基于RFID传感器的胎温胎压监测专利分析综述

关键词：胎温；胎压；RFID ；专利分析

中图分类号：D923.4 文献标识码：A

0引言

根据公安部发布的统计数据，截至2024 年6 月底，中国全国机动车保有量达4.4 亿辆[1]。随着汽车行驶里程的增加，轮胎的磨损程度逐渐加重、轮胎橡胶随时间逐渐老化，在行驶过程中遇到路面不平整等特殊情况或轮胎内部温度过高时，可能会造成轮胎内部压力异常，进而造成爆胎，导致严重安全事故。为了避免上述情况的发生，利用传感器技术进行轮胎胎温胎压监测的智能轮胎被广泛应用于汽车产业来判断轮胎状态。这要求胎温胎压监测系统的小型化，便于植入轮胎。同时，数据来源需要进行标识，才能够区分每个轮胎的状态。

RFID（射频识别Radio Frequency Identification）技术是非接触式的短距离通信技术，其通过射频信号进行数据传输。RFID系统主要由RFID 标签和标签读卡器组成。标签读卡器可以通过电感线圈耦合或电磁反向散射的方式为RFID 标签提供能量，RFID标签开始工作。而后，RFID 标签将自身存储器中存储的识别数据和传感器数据发送给标签读卡器。利用识别数据，数据处理系统可以识别分类不同轮胎的数据，进而通过数据分析，可以实时掌握每个轮胎的状态。

目前，基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术已在汽车市场广泛应用。2015 年，我国风神股份有限公司发布了一款基于RFID 技术的工程车辆智能轮胎，轮胎内置的智能芯片能够实时采集胎温胎压信息，并将信息发送到用户终端，实现胎温胎压实时监控[2]。2020 年，由中国主导起草的轮胎用RFID 电子标签四项国际标准发布，成为正式的国际标准[3]。随着智能汽车概念的提出，相关技术不断发展，基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术作为其中重要一环也受到一定重视。

本文将分析基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术专利发展状况，对相关技术发展做出宏观分析，为相关企业技术研发提供借鉴。

1 专利申请概况

基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术已有多年历史，早在1994 年就有相关发明专利申请，专利公开号US6087930A。该发明专利使用装在轮胎中的RFID 应答器，RFID 应答器用于传送轮胎的标识和工作条件数据。工作条件数据是温度传感器等传感器采集的。

如图1 所示，从全球发明专利申请数量及发展趋势可以看出，基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术的发展经历着萌芽期、快速发展期和成熟期三个阶段。

（1）萌芽阶段（1994—2000 年）：虽然1995—1996 年期间出现了一个专利申请量小高峰，但是从总的发展趋势来看，在2000 年前，技术发展的速度是相对缓慢且不平稳的。

（2）快速发展阶段（2001—2003 年）：自2001 年起，随着传感器技术、无线通讯技术、数字化控制技术的成熟，基于RFID传感器的胎温胎压监测技术发明专利申请量呈现出飞速发展的态势，专利申请数量呈现出爆发式增长趋势。

（3）成熟阶段（2004 年至今）：该阶段从2004 年起，由于基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术趋于成熟，发明专利申请量有所回落，但仍然处于较高的专利申请量水平。此阶段，研发主体对此技术的研究仍在持续，基于应用场景的研究相对较多。

根据上图中中国发明专利申请数量及发展趋势可以看出，我国基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术的发展呈现稳步小幅上升趋势，这与我国在传统汽车领域起步较晚有关。但随着我国新能源汽车产业的发展带动数字化智能汽车技术的发展，2019 年后基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术有进一步发展的趋势。对企业而言，技术发展已进入成熟阶段，技术研发可针对新型应用场景进行，或者直接进行下一代技术的研发，可能获得更大收益。

2 技术发展趋势

2.1 全球技术发展趋势

分析不同的专利技术领域在全球历年的发明专利申请量的变化发展趋势IPC 分类河流图（图2）可知，基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术的主流专利申请技术领域对应为分类号B60C（车用轮胎；轮胎充气；轮胎的更换；一般充气弹性体与气门的连接；与轮胎有关的装置或布置），该分类号中包括分类号B60C23/02、B60C23/20 即为基于传感器的胎温胎压监测技术。同时，分类号G01L（测量力、应力、转矩、功、机械功率、机械效率或流体压力）对应的技术领域始终存在一定专利申请量，可见，主流专利申请的技术是围绕基于传感器的胎温胎压监测展开研究的。

根据2 图可以看出， 在2009年以前， 分类号G08C（测量值、控制信号或类似信号的传输系统）对应的技术领域专利申请量较大，可见2009年以前基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术对数据传输方面也有一定研究投入。同时，还可以看出基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术与许多分类号对应技术均有交叉，这是因为基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术涉及力学、机械、通信、控制、交互等多学科，存在多个改进方向。

2.2 中国技术发展趋势

如图3 所示，我国基于RFID传感器的胎温胎压监测技术的主流发明专利申请技术领域对应也为分类号B60C，分类号G01L对应的技术领域也一直存在一定数量的专利申请。2009 年以前，分类号G08C 对应的专利申请量较多，与世界技术发展趋势一致。

