燃料电池汽车技术专利态势分析

孙凤艳

(中国汽车工程研究院 北京分院，北京 100070)

燃料电池汽车技术专利态势分析

孙凤艳

(中国汽车工程研究院 北京分院，北京 100070)

随着环境问题和能源问题的日益突出，新能源汽车成为世界各大汽车厂商及研发机构的研究热点，燃料电池汽车以其高效率和近零排放的优势被普遍认为具有广阔的发展前景。作为技术创新的重要支撑，专利成为核心竞争力的重要体现。运用专业的专利检索分析方法，从时间趋势、区域分布、技术分支分布、申请人分布等维度对燃料电池汽车技术领域的专利进行分析，从而获得全球与中国范围内燃料电池汽车技术的专利发展概况，并依据分析结果提出发展建议。

燃料电池汽车技术；技术分支；关键技术；专利分析

随着环境问题和能源问题的日益突出，新能源汽车成为世界各大汽车厂商及研发机构的研究热点。燃料电池汽车以其高效率和近零排放的优势被普遍认为具有广阔的发展前景[1-2]。美国、欧盟、日本和韩国都投入了大量资金和人力进行燃料电池车辆的研究。从全球范围看，日本和韩国的燃料电池研发水平处于全球领先，尤其是丰田、日产和现代汽车公司，在燃料电池汽车的耐久性、寿命和成本方面逐步超越了美国和欧洲。我国也在燃料电池汽车方面进行了工作部署。国务院在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2012—2020年)》中[3]特别部署了发展燃料电池汽车，计划在关键基础器件、燃料电池系统、基础设施与示范3个方面加大研发和投入力度。专利作为衡量技术水平和创新发展的重要标志，一直受到各国的重视。该报告中将燃料电池汽车技术划分为4个技术分支：制氢及储氢、燃料电池电堆、辅助设备和方法、整车控制[4-5]。在每一分支下，对其专利*本文中所分析专利均为已授权的专利；国外专利包含发明专利，国内专利包含发明专利、实用新型专利、外观设计专利。情况进行统计分析。具体技术分解如表1所列。数据的统计时间为1994年1月1日至2015年9月30日。但由于专利申请公开的滞后性，2014年、2015年的部分数据未公开，收集的专利数量会小于专利的实际申请数量。

表1 燃料电池汽车技术分解表Table 1 Fuel cell car technology breakdown

1 全球专利态势

1.1 总体情况

通过对国内外燃料电池汽车产业的专利信息进行检索[6-8]，获得结果如下：自1994年1月1日至2015年9月30日，全球范围内燃料电池汽车领域专利申请总量达87 863件。

图1是全球燃料电池汽车专利申请随时间的变化趋势，可见专利年度申请总体呈先快速增长、后趋于平稳、再逐步下降的趋势。2005年专利年度申请量最高，为7 379件。

从各技术分支的总体趋势来看：电堆领域专利申请的总体区域大致与燃料电池技术相似；辅件、制氢、整车控制的总体趋势相似，自2003年以后呈逐步下降趋势。

图1 全球专利申请趋势Fig.1 Patent trends around the world

从专利申请总量占比来看：4个技术分支在全球范围和中国区域内的专利申请总体趋势相同，均为电堆>辅件>制氢系统>整车控制。在全球范围内，电堆的专利数量为42 953件，占49%，其次是燃料电池辅件，共申请专利23 469件，占27%。在中国范围内，电堆的专利数量为7 147件，占61%，燃料电池辅件的专利数量为2 053件，占18%。出现这种情况有两种可能：一种是我国区域的专利布局技术点与全球趋势相同；另一种是我国燃料电池汽车技术领域的专利布局大多被外资企业控制[9-10]。

