目前環保汽車市占率最高的是比亞迪 (BYD) 、專利數量最多的是豐田汽車 (Toyota),但如果提到環保電動車,大家第一個想到的應該會是特斯拉(Tesla)。特斯拉因為開放專利,讓所有對電動車有興趣的人都可以無償使用其包括電池,充電器或是太陽能板等相關專利而變成環保汽車產業的熱門話題,證明專利有時候除了可以保護辛苦研發出來的技術外,也可以作為行銷的工具。
目前市面上大部分汽車都是以汽油或是柴油作為燃料,唯近年來環保聲浪高漲,各國在發展各種替代能源(alternative fuel)方面不遺餘力。與傳統能源相比,替代能源有低耗能、低污染的特色,有人亦稱之為環保能源,而中國大陸則稱之為新能源。
顧名思義,以替代能源驅動的汽車,就是替代能源汽車,或是新能源汽車,甚至有人稱之為環保汽車;包括混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(BEV,包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車(FCEV)、氫發動汽機車、以及其他環保(如高效儲能器、二甲醚)汽車等等。在21世紀的今天,人們已不得不面對汽車產業及市場所帶來的能源消耗和環境污染問題。因此,節能和環保自然成為了汽車技術發展的主要方向,而電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車則是環保汽車技術研發的主要標的。
目前中國是環保汽車最大的市場,截至2016年12月為止,環保汽車在中國大陸的累計銷售量已超過951,000台,此數量包括了自用小轎車及大型公共汽車和貨車,但此數據只統計了大陸國產的部分。圖1是從2011年到2016年6年間中國環保汽車的銷售量,以BEV純電動車及PHEV插電式混合動力汽車為主。從圖1可見,中國的環保汽車銷售量於2015有突破性的成長,從2014年的74,763台一躍提升至2015年的331,090台,成長率達440%;從2015年到2016年雖然成長稍緩,但也有150%成長。其於2016年之銷售量已突破50萬台,其中純電動汽車BEV約占8成。
中國深圳電動計程車採用比亞迪BYD e6車款
圖片來源:維基百科
圖1. 中國環保汽車之年銷售額 (2011年 ~ 2016年)
資料來源:New energy vehicles in China
圖2是輕型充電式電動車 (PEV) 全球國家銷售排名,累計至2016年底為止,中國市場於此項目之累計銷售量為645,708,為全球各國之冠。其實於2015年底,中國於輕型充電式電動車 (PEV)之銷售量達到207,380台時,已超越歐洲及美國市場,居世界之首。到了2016年中國市場前3季共銷售209,359台輕型充電式電動車,超越2015年時之年度銷售量,而美國市場於同期只售出110,000台。
表1為不同型號之客用環保汽車於2011年至2015年期間於中國市場之銷售量及市占率統計。於銷售量排名前21之型號中,比亞迪共占了6個型號 (包括以騰勢品牌銷售之Denza EV ),市占約19%。
表1. 客用環保汽車中國市場銷售量 (以型號區分)
2011年1月~2015年12月
型號(生產廠商)
總銷量
2011–2015
環保汽車
市場市占率 (1)
2015
銷售量
2014
銷售量
2013
銷售量
2012
銷售量
2011
銷售量
BYD Qin ( 比亞迪汽車 )
46,787
10.5%
31,898
14,747
142
N/A
N/A
Kandi EV ( 康迪科技 )
31,134
7.0%
16,736
14,398
N/A
N/A
N/A
BAIC E150/160/200 EV ( 北汽集團 )
23,832
5.4%
16,488
5,234
1,466
644
BYD Tang ( 比亞迪汽車 )
18,375
4.1%
18,375
N/A
N/A
N/A
N/A
Chery QQ3 EV (奇瑞汽車)
16,247(2)
3.7%
3,208(2)
2,016(3)
5,727
3,129
2,167
Zotye Cloud/Z100 EV ( 衆泰汽車)
15,467
3.5%
15,467
N/A
N/A
N/A
N/A
JAC J3/iEV( 安徽江淮汽車 )
15,279
3.5%
~9,000
~1,000
1,309
2,485
1,585(4)
BYD e6 ( 比亞迪汽車 )
14,257(5)
3.2%
7,029
3,560
1,544
1,690
401
Zotye Zhidou E20 ( 衆泰汽車)
13,726
3.1%
6,385
