電動汽車無線充電標準必要專利分析

郭少杰 劉蘭 冀然

【摘要】針對電動汽車無線充電系統國家標準的標準必要專利，首先對無線充電標準必要專利聲明進行梳理，然后對標準必要專利聲明的重點企業WiTricity公司進行專利戰略和專利布局分析，最后結合聲明涉及的異物檢測、諧振補償及調諧控制標準，對聲明專利進行標準必要性分析，明確企業所聲明的標準必要專利是否實際上構成實施標準所必要的專利。

關鍵詞：電動汽車；無線充電；國家標準；標準必要專利

中圖分類號：U461；U306?? 文獻標志碼：A? DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230205

Analysis of Essential Patents for Electric Vehicle Wireless Charging Standards

Guo Shaojie1，2， Liu Lan1，2， Ji Ran1，2

（1.China Automotive Technology&Research Center Co. Ltd.， Tianjin 300300; 2.China Auto Information Technology （Tianjin） Co. Ltd.， Tianjin 300300）

【Abstract】 This paper focuses on the standard essential patents of the national standard of electric vehicle wireless charging system. Firstly， it sorts out the wireless charging standard essential patent declaration， then analyzes the patent strategy and patent layout of Witricity， a key enterprise of the standard essential patent declaration. Finally the declarations involved foreign matter detection， resonance compensation and tuning control standards， conduct standard necessity analysis on the declared patents are combined， and whether the standard essential patents declared by the company actually constitute the patents necessary for the implementation of the standard is clarified.

Key words： Electric vehicle， Wireless charging， National standard， Standard essential patent

【歡迎引用】 郭少杰， 劉蘭， 冀然. 電動汽車無線充電標準必要專利分析[J]. 汽車文摘， 2024（7）： 44-50.

【Cite this paper】 GUO S J， LIU L， JI R. Analysis of Essential Patents for Electric Vehicle Wireless Charging Standards [J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（7）： 44-50.

0 引言

根據中汽協統計數據，2023年，我國新能源汽車產銷分別達到958.7萬輛和949.5萬輛，同比分別增長35.8%和37.9%，市場占有率達到31.6%，高于上年同期5.9%。當前充電基礎設施的建設還存在較大不足，我國目前充電裝置以傳導式充電為主，需要用戶人為拖拽并連接充電裝置，并涉及掃碼、刷卡等復雜認證流程，若遇到極端天氣或充電裝置故障等特殊情況，會給用戶使用帶來極大不便[1]。因此，電動汽車無線充電技術成為解決充電基礎設施問題的重要路徑之一[2]。電動汽車無線充電技術分為電場耦合式、磁場耦合式（含磁感應式和磁共振式）、微波輻射式，該技術可實現用戶無感充電，極大提升用戶體驗[3-4]。我國已經于2020～2021年間推出電動汽車無線充電系統的系列國家標準，并且有公司已針對電動汽車無線充電系統提出標準必要專利聲明，后續我國推行電動汽車無線充電技術時存在較大的標準必要專利風險，因此有必要開啟相關研究。

毛昊等[5]提出，21世紀初期，6C和3C等DVD標準制定者向中國DVD播放機廠商收取數十億美元的高昂專利許可金。而當前中國仍缺乏有效支持標準必要專利（Standard Essential Patent，SEP）定價的市場交易秩序、缺乏標準必要專利必要性審查程序及規則制度、缺乏調節替代方案，導致企業在面對標準必要專利問題時較為被動，高昂專利許可費甚至影響企業正常經營發展。王亮亮等[6]提出，國際范圍內多數標準化組織對于其制定標準的知識產權政策中對于專利披露通常以鼓勵和自愿為主，標準化組織并不對披露專利的必要性和有效性進行審查，從而導致了披露信息存在與實際情況不符的現象，而過度披露或者虛假披露導致的信息不對稱成為了標準必要專利許可談判中糾紛頻發的重要原因之一。Rapha?等[7]提出，企業在標準制定過程中過度聲明的機會主義問題較為嚴重，經過數據統計，在企業所聲明的SEP中，真正能通過“必要性”審查的只占到15%～40%。