值得注意的是，近年来出现了分类号B32B（层状产品，即由扁平的或非扁平的薄层，例如泡沫状的、蜂窝状的薄层构成的产品）技术领域对RFID 标签结构材料的改进技术。这是由于RFID 标签自身结构脆弱，将其嵌入轮胎，在行驶过程中轮胎应力变化复杂，可能会造成RFID 标签的损伤。因此，需要对RFID 标签自身材料或者嵌入轮胎的工艺进行改造，以增强RFID 标签的延展性和韧性，延长其使用寿命。

同时也可以看出，我国基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术的专利申请所涉及的技术领域相对较少，我国企业需要寻求更多融合创新突破点。

3 申请人排名

3.1 全球申请人排名

根据拥有的专利申请量对全球申请人进行排名，排名前10的申请人为：普利司通公司、米其林集团、拉森矿物有限责任公司、现代汽车股份有限公司、空中客车集团、三洋公司、计算机方法公司、美国固特异轮胎橡胶公司、模块采矿系统公司和本田集团等。其中，普利司通公司一枝独秀位居榜首且申请量是第二名米其林集团的近2 倍，普利司通公司是世界知名的轮胎生产商，其在技术储备、市场等方面拥有很大优势。普利司通还推出的智能化轮胎不仅可以监测胎压，在与高级驾驶员辅助系统配合使用时，可以实现三项高科技（感应、同步和动作）。可以通过轮胎感知道路状况及其自身状况，然后发送给汽车用作自动驾驶决策的依据[4]。普利司通还携手微软合作开发了一套独特的轮胎损坏实时监测系统。位居第二的米其林集团是全球轮胎行业的头部企业，和普利司通以及也在排名前10 位中的美国固特异轮胎橡胶公司组成2023 年度全球轮胎企业75 强榜单前3[5]。

除了轮胎公司外，本田、现代等汽车制造公司以及三洋等电器制造公司也有一定申请量。可见，在此技术领域，大型跨国企业已具有一定技术优势，新企业进入市场将面对专利壁垒，进行技术创新是破局关键。

3.2 在华申请人排名

对基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术在中国的专利申请根据申请人拥有的专利申请数量进行排名，排名前5 位的申请人依次为普利司通公司、米其林集团、空中客车集团、拉森矿物有限责任公司、深圳市元征科技股份有限公司。可以看出，排名前3 位的均为大型国外企业，可见，这些大型跨国集团已经在我国市场进行了专利布局，这主要是由于我国在传统汽车研发相关领域起步晚，老牌汽车相关企业已经基本占据了市场。

中国企业深圳市元征科技股份有限公司与拉森矿物有限责任公司并列第四，深圳市元征科技股份有限公司是一家主要从事汽车诊断、检测、养护产品研发、生产和销售的高科技企业，其产品以汽车电子检测和诊断为基础，产品销往国内外市场。目前，深圳元征在基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术领域具备一定科研实力。但申请量与普利司通公司相比数量只有其一半，不难想象，在此领域，中国企业需要继续研发争取突破专利技术壁垒。

3.3 中国申请人排名

中国企业在国内和国外的专利申请情况如图4 所示。其中，山东玲珑轮胎股份有限公司专利申请数量最多，多数为国外专利申请，这与其海外业务量较大有关。山东玲珑轮胎股份有限公司注重科技研发，研发机构也遍布国内外，曾经获得中国工业领域最高奖项——中国工业大奖。专利申请数量第二的万通智控科技股份有限公司也拥有较多海外专利申请，其是一家汽车零部件企业，其在国内胎压监测系统行业处于领军地位，公司海外销售收入占比较高。深圳市元征科技股份有限公司在国内专利申请量最多，这与其主营产品以汽车电子检测和诊断为基础有关，但其未在国外开展专利布局，可能与其公司发展规划有关。

总的来说，无论是全球专利申请总量还是国内专利申请量，中国企业持有的发明专利申请量是较少的，并不足以形成有效专利布局，难以依靠创新挤占国内市场和开拓海外市场。但是，山东玲珑轮胎股份有限公司等企业注重研发且已经迈出了“走出去”的步伐，相信随着智能汽车的不断更新迭代，相关技术不断发展，最终可以形成系统有效的专利布局。

4 结束语

综上所述，基于RFID 传感器的胎温胎压监测技术已经进入技术发展成熟阶段，鉴于当今“软件定义汽车”的趋势，汽车技术更新迭代较快，后续可针对新型应用场景进行，或者直接进行下一代技术的研发。与全球发展情况相比，我国整体发明专利数量较少，且普利司通等老牌大型国外企业已在我国进行了专利布局，我国企业如果想在此领域有所发展，需要提高创新水平，突破技术壁垒。

随着我国新能源汽车技术的发展，新能源汽车正大步进军国外市场，我国汽车相关企业应趁此机会走出去，但是在此之前，国外专利布局必不可少。根据上述分析，我国企业进入海外市场之前应抓紧时间进行相关研究，一方面通过创新弥补自身技术储备不足提高自身市场竞争力，另一方面创新成果专利化甚至标准化，有利于企业在国内外市场取得竞争优势。

作者简介：王玮，硕士，知识产权师，研究方向为知识产权。