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专利分析 基于专利分析视角中国新能源汽车产业的盛世危局

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我国新能源汽车领域取得了一系列的突破,初步形成了混合动力,纯电动和燃料电池三类新能源汽车动力系统技术平台和产学研合作研发体系,以及新能源汽车技术标准体系框架和测试评价能力,并在整车技术开发,关键零部件研发和共性研发技术平台建设方面取得了一定的成果,初步形成新能源汽车的产业化和市场化。总而言之,我国的新能源汽车产业正面临着一个以政策拉动和消费驱动的“盛世”。本文以新能源汽车产业专利申请为视角,探究我国新能源汽车产业发展的特点,以及可能存在的问题。

关键词: 新能源汽车,专利分析,产业发展,产业链

在能源供应和环境污染的双重压力下,新能源汽车是各国维持汽车工业健康发展的必然选择,传统汽车强国都积极投入新能源汽车的研发,出台一系列的政策法规扶持新能源汽车产业的发展与研发,并且以专利为武器布局全球市场。“九五”期间,科技部就推动启动燃气汽车,电动汽车的专项研究,2001年又启动了“863计划”电动汽车重大专项,涉及的电动汽车包括三类:混合动力,纯电动和燃料电池汽车(三纵),多能源动力总成控制,驱动电机,动力电池等关键零部件(三横),建立“三纵三横”的新能源汽车开发布局。同时也出台一系列政策鼓励、引导新能源汽车研发与产业化,我国新能源汽车领域取得了一系列的突破,初步形成了混合动力,纯电动和燃料电池三类新能源汽车动力系统技术平台和产学研合作研发体系,以及新能源汽车技术标准体系框架和测试评价能力,并在整车技术开发,关键零部件研发和共性研发技术平台建设方面取得了一定的成果,初步形成新能源汽车的产业化和市场化。总而言之,我国的新能源汽车产业正面临着一个以政策拉动和消费驱动的“盛世”。本文以新能源汽车产业专利申请为视角,探究我国新能源汽车产业发展的特点,以及可能存在的问题。

一、基于专利布局的我国新能源汽车产业发展现状

1.整车技术领域以纯电驱动为主,插电式混合动力为辅的发展路线

新能源汽车主要包括:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、氢发动机汽车以及燃气汽车,醇醚汽车等。对于新能源汽车的技术路线,国际社会目前已经趋于达成共识:即以混合动力汽车作为短期过渡产品,最终方向应该是纯电动汽车和燃料电池汽车。我国在2012年6月发布的《发展规划》明确提出,新能源汽车技术路线为:“以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向,当前重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化”。

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图1:我国新能源汽车主要车型专利申请年代趋势

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图2:国际新能源汽车领域主要车型专利申请年代趋势

从专利申请趋势可以看出,我国在新能源主要车型上专利的增长趋势与国际趋势基本一致。纯电动汽车自2008年开始迎来专利申请量的井喷,此后一直高速增长,纯电动汽车作为新能源汽车的主要发展方向已经被国际上认可,就技术周期而言,纯电动汽车正迈入技术的高速成长期。国内混合动力汽车领域的专利申请在2008年达到一个顶点后处于高位徘徊并略有下降,而国际上混合动力汽车的专利申请量在2009年达到顶点,其后开始逐年下降。根据专利申请量与技术生命周期的关系可以判断,混合动力汽车在技术上已经度过了成长期,开始迈入成熟期。在燃料电池汽车技术领域,我国的趋势与国际社会接近,都尚未渡过技术萌芽期,其中略有不同的是:我国的专利申请量在2008年达到顶点后开始呈现逐年下降的趋势,可见我国在燃料电池汽车领域最近几年投入不足,而国际上燃料电池汽车技术领域的专利申请量一直维持在高位徘徊,最近几年甚至有攀升的趋势,主要因为国际车企巨头持续投入于燃料电池汽车的研发。总之,无论是我国还是国际社会,都非常重视纯电动汽车的研发,电动汽车作为新能源汽车领域重点研发突破的方向已是不争的事实。

二、核心零部件领域,电池,电机和电控为主要发展方向

在关键技术领域,我国确定了以动力总成,动力电池,电机和电控做为三横的研发布局,这在专利分析数据中可以清楚的看出。综合图3可以看出,汽车动力总成方面的专利最多(B60L和B60K),占比达到31.3%;涉及到动力电池的专利(H02J和H02M)其次,占比达23.1%,电机的专利占比达8.2%,位居第三。