然而，目前行業中對于標準必要專利的必要性研究有所缺失，對于電動汽車無線充電國家標準對應標準必要專利的必要性研究更存在空白。本研究通過對國家標準的梳理、標準必要專利聲明分析、對應標準必要專利的必要性分析，明確我國在無線充電技術應用過程中面對標準必要專利的風險及應對策略，并基于本研究對各行業中標準必要專利的必要性分析研究提供方法支撐。

1 電動汽車無線充電國家標準

1.1 我國無線充電技術選擇

電動汽車無線充電技術對其充電功率、傳輸距離、傳輸效率、通用適配性、成本控制等存在較高要求。電動汽車無線充電的主流產品采用磁感應和磁共振2種技術路線。其中，磁感應技術傳輸效率高（80%～90%），但傳輸距離短（<20 cm），需要汽車與無線充電裝置精準對位；磁共振式技術傳輸距離遠（可達數米），傳輸效率較高（50%～90%）[8]。

綜合考慮產品應用對于消費者的適用性、車輛離地間隙等因素[9]，我國電動汽車無線充電標準采用磁共振技術。

1.2 我國無線充電標準介紹

我國于2017年6月12日成立電動汽車無線充電標準工作組，啟動電動汽車無線充電標準制定研究工作。電動汽車無線充電系統國家標準由中國汽車技術研究中心有限公司（CATARC）和中國電力企業聯合會（CEC）分別歸口，參與單位涵蓋了測試機構、國內外設備制造企業、國內外汽車企業、充電運營商、高校、研究機構以及測試設備制造商、汽車零部件供應商等，覆蓋了電動汽車無線充電的零部件、技術研究、設備制造、測試認證、系統應用等各個領域，由全產業鏈共同完成。目前，我國已經公開并實施電動汽車無線充電標準7項，見表1。電動汽車無線充電國家標準的發布，將為電動汽車無線充電的產業化發展注入強勁動力，具有里程碑意義。

2 無線充電標準必要專利聲明

2.1 標準必要專利聲明原則

國家標準中，對標準必要專利的定義如下：國家標準中涉及的專利應是必要專利，即實施該項標準必不可少的專利。在標準制定的過程中，專利權人主動或者應標準制定機構要求而提出技術方案，該技術方案由專利權人擁有對應專利權且被標準制定機構所采納[10]，該技術方案所對應的專利即為“標準必要專利”。

為了保證公平、友好的原則，標準組織要求專利權人執行信息披露的義務，即專利權人需要在標準制定過程中主動聲明或披露該標準所涉及的專利信息。在司法實踐中，專利權人出于自身利益的考慮，會在明知其專利被納入標準的前提下，存在不進行專利信息披露或者專利信息披露不完全的行為。同時，也會存在專利授權后權利范圍更改所導致的與聲明時技術方案不一致，或者專利權人為了獲得更多的標準必要專利，將標準中未涉及的專利進行標準必要專利聲明的過度聲明行為[11]。

2.2 無線充電標準必要專利聲明

有鑒于我國電動汽車無線充電系統標準基于美國WiTricity公司開發并獲得專利的磁共振無線充電技術，并且WiTricity收購了高通的Halo，增加了高通擁有的某些無線電動汽車充電（WEVC）專利，WiTricity還具有麻省理工大學和奧克蘭大學在車輛充電領域的獨家專利許可。通過對電動汽車無線充電系統國家標準歸口單位中國汽車技術研究中心有限公司（CATARC）和中國電力企業聯合會（CEC）標準公布信息的梳理，結合WiTricity公司提出電動汽車無線供電系統國家標準的標準必要專利公示，將其中涉及到《電動汽車無線充電系統 第3部分：特殊要求》的相關核心條款展開分析，見表2。

3 無線充電標準必要專利分析

3.1 WiTricity公司聲明的標準必要專利

由于電動汽車無線充電系統的標準必要專利聲明僅有WiTricity公司提出，并且其聲明的標準必要專利中還包括麻省理工學院作為專利權人的5件專利，因此對WiTtricity公司進行分析。

