本報(bào)告對新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)全球專利申請趨勢、專利技術(shù)產(chǎn)出及布局區(qū)域、主要申請人、技術(shù)構(gòu)成等情況進(jìn)行分析，幫助企業(yè)從整體上掌握動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)專利布局狀況，在此基礎(chǔ)上總結(jié)和提出了海外布局歐洲市場的專利預(yù)警機(jī)制和建議。
為有效緩解能源和環(huán)境的壓力，新能源汽車越來越受到人們的重視。目前，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先，產(chǎn)銷量連續(xù)五年位居世界首位，整個(gè)新能源汽車行業(yè)在未來3-5年里有很廣闊的發(fā)展前景。那么各大企業(yè)對新能源汽車的“心臟”---動(dòng)力電池也一定會(huì)倍加青睞。
動(dòng)力電池作為新能源汽車主要儲(chǔ)能形式，其性能的發(fā)揮直接制約了新能源汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。動(dòng)力電池對溫度的適應(yīng)性成為制約其在電動(dòng)汽車應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一，同時(shí)也使電池?zé)峁芾砑夹g(shù)成為保證電池性能、使用壽命和安全性的關(guān)鍵技術(shù)。
電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)(BTMS)作為動(dòng)力電池的核心技術(shù)之一，主要包括散熱、預(yù)熱以及溫度均衡等3個(gè)主要功能。散熱和預(yù)熱主要是針對外部環(huán)境溫度對鋰離子電池可能造成的影響而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;溫度均衡是用于減小鋰離子電池組內(nèi)部的溫度差異，防止某一部分電池過熱造成的性能快速衰減[1]。
目前，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)比較成熟的冷卻方式有：空氣散熱、液體散熱。此外，還出現(xiàn)一些新型的冷卻方式：熱管散熱、相變材料散熱，以及復(fù)合散熱技術(shù)。不同的動(dòng)力電池冷卻方式都存在優(yōu)缺點(diǎn)。
企業(yè)競爭環(huán)境方面，從專利申請趨勢來看，動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)專利布局?jǐn)?shù)量雖在個(gè)別年份有所下降，但總體上呈上升趨勢(2020年及2021年專利數(shù)量下降，可能是專利公開存在滯后性導(dǎo)致)，并于2019年達(dá)到頂峰，布局?jǐn)?shù)量由2002年的782件增長到2019年的9960件，年均增長率為15.0%。其中，2015年后，由于中國在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致全球動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段，2015年-2019年間，平均每年增加1221件，是2002年-2014年的4.8倍。
[1]選自《電動(dòng)汽車鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究進(jìn)展》，王振，李保國等，包裝工程，2020年8月
中國在新能源汽車行業(yè)雖然起步晚、技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短，但發(fā)展迅速，動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)專利產(chǎn)出數(shù)量已于2013年超過日本，成為年專利產(chǎn)出量最高的國家，目前，中國專利產(chǎn)出總量遙遙領(lǐng)先，是位居第二的日本的3.3倍，是位居第三的韓國的6倍。
從各國專利產(chǎn)出趨勢上看，中國一直呈現(xiàn)上升趨勢，尤其是2015年后，發(fā)展較快。日本和韓國2011年后開始處于相對穩(wěn)定的發(fā)展階段，專利產(chǎn)出數(shù)量在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)。美國、德國、法國、歐專局等國家、地區(qū)和組織的專利產(chǎn)出數(shù)量總體也呈現(xiàn)增長態(tài)勢(2020年及2021年數(shù)量下降，可能是專利公開存在滯后性導(dǎo)致)，但發(fā)展速度明顯低于中國。
從動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)全球?qū)＠夹g(shù)區(qū)域布局情況來看，檢索區(qū)域范圍的11個(gè)國家、地區(qū)和組織均在該領(lǐng)域進(jìn)行了專利布局，僅布局強(qiáng)弱不同。其中，中國、日本、美國、韓國、德國、歐專局在該領(lǐng)域的專利布局?jǐn)?shù)量較多，是專利保護(hù)熱點(diǎn)區(qū)域，市場競爭較為激烈，尤其是中國，專利布局?jǐn)?shù)量遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，近幾年的年專利布局?jǐn)?shù)量占比達(dá)絕對優(yōu)勢，可見，技術(shù)產(chǎn)出活躍的國家同時(shí)也是該領(lǐng)域?qū)＠Ｗo(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。此外，還有6021件專利是通過世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織提交的，占比為8.0%，位居第五。中國、日本、韓國、德國、法國、英國的專利申請主要來源于本國申請人，尤其是法國、中國、日本，這一現(xiàn)象更加突出，說明這些國家在該領(lǐng)域主要是本國企業(yè)之間的競爭;美國、俄羅斯專利主要來源于非本國申請人，尤其是俄羅斯，約七成專利來源于國外申請人，說明這些國家的市場競爭比較多元化，本國企業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，主要是國外企業(yè)之間的競爭。