7,341
N/A
N/A
N/A
SAIC Roewe 550 PHEV ( 榮威汽車 )
11,711
2.6%
10,711
~1,000
N/A
N/A
N/A
Chery eQ ( 奇瑞汽車)
7,804
1.8%
7,262
542
N/A
N/A
N/A
Tesla Model S ( 特斯拉汽車 )
5,524(6)
1.2%
3,025(6)
2,499
N/A
N/A
N/A
Geely-Kandi Panda EV ( 吉利 – 康迪 )
( 吉利汽車 )
4,939
1.1%
3,654
1,285
N/A
N/A
N/A
Zhidou D2 ( 知豆電動汽車 )
3,777
0.8%
3,777
N/A
N/A
N/A
N/A
BYD F3DM ( 比亞迪汽車 )
3,284(5)
0.7%
N/A
N/A
1,005
1,201
613
Denza EV ( 騰勢汽車 / 比亞迪 )
3,020
0.7%
2,888
132
N/A
N/A
N/A
Zhidou D1 ( 知豆電動汽車 )
2,387
0.5%
2,387
N/A
N/A
N/A
N/A
Venucia e30 ( 日產汽車 )
2,071
0.5%
1,271
582
N/A
N/A
N/A
BYD e5 ( 比亞迪汽車 )
1,426
0.3%
1,426
N/A
N/A
N/A
N/A
SAIC Roewe E50 ( 榮威汽車 )
1,227
0.3%
412
168
409
238
N/A
Zotye TT EV ( 衆泰汽車)
1,984
0.4%
1,984
N/A
N/A
N/A
N/A
環保汽車總銷售量
444,447(7)
-
331,092
74,763
17,642
12,791
8,159
資料來源: New energy vehicles in China ;李淑蓮整理
備註:
(1) 各型號環保汽車之市占比以2011年至2015年總銷售量444,447台來計算。
(2) 只有統計2015年1月至6月之銷售量。
(3) 只有統計2014年1月至3月之銷售量。
(4) 此為2010年及2011年銷售量加總。
(5) BYD e6 的總銷售量包括了2010年所銷售的33台;F3DM的總銷售量包括了2010年所銷售的417台及2009年的48台。
(6) Tesla Model S 之銷售量截算至2015年9月。
(7) 環保汽車之年度銷售總額含重型汽車,像是全電動公車及環保粒垃圾車,但不包括Tesla Model S 及其他進口之環保汽車。
環保汽車産業技術概觀
最近幾年環保汽車的研發技術已經從初期集中在數家龍頭公司擴張到主流汽車公司皆參予的狀態。不管是HEV、BEV,或是FCEV,環保汽車最核心的問題就是續航力,而續航力的關鍵則是其儲能電池技術。表2是中國國家知識産權局規劃發展司出版的《新能源汽車産業專利技術動向分析報告》,爲3種環保汽車之技術特點所作的歸納整理。
表 2. 環保汽車動力系統類型、驅動方式及關鍵技術
動力系統類型
驅動方式
能量系統
工作原理
關鍵技術
動力車(HEV)
內燃機+電機驅動(普通HEV)
內燃機、
動力電池
無外接電源,電機在汽車起動、加速、上坡時輔助內燃機工作;制動時回收能量
機電耦合技術、動力電池系統集成和控制技術、驅動系統總成匹配和控制、整車和系統動態協調控制、能量回收、分配與優化控制、專用發動機、自動變速箱
內燃機+電機驅動(插電式混合動力PHEV)
內燃機、
動力電池
外接電源爲電池充電,動力電池電量充足時單獨驅動汽車行駛,然後起動內燃機進入HEV 工作模式
純電動車 (EV)
電機驅動
動力電池
依賴自身携帶的動力電池爲動力來源,動力電池依靠外接電源充電
動力電池系統集成和控制技術、驅動系統總成匹配和控制、充電技術、能量回收、分配與優化控制、高速减速器技術
燃料電池車(FCV)
電機驅動
燃料電池
依靠燃料電池自身携帶的氫、甲醇、天然氣等燃料,通過電極反應發電,驅動車輛行駛
燃料電池發動機技術、燃料電池系統匹配與優化控制技術、驅動系統總成匹配和控制、燃料電池系統集成和控制技術、能量回收、分配與優化控制、車載高壓供氫系統
資料來源: 新能源 汽車産業專利技術動向分析報告(上);2016/03/02
依據表2所歸納出來的環保汽車技術特點,《新能源汽車産業專利技術動向分析報告》再將環保汽車的技術研發拆解為7大項 (表3),再就此7大項技術統計其全球專利申請情況 (表4)。(按:以下《新能源汽車産業專利技術動向分析報告》之專利數據乃使用CPRS數據庫進行檢索,而外文的專利數據則使用德溫特數據庫(DWPI)進行檢索。報告中提到的數據皆於2015年11月3日檢索完成。 )