WiTricity Corporation成立于2007年，其成立源自于2006年麻省理工學院物理學教授Solja?i?及其團隊的發現：具有相同諧振頻率的兩個諧振對象傾向于有效地交換能量，同時與無關的非諧振對象進行微弱的交互，由此實現在一個有效的距離范圍內高效地將功率從一個設備傳輸到另一個設備，并為這種技術取名為無線電力（WiTricity）。

為保護其研究的領先優勢，WiTricity高度重視知識產權。WiTricity是麻省理工學院無線能量傳輸專利的獨家被許可人，并擁有奧克蘭大學道路車輛充電領域專利許可，其于2019年2月收購高通旗下Halo電動汽車無線充電技術平臺（WEVC）和知識產權資產。截至2022年9月，WiTricity在全球擁有超過1 200件授權專利的專利權，其全球授權專利年度分布見圖1，涵蓋美國、中國、日本、德國、法國、英國、韓國、印度、加拿大、澳大利亞、意大利、挪威等國家，見圖2。

WiTricity在無線充電知識產權上投入了高昂的費用，除了積極參與電動汽車無線充電系統標準必要專利聲明外，借助于旗下的知識產權組合，WiTricity在市場上積極進行許可活動。截至2022年9月，WiTricity公司的電動汽車無線充電系統專利許可情況見表3。

WiTricity公司積極與主機廠合作，測試無線充電系統在電動汽車上的運行，電動汽車測試合作伙伴有本田、日產、通用、現代、日本古河電工。

WiTricity在電動汽車無線充電系統的專利主要分布在諧振補償及調諧控制、線圈磁極機構、異物檢測、對位引導、活體保護、動態充電、位置檢測、通信交互、充電站、電磁屏蔽等領域（圖3）。

3.2 異物檢測標準必要專利分析

ZL201280049601.0《無線能量傳送系統中的外部物體檢測》為異物檢測領域標準必要專利，在全球范圍內共有26篇同族專利，涉及美國、日本、韓國、中國、澳大利亞、歐洲、加拿大等國家。

3.2.1 專利權范圍解讀

ZL201280049601.0的專利權涉及一種用于無線能量傳送系統的外部物體碎片檢測系統，包括至少1個磁場傳感器，以及至少1個用于測量磁場傳感器電參數的讀出電路，在無線充電的過程中，磁場傳感器被放置在由所述無線能量傳送系統產生的磁場中。其中，磁場傳感器包括至少1個磁場梯度計[12]。

圖4為磁場梯度計示意，磁場梯度計由2個編號為202和204的小線圈構成。在無線充電期間，產生的磁場穿過線圈202和204，由此產生與穿過線圈環208、206的內部磁通量成正比的電壓V1和V2。2個線圈產生的電壓V1和V2區別極小，但若是無線傳輸的路徑中存在如香煙包裝錫紙的細小異物，由于其能吸收磁通量，會導致電壓V1和V2之間產生差異信號，由此提高對微弱干擾異物檢測（Foreign Object Detection，FOD）的準確性。

3.2.2 涉及標準條款解讀

ZL201280049601.0主要涉及條款5.8.5、8.8.3中的金屬異物檢測（權利要求1-11），以及條款6.1中無線充電系統控制（權利要求12-18）。具體條款內容及分析如下：

（1）條款5.8.5 異物檢測。靜態磁耦合無線充電系統（Stationary Magnetic Field Wireless Power Transfers，MF-WPT）系統應具備異物檢測功能，能夠識別傳能路徑內影響無線電能傳輸的異物，常規異物包括回形針、硬幣、M5螺釘、易拉罐、鋼片、鋁片、鋼絲球、鋁箔紙和延長電纜。若檢測到異物，則MF-WPT系統發出警告，并停止充電。該條款涉及異物檢測的核心要求，要求無線充電系統能識別出所需識別的異物。

（2）條款6.1 命令和控制通信。MF-WPT系統應具備地面設備和車載設備之間的無線通信能力，通過信令實現無線電能傳輸過程的控制以及相關必要信息的交互，確保電動汽車MF-WPT系統的安全可靠運行。該條款涉及異物檢測后的通信及控制，用于在系統檢測到異物后及時通信并執行安全控制。