動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)全球TOP10專利申請人包括4家日本企業(yè)、3家韓國企業(yè)、2家德國企業(yè)，中國有1家企業(yè)入圍TOP10.全部是實(shí)力雄厚的大型公司。其中，日本豐田(Toyota)專利產(chǎn)出量遙遙領(lǐng)先;韓國LG位居第二，專利產(chǎn)出量約是豐田(Toyota)的1/2;現(xiàn)代起亞(Hyundai)位居第三，專利產(chǎn)出量約是豐田(Toyota)的1/3.入圍TOP10的中國企業(yè)是比亞迪公司，專利產(chǎn)出量位居第七。
綜上所述，近年中國專利申請量的快速增長，導(dǎo)致全球?qū)＠M(jìn)入高速發(fā)展階段。中國及日韓美德等發(fā)達(dá)國家技術(shù)實(shí)力強(qiáng)，專利產(chǎn)出多。中日市場競爭較為激烈，競爭主要來源于本國企業(yè)。日韓德企業(yè)表現(xiàn)突出，市場競爭力較強(qiáng)，具有較高的海外專利保護(hù)意識(shí)。歐專局專利主要來源于美國、日本、德國等美日歐發(fā)達(dá)國家。液體冷卻為技術(shù)創(chuàng)新主流，其次是空氣冷卻。歐專局布局重點(diǎn)為液冷散熱，日歐韓企業(yè)及中國比亞迪表現(xiàn)較為突出。
企業(yè)在歐洲市場的專利風(fēng)險(xiǎn)方面，株式會(huì)社LG化學(xué)、法雷奧(Valeo)、特斯拉(Tesla)是企業(yè)在歐洲市場主要的風(fēng)險(xiǎn)來源，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以上公司電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的相關(guān)重要專利。韓國株式會(huì)社LG化學(xué)在動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)領(lǐng)域共有13項(xiàng)重要專利產(chǎn)出，該公司在動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)領(lǐng)域一直比較重視電池體積減小、冷卻效率提高的技術(shù)改進(jìn)和專利申請。法雷奧(Valeo)在動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)領(lǐng)域共有7項(xiàng)重要專利產(chǎn)出，2010年之后，較側(cè)重于板式冷卻件研發(fā)，近年來注重改進(jìn)冷卻件的機(jī)械強(qiáng)度以及使用介電流體來進(jìn)行冷卻。電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)是特斯拉最核心的幾項(xiàng)技術(shù)之一，特斯拉的電池管理系統(tǒng)BMS主要由主控模塊和從控模塊組成。
通過海外知識(shí)產(chǎn)權(quán)預(yù)警分析，企業(yè)可以依靠自身或借助外部力量收集目標(biāo)出口國與企業(yè)自身產(chǎn)品或技術(shù)相關(guān)的專利動(dòng)態(tài)信息，并進(jìn)行有針對性的統(tǒng)計(jì)、分析，對專利風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行警示和主動(dòng)防范，更好地確定研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。建議企業(yè)在如下幾個(gè)角度建立完善的專利預(yù)警機(jī)制并完善海外專利布局。
第一，加強(qiáng)電池?zé)峁芾砑夹g(shù)領(lǐng)域復(fù)雜產(chǎn)品和系統(tǒng)集成方面的研發(fā)和布局，縮小與國外頭部公司的技術(shù)差距。應(yīng)加強(qiáng)在此技術(shù)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，對相關(guān)專利進(jìn)行技術(shù)跟蹤，在進(jìn)行專利布局時(shí)進(jìn)行規(guī)避，以避免專利侵權(quán)行為的發(fā)生。
第二，對于冷卻結(jié)構(gòu)相似的高風(fēng)險(xiǎn)專利應(yīng)持續(xù)關(guān)注，進(jìn)一步比對避免侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。
第三，在新的技術(shù)方向加強(qiáng)前瞻布局，搶占先機(jī)。目前，汽車電池復(fù)合散熱方式成為汽車電池冷卻的一種新趨勢，多種冷卻方式有利于解決單一冷卻方式的缺陷、提升冷卻效率，未來有關(guān)電池復(fù)合冷卻的專利申請會(huì)越來越多，企業(yè)應(yīng)對相關(guān)專利進(jìn)行持續(xù)跟蹤，避免侵權(quán)行為的發(fā)生。
第四，研究現(xiàn)有技術(shù)，掌握技術(shù)動(dòng)態(tài)，技術(shù)問題出發(fā)，開展專利挖掘，完善專利布局，護(hù)航海外市場，加強(qiáng)外圍布局，構(gòu)筑專利組合。
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