1.2 区域分布

图3为全球专利申请国别分布，可见全球专利申请主要分布在日本、美国、中国等国家，其中日本专利申请量最多，美国其次，中国排名第3。日本一直关注燃料电池汽车的研发，分布在日本的专利申请占24%，虽说燃料电池汽车技术仍处于技术萌芽期，但日本相对看好该技术的前景，维持相对稳定的研发投入。2014年底，丰田研发的首款燃料电池量产车Mirai在日本上市。为促进燃料电池汽车的普及，丰田还在全球范围内开放5 680 项有关氢燃料电池技术的专利，其中包括 Mirai 的1 970项关键技术。这也是继特斯拉公司2014年秋天宣布开放电动车专利以来全球新能源汽车领域的另一重大利好。随着2015年主要的世界汽车制造商纷纷推出燃料电池汽车，未来将掀起一股燃料电池汽车研究热潮，2015年被业内认为是世界燃料电池汽车元年。

图2 专利技术构成Fig.2 Patent technology

图3 全球专利申请国别分布Fig.3 Global patent application for national distribution

从各技术分支的区域分布(图4)来看：日本、美国、中国、世界知识产权组织占据各分支专利申请量的前4名，其中日本优势明显，在4个领域内专利申请量占比均排名第1。在4个技术分支中，中国在电堆领域专利申请量占比较高。

图4 各技术分支专利国别分布Fig.4 Patent country distribution of technical branch

1.3 申请人情况

从专利申请人(图5)来看：全球各技术分支排名前10的申请人主要来自日本、韩国、德国、美国等国家，其中日本、韩国、美国也是国内专利国外申请人的主要来源国。全球专利申请人排名中，日本企业集体优势明显，4个技术分支中均至少有5家日本企业进入排名前10。

图5 全球专利申请前10申请人国别分布Fig.5 The country distribution of global top 10 applicants

从主要申请人国别(表2)分析来看：专利申请量排名靠前的国家主要集中在日、韩、德、美，其中日本占据绝对优势。在各领域全球排名前10申请人中，至少有5家来自日本，全球排名前5申请人中，均有3家来自日本，其中丰田优势明显，在4个技术分支中均跻身前3,见图6。

表2 全球专利各技术分支主要申请人分布Table 2 Global patent technology branch distribution of main applicant

图6 全球专利申请人排名Fig.6 Ranking of global patent applicants

2 中国专利态势

2.1 总体情况

中国区域的专利申请总量为11 060件。在全球范围内，分布在中国区域的专利申请约占总量的13%，排名第3。从全球及中国专利申请变化趋势对比可以看出(图7)：我国的燃料电池技术专利申请起步较晚，且年度专利申请量不多，约在1 000件左右。

图7 全球及中国专利年申请变化趋势对比Fig.7 Patent years change trend of global and China

2.2 区域分布

从专利申请人国别分布(图8)来看：来华申请所占的比例较高，约占总申请量的45%，这说明国外申请人对中国进行了大量的专利布局。来华专利主要来自日本、美国。在来华申请中，美、日两国专利申请所占比例为68%，其中，日本占比最高，达到41%。

图8 中国专利申请主要国别分布Fig.8 Main country distribution of Chinese Patent

从各技术分支(图9)来看：国外企业在制氢系统、整车控制、辅件领域专利申请量较大，所占比例分别为60%，59%，53%，国内企业应引起重视。

图9 来华申请国别分布Fig.9 Country distribution of patent in China

从各技术分支本土申请人省市分布(表3)来看，大连、上海、北京、江苏、湖北整体实力较强，其中以大连、上海优势明显。

2.3 申请人情况

国内专利中(图10)，本土企业在电堆技术领域排名靠前，分别有6家企业进入前10，而在其他技术分支领域排名靠后。由此可见：我国企业应加强专利布局。从主要申请人国别分析来看，专利申请量排名靠前国外申请人主要来自中、日、韩、美，其中日本占据绝对优势，在各领域排名前5申请人中，均有2家企业来自日本，说明日本在我国专利申请量较多且较为集中。