表 3. 環保汽車技術分解表
表 4. 環保汽車産業各技術主題全球專利申請量排名
環保汽車
環保汽車整車製造
排名
技術主題
申請量(件)
環保汽車裝置、配件製造
發電機及發電機組製造
1
環保汽車儲能裝置製造
77361
環保汽車電動機製造
2
環保汽車零部件配件製造
70368
環保汽車儲能裝置製造
3
環保汽車整車製造
53414
環保汽車零部件配件製造
4
供能裝置製造
51459
環保汽車相關設施及服務
供能裝置製造
5
環保汽車電動機製造
42535
試驗裝置製造
6
發電機及發電機組製造
18941
7
試驗裝置製造
14649
資料來源: 新能源 汽車産業專利技術動向分析報告(上);2016/03/02
從表4可見,在環保汽車7大技術領域中,環保汽車儲能裝置製造及環保汽車零部件配件製造 2大領域的專利申請件數最多,可以合理推想,投入此2大領域之廠商數量也較多。反觀於發電機及發電機組製造及試驗裝置製造2大領域之專利申請數量則是相對的少,也顯示此2領域投入之廠商數也相對較少。主要是因為後2者屬於系統級的產品,不管是資金還是技術面,投入門檻都比前2者高;再加上必須要與車輛生產商緊密配合,不是一般小廠可以勝任的。
專利申請日本量最多 大幅領先歐美中韓
表5是以專利申請的第一局作分類統計,很明顯的日本大幅超越其他國家或地區,以87,434件領先排名第2、申請件數為34,191件之中國大陸。通常以當地作為第一局的申請人多為本國廠商,由此可見日本廠商於環保汽車之技術研發及專利保護是大幅領先其他國家廠商的。
表 5. 環保汽車技術全球專利申請原創國家 / 地區分布表
排名
國家或地區
申請量( 件 )
排名
國家或地區
申請量(件)
1
日本
87434
11
意大利
425
2
中國
34191
12
澳大利亞
345
3
美國
20298
13
瑞典
330
4
德國
15850
14
印度
286
5
韓國
14687
15
加拿大
261
6
法國
4392
16
西班牙
227
7
國際局
4079
17
奧地利
221
8
歐洲專利局
2695
18
巴西
218
9
英國
1205
19
荷蘭
105
10
俄羅斯
495
20
瑞士
76
資料來源: 新能源 汽車産業專利技術動向分析報告(上);2016/03/02
表6是將歐、美、中、日、韓專利5大國的環保汽車專利申請以7大技術類別作分析,發現除了德國以外,其他4國均是以環保汽車儲能裝置製造相關技術之專利申請占最大宗,德國占最大宗的是環保汽車零部件配件製造。不過,大體上5國在7大類技術的專利申請量上與表4的技術分類排名是相約的。
表6 . 環保汽車技術全球專利申請原創國家 / 地區分布表; 申請量(件)
技術主題
美國
日本
中國
韓國
德國
環保汽車整車製造
5261
25235
12437
4562
5218
發電機及發電機組製造
2259
11578
3710
2036
1710
環保汽車電動機製造
4645
22302
5300
3120
3650
環保汽車儲能裝置製造
8676
40531
14128
6403
5702
環保汽車零部件配件製造
8111
32621
4467
6072
6389
供能裝置製造
6393
21435
3789
3573
4044
試驗裝置製造
2197
5643
4121
1065
1492
資料來源: 新能源 汽車産業專利技術動向分析報告(上);2016/03/02
圖3的環保汽車技術全球專利申請目標市場分布圖顯示,環保汽車技術在日本被布局的數量居首位,占全球總量28%,這主要是由於日本申請人技術産出量豐富;緊接下來是中國占16%,美國占15%。很明顯的,從專利布局的數量觀之,日本、美國和中國已成為目前全球環保汽車市場的兵家必爭之地。
圖3. 環保汽車技術全球專利申請目標市場分布圖
資料來源:新能源業專利技術動向分析報告(上);2016/03/02
圖4分析了專利5大國彼此之間的專利申請動向,很顯然的每個國家都是本國專利申請量最高,這是理所當然的。其中最值得注意的是日本及中國廠商的動態。圖4顯示日本廠商除了佈局本國外,在其他4國也相當積極的以專利卡位。除了在日本本國占了91%的專利布局外,在歐洲及美國之專利布局也分別占了51%及42%,幾乎比地主國還高;而在中、韓也分別有20%占有率,專利佈局力度相當驚人。反觀中國,雖然大陸廠商比亞迪的環保汽車年度銷售量居全球之冠,但中國廠商的專利佈局似乎只限於中國,於其他國家或地區之專利佈局少得可憐,加總不夠5%,這是不是意味著中國環保汽車需求量大到中國廠商可以不用走出去,單靠內銷市場銷售量就可以稱霸全球?