（3）條款8.8.3 溫升及灼熱試驗。MF-WPT系統原邊和副邊之間的異物檢測試驗，需要測試異物外殼溫度，以及水平距離異物20 cm、40 cm、60 cm處的溫度。該條款涉及是否能及時檢測異物，保證異物的溫度在安全范圍內。

3.2.3 標準必要性分析

ZL201280049601.0的專利權范圍是通過磁場梯度計實現細小金屬異物（如香煙或口香糖的錫箔紙）檢測，由此實現標準《電動汽車無線充電系統 第3部分：特殊要求》中金屬異物檢測及無線充電系統控制。明確此專利權范圍后，從專利角度，提出標準必要性分析。

替代方案分析：不使用磁場梯度計，使用其他檢測方式實現異物檢測。例如，現有技術中可以通過測量共振器和無線能量傳送的電壓、電流、功率、相位、頻率等來進行異物檢測，經過分析，關鍵難點在于上述技術方案對于微弱擾亂磁場的異物（例如錫箔紙）無法檢測，因為無法判斷微弱變化是正常波動還是異物干擾。

進行專利檢索，發現重慶大學唐春森教授申請的專利《基于阻抗特性的異物檢測方法及系統》（授權號CN106371143B），提出在檢測區內鋪設檢測線圈并與電容構成諧振回路，比較加載到諧振回路上的高頻載波信號和從諧振回路中提取的諧振電流信號的幅值比和相位差，當所述幅值比和相位差超過預設閾值時，則認定待檢測區域存在異物。根據幅值變化特性，該方法優勢為可以同時檢測細小金屬異物和活體[13]，劣勢需要高頻載波信號輸入，增加電路的復雜性，也相應地增加成本。

3.3 諧振補償及調諧標準必要專利分析

表2中，WiTricity公司聲明的第2～7項標準必要專利均為諧振補償及調諧相關專利。

3.3.1 專利權范圍解讀

（1）ZL201611115300.X《無線能量轉移系統》。該專利于2017年8月8日申請，2022年8月19日被國家知識產權局駁回，未獲得專利權。即前述章節2.2中提到的情況之一：提前進行聲明的專利，在后續專利審查過程中權利要求的保護范圍有所變化。對于未獲得的專利權，不會形成標準必要專利，也不在此次標準必要專利分析的范圍之內。

（2）ZL200680032299.2《無線非輻射能量傳遞》、ZL201010214681.3《無線非輻射能量傳遞》、ZL201110185992.6《無線傳遞電磁能量的方法和設備》、ZL201210472059.1《無線非輻射能量傳遞》。ZL200680032299.2的專利權涉及無線充電調諧控制策略中調諧參數。如圖5所示，共振器1（供電側）和共振器2（設備側）之間通過電磁共振的方式實現無線電能的傳輸，實現的關鍵在于共振器1和共振器2之間的參數匹配。已知共振器1參數為有共振頻率ω1、品質因數Q1、特征尺寸L1（特征尺寸優選為共振器的半徑）、共振寬度Γ1、共振波長λ1；共振器2參數為共振頻率ω2、品質因數Q2、特征尺寸L2、共振寬度Γ2、共振波長λ2。

通過共振場消跡線的耦合實現共振器1和共振器2之間的無線能量傳輸，需要滿足以下條件：

（1）共振器1和共振器2的最近距離為D，最近距離D小于共振波長λ1和λ2中的任意一個；

（2）共振頻率ω1和ω2彼此接近，共振頻率ω1和ω2在共振寬度Γ1和Γ2兩者中較窄一個的范圍內；

（3）保證Q1、Q2和耦合損耗比[kΓ1Γ2]在設定的多種范圍組合之內，其中k為共振器1和共振器2之間的能量傳遞速率[14]。

ZL201010214681.3為ZL200680032299.2的分案，2件專利的說明書內容相同，區別僅在于權利要求保護范圍有所不同。ZL201010214681.3的專利權進一步保護以下條件：

