謝志明，張　媛，賀正楚，張　蜜,2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)　經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖南　長(zhǎng)沙　410114；2.國(guó)家統(tǒng)計(jì)局湖南調(diào)查總隊(duì)，湖南　長(zhǎng)沙　410015)

新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利趨勢(shì)分析

謝志明1，張媛1，賀正楚1，張蜜1,2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410114；2.國(guó)家統(tǒng)計(jì)局湖南調(diào)查總隊(duì)，湖南長(zhǎng)沙410015)

摘要：新能源汽車(chē)各項(xiàng)技術(shù)的成熟度存在較大差異，導(dǎo)致業(yè)界對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的定位不甚清晰。本文按照情景分析、專(zhuān)利分析以及TRIZ技術(shù)進(jìn)化路線分析所構(gòu)成的技術(shù)分析及其技術(shù)預(yù)見(jiàn)流程，對(duì)中國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)的市場(chǎng)需求、產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)和研發(fā)基礎(chǔ)進(jìn)行定性的情景分析；利用技術(shù)專(zhuān)利地圖，對(duì)中國(guó)的混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)這三種主要類(lèi)型新能源汽車(chē)的專(zhuān)利技術(shù)信息進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論，預(yù)見(jiàn)新能源汽車(chē)的技術(shù)進(jìn)化路徑，得出中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)以及預(yù)期的實(shí)現(xiàn)時(shí)間。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；專(zhuān)利技術(shù)；專(zhuān)利地圖；TRIZ理論；技術(shù)預(yù)見(jiàn) 第三，專(zhuān)利分析。該階段主要對(duì)技術(shù)進(jìn)行分析，步驟為[14]：(1)專(zhuān)利檢索與篩選。設(shè)置，在專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)專(zhuān)利進(jìn)行檢索。(2)繪制專(zhuān)利地圖。對(duì)檢索與篩選后的專(zhuān)利按照不同標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)，并且按照申請(qǐng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)繪制專(zhuān)利地圖。

一、引言

新能源汽車(chē)區(qū)分于使用汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的能源汽車(chē)，它采用非常規(guī)車(chē)用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，或者使用常規(guī)車(chē)用燃料、采用新型車(chē)載動(dòng)力裝置。新能源汽車(chē)包括混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)、氫能源動(dòng)力汽車(chē)、燃?xì)馄?chē)、生物燃料汽車(chē)、太陽(yáng)能汽車(chē)、其他新能源(如高效儲(chǔ)能器)汽車(chē)等。新能源汽車(chē)雖然種類(lèi)較多，但以其中的混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)這三種類(lèi)型的汽車(chē)為主，本文的研究對(duì)象，也主要集中于這三類(lèi)汽車(chē)。

新能源汽車(chē)具有環(huán)保、節(jié)能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)了國(guó)際能源供應(yīng)緊缺以及環(huán)境保護(hù)呼聲日益高漲的大背景，成為市場(chǎng)和社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。培育和發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是緩解能源和環(huán)境雙重壓力，推動(dòng)汽車(chē)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)，也是培育未來(lái)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，搶占新一輪科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略舉措[2]。2012年6月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》，該規(guī)劃提出到2015年，純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)銷(xiāo)量力爭(zhēng)達(dá)到50萬(wàn)輛，到2020年，純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)生產(chǎn)能力爭(zhēng)取達(dá)200萬(wàn)輛、累計(jì)產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)500萬(wàn)輛[3]。2013年7月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議明確要求我國(guó)要加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，要在政府公務(wù)用車(chē)和城市公交車(chē)方面率先推廣使用新能源汽車(chē)[4-5]。然而，縱觀近年來(lái)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史，雖然我國(guó)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(guān)數(shù)據(jù)顯示，2012年新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量比重分別僅占汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)量的0.065%和0.066%。新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展緩慢，究其原因，一方面是產(chǎn)業(yè)鏈有效銜接不當(dāng)，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)體系不健全，但主要原因是關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)供給不足，產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)尚待實(shí)現(xiàn)。

二、專(zhuān)利地圖和TRIZ理論

(一)專(zhuān)利地圖

專(zhuān)利是技術(shù)信息的有效載體，所提供的技術(shù)情報(bào)內(nèi)容翔實(shí)準(zhǔn)確，相比科學(xué)技術(shù)期刊而言，專(zhuān)利更具有趨前性。研究表明，有效使用專(zhuān)利信息平均能縮短60%的研發(fā)周期，節(jié)約40%的科研經(jīng)費(fèi)[6]。專(zhuān)利技術(shù)是指被處于有效期內(nèi)的專(zhuān)利(包括發(fā)明專(zhuān)利、實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì))所保護(hù)的技術(shù)，它隨著專(zhuān)利有效期的結(jié)束而變成非專(zhuān)利技術(shù)，過(guò)期專(zhuān)利技術(shù)可以無(wú)需付費(fèi)無(wú)償使用。在收集、整理、利用專(zhuān)利技術(shù)信息的過(guò)程中，專(zhuān)利地圖(Patent Map)這一工具能夠發(fā)揮重要作用。專(zhuān)利地圖作為一種圖表信息的統(tǒng)計(jì)分析方法，具有類(lèi)似于地圖的導(dǎo)向功能。具體而言，專(zhuān)利地圖將檢索到的專(zhuān)利數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、加工、剖析、綜合、歸納，以數(shù)據(jù)形式歸入一張圖表中，通過(guò)對(duì)比、分析和研究，對(duì)數(shù)據(jù)做出預(yù)測(cè)和判斷，從而獲取技術(shù)發(fā)展水平、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等信息，為技術(shù)戰(zhàn)略選擇提供服務(wù)。

