電動(dòng)汽車鋰電池散熱領(lǐng)域?qū)＠治?/h1>
2020-07-26 10:54:51王姝
理論與創(chuàng)新 2020年11期
【摘 ?要】隨著電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展，鋰電池散熱技術(shù)越來越受到重視，該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(shì)，通過對(duì)于數(shù)據(jù)的分析可以看到，專利的申請(qǐng)更多是受到市場的支配，存在一定的滯后性，這容易使技術(shù)的使用陷入被動(dòng)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，提前做好專利的布局和規(guī)劃。
【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車;鋰電池;散熱;專利
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，清潔能源的使用越來越受到重視，在這樣的背景下，近些年來，電動(dòng)汽車迅速發(fā)展，越來越受到消費(fèi)者青睞。電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源主要是鋰電池，鋰電池能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車提供長達(dá)數(shù)百公里的動(dòng)力，且不產(chǎn)生環(huán)境污染。在汽車鋰電池的使用過程中，電池的散熱可以提高電池的效率，延長使用壽命，是必不可少的環(huán)節(jié)。由此，與電動(dòng)汽車鋰電池散熱相關(guān)的專利申請(qǐng)大量出現(xiàn)，本文將對(duì)電動(dòng)汽車鋰電池散熱領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析。
1.專利數(shù)據(jù)分析
截止到2020年6月，電動(dòng)汽車鋰電池散熱領(lǐng)域的授權(quán)專利共292個(gè)，其中，中國287個(gè)，PCT國際專利3個(gè)，日本和韓國各1個(gè)。從地域的分布可以看到，鋰電池的散熱專利主要集中在中國，這與中國大力發(fā)展電動(dòng)汽車有很大的關(guān)系。中國的專利中，實(shí)用新型專利142件，發(fā)明專利145件，在發(fā)明專利中，已經(jīng)授權(quán)的專利為30件。這些專利的申請(qǐng)趨勢(shì)為，始于2009年，2009年3件，2010年4件，2011年10件，2011年是一個(gè)小高峰，之后又出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，直到2014年，申請(qǐng)數(shù)量躍升至21件，由2014年到2018年內(nèi)，申請(qǐng)量逐年遞增，且到2018年顯著增長，申請(qǐng)數(shù)量躍升至73件，2019年出現(xiàn)一定程度的下降，為46件，2020年還無法完全統(tǒng)計(jì)。
從專利申請(qǐng)的數(shù)量可以看到，電動(dòng)汽車鋰電池散熱的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在2009年，這比電動(dòng)汽車技術(shù)的出現(xiàn)相對(duì)滯后，從2009年到2013年這6年間申請(qǐng)數(shù)量主要為個(gè)位數(shù)，除了2011年出現(xiàn)一個(gè)小高峰，總體申請(qǐng)量是比較小的。而這一階段剛好是電動(dòng)汽車發(fā)展的初期階段，電動(dòng)汽車的保有量較低，消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的接受程度較低。在此階段，政府需要通過發(fā)高額的補(bǔ)貼來促進(jìn)電動(dòng)汽車的消費(fèi)，消費(fèi)者的購買意愿并不強(qiáng)烈。而鋰電池的散熱技術(shù)作為汽車鋰電池的輔助技術(shù)，還沒有受到重視。之后隨著電動(dòng)汽車市場的打開，電動(dòng)汽車越來越受到消費(fèi)者的青睞，銷售量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，由此也反向促進(jìn)汽車鋰電池的發(fā)展，可以看到，2014年之后，鋰電池的散熱技術(shù)的專利申請(qǐng)數(shù)量有了明顯的上漲，從2014年的21件增長到2018年的73件。從消費(fèi)市場上看，在2018年的時(shí)候電動(dòng)車已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注，消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的接受程度已經(jīng)很高，以北京市場為例，電動(dòng)汽車的購買已經(jīng)需要排隊(duì)搖號(hào)，當(dāng)年參加搖號(hào)的消費(fèi)者需要至少等待3年才能獲得電動(dòng)汽車的購買資格?？