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图3:我国电动汽车领域专利技术构成

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图4:纯电动汽车领域主要区域专利交叉申请状况

三、中国正成为重要的专利布局区域,我国企业海外专利布局严重不足

图4为纯电动汽车领域全球主要国家和地区专利交叉申请状况统计,由图4可知,我国专利的总申请量已经超过日本和美国,成为全球第一大专利布局区域;同时我们也可喜地看到,其中绝大多数都是中国原创专利。另外我们应该看到,与混合动力汽车领域的情况相比,我国在纯电动汽车领域的专利对外输出量有所上升,但整体而言,相对于国内庞大的专利申请量而言,对外专利布局严重偏低,可见我国企业对国外主要区域市场要么认识不足,要么缺乏清晰可行的专利战略,导致我国在电动汽车领域仍然是“本土作战”。

四、我国新能源汽车产业发展面临的问题

1.专利量多,专利质量有待提升

虽然中国企业在新能源汽车领域专利申请数量较多,但其中实用新型多,发明专利少。图4是我国在新能源汽车领域的专利类型分布,其中实用新型占了很大的比重,尤其在我国着重发展的纯电动汽车领域,多达83.7%的专利为实用新型,而实用新型专利的技术含量相较发明专利而言,严重偏低。

同时,我国企业新能源汽车申请专利专利的被引次数和引用专利文献的数量都严重偏低。表1列出了各主要申请国专利的平均引用专利数量和平均被引用次数的数据,数据显示,我国专利在科学关联性指标上和重要程度方面严重偏低,说明我国的专利虽然数量总体呈现出上升趋势,但是专利的质量远不及日本,美国和欧盟,甚至也不及韩国。

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图5:我国新能源汽车领域专利技术类型分析

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表1:主要申请国专利质量分析

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表2:新能源汽车领域主要专利申请人专利申请占比分析

2.技术领域分散,尚未出现实力雄厚的领军企业

在我国新能源领域里前十位的专利申请人所申请的专利数量只占总专利数量的三分之一(混合动力汽车领域和燃料电池汽车领域),而在我国视为重点发展的纯电动车领域,前十位专利申请人所申请的专利只占总专利的十分之一,虽然在我国新能源汽车领域中,几乎所有的整车企业都积极参与其中,但是,同我国企业的专利申请分散,布局凌乱,没有出现具有核心竞争力绝对优势的领军企业。

3.关键零部件行业,专利申请更趋分散,核心技术受制于人

车用电机是纯电汽车的核心零部件,虽然我国在电动汽车领域电机技术类专利的申请量为747件,涉及403个专利申请人,这一方面意味着我国在电动汽车用电机领域研究投入较多,我国基本掌握了车用电机技术,完成了从工业用电机向车用电机的过渡研究;另一方面,仅747项专利却涉及了403个申请人,平均每个申请人只有不到两件专利申请,同时个人和大学研究机构占有一定的席位,我国在电机领域的技术研究分散,产业集中度较低,缺乏具有核心竞争力的领头羊企业。

在动力电池领域,在我国的专利申请共有1490项之多,去掉动力电池的外围专利如电池的更换设备,电池的安装结构,测试工装,固定方法,防爆装置,防盗设施等等方面的专利,核心技术方面的专利有853项,其中我国企业申请的件数为706件,涉及367个申请人,平均每人申请不到两件。在动力电池方面,中国企业专利申请量最多的是比亚迪,但其19件的专利申请量相对LG的80件来讲,有不少的差距。

在关键元器件领域,除了研发分散之外,还存在以下主要问题:一是重复建设、低水平竞争的状况日益突出;二是在发展过程中面临突出的专利障碍,如在电池隔膜,正极材料等关键领域和核心技术研发方面,国内企业普遍遇到跨国公司的专利垄断,技术受制于人,严重影响了我国电池行业的竞争力;三是标准不完善或缺失导致关键元器件在发展规范化、标准化、系列化方面滞后,严重抑制了我国关键元器件的发展;四是关键元器件的质量和性能有待进一步提升,如动力电池的比能量和比功率相较发达国家还有不少的差距,而且由于工艺和设备相对落后,产品质量特别是一致性难以保证等。

4.燃料电池汽车的研发相对落后

在燃料电池汽车技术方面,我国的研发几乎与国外同步开展,并且也取得了一定的成绩,在北京奥运会期间和上海世博会期间,我国自主研发的燃料电池客车实现了示范运行,氢燃料百公里消耗量和燃料经济性一度处于世界领先水平。但在核心技术上,如燃料电池电堆技术特别是整套系统的技术水平与国外存在不小的差距,并且由于我国近年在燃料电池汽车领域研发投入不足,核心技术的研发进展缓慢,另外,示范运行的规模较小,产品的可靠性和成本离最终产业化和商业化还有相当大的距离。反观国外,全球主要汽车厂商纷纷加大了对燃料电池汽车的研发投入,随着国外汽车厂商纷纷布局燃料电池汽车领域及核心技术的逐步突破,我国在燃料电池汽车技术上的差距将会进一步被拉大,并且处于极为被动的地位。