一般而言，專(zhuān)利地圖包括歷年專(zhuān)利申請(qǐng)動(dòng)向圖、技術(shù)生命周期圖、各國(guó)專(zhuān)利占有比例圖、專(zhuān)利引用族譜、IPC(國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi))分析圖、公司專(zhuān)利平均年齡圖、專(zhuān)利地區(qū)分布圖等。專(zhuān)利地圖在制作過(guò)程中首先應(yīng)明確制作目的以及待解決的問(wèn)題，確定專(zhuān)利檢索主題、地區(qū)、數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)間段，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、剔除、整理。專(zhuān)利地圖需要在對(duì)每一篇專(zhuān)利文獻(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)解讀的基礎(chǔ)上進(jìn)行，不能依賴(lài)專(zhuān)利分析軟件而只能依靠人工制作完成。

(二)TRIZ理論

專(zhuān)利地圖是研究專(zhuān)利技術(shù)信息的有效工具，而TRIZ理論可用來(lái)指導(dǎo)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。在綜合分析專(zhuān)利地圖的基礎(chǔ)上，利用TRIZ進(jìn)化法則對(duì)不同技術(shù)按其發(fā)展路徑選擇合適的進(jìn)化路線，在此基礎(chǔ)上形成產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間，完成技術(shù)預(yù)見(jiàn)。

TRIZ理論由阿奇舒勒(G.S.Altshuller)在1946年創(chuàng)立。TRIZ的俄文拼寫(xiě)為“теории реше ния изобрет-ательских задач”，該拼寫(xiě)用英語(yǔ)標(biāo)音讀為“Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch”(縮寫(xiě)為T(mén)RIZ)，英文翻譯為“Theory of Inventive Problem Solving”(中文意思是：發(fā)明問(wèn)題的解決理論)。TRIZ其意義為發(fā)明問(wèn)題的解決理論[7]。阿奇舒勒在從事專(zhuān)利管理工作中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的技術(shù)創(chuàng)新有著內(nèi)在規(guī)律，技術(shù)變革與創(chuàng)新如同生物體的生命規(guī)律一樣有章可循，存在萌芽、成長(zhǎng)、成熟、消亡的技術(shù)進(jìn)化過(guò)程。掌握該規(guī)律，就能能動(dòng)地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新并預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。阿奇舒勒為此構(gòu)建了TRIZ理論，該理論表明，掌握技術(shù)發(fā)展進(jìn)化規(guī)律要遵循一定的科學(xué)方法，在解決技術(shù)問(wèn)題時(shí)存在一定的法則，要較快獲得新技術(shù)，就必須遵循科學(xué)方法和法則[8]。TRIZ理論的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)由工程技術(shù)拓展到社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理方面，成為解決技術(shù)難題可遵循的成熟方法體系[9]。應(yīng)用TRIZ有助于識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，評(píng)估技術(shù)生命周期曲線[10]，從而預(yù)測(cè)技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而開(kāi)發(fā)更具競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品[11]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997-2003年近7年時(shí)間里，韓國(guó)最大的電子工業(yè)公司三星電子，通過(guò)應(yīng)用TRIZ取得了顯著的技術(shù)創(chuàng)新成果。采用TRIZ理論指導(dǎo)項(xiàng)目研發(fā)節(jié)約相關(guān)成本15億美元，在67個(gè)研發(fā)項(xiàng)目中通過(guò)運(yùn)用TRIZ技術(shù)成功申請(qǐng)52項(xiàng)專(zhuān)利[12]。

(三)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)分析及其技術(shù)預(yù)見(jiàn)流程

本文以反映技術(shù)、產(chǎn)品和市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間形式展現(xiàn)技術(shù)預(yù)見(jiàn)成果，綜合考慮了各方利益。結(jié)構(gòu)上采用二維格式，橫軸表示時(shí)間維度，展示技術(shù)的演變進(jìn)程，縱軸表示空間維度，展示技術(shù)發(fā)展與研發(fā)基礎(chǔ)、市場(chǎng)前景等不同因素的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的制作過(guò)程同時(shí)也是利益相關(guān)者對(duì)產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展達(dá)成共識(shí)的過(guò)程[13]，按以下流程進(jìn)行。

第一，組建團(tuán)隊(duì)。通過(guò)召開(kāi)研討會(huì)，整合各方專(zhuān)家意見(jiàn)，收集整理相關(guān)文獻(xiàn)資料，確定產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的制作方法。明確政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等利益相關(guān)者構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)且共享技術(shù)資源的意愿。組建以政府為主導(dǎo)、產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校共同協(xié)作的團(tuán)隊(duì)，并進(jìn)行明確分工。

第二，情景分析。對(duì)產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所處的地位、發(fā)展環(huán)境、目標(biāo)、技術(shù)水平、市場(chǎng)需求等進(jìn)行探索，形成對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的初步分析。

第四，TRIZ進(jìn)化路線分析。綜合分析專(zhuān)利地圖，利用TRIZ進(jìn)化法則對(duì)不同技術(shù)按其發(fā)展路徑選擇合適的進(jìn)化路線，對(duì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上形成產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間，完成技術(shù)預(yù)見(jiàn)。