梢钥吹剑?018年的時(shí)候，電動(dòng)汽車已經(jīng)廣泛使用，電動(dòng)汽車的技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。不過，由此也可以看到一個(gè)問題，那就是中國在這個(gè)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)存在一定的滯后性，并未做到專利先行，專利的申請(qǐng)，大多是受到市場的影響，受到市場的反作用力，先出現(xiàn)使用的需要，再進(jìn)行專利申請(qǐng)。這種現(xiàn)象并非偶然，也并非只出現(xiàn)在電動(dòng)汽車鋰電池散熱的專利申請(qǐng)領(lǐng)域。這說明企業(yè)對(duì)于專利的重視程度仍然不夠，以專利占領(lǐng)市場的理念還未完全建立。專利的申請(qǐng)多出于使用的需要，以使用為先導(dǎo)，而不是以布局為先導(dǎo)，這對(duì)于企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的構(gòu)建是不利的。很容易在技術(shù)使用的過程中陷入被動(dòng)。
專利申請(qǐng)數(shù)量可以反應(yīng)出企業(yè)在技術(shù)上的掌握程度和對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重視程度，而專利公開的數(shù)量可以反應(yīng)出專利申請(qǐng)的有效性，其相對(duì)于專利申請(qǐng)有一定的滯后性。電動(dòng)汽車鋰電池散熱的專利從2010年開始公開，2010年到2014年間，公開數(shù)量穩(wěn)步增長，有4增長到11;從2015年到2018年，公開的數(shù)量急劇增長，由16增長到69，2019年公開的數(shù)量與2018年基本持平，為68件，可以看到，從2018年開始，該領(lǐng)域?qū)＠_的數(shù)量呈現(xiàn)較高的的數(shù)量，2020年目前還無法完全統(tǒng)計(jì)。從專利公開的數(shù)據(jù)來看，其數(shù)量略少與專利申請(qǐng)的數(shù)量，也就是說，大部分的專利申請(qǐng)是有效的，能夠走到公開或者公告，使技術(shù)方案向社會(huì)披露，且在2018年和2019年出現(xiàn)公開的高峰。從時(shí)間上看，仍然是在電動(dòng)汽車廣泛到的時(shí)候出現(xiàn)專利公開的高峰，專利公開的時(shí)間略滯后于電動(dòng)汽車的使用。
通過專利申請(qǐng)數(shù)量和專利公開數(shù)量的分析可以看到，在電動(dòng)汽車鋰電池散熱領(lǐng)域的專利申請(qǐng)有效性較高，但存在滯后性，說明此項(xiàng)技術(shù)在鋰電池應(yīng)用于汽車中使用時(shí)，是十分必要的，但發(fā)現(xiàn)其必要性再來申請(qǐng)專利，這對(duì)于專利的授權(quán)和保護(hù)都是不利的。對(duì)于專利進(jìn)行提前的布局這是企業(yè)應(yīng)當(dāng)注意的一個(gè)問題。
2.典型案例分析
能夠?qū)崿F(xiàn)汽車鋰電池散熱的技術(shù)較多，下面對(duì)于一些典型的技術(shù)方案進(jìn)行分析。2020年6月公開的一種離網(wǎng)可移動(dòng)快充系統(tǒng)及管理方法，包括可移動(dòng)集裝箱可移動(dòng)集裝箱內(nèi)設(shè)有電池儲(chǔ)能堆、多路智能高壓箱、車載快充器;離網(wǎng)可移動(dòng)集裝箱快充單元采用池儲(chǔ)能堆在完全沒有電網(wǎng)供電及沒有其他外部設(shè)施支持情況下依靠可移動(dòng)集裝箱內(nèi)置的多路智能高壓箱、車載快充器，可獨(dú)立的為多輛新能源汽車提供快速充電服務(wù);集中儲(chǔ)能與調(diào)度管理站，集中儲(chǔ)能與調(diào)度管理站為離網(wǎng)可移動(dòng)集裝箱快充單元提供電網(wǎng)快速充電或可再生能源補(bǔ)電;提供了離網(wǎng)可移動(dòng)集裝箱快充單元不受配電許可和電網(wǎng)能力限制，在充分發(fā)揮退役電池標(biāo)準(zhǔn)箱為多輛電動(dòng)汽車進(jìn)行快速充電的基礎(chǔ)上推動(dòng)大規(guī)模商業(yè)化布局快充站，并有效降低電動(dòng)汽車充電成本，提高充電便利性。
