝置的冷卻結合的布置) 等方面，如圖7所示。通過分析，對混合動力汽車動力傳動系統領域的專利技術進化進行預測發現，混合動力汽車變速與動力耦合裝置、自動變速器傳動系統、多軸驅動混合動力汽車驅動系統、液力機械綜合傳動裝置是今后該領域發展的趨勢。

2.聯合制動控制領域專利分析

(1)專利申請量總體趨勢分析

本領域專利申請集中在2009-2012年，2004年專利申請還處于起步階段，此后逐年上升，2011年達到申請量的最高值，如圖8所示。參照TRIZ理論，對比該領域專利申請數量曲線與技術成熟度預測曲線，可以得出，我國混合動力汽車聯合制動控制領域專利技術仍處于發展期，各項技術正日臻成熟。

圖7　混合動力汽車動力傳動系統領域專利申請技術分布

圖8　混合動力汽車聯合制動控制領域專利申請量趨勢分析圖

(2)申請人分析

奇瑞汽車有限公司在該領域專利申請量獨占鰲頭，在164條專利申請量中占據了38項。國外企業也表現了強勁的勢頭，日本日野自動車株式會社、豐田自動車株式會社和德國的羅伯特·博世有限公司排名比較靠前，專利申請量分別達到14項、8項和7項。

(3)技術領域分析

通過對專利申請分類號的歸納總結，發現我國混合動力汽車聯合制動控制系統領域的專利申請主要集中在B60W20/00(專門適用于混合動力車輛，即具有兩個或多個不止一種類型的原動機)和B60W10/00(不同類型或不同功能的車輛子系統的聯合控制)兩個領域，如圖9所示。該領域技術呈現從零部件向整車集成方向發展的趨勢，控制系統結構更加緊湊和完整。預測整車集成控制系統、電機驅動總成控制技術是未來聯合制動控制系統領域的研發方向。

3.電池管理系統領域專利分析

(1)專利申請量總體趨勢分析

本領域專利申請經歷了2004-2005年的起步階段，2007年達到峰值12項，2008-2009年專利申請量處于低位徘徊，可能是受國際金融危機影響，電池管理系統領域的研發處于停滯狀態。2010年開始，專利申請數量逐步上升，逐步恢復到2007年的水平，預計今后一段時間內，混合動力汽車電池管理系統領域的專利申請量將呈現上漲趨勢。

圖9　混合動力汽車聯合制動控制系統領域專利申請技術分布

圖10　混合動力汽車電池管理系統領域專利申請量趨勢分析圖

(2)申請人分析

該領域的專利申請依然是奇瑞汽車有限公司處于領先地位，在69項專利申請中占15項，國內企業和高校的研發成果較為突出，上海汽車集團股份有限公司和北京智行鴻遠汽車技術有限公司專利申請量分別為6項、4項，排名位于前列的國外企業僅有日本豐田自動車株式會社，申請數量為4項，其余的40項專利分散在28個申請(專利權)人中，平均每個申請人僅有1～2項，說明該領域內的專利技術研究集中度比較高。

(3)技術領域分析

通過對專利申請國內分類號的歸納總結，發現我國混合動力汽車聯合制動控制系統領域的專利申請主要集中在B60L11/00(用車輛內部電源的電力牽引)、B60L3/00(電動車輛上安全用電裝置；運轉變量，例如速度、減速、功率消耗的監測)、B60L15/00(控制電動車輛驅動)、B60L7/00(一般用于車輛的電力制動系統)等領域，技術申請領域分布比較均衡，如圖11所示。

(二)純電動汽車技術進化路徑

1393條新能源汽車技術專利中，與純電動汽車相關的有345條，占專利總量的24.8%。依照動力傳動系統、聯合制動控制系統和電池管理系統分析路徑，得出我國純電動汽車技術專利主要集中在：動力傳動系統專利信息66條，內容涵蓋雙動力耦合驅動裝置、集成驅動、純電動汽車循環冷卻裝置、核心驅動及控制一體化、雙離合變速器傳動等；電機及控制系統專利信息43條，內容涵蓋電機集散控制、直流變換裝置、電機轉矩控制、自發電充電裝置、充電逆變一體化、轂動力發電機組；電池管理系統專利信息80條，內容涵蓋一體化電源裝置、電源管理系統的顯示、電池高壓分配器、制動能量回收控制等。