三、新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析

(一) 市場(chǎng)潛在需求旺盛

我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)始于20世紀(jì)90年代，經(jīng)歷了研發(fā)啟動(dòng)階段、研發(fā)布局階段，現(xiàn)已發(fā)展到了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化階段。2009年，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)被列入“七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”，在停車(chē)費(fèi)、通行費(fèi)、電價(jià)優(yōu)惠、定額補(bǔ)貼等一系列政策扶持下，新能源汽車(chē)在25個(gè)城市得到積極的示范推廣。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2012年我國(guó)生產(chǎn)新能源汽車(chē)12552輛，其中純電動(dòng)汽車(chē)11241輛、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)1311輛；銷(xiāo)售量為12791輛，比2011年翻了一番，在2010年的基礎(chǔ)上翻了兩番，新能源汽車(chē)成為我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。目前我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)初具規(guī)模，部分產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)和示范運(yùn)營(yíng)，但新能源汽車(chē)產(chǎn)品尚處于試驗(yàn)階段，盡管政府對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予了極大支持，市場(chǎng)化進(jìn)程卻不盡人意。與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)新能源汽車(chē)的消費(fèi)環(huán)境不夠理想，消費(fèi)者對(duì)新能源汽車(chē)的接受程度普遍較低，制約了消費(fèi)需求，影響了新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；M(jìn)程。例如，2008年，美國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量已達(dá)31.4萬(wàn)輛，日本也實(shí)現(xiàn)了銷(xiāo)量10萬(wàn)輛的突破，而我國(guó)2012年才達(dá)到12791輛，銷(xiāo)售市場(chǎng)可謂剛剛起步。以當(dāng)前批量生產(chǎn)且銷(xiāo)量最大的混合動(dòng)力汽車(chē)豐田普銳斯為例，自1997年上市以來(lái)全球銷(xiāo)量已突破100萬(wàn)輛，2008年其在日本市場(chǎng)的銷(xiāo)售量為7.3萬(wàn)輛，而中國(guó)市場(chǎng)的銷(xiāo)量?jī)H558輛。

盡管市場(chǎng)尚處于起步階段，但是發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對(duì)我國(guó)具有很大的現(xiàn)實(shí)需要和強(qiáng)烈的緊迫性。因?yàn)椋?1)能源危機(jī)。2009年，我國(guó)超越美國(guó)成為世界第一大汽車(chē)生產(chǎn)消費(fèi)國(guó)，2012年汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別為1927.18萬(wàn)輛和1930.64萬(wàn)輛，繼續(xù)位居世界第一，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)石油消費(fèi)快速增長(zhǎng)，對(duì)外依存度超過(guò)50%，石油生產(chǎn)已經(jīng)接近極限，能源安全問(wèn)題日顯突出。相比而言，我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等新能源資源非常豐富，在資源稟賦優(yōu)勢(shì)下，汽車(chē)行業(yè)尋求新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源迫在眉睫。(2)環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物4607.9萬(wàn)噸，其中氮氧化物(NOX)637.5萬(wàn)噸，顆粒物(PM)62.1萬(wàn)噸，碳?xì)浠衔?HC)441.2萬(wàn)噸，一氧化碳(CO)3467.1萬(wàn)噸[15]。近段時(shí)間全國(guó)大部分城市PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)，酸雨、霧霾等大氣污染問(wèn)題的頻頻發(fā)生，都與汽車(chē)尾氣排放緊密相關(guān)，機(jī)動(dòng)車(chē)污染已經(jīng)成為我國(guó)空氣污染的主要源泉。在節(jié)能環(huán)保，建設(shè)美麗中國(guó)的社會(huì)大環(huán)境背景下，發(fā)展新能源汽車(chē)擁有廣闊的市場(chǎng)前景。

(二) 產(chǎn)業(yè)技術(shù)目標(biāo)

國(guó)務(wù)院2010年出臺(tái)《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃(2011-2020年)》要求，新能源汽車(chē)以發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)、混合燃料、氫燃料汽車(chē)為主，通過(guò)政策扶持爭(zhēng)取在2015年前形成3～5家動(dòng)力電池、電機(jī)等關(guān)鍵零部件龍頭企業(yè)，動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度力爭(zhēng)達(dá)到120瓦時(shí)/公斤，成本降至2元/瓦時(shí)，2020年動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度上升至200瓦時(shí)/公斤，成本繼續(xù)降至1.5元/瓦時(shí)。爭(zhēng)取到2020年，實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)銷(xiāo)500萬(wàn)輛，中、重度混合動(dòng)力乘用車(chē)占乘用車(chē)的年產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)50%以上的目標(biāo)[3]。不同種類(lèi)的新能源汽車(chē)因技術(shù)適用性及驅(qū)動(dòng)能源的資源稟賦不同，在發(fā)展進(jìn)程中有輕重緩急之分[2]，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)集中在以下幾個(gè)方面。

1.混合動(dòng)力汽車(chē)?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)技術(shù)以電為第二動(dòng)力，采用油、電混和動(dòng)力技術(shù)，兼具兩套動(dòng)力系統(tǒng)和動(dòng)力管理控制系統(tǒng)，行程與普通汽車(chē)基本一致，具有低油耗、低排放特點(diǎn)，能量轉(zhuǎn)換效率高。該類(lèi)型汽車(chē)適宜在城市中大范圍推廣，市場(chǎng)潛力巨大，是大范圍普及純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)前無(wú)法逾越的技術(shù)路線。混合動(dòng)力汽車(chē)的核心是電池技術(shù)和電池管理系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、整車(chē)控制技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間動(dòng)力的轉(zhuǎn)換和銜接技術(shù)也是技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)。目前，我國(guó)已自主研制出容量為6Ah-100Ah的鎳氫和鋰離子動(dòng)力電池系列產(chǎn)品，能量密度和功率密度接近國(guó)際水平。在未來(lái)幾年，將形成20億Ah以上的動(dòng)力電池和全系列驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)能力，滿足100萬(wàn)輛混合動(dòng)力汽車(chē)的配套要求。

2.純電動(dòng)汽車(chē)。純電動(dòng)汽車(chē)以車(chē)載電源為動(dòng)力，無(wú)需使用內(nèi)燃機(jī)，擺脫了石油依賴(lài)，在節(jié)能環(huán)保和保養(yǎng)維護(hù)方面優(yōu)勢(shì)顯著，能實(shí)現(xiàn)零排放、低噪音污染，能源利用效率高，是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要方向。發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)，要解決電池技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)技術(shù)、能量管理等技術(shù)難題。純電動(dòng)汽車(chē)的電池技術(shù)目前已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性突破，

未來(lái)幾年，主要以研發(fā)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(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM)和永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(PMBLM)等電力驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)也是未來(lái)技術(shù)研制的主攻方向。