2020年6月公開的一種退役磷酸鐵鋰和三元鋰電池混合協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，所述控制方法包括以下步驟：篩選退役電池，將滿足剩余壽命與剩余容量接近的同種類退役電池篩選配成組，再將不同種類的電池組串聯(lián)組成電池模組，所述電池模組內(nèi)不同種類的電池組間滿足以下條件：不同種類電池組的組數(shù)、電池組的總?cè)萘颗c電池組內(nèi)電芯的平均壽命的乘積相等;對(duì)電池模組內(nèi)的電池性能進(jìn)行監(jiān)控管理對(duì)模組的性能進(jìn)行監(jiān)控分析進(jìn)而管理控制電池模組，所述退役電池包括磷酸鐵鋰和三元鋰電池。本發(fā)明采用退役電動(dòng)汽車的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池作為對(duì)象，充分發(fā)揮兩種鋰電池的優(yōu)勢(shì)，節(jié)約動(dòng)力電池的原料成本，增加退役電池使用壽命，充分利用動(dòng)力電池的性能。
2020年4月公開的一種電動(dòng)汽車鋰電池的散熱系統(tǒng)。包括由單體鋰電池組成的鋰電池組、用于為鋰電池組整體散熱的水冷系統(tǒng);所述單體鋰電池包括用于隔離單體鋰電池正、負(fù)極的雙隔膜層，所述雙隔膜層內(nèi)注入有氯化石蠟，且雙隔膜層中間插有熱管，各單體鋰電池的熱管伸出單體鋰電池的一端相互連接至所述水冷系統(tǒng);所述單體鋰電池外周包覆有相變材料，以吸收單體鋰電池放出的熱量，并能以潛熱的形式儲(chǔ)存起來;同時(shí)在低溫環(huán)境下能起到保溫效果。本發(fā)明保證了鋰電池最大化的冷卻高熱區(qū)，普通化冷卻其他區(qū)域，使得電動(dòng)汽車的鋰電池不同區(qū)域獲得不同冷卻能力效果，同時(shí)保溫了單體的電池，維持了電池在寒冷地區(qū)工作的溫度，減少了預(yù)熱環(huán)節(jié)。通過典型的案例可以看到，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰電池的散熱的技術(shù)各有不同。
3.結(jié)語
電動(dòng)汽車鋰電池散熱技術(shù)作為鋰電池的輔助技術(shù)，可以有效降低電動(dòng)汽車充電成本，提高充電便利性，在鋰電池領(lǐng)域是十分必要的，專利申請(qǐng)的和公開的數(shù)量呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)。不過，專利的申請(qǐng)更多是受到市場的支配，存在一定的滯后性，這是企業(yè)應(yīng)當(dāng)注意的問題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，提前做好專利的布局和規(guī)劃。
參考文獻(xiàn)
[1]動(dòng)力鋰電池組液冷散熱仿真[J]. 任冰禹. ?汽車實(shí)用技術(shù). 2017（13）
作者簡介：王姝（1986.11-）女，漢，北京，助理研究員，審查員，工學(xué)學(xué)士，專利審查及相關(guān)研究
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【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車;鋰電池;散熱;專利
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，清潔能源的使用越來越受到重視，在這樣的背景下，近些年來，電動(dòng)汽車迅速發(fā)展，越來越受到消費(fèi)者青睞。電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源主要是鋰電池，鋰電池能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車提供長達(dá)數(shù)百公里的動(dòng)力，且不產(chǎn)生環(huán)境污染。在汽車鋰電池的使用過程中，電池的散熱可以提高電池的效率，延長使用壽命，是必不可少的環(huán)節(jié)。由此，與電動(dòng)汽車鋰電池散熱相關(guān)的專利申請(qǐng)大量出現(xiàn)，本文將對(duì)電動(dòng)汽車鋰電池散熱領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析。
1.專利數(shù)據(jù)分析
截止到2020年6月，電動(dòng)汽車鋰電池散熱領(lǐng)域的授權(quán)專利共292個(gè)，其中，中國287個(gè)，PCT國際專利3個(gè)，日本和韓國各1個(gè)。從地域的分布可以看到，鋰電池的散熱專利主要集中在中國，這與中國大力發(fā)展電動(dòng)汽車有很大的關(guān)系。中國的專利中，實(shí)用新型專利142件，發(fā)明專利145件，在發(fā)明專利中，已經(jīng)授權(quán)的專利為30件。這些專利的申請(qǐng)趨勢(shì)為，始于2009年，2009年3件，2010年4件，2011年10件，2011年是一個(gè)小高峰，之后又出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，直到2014年，申請(qǐng)數(shù)量躍升至21件，由2014年到2018年內(nèi)，申請(qǐng)量逐年遞增，且到2018年顯著增長，申請(qǐng)數(shù)量躍升至73件，2019年出現(xiàn)一定程度的下降，為46件，2020年還無法完全統(tǒng)計(jì)。