1.動力傳動技術領域專利分析

(1)專利申請量總體趨勢分析

如圖12所示，純電動汽車動力傳動技術領域專利申請量在2004-2007年基本處于空白，從2008年開始穩步上升，到2012年已經上升到24項。對比TRIZ理論技術成熟度曲線可知，該領域的技術研發水平目前處于快速成長期，預計今后一段時間，純電動汽車動力傳動技術領域的專利申請量將繼續快速增長。

(2)申請人分析

該領域研發主體比較分散，66項專利分散在40個申請人中，集中度偏低，排名位于前列的重慶長安汽車股份有限公司、重慶長安新能源汽車有限公司和東風汽車股份有限公司申請數量在2004-2012年9年間分別都只有4項。值得注意的是，該領域中個人作為研發主體發揮了重要作用，以個人為申請(專利權)人申請的專利數量達到12項，占總數量的18%。

圖11　混合動力汽車電池管理系統領域專利申請技術分布

(3)技術領域分析

圖13顯示，我國純電動汽車動力傳動技術領域的專利申請主要集中在B60K1(電動力裝置的布置或安裝)、B60K17(車輛傳動裝置的布置或安裝)和B60K35(儀表的布置或配置)3個方面，其中B60K1的專利申請量達到35項，占總量的53%。

2.電機及控制領域專利分析

(1)專利申請量總體趨勢分析

從檢索結果看，2004-2008年我國純電動汽車電機及控制領域技術處于萌芽狀態，2009年開始，專利申請量逐步上升，從2010年開始，年均申請量均在10項以上。由TRIZ理論可知，該領域技術研發水平目前處于快速成長階段，預計今后仍將保持強勁的增長態勢。

(2)申請人分析

從申請(專利權)人分析來看，該領域的研究主體比較分散，專利申請數量比較靠前的分別是重慶長安汽車股份有限公司6項，珠海銀通新能源有限公司3項。43項專利申請中，個人作為申請主體的總共有9項，占總量的比例為20.1%，相對而言比較高，說明此領域的研發進度還稍為落后，研發投入力度小、資金不足，許多企業、高校并沒有涉足。

圖12　純電動汽車動力傳動系統領域專利申請量趨勢分析圖

圖13　純電動汽車動力傳動系統領域專利申請量趨勢分析圖

(3)技術領域分析

我國純電動汽車電機及控制系統領域的專利申請主要集中在H02J7(用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負載供電的裝置)、H02K9(冷卻或通風系統)、H02K5(機殼；外罩；支承物)、H02K7(結構上與電機連接用于控制機械能的裝置，例如結構上與機械的驅動機或輔助電機連接)等方面，其中H02J7領域研發勢頭強勁(圖15)。

3.電池管理系統領域專利分析

(1)專利申請量總體趨勢分析

檢索發現，我國純電動汽車電池管理系統領域專利技術經歷了2004-2007年的萌芽期、2008-2010年申請量緩慢上升的成長期，2011年達到峰值39項，目前處于快速成長階段。2012年短暫性回落，可能與國內經濟政策環境有關，總體而言，申請數量發展趨勢與TRIZ技術成熟度曲線相吻合。

(2)申請人分析

該領域專利技術集中在國內企業和高校，申請量比較靠前的是山東天海電裝有限公司6項、奇瑞汽車股份有限公司6項、重慶長安汽車股份有限公司4項、力帆實業(集團)股份有限公司4項、北京汽車新能源汽車有限公司4項。研發主體總體上比較分散，存在投入資金不足、人員缺乏等諸多問題。