3.燃料電池汽車(chē)。燃料電池汽車(chē)是更高代級(jí)別的純電動(dòng)汽車(chē)，是新能源汽車(chē)技術(shù)中短期發(fā)展的重要補(bǔ)充，它以氫氣等新能源為燃料動(dòng)力，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，汽車(chē)蓄電池的能量高、功率大，并且可以通過(guò)控制技術(shù)從而控制能量反應(yīng)過(guò)程，使能量轉(zhuǎn)換持續(xù)進(jìn)行。燃料電池汽車(chē)對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染也無(wú)需充電，能源補(bǔ)充較為方便，然而由于生產(chǎn)成本高昂，技術(shù)發(fā)展前景比較有限，因此未來(lái)發(fā)展的目標(biāo)是建設(shè)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施，改變單一的燃料電池供能方式，在蓄電池和超級(jí)電容技術(shù)方面取得突破。

(三)技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)

2001年9月，“十五”國(guó)家“863”計(jì)劃重大專(zhuān)項(xiàng)確立了新能源汽車(chē)“三縱三橫”的研發(fā)布局，縱向以燃料電池汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)3種整車(chē)技術(shù)為主要發(fā)展對(duì)象，橫向以多能源動(dòng)力總成系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池3種關(guān)鍵技術(shù)為重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象[16]。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，新能源汽車(chē)行業(yè)形成了以總體組負(fù)責(zé)、整車(chē)企業(yè)牽頭、關(guān)鍵零部件配套、產(chǎn)學(xué)研合作，政策、法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)的研發(fā)戰(zhàn)略。

近年來(lái)，我國(guó)在新能源汽車(chē)技術(shù)研發(fā)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距大幅縮小。在我國(guó)要發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，各產(chǎn)業(yè)的技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距不同，其中新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)與國(guó)外差距相對(duì)最小，不少技術(shù)還處于國(guó)際領(lǐng)先水平[17]。我國(guó)在新能源汽車(chē)研發(fā)領(lǐng)域已有200多家企業(yè)、高校及科研院所，3000多名科研人員參與自主研發(fā)，集成了30余個(gè)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，形成了3000多項(xiàng)專(zhuān)利成果[18]。整車(chē)技術(shù)研發(fā)方面，北京科凌公司研發(fā)的純電動(dòng)客車(chē)，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)性還是動(dòng)力性都達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，北汽集團(tuán)研發(fā)的純電動(dòng)汽車(chē)Q60FB、C30DB、M30RB三種車(chē)型都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。動(dòng)力方面，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的永磁無(wú)刷電機(jī)、交流異步電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)現(xiàn)了整車(chē)小批量配套使用。能源方面，鎳氫和鋰離子系列動(dòng)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(jìn)展，以鉛酸蓄電池為代表的電池技術(shù)在混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域已處于成熟期。

目前，我國(guó)已經(jīng)建成了天津動(dòng)力蓄電池檢測(cè)中心、北京理工大學(xué)車(chē)用電機(jī)檢測(cè)中心、清華大學(xué)客車(chē)用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)等多個(gè)新能源汽車(chē)示范基地和檢測(cè)中心，一定程度上推進(jìn)了新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化[19]。但是，在基礎(chǔ)設(shè)施及配套服務(wù)建設(shè)方面還比較滯后，表現(xiàn)在充電基礎(chǔ)設(shè)施、氫燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施、氫燃料生產(chǎn)系統(tǒng)和配件及維修站等遠(yuǎn)不能滿足需要。

四、新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利技術(shù)分析

(一)專(zhuān)利篩選

本文所研究的新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)，為保證專(zhuān)利數(shù)據(jù)的科學(xué)全面性，論文以“新能源汽車(chē) or 燃料電池汽車(chē) or 混合動(dòng)力汽車(chē) or 純電動(dòng)汽車(chē)”為關(guān)鍵詞，將檢索時(shí)間鎖定為申請(qǐng)日從2003年1月1日到2012年12月31日，時(shí)間跨度為10年。根據(jù)條件共檢索出相關(guān)專(zhuān)利信息1393條。

(二)專(zhuān)利地圖繪制

1.專(zhuān)利申請(qǐng)動(dòng)向圖

圖1的信息說(shuō)明：自2003年以來(lái)，我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)申請(qǐng)量總體呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2012年相比2011年稍有回落。2003-2006年的4年間，技術(shù)發(fā)展處于萌芽階段，專(zhuān)利申請(qǐng)量很少，每年的申請(qǐng)量均不足100件。隨著新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)引致的一系列環(huán)境污染和能源危機(jī)的加劇，業(yè)界對(duì)于新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)特別是新能源汽車(chē)技術(shù)倍加關(guān)注，企業(yè)、科研院所以及高等院校紛紛加大技術(shù)研發(fā)力度，我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量快速增長(zhǎng)，2011年全年達(dá)到了334件，規(guī)模非?？捎^。

2.專(zhuān)利權(quán)人分布圖

搜索的1393條新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)信息中，專(zhuān)利權(quán)人共有407家，專(zhuān)利權(quán)人分別擁有的專(zhuān)利項(xiàng)數(shù)(擁有專(zhuān)利項(xiàng)數(shù)大于等于8項(xiàng)的)如表1所示。