（1）共振器1的頻率范圍；

（2）Q1、Q2、D、L1和L2參數在設定的多種范圍組合之內[15]。

ZL201110185992.6為ZL200680032299.2的分案。ZL201110185992.6的專利權進一步保護以下條件：[Q1Q2]、[kΓ1Γ2]參數在設定的多種范圍組合之內[16]。

ZL201210472059.1為ZL200680032299.2的分案。ZL201210472059.1的專利權進一步保護以下條件：D、L1、L2、[Q1Q2]、[kΓ1Γ2]參數在設定的多種范圍組合之內[17]。

（3）ZL200780053126.3《無線能量傳輸》。ZL200780053126.3的專利權涉及無線充電系統的反饋機構。如圖6所示，該專利提出包含反饋機構的無線充電設備，反饋機構檢測電動汽車無線充電系統工作時的能量傳輸效率，并調節諧振器結構的諧振頻率使得效率最大化。

具體而言，通過調節共振器1的因數Q1、共振器2的因數Q2、輻射損耗、耦合損耗比[kΓ1Γ2]、諧振頻率等參數實現無線能量傳輸系統的最佳效率[18]。

3.3.2 涉及標準條款解讀

諧振補償及調諧控制涉及《電動汽車無線充電系統 第3部分：特殊要求》中的條款1、條款3.1、條款3.5、條款5.1、條款5.2、條款5.3、條款5.4、條款5.5、條款5.6、條款5.8.1。具體標準內容分析見表4。

3.3.3 標準必要性分析

WiTricity聲明的諧振補償及調諧控制相關的6篇標準必要專利中，ZL201611115300.X未獲得專利授權，因此不做考慮。

ZL200680032299.2、ZL201010214681.3、ZL20111

0185992.6、ZL201210472059.1的專利權中詳細保護為達到理想無線電能傳輸效率，參數Q1、Q2、D、L1、L2、[kΓ1Γ2]和[Q1Q2]的范圍。上述參數范圍的設置，涉及標準《電動汽車無線充電系統 第3部分：特殊要求》中傳輸效率、機械氣隙、離地間隙、偏移范圍。ZL200780053126.3的專利權中詳細保護了反饋調節無線充電系統參數的方法，涉及標準《電動汽車無線充電系統 第3部分：特殊要求》中系統效率的部分。

上述5篇專利由麻省理工學院申請后許可給WiTricity公司使用，上述專利保護了麻省理工學院教授Solja?i?及其團隊的原創性發現。經過中國汽車知識產權運用促進中心進行相關專利檢索，相關專利例如達方電子股份有限公司專利CN200820115859.7、財團法人車輛研究測試中心專利CN201310683031.7、中惠創智（深圳）無線供電技術有限公司專利CN201610977159.8、緯創資通股份有限公司專利CN201510561315.8、聯想移動通信科技有限公司專利CN201610597242.2等，均為在上述專利基礎上的改進型專利，且未獲得可規避的參數設置及反饋調整方案。

綜上所述，上述5篇專利在標準應用并且缺乏替代專利方案，屬于標準《電動汽車無線充電系統》的標準必要專利。

4 結束語

電動汽車無線充電系統系列標準的制定，將對電動汽車無線充電技術的商業化應用起到重要的推動作用。

針對電動汽車無線充電系統標準，WiTricity公司聲明7件標準必要專利。在標準必要專利分析中發現，7件聲明的標準必要專利中，ZL201611115300.X未獲得專利授權，ZL201280049601.0在標準實施過程中可規避。僅有ZL200680032299.2、ZL201010214681.3、

ZL201110185992.6、ZL201210472059.1、ZL200780053

126.35件專利權在專利實施時無法繞過，屬于電動汽車無線充電系統的標準必要專利。

因此，企業所聲明的標準必要專利并不一定是實施該項標準的必要專利，即“聲明”并非“事實”。標準必要專利聲明中所涉及標準條款的范圍是較為廣泛的，標準的實施技術路徑可選范圍較廣，在面臨標準必要專利許可時，具有一定的爭辯空間。

參 考 文 獻

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（責任編輯 明慧）