從專利申請(qǐng)的數(shù)量可以看到，電動(dòng)汽車鋰電池散熱的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在2009年，這比電動(dòng)汽車技術(shù)的出現(xiàn)相對(duì)滯后，從2009年到2013年這6年間申請(qǐng)數(shù)量主要為個(gè)位數(shù)，除了2011年出現(xiàn)一個(gè)小高峰，總體申請(qǐng)量是比較小的。而這一階段剛好是電動(dòng)汽車發(fā)展的初期階段，電動(dòng)汽車的保有量較低，消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的接受程度較低。在此階段，政府需要通過發(fā)高額的補(bǔ)貼來促進(jìn)電動(dòng)汽車的消費(fèi)，消費(fèi)者的購買意愿并不強(qiáng)烈。而鋰電池的散熱技術(shù)作為汽車鋰電池的輔助技術(shù)，還沒有受到重視。之后隨著電動(dòng)汽車市場的打開，電動(dòng)汽車越來越受到消費(fèi)者的青睞，銷售量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，由此也反向促進(jìn)汽車鋰電池的發(fā)展，可以看到，2014年之后，鋰電池的散熱技術(shù)的專利申請(qǐng)數(shù)量有了明顯的上漲，從2014年的21件增長到2018年的73件。從消費(fèi)市場上看，在2018年的時(shí)候電動(dòng)車已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注，消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的接受程度已經(jīng)很高，以北京市場為例，電動(dòng)汽車的購買已經(jīng)需要排隊(duì)搖號(hào)，當(dāng)年參加搖號(hào)的消費(fèi)者需要至少等待3年才能獲得電動(dòng)汽車的購買資格?？梢钥吹剑?018年的時(shí)候，電動(dòng)汽車已經(jīng)廣泛使用，電動(dòng)汽車的技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。不過，由此也可以看到一個(gè)問題，那就是中國在這個(gè)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)存在一定的滯后性，并未做到專利先行，專利的申請(qǐng)，大多是受到市場的影響，受到市場的反作用力，先出現(xiàn)使用的需要，再進(jìn)行專利申請(qǐng)。這種現(xiàn)象并非偶然，也并非只出現(xiàn)在電動(dòng)汽車鋰電池散熱的專利申請(qǐng)領(lǐng)域。這說明企業(yè)對(duì)于專利的重視程度仍然不夠，以專利占領(lǐng)市場的理念還未完全建立。專利的申請(qǐng)多出于使用的需要，以使用為先導(dǎo)，而不是以布局為先導(dǎo)，這對(duì)于企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的構(gòu)建是不利的。很容易在技術(shù)使用的過程中陷入被動(dòng)。
專利申請(qǐng)數(shù)量可以反應(yīng)出企業(yè)在技術(shù)上的掌握程度和對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重視程度，而專利公開的數(shù)量可以反應(yīng)出專利申請(qǐng)的有效性，其相對(duì)于專利申請(qǐng)有一定的滯后性。電動(dòng)汽車鋰電池散熱的專利從2010年開始公開，2010年到2014年間，公開數(shù)量穩(wěn)步增長，有4增長到11;從2015年到2018年，公開的數(shù)量急劇增長，由16增長到69，2019年公開的數(shù)量與2018年基本持平，為68件，可以看到，從2018年開始，該領(lǐng)域?qū)＠_的數(shù)量呈現(xiàn)較高的的數(shù)量，2020年目前還無法完全統(tǒng)計(jì)。從專利公開的數(shù)據(jù)來看，其數(shù)量略少與專利申請(qǐng)的數(shù)量，也就是說，大部分的專利申請(qǐng)是有效的，能夠走到公開或者公告，使技術(shù)方案向社會(huì)披露，且在2018年和2019年出現(xiàn)公開的高峰。從時(shí)間上看，仍然是在電動(dòng)汽車廣泛到的時(shí)候出現(xiàn)專利公開的高峰，專利公開的時(shí)間略滯后于電動(dòng)汽車的使用。