圖1　2003-2012年我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)申請(qǐng)量

序號(hào)專(zhuān)利權(quán)人擁有專(zhuān)利數(shù)量1奇瑞汽車(chē)股份有限公司1222重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司、重慶長(zhǎng)安新能源汽車(chē)有限公司613重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司394清華大學(xué)295上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司286東風(fēng)汽車(chē)公司287豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社268北汽福田汽車(chē)股份有限公司259浙江吉利汽車(chē)研究院有限公司、浙江吉利控股集團(tuán)有限公司2210比亞迪股份有限公司2211中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司1912重慶大學(xué)1713北京智行鴻遠(yuǎn)汽車(chē)技術(shù)有限公司1614日野自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社1515北京汽車(chē)新能源汽車(chē)有限公司1516山東天海電裝有限公司1417同濟(jì)大學(xué)1318上海華普汽車(chē)有限公司、浙江吉利控股集團(tuán)有限公司1319羅伯特·博世有限公司1320吉林大學(xué)1321上海燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司1222聯(lián)合汽車(chē)電子有限公司1023湖南南車(chē)時(shí)代電動(dòng)汽車(chē)股份有限公司1024河南科技大學(xué)1025安徽江淮汽車(chē)股份有限公司1026中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心927上海瑞華(集團(tuán))有限公司928王立華929裘宇朝930重慶大學(xué)-重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司831濰柴動(dòng)力股份有限公司832天津清源電動(dòng)車(chē)輛有限責(zé)任公司833長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司834長(zhǎng)安大學(xué)8

從表1可以看出，專(zhuān)利項(xiàng)數(shù)在專(zhuān)利權(quán)人中分布較為分散，奇瑞汽車(chē)股份有限公司擁有122項(xiàng)新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利，占國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利的8.8%，體現(xiàn)了其在新能源汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司擁有61項(xiàng)新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利，占據(jù)總數(shù)的4.4%，領(lǐng)先于上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司、東方汽車(chē)公司等國(guó)內(nèi)汽車(chē)巨頭。在高等院校和科研院所中，清華大學(xué)擁有29項(xiàng)新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利，領(lǐng)先于重慶大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、吉林大學(xué)等以汽車(chē)專(zhuān)業(yè)見(jiàn)長(zhǎng)的高等院校。總體而言，我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利權(quán)人分布在產(chǎn)學(xué)研各個(gè)領(lǐng)域，體現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研一體化的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，但技術(shù)研發(fā)集中度依然不足。

3.技術(shù)生命周期圖

技術(shù)專(zhuān)利圖展示了新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)所處的發(fā)展階段，據(jù)此可以推測(cè)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向。按照專(zhuān)利申請(qǐng)量與專(zhuān)利申請(qǐng)人數(shù)量時(shí)序變化，專(zhuān)利技術(shù)生命周期一般存在引入期、發(fā)展期、成熟期、衰退期、復(fù)蘇期5個(gè)階段，從圖2來(lái)看，我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)生命周期經(jīng)歷了引入期，目前正處于發(fā)展期，向著成熟期邁進(jìn)。2008年以前，我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)研發(fā)主體比較單一，專(zhuān)利申請(qǐng)量較少，處于引入期。2008年以后，新能源技術(shù)的研發(fā)向著縱向和橫向發(fā)展，技術(shù)有了突破性進(jìn)展，市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大，介入的企業(yè)和研發(fā)主體逐步增多，專(zhuān)利申請(qǐng)量與專(zhuān)利申請(qǐng)人數(shù)量大幅度上升。

4. IPC分析圖

IPC分析圖能夠展示當(dāng)前新能源汽車(chē)的技術(shù)分布和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。圖3中，橫軸表示國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)的部類(lèi)，長(zhǎng)條高度表示新能源汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域該部類(lèi)專(zhuān)利的數(shù)量多少。從圖3可以看出，新能源汽車(chē)技術(shù)主要集中在一般車(chē)輛領(lǐng)域，B60(一般車(chē)輛)的專(zhuān)利研發(fā)成果在數(shù)量上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占2004-2012年新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)研發(fā)量的59.7%，其次是H01(基本電氣元件)為155件，占研發(fā)總量的11.1%。而F03(液力機(jī)械或液力發(fā)動(dòng)機(jī)；風(fēng)力、彈力或重力發(fā)動(dòng)機(jī)；不包含在其他類(lèi)目中的產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力或反推力的發(fā)動(dòng)機(jī))、F15(流體壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)；一般液壓技術(shù)和氣動(dòng)技術(shù))、F25(制冷或冷卻；加熱和制冷的聯(lián)合系統(tǒng)；熱泵系統(tǒng)；冰的制造或儲(chǔ)存；氣體的液化或固化)、C08(有機(jī)高分子化合物；其制備或化學(xué)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(tài)物質(zhì)的加工)等領(lǐng)域的研發(fā)相對(duì)缺乏。

圖2　我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)生命周期圖

圖3　我國(guó)新能源專(zhuān)利技術(shù)IPC分析圖(大類(lèi))

5.專(zhuān)利研發(fā)主體地域分布圖

圖4顯示，安徽、上海、重慶占據(jù)我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)較大比例，分別達(dá)到12.6%、11.7%和11.2%，而美國(guó)、韓國(guó)、日本等汽車(chē)制造強(qiáng)國(guó)在我國(guó)的專(zhuān)利戰(zhàn)略布局則相對(duì)弱化，分別僅占1.1%、0.5%和3.9%。雖然北京、上海、江蘇等汽車(chē)企業(yè)集聚地區(qū)申請(qǐng)的新能源汽車(chē)專(zhuān)利占據(jù)了總量的大部分，但是每個(gè)地區(qū)占據(jù)的比例都較少，大部分在10%以下。由此反映我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利區(qū)域分布雖然廣泛，但是集中度不高的研發(fā)現(xiàn)狀。新能源汽車(chē)行業(yè)作為以技術(shù)創(chuàng)新為特征的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，技術(shù)研發(fā)需要大量資源投入，分散和重復(fù)性的研發(fā)不僅造成資源浪費(fèi)，而且直接導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展緩慢、專(zhuān)利質(zhì)量低下。圖4反映的新能源汽車(chē)技術(shù)研發(fā)集中度低是今后業(yè)界面臨的重大問(wèn)題之一。

五、新能源汽車(chē)技術(shù)進(jìn)化路徑

本文主要對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)這3種類(lèi)型汽車(chē)的技術(shù)進(jìn)化路徑展開(kāi)研究，對(duì)其它種類(lèi)的新能源汽車(chē)則存而不論。