表3 国内专利主要申请人省市分布Table 3 Provinces distribution of domestic patent applicant

图10 来华申请前十申请人国别分布Fig.10 Country distribution of Chinese top 10 applicants

从各技术分支排名前3名的申请人(表4)来看：除电堆、辅件领域分别有大连化物所、新源动力股份有限公司以外，其他2个技术领域均是国外企业。

表4 国内专利各技术分支主要申请人国别分布Table 4 Country distribution of domestic patent technology branch principal applicant

图11 中国专利申请人排名Fig.11 Ranking of Chinese patent applicants

3 结论及建议

通过对燃料电池汽车领域的专利进行分析，可以看出我国的专利布局还存在以下几方面问题：

1) 我国在燃料电池汽车领域起步较晚，虽然分布在我国的专利总量较多(全球第3)，但很大部分专利是由国外申请人在我国进行的专利布局。

2) 与发达国家(特别是日本、美国、韩国)持续大量的研发投入相比，我国对燃料电池研发的热情不高。我国与发达国家的差距正在日益增大，除大连化物所和几所高校还保持一定的投入外，其他企业研发热情有所减退。

3) 我国的专利申请还存在专利集中度不高、无突出优势企业、领先企业整体实力较弱、部分领域专利占比较低等问题。

为解决上述问题，实现燃料电池汽车产业的可持续发展，政府应积极引导企业加强关键技术的研发攻关，提升企业关键技术的研发实力。建议如下：

1) 借鉴国外有关燃料电池汽车鼓励政策，出台相应的产业政策，引导产、学、研紧密合作。鼓励燃料电池、电机、电控等共性技术的研发及核心技术攻关。政府应加强与行业龙头企业的合作，积极对燃料电池技术产业链进行技术整合、顶层研发布局及科研支持，加快推动技术产业化。

2) 优化技术创新环境，进一步提高企业研发热情。重视企业作为技术创新主体的作用，大力推动创新要素向企业集聚，促进科技成果向现实生产力转化，不断增强企业自主创新能力和抵御市场风险能力。

3) 进一步发挥第三方组织机构的力量，积极推进机制体制研究，广泛联合科研院所、行业企业等创新力量开展协同创新，促进企业间的合作。在此基础上，建立常态分析体系，对主流技术的专利布局进行分析，发布预警报告，引导企业系统布局。

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The State Council of the People’s Republic of China.The state council about energy saving and new energy vehicles industry development planning (2012—2020)[EB/OL].http://www.gov.cn/zwgk/2012-07/09/content_2179032.htm.2010-07-09.

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(责任编辑 刘 舸)

Patent Analysis of Fuel Cell Car Technology

SUN Feng-yan

(Beijing Branch, China Automotive Engineering Research Institute, Beijing 100070， China)

With environmental and energy issues becoming more extruding, new energy vehicles have become the research focus of the world’s leading automotive manufacturers and research institutions. With its efficient and near-zero emission advantages, fuel cell vehicle is generally considered to have broad development prospects. As an important supporting technological innovation, patents have become the core competitiveness of an important manifestation. Professional patent analysis method has been used to carry on the analysis on fuel cell technology, such as application trends, country distribution, applicant distribution, etc so as to get the general situation of the patent development of the vehicle engine technology in the world and China, and put forward the development proposals based on the analysis.

fuel cell vehicle technology; technical branch; key technology; patent analysis

2016-09-16

工业和信息化部知识产权推进计划项目(2015)

孙凤艳(1982—)，女，黑龙江哈尔滨人，硕士，工程师，主要从事汽车领域知识产权研究，E-mail:sunfengyan@caeri.com.cn/fengyansun@163.com。

孙凤艳.燃料电池汽车技术专利态势分析[J].重庆理工大学学报(自然科学)，2017(1):21-27.

format：SUN Feng-yan.Patent Analysis of Fuel Cell Car Technology[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(1):21-27.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.01.004

U469.7

A

1674-8425(2017)01-0021-07