通過專利申請(qǐng)數(shù)量和專利公開數(shù)量的分析可以看到，在電動(dòng)汽車鋰電池散熱領(lǐng)域的專利申請(qǐng)有效性較高，但存在滯后性，說明此項(xiàng)技術(shù)在鋰電池應(yīng)用于汽車中使用時(shí)，是十分必要的，但發(fā)現(xiàn)其必要性再來申請(qǐng)專利，這對(duì)于專利的授權(quán)和保護(hù)都是不利的。對(duì)于專利進(jìn)行提前的布局這是企業(yè)應(yīng)當(dāng)注意的一個(gè)問題。
2.典型案例分析
能夠?qū)崿F(xiàn)汽車鋰電池散熱的技術(shù)較多，下面對(duì)于一些典型的技術(shù)方案進(jìn)行分析。2020年6月公開的一種離網(wǎng)可移動(dòng)快充系統(tǒng)及管理方法，包括可移動(dòng)集裝箱可移動(dòng)集裝箱內(nèi)設(shè)有電池儲(chǔ)能堆、多路智能高壓箱、車載快充器;離網(wǎng)可移動(dòng)集裝箱快充單元采用池儲(chǔ)能堆在完全沒有電網(wǎng)供電及沒有其他外部設(shè)施支持情況下依靠可移動(dòng)集裝箱內(nèi)置的多路智能高壓箱、車載快充器，可獨(dú)立的為多輛新能源汽車提供快速充電服務(wù);集中儲(chǔ)能與調(diào)度管理站，集中儲(chǔ)能與調(diào)度管理站為離網(wǎng)可移動(dòng)集裝箱快充單元提供電網(wǎng)快速充電或可再生能源補(bǔ)電;提供了離網(wǎng)可移動(dòng)集裝箱快充單元不受配電許可和電網(wǎng)能力限制，在充分發(fā)揮退役電池標(biāo)準(zhǔn)箱為多輛電動(dòng)汽車進(jìn)行快速充電的基礎(chǔ)上推動(dòng)大規(guī)模商業(yè)化布局快充站，并有效降低電動(dòng)汽車充電成本，提高充電便利性。
2020年6月公開的一種退役磷酸鐵鋰和三元鋰電池混合協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，所述控制方法包括以下步驟：篩選退役電池，將滿足剩余壽命與剩余容量接近的同種類退役電池篩選配成組，再將不同種類的電池組串聯(lián)組成電池模組，所述電池模組內(nèi)不同種類的電池組間滿足以下條件：不同種類電池組的組數(shù)、電池組的總?cè)萘颗c電池組內(nèi)電芯的平均壽命的乘積相等;對(duì)電池模組內(nèi)的電池性能進(jìn)行監(jiān)控管理對(duì)模組的性能進(jìn)行監(jiān)控分析進(jìn)而管理控制電池模組，所述退役電池包括磷酸鐵鋰和三元鋰電池。本發(fā)明采用退役電動(dòng)汽車的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池作為對(duì)象，充分發(fā)揮兩種鋰電池的優(yōu)勢(shì)，節(jié)約動(dòng)力電池的原料成本，增加退役電池使用壽命，充分利用動(dòng)力電池的性能。
2020年4月公開的一種電動(dòng)汽車鋰電池的散熱系統(tǒng)。包括由單體鋰電池組成的鋰電池組、用于為鋰電池組整體散熱的水冷系統(tǒng);所述單體鋰電池包括用于隔離單體鋰電池正、負(fù)極的雙隔膜層，所述雙隔膜層內(nèi)注入有氯化石蠟，且雙隔膜層中間插有熱管，各單體鋰電池的熱管伸出單體鋰電池的一端相互連接至所述水冷系統(tǒng);所述單體鋰電池外周包覆有相變材料，以吸收單體鋰電池放出的熱量，并能以潛熱的形式儲(chǔ)存起來;同時(shí)在低溫環(huán)境下能起到保溫效果。本發(fā)明保證了鋰電池最大化的冷卻高熱區(qū)，普通化冷卻其他區(qū)域，使得電動(dòng)汽車的鋰電池不同區(qū)域獲得不同冷卻能力效果，同時(shí)保溫了單體的電池，維持了電池在寒冷地區(qū)工作的溫度，減少了預(yù)熱環(huán)節(jié)。通過典型的案例可以看到，能夠?qū)崿F(xiàn)鋰電池的散熱的技術(shù)各有不同。
3.結(jié)語
電動(dòng)汽車鋰電池散熱技術(shù)作為鋰電池的輔助技術(shù)，可以有效降低電動(dòng)汽車充電成本，提高充電便利性，在鋰電池領(lǐng)域是十分必要的，專利申請(qǐng)的和公開的數(shù)量呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)。不過，專利的申請(qǐng)更多是受到市場的支配，存在一定的滯后性，這是企業(yè)應(yīng)當(dāng)注意的問題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，提前做好專利的布局和規(guī)劃。
參考文獻(xiàn)
[1]動(dòng)力鋰電池組液冷散熱仿真[J]. 任冰禹. ?汽車實(shí)用技術(shù). 2017（13）
作者簡介：王姝（1986.11-）女，漢，北京，助理研究員，審查員，工學(xué)學(xué)士，專利審查及相關(guān)研究
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