5.体制性障碍抑制产业发展

我国在新能源汽车技术领域的研发起步早,起点也不低,直至“十一五”期间,经过北京奥运会和上海世博会的示范运营,我国在新能源汽车领域的技术成就一度为世界瞩目,部分车型还实现了出口。但是在近几年,我国在新能源汽车技术创新和产业化进程中步伐有所放缓。形成鲜明对比的是,美,日,欧、韩等发达经济体出台了一系列强有力的政策措施,从投资,税收,国家补贴,消费政策等各层面实施全方位扶持,依托国际化的实力强劲的本国车企(如丰田,通用,大众等),在整车,关键零部件技术领域不断突破,强势崛起,大有后来居上之势。导致这种局面的根本原因,是我国长久以来存在于各行各业的体制性障碍,如以行政干预决策代替市场选择,部分地区甚至存在地方政府罔顾地区比较优势和实际情况,由政府官员指定技术路线,虽然这种做法能够使企业在国家扶持下获得发展,但由于没有经过市场竞争性选择,导致市场调节机制失效,极大地抑制了企业的创新活力和竞争能力。地方保护主义导致低水平重复建设,市场规模不够。如在“十城千辆”招标过程中,大部分城市都或明或暗地提出要享受补贴必须购买本地企业的产品,及时本地区不具备生产能力,也要通过采购国外关键设备进行组装的方式提供产品,确保“肥水不流外人田”。

五、我国新能源汽车产业发展面临建议

当前,新能源汽车正处于产业化大发展的重要机遇隘口,世界各国已充分认识到发展新能源汽车的重大战略意义,纷纷出台了一系列政策扶持和引导新能源汽车的发展。我国也不例外,但要想实现新能源汽车的创新发展,我国必须首先打破固有的体制性障碍,建立一个合适于新能源汽车发展的体制。

1.打破体制性障碍

我国的汽车市场尚处于上升期,一个统一的规模化的市场将给予新能源汽车产业非常巨大的发展潜力,这是其他任何国家都不能比的。要实现新能源汽车的跨越式发展,不仅是在政策的制订上要着眼于全国,更要在政策的执行上纠正地方政府目前人为市场分割的做法。同时政府应转变职能,减少对技术的行政干预,将技术的选择留给市场,政府更多的应该从更高层面去支持,协调新能源汽车产业的健康发展,如制定周密持续的国家层面战略;建立产业层面的高层协调机制;推进标准化和体系化以及完善相关法律法规;改善新能源汽车产业发展的制度环境;完善补贴和税收政策;加强基础设施建设;推进跨行业的合作;建立合作紧密的官产学研的合作体系,建立国家级的新能源汽车产业联盟和产业协作平台;推动企业间的联盟合作以及兼并重组等等。

2.注重整个产业链的打造,释放创新活力

过去的以整车企业主导的行业发展模式不一定是最有效率的模式,应该将过去的补贴扶持整车企业为主的政策转变为补贴整车企业和关键零部件企业并重的政策,甚至在补贴政策上要适当向关键零部件企业倾斜。新能源汽车产业作为新兴产业,它的发展有赖于创新,要释放整个行业的创新活力,国家应该在政策上和资金上予以扶持。对于大型车企,要约束其体制转型,建立与新能源汽车行业创新相适应的体制,强化创新意识,提高创新活力。对于中小企业,国家应该提供专项基金支持其技术创新,并为中小企业提供融资担保,以解决其资金短板,释放其创新活力。

3.建立跨产业的联盟

由新能源汽车行业国际主要专利申请人的分析可以得知,尽管我国在纯电动汽车领域的专利申请数量领先世界,但我国单个企业的专利申请量相当国际车企巨头相比有不少的差距,国外专利布局更是少得可怜,而在关键零部件领域,我国的专利申请太过分散,零部件企业规模与国际化的巨头相比更是弱小,因此,面对即将到来的新能源汽车产业的国际化浪潮,我国企业的劣势明显,单个企业不足以抗衡国际巨头的竞争,要想赢得竞争,必须“抱团取暖”。建立企业间甚至产业间的联盟势在必行。一是国家层面的产业联盟和产业协作平台;二是需要建立跨行业的联盟,如整车企业与零部件企业跨行业的联盟;三是建立整车企业与整车企业,零部件企业与零部件企业的行业内联盟。

作者,李松

摘自:《商场现代化》

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