(一)混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)進(jìn)化路徑

混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)是新能源汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，在檢索的1393條專(zhuān)利信息中與之相關(guān)的多達(dá)885條，占信息總量的63.5%。經(jīng)過(guò)對(duì)專(zhuān)利信息的深入分析，混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利主要集中在3方面：動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)專(zhuān)利信息311條，內(nèi)容涵蓋汽車(chē)變速與動(dòng)力耦合裝置、變速器傳動(dòng)系統(tǒng)、逆變器和制動(dòng)器、ISG電機(jī)、液力機(jī)械變速箱等；聯(lián)合制動(dòng)控制系統(tǒng)專(zhuān)利信息164條，內(nèi)容涵蓋電池管理控制器、電源電器、AMT變速箱、扭矩監(jiān)控系統(tǒng)等；電池管理系統(tǒng)專(zhuān)利信息38條，內(nèi)容涵蓋電池組控制器、電剎模塊、高壓安全預(yù)防控制系統(tǒng)、車(chē)載充電器等。

1.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠治?/p>

(1)專(zhuān)利申請(qǐng)量總體趨勢(shì)分析

檢索發(fā)現(xiàn)，本領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)集中在2007-2012年，5年內(nèi)混合動(dòng)力汽車(chē)在動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利年均申請(qǐng)量均保持在30項(xiàng)以上，總體呈現(xiàn)持續(xù)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中2011年達(dá)到峰值，為6項(xiàng)，如圖5所示。眾多汽車(chē)制造企業(yè)、高校及研發(fā)機(jī)構(gòu)加快了混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)研究，加速了技術(shù)創(chuàng)新步伐。

根據(jù)TRIZ理論，本文比較專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量曲線與技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線，對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行成熟度預(yù)測(cè)。綜合圖5和圖6兩組曲線，我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)處于發(fā)展期向成熟期過(guò)渡階段，領(lǐng)域內(nèi)的各項(xiàng)技術(shù)基本能滿足混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求，但仍然存在進(jìn)一步優(yōu)化空間。

圖4　我國(guó)新能源汽車(chē)專(zhuān)利技術(shù)地域分布圖注：圖中的“德國(guó)”，是指德國(guó)在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利數(shù)量，圖中的“日本”，是指日本在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利數(shù)量；圖中的“其他”，包括河北、美國(guó)(在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利)、陜西、四川、黑龍江、廣西、韓國(guó)(在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利)、江西、云南、法國(guó)(在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利)、內(nèi)蒙古、英國(guó)(在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利)、貴州、海南、奧地利(在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利)、瑞典(在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利)、意大利(在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利)，其中每個(gè)國(guó)家或每個(gè)地區(qū)的專(zhuān)利研發(fā)數(shù)量均在17個(gè)或者以下，總量為103個(gè)，為圖示清晰起見(jiàn)，統(tǒng)一歸為“其他”項(xiàng)。

圖5　混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

圖6　技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線

(2)申請(qǐng)人分析

混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在國(guó)內(nèi)企業(yè)和高校，排名靠前的國(guó)外申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人只有日本的豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社一家，共申請(qǐng)了8項(xiàng)專(zhuān)利。本領(lǐng)域國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)人按數(shù)量排名依次為：奇瑞汽車(chē)有限公司15項(xiàng)；東風(fēng)汽車(chē)公司14項(xiàng)；北汽福田汽車(chē)股份有限公司10項(xiàng)；重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司8項(xiàng)；比亞迪股份有限公司8項(xiàng)。

(3)技術(shù)領(lǐng)域分析

通過(guò)對(duì)專(zhuān)利申請(qǐng)國(guó)內(nèi)分類(lèi)號(hào)的歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)主要集中在B60K6/00(用于共用或通用動(dòng)力裝置的多個(gè)不同原動(dòng)機(jī)的布置或安裝，例如具有電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng))、B60K17/00(車(chē)輛傳動(dòng)裝置的布置或安裝)、B60K11(與動(dòng)力裝置的冷卻結(jié)合的布置) 等方面，如圖7所示。通過(guò)分析，對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)化進(jìn)行預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，混合動(dòng)力汽車(chē)變速與動(dòng)力耦合裝置、自動(dòng)變速器傳動(dòng)系統(tǒng)、多軸驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、液力機(jī)械綜合傳動(dòng)裝置是今后該領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。

2.聯(lián)合制動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)＠治?/p>

(1)專(zhuān)利申請(qǐng)量總體趨勢(shì)分析

本領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)集中在2009-2012年，2004年專(zhuān)利申請(qǐng)還處于起步階段，此后逐年上升，2011年達(dá)到申請(qǐng)量的最高值，如圖8所示。參照TRIZ理論，對(duì)比該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量曲線與技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線，可以得出，我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)聯(lián)合制動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)仍處于發(fā)展期，各項(xiàng)技術(shù)正日臻成熟。

圖7　混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)技術(shù)分布

圖8　混合動(dòng)力汽車(chē)聯(lián)合制動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

(2)申請(qǐng)人分析

奇瑞汽車(chē)有限公司在該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量獨(dú)占鰲頭，在164條專(zhuān)利申請(qǐng)量中占據(jù)了38項(xiàng)。國(guó)外企業(yè)也表現(xiàn)了強(qiáng)勁的勢(shì)頭，日本日野自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社、豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社和德國(guó)的羅伯特·博世有限公司排名比較靠前，專(zhuān)利申請(qǐng)量分別達(dá)到14項(xiàng)、8項(xiàng)和7項(xiàng)。

(3)技術(shù)領(lǐng)域分析

通過(guò)對(duì)專(zhuān)利申請(qǐng)分類(lèi)號(hào)的歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)聯(lián)合制動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在B60W20/00(專(zhuān)門(mén)適用于混合動(dòng)力車(chē)輛，即具有兩個(gè)或多個(gè)不止一種類(lèi)型的原動(dòng)機(jī))和B60W10/00(不同類(lèi)型或不同功能的車(chē)輛子系統(tǒng)的聯(lián)合控制)兩個(gè)領(lǐng)域，如圖9所示。該領(lǐng)域技術(shù)呈現(xiàn)從零部件向整車(chē)集成方向發(fā)展的趨勢(shì)，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊和完整。預(yù)測(cè)整車(chē)集成控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)總成控制技術(shù)是未來(lái)聯(lián)合制動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的研發(fā)方向。