(3)技術領域分析

從專利檢索結果看，純電動汽車電池管理系統領域專利申請主要集中在B60L11(用車輛內部電源的電力牽引)和B60L15(控制電動車輛驅動)兩個方面，如圖17所示。

圖14　純電動汽車電機及控制系統領域專利申請量趨勢分析圖

圖15　純電動汽車電機及控制系統領域專利申請量趨勢分析圖

圖16　純電動汽車電池管理系統領域專利申請量趨勢分析圖

圖17　純電動汽車電池管理系統領域專利申請量趨勢分析圖

(三)燃料電池汽車技術進化路徑

較混合動力汽車和純電動汽車而言，燃料電池汽車的技術專利申請量比較少，檢索的1393條專利信息中，僅有66條與之相關。同樣按照動力傳動系統、制動控制系統和電池管理系統的分析路徑，對三個領域的專利申請數量、申請(專利權)人和技術領域進行深入分析，可以預測今后一段時期，燃料電池汽車技術將向著燃料電池制造成本控制技術、動力系統集成技術、燃料電池汽車排放優化技術、燃料電池壽命提高技術等方向發展。

六、我國新能源汽車產業關鍵技術實現時間

通過對新能源汽車專利信息分析，以及對混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車技術進化路徑的預見，整合出我國新能源汽車產業技術未來的發展方向，得出我國新能源汽車產業關鍵技術以及預期的實現時間。按照時間節點，繪制產業關鍵技術實現時間，如圖18所示。

七、結語

專利技術對于新能源汽車產業發展而言至關重要，以產業關鍵技術實現時間形式進行的技術預見，具有直觀性、簡潔性等優勢[20-21]。產業關鍵技術實現時間是動態的演變過程，特定時點的產業關鍵技術對產業技術發展方向的引導并不是一勞永逸的。產業關鍵技術實現時間在實踐中完善需要注意兩點：一是重視專利池和標準工作。技術標準與專利正在日益結合，技術標準下的專利池日漸成為舉足輕重的專利許可體，要充分發揮專利池對新能源技術自主創新的激勵作用，促進專利池的技術擴散和技術溢出效應，提高技術研發水平。二是構建產業技術創新平臺。技術產業化和市場化發展要求企業成為技術研發的主體，同時加強與高校、科研院所的合作力度，立足于自主研發，以產業鏈為紐帶，搭建集汽車制造企業、科研院所、高校為一體的研發平臺，形成產學研技術聯盟，通過技術創新平臺內部的資源整合推進產業關鍵技術實現時間的進一步完善，提高技術預見的準確度。

圖18　我國新能源汽車產業關鍵技術實現時間

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(本文責編：海洋)

Research on Patent Trend of New Energy Vehicles Industry

XIE Zhi-ming1，ZHANG Yuan1，HE Zheng-chu1，ZHANG Mi1,2

(1.ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410114，China；

2.NationalBureauofStatisticsofHunanInvestigationCorps，Changsha410015，China)

Abstract：The big difference among the maturity of various kinds of new energy vehicles technologies results in the ambiguity of industrial development orientation.According to the technical analysis and technology foresight process of scenario analysis，patent analysis and TRIZ technology evolution path analysis，this paper makes a qualitative scenario analysis on the market demand，industrial development goals and R & D infrastructure of new energy vehicles industry.Then，it makes analysis on patented technology information of hybrid vehicles，pure electric vehicles and fuel cell vehicles.Based on these analysis，the paper makes a foresight on new energy vehicle technology evolution path by using TRIZ technical evolution theory，which exports our new energy vehicle industrial key technologies and their expected achievement time.

Key words:new energy vehicles；patented technology；patent map；TRIZ theory；technology foresight

基金項目：2014年中國科學院知識產權研究與培訓專項

收稿日期：2015-05-10修回日期：2015-09-12

中圖分類號：G306

文獻標識碼：A

文章編號：1002-9753(2015)09-0127-15

作者簡介：謝志明(1972-)，男，博士，副教授；研究方向：新興產業的技術經濟及管理。