3.電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠治?/p>

(1)專(zhuān)利申請(qǐng)量總體趨勢(shì)分析

本領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)經(jīng)歷了2004-2005年的起步階段，2007年達(dá)到峰值12項(xiàng)，2008-2009年專(zhuān)利申請(qǐng)量處于低位徘徊，可能是受?chē)?guó)際金融危機(jī)影響，電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的研發(fā)處于停滯狀態(tài)。2010年開(kāi)始，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量逐步上升，逐步恢復(fù)到2007年的水平，預(yù)計(jì)今后一段時(shí)間內(nèi)，混合動(dòng)力汽車(chē)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量將呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)。

圖9　混合動(dòng)力汽車(chē)聯(lián)合制動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)技術(shù)分布

圖10　混合動(dòng)力汽車(chē)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

(2)申請(qǐng)人分析

該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)依然是奇瑞汽車(chē)有限公司處于領(lǐng)先地位，在69項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)中占15項(xiàng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)和高校的研發(fā)成果較為突出，上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司和北京智行鴻遠(yuǎn)汽車(chē)技術(shù)有限公司專(zhuān)利申請(qǐng)量分別為6項(xiàng)、4項(xiàng)，排名位于前列的國(guó)外企業(yè)僅有日本豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社，申請(qǐng)數(shù)量為4項(xiàng)，其余的40項(xiàng)專(zhuān)利分散在28個(gè)申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人中，平均每個(gè)申請(qǐng)人僅有1～2項(xiàng)，說(shuō)明該領(lǐng)域內(nèi)的專(zhuān)利技術(shù)研究集中度比較高。

(3)技術(shù)領(lǐng)域分析

通過(guò)對(duì)專(zhuān)利申請(qǐng)國(guó)內(nèi)分類(lèi)號(hào)的歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)聯(lián)合制動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在B60L11/00(用車(chē)輛內(nèi)部電源的電力牽引)、B60L3/00(電動(dòng)車(chē)輛上安全用電裝置；運(yùn)轉(zhuǎn)變量，例如速度、減速、功率消耗的監(jiān)測(cè))、B60L15/00(控制電動(dòng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng))、B60L7/00(一般用于車(chē)輛的電力制動(dòng)系統(tǒng))等領(lǐng)域，技術(shù)申請(qǐng)領(lǐng)域分布比較均衡，如圖11所示。

(二)純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)進(jìn)化路徑

1393條新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利中，與純電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)的有345條，占專(zhuān)利總量的24.8%。依照動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、聯(lián)合制動(dòng)控制系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)分析路徑，得出我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)利主要集中在：動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)專(zhuān)利信息66條，內(nèi)容涵蓋雙動(dòng)力耦合驅(qū)動(dòng)裝置、集成驅(qū)動(dòng)、純電動(dòng)汽車(chē)循環(huán)冷卻裝置、核心驅(qū)動(dòng)及控制一體化、雙離合變速器傳動(dòng)等；電機(jī)及控制系統(tǒng)專(zhuān)利信息43條，內(nèi)容涵蓋電機(jī)集散控制、直流變換裝置、電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制、自發(fā)電充電裝置、充電逆變一體化、轂動(dòng)力發(fā)電機(jī)組；電池管理系統(tǒng)專(zhuān)利信息80條，內(nèi)容涵蓋一體化電源裝置、電源管理系統(tǒng)的顯示、電池高壓分配器、制動(dòng)能量回收控制等。

1.動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠治?/p>

(1)專(zhuān)利申請(qǐng)量總體趨勢(shì)分析

如圖12所示，純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量在2004-2007年基本處于空白，從2008年開(kāi)始穩(wěn)步上升，到2012年已經(jīng)上升到24項(xiàng)。對(duì)比TRIZ理論技術(shù)成熟度曲線可知，該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)水平目前處于快速成長(zhǎng)期，預(yù)計(jì)今后一段時(shí)間，純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。

(2)申請(qǐng)人分析

該領(lǐng)域研發(fā)主體比較分散，66項(xiàng)專(zhuān)利分散在40個(gè)申請(qǐng)人中，集中度偏低，排名位于前列的重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司、重慶長(zhǎng)安新能源汽車(chē)有限公司和東風(fēng)汽車(chē)股份有限公司申請(qǐng)數(shù)量在2004-2012年9年間分別都只有4項(xiàng)。值得注意的是，該領(lǐng)域中個(gè)人作為研發(fā)主體發(fā)揮了重要作用，以個(gè)人為申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人申請(qǐng)的專(zhuān)利數(shù)量達(dá)到12項(xiàng)，占總數(shù)量的18%。

圖11　混合動(dòng)力汽車(chē)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)技術(shù)分布

(3)技術(shù)領(lǐng)域分析

圖13顯示，我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在B60K1(電動(dòng)力裝置的布置或安裝)、B60K17(車(chē)輛傳動(dòng)裝置的布置或安裝)和B60K35(儀表的布置或配置)3個(gè)方面，其中B60K1的專(zhuān)利申請(qǐng)量達(dá)到35項(xiàng)，占總量的53%。

2.電機(jī)及控制領(lǐng)域?qū)＠治?/p>

(1)專(zhuān)利申請(qǐng)量總體趨勢(shì)分析

從檢索結(jié)果看，2004-2008年我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制領(lǐng)域技術(shù)處于萌芽狀態(tài)，2009年開(kāi)始，專(zhuān)利申請(qǐng)量逐步上升，從2010年開(kāi)始，年均申請(qǐng)量均在10項(xiàng)以上。由TRIZ理論可知，該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)水平目前處于快速成長(zhǎng)階段，預(yù)計(jì)今后仍將保持強(qiáng)勁的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

(2)申請(qǐng)人分析

從申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人分析來(lái)看，該領(lǐng)域的研究主體比較分散，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量比較靠前的分別是重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司6項(xiàng)，珠海銀通新能源有限公司3項(xiàng)。43項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)中，個(gè)人作為申請(qǐng)主體的總共有9項(xiàng)，占總量的比例為20.1%，相對(duì)而言比較高，說(shuō)明此領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)度還稍為落后，研發(fā)投入力度小、資金不足，許多企業(yè)、高校并沒(méi)有涉足。

圖12　純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

圖13　純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

(3)技術(shù)領(lǐng)域分析

我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制系統(tǒng)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)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(fù)載供電的裝置)、H02K9(冷卻或通風(fēng)系統(tǒng))、H02K5(機(jī)殼；外罩；支承物)、H02K7(結(jié)構(gòu)上與電機(jī)連接用于控制機(jī)械能的裝置，例如結(jié)構(gòu)上與機(jī)械的驅(qū)動(dòng)機(jī)或輔助電機(jī)連接)等方面，其中H02J7領(lǐng)域研發(fā)勢(shì)頭強(qiáng)勁(圖15)。

3.電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠治?/p>

(1)專(zhuān)利申請(qǐng)量總體趨勢(shì)分析

檢索發(fā)現(xiàn)，我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)經(jīng)歷了2004-2007年的萌芽期、2008-2010年申請(qǐng)量緩慢上升的成長(zhǎng)期，2011年達(dá)到峰值39項(xiàng)，目前處于快速成長(zhǎng)階段。2012年短暫性回落，可能與國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)政策環(huán)境有關(guān)，總體而言，申請(qǐng)數(shù)量發(fā)展趨勢(shì)與TRIZ技術(shù)成熟度曲線相吻合。

(2)申請(qǐng)人分析

該領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)集中在國(guó)內(nèi)企業(yè)和高校，申請(qǐng)量比較靠前的是山東天海電裝有限公司6項(xiàng)、奇瑞汽車(chē)股份有限公司6項(xiàng)、重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司4項(xiàng)、力帆實(shí)業(yè)(集團(tuán))股份有限公司4項(xiàng)、北京汽車(chē)新能源汽車(chē)有限公司4項(xiàng)。研發(fā)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(wèn)題。

(3)技術(shù)領(lǐng)域分析

從專(zhuān)利檢索結(jié)果看，純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)主要集中在B60L11(用車(chē)輛內(nèi)部電源的電力牽引)和B60L15(控制電動(dòng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng))兩個(gè)方面，如圖17所示。

圖14　純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

圖15　純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

圖16　純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

圖17　純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)分析圖

(三)燃料電池汽車(chē)技術(shù)進(jìn)化路徑

較混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)而言，燃料電池汽車(chē)的技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量比較少，檢索的1393條專(zhuān)利信息中，僅有66條與之相關(guān)。同樣按照動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)的分析路徑，對(duì)三個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量、申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人和技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行深入分析，可以預(yù)測(cè)今后一段時(shí)期，燃料電池汽車(chē)技術(shù)將向著燃料電池制造成本控制技術(shù)、動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)、燃料電池汽車(chē)排放優(yōu)化技術(shù)、燃料電池壽命提高技術(shù)等方向發(fā)展。

六、我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間

通過(guò)對(duì)新能源汽車(chē)專(zhuān)利信息分析，以及對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)技術(shù)進(jìn)化路徑的預(yù)見(jiàn)，整合出我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向，得出我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)以及預(yù)期的實(shí)現(xiàn)時(shí)間。按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)，繪制產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間，如圖18所示。

七、結(jié)語(yǔ)

專(zhuān)利技術(shù)對(duì)于新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言至關(guān)重要，以產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間形式進(jìn)行的技術(shù)預(yù)見(jiàn)，具有直觀性、簡(jiǎn)潔性等優(yōu)勢(shì)[20-21]。產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間是動(dòng)態(tài)的演變過(guò)程，特定時(shí)點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向的引導(dǎo)并不是一勞永逸的。產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間在實(shí)踐中完善需要注意兩點(diǎn)：一是重視專(zhuān)利池和標(biāo)準(zhǔn)工作。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與專(zhuān)利正在日益結(jié)合，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的專(zhuān)利池日漸成為舉足輕重的專(zhuān)利許可體，要充分發(fā)揮專(zhuān)利池對(duì)新能源技術(shù)自主創(chuàng)新的激勵(lì)作用，促進(jìn)專(zhuān)利池的技術(shù)擴(kuò)散和技術(shù)溢出效應(yīng)，提高技術(shù)研發(fā)水平。二是構(gòu)建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化發(fā)展要求企業(yè)成為技術(shù)研發(fā)的主體，同時(shí)加強(qiáng)與高校、科研院所的合作力度，立足于自主研發(fā)，以產(chǎn)業(yè)鏈為紐帶，搭建集汽車(chē)制造企業(yè)、科研院所、高校為一體的研發(fā)平臺(tái)，形成產(chǎn)學(xué)研技術(shù)聯(lián)盟，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)內(nèi)部的資源整合推進(jìn)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的進(jìn)一步完善，提高技術(shù)預(yù)見(jiàn)的準(zhǔn)確度。

圖18　我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間

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(本文責(zé)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(xiàng)目：2014年中國(guó)科學(xué)院知識(shí)產(chǎn)權(quán)研究與培訓(xùn)專(zhuān)項(xiàng)

收稿日期：2015-05-10修回日期：2015-09-12

中圖分類(lèi)號(hào)：G306

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-9753(2015)09-0127-15

作者簡(jiǎn)介：謝志明(1972-)，男，博士，副教授；研究方向：新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)及管理。