圖4. 中、美、日、歐、韓環保汽車技術專利申請動向圖
資料來源:新能源汽車産業專利技術動向分析報告(上);2016/03/02
專利5大國技術分析
以下是《新能源汽車産業專利技術動向分析報告針》對專利5大國於環保汽車技術之專利保護情況作出的分析:
日本
日本在環保汽車領域發展較早,技術相對成熟。首先,從總申請量來看,在專利5大國中,日本的申請量最大,且日本原創申請量占比為5局中最高;在日本的申請量的比值約爲92%;其次,從其專利輸出量來看,其向其他4個國家/地區的專利輸出量最大,在歐洲的專利布局量已經超過歐洲專利局的5局總申請量的一半,在美國高達41.98%,在中國和韓國也均超過了20%,可見,日本在上述5個國家和地區的專利布局十分龐大,對其他國家發展環保汽車技術産生了一定的技術壁壘,最後,其他國家/地區在日本的申請量相對較低,其他4個國家在日本的總體申請量不足10%,對於日本本國的環保汽車市場將不會構成威脅。
中國
中國在環保汽車領域起步較晚,但發展速度較快。首先,從總申請量來看,中國已經躍居全球第二,其中本國原創申請量占比5局在中國的申請量的比值爲64%;不過,從其專利輸出量來看,中國向其他4個國家/地區的專利輸出量很低,在日本最低僅爲0.25%,在美國最高也僅爲1.74%,顯示中國的環保汽車於進入其他國家的市場面臨著巨大的挑戰;最後,其他國家/地區在中國的申請量也較高,日本在中國的專利申請量高達20%,美國在中國的專利申請量也占10%以上,可見,日本、美國在中國的環保汽車領域中的布局已經形成規模,這將會對中國國內企業在環保汽車領域的開發形成技術壁壘。
美國
美國在環保汽車領域發展相對平穩,市場潜力巨大。其中,本國原創申請量占43.35%,相比之下,美國在其本國環保汽車市場的占比較低;其次,從其專利輸出量來看,美國向其他4個國家/地區的申請量僅次於日本,可見,其已經爲本國的環保汽車走向世界做好了專利布局,同時,也給其他國家/地區的環保汽車技術發展製造了一定的技術壁壘;最後,其他國家/地區在美國的申請量較高,日本在美國的專利申請量高達41.98%,可見,日本在美國的環保汽車領域中的布局已經形成規模,美國是日本環保汽車的重要市場。
歐洲 (以歐專局的數據爲准)
歐洲在環保汽車領域發展相對平穩。首先,從總申請量來看,歐洲的申請量居全球第6位,其中,歐洲原創申請量僅占15.09% ,相比之下,歐專局在其地區的環保汽車市場的占比較低,分析其原因是歐洲各國有本國的專利審批機構,因此直接在歐專局的申請量相對較低;其次,從其專利輸出量來看,歐洲向其他4個國家的申請量較低,同樣由於歐洲各國有本國的專利審批機構,因此很多專利會以其本國的名義向其他國家申請;最後,其他國家/地區在歐洲的申請量較高,日本在歐洲的專利申請量高達51.25%,可見,日本在歐洲的環保汽車領域中的布局已經形成規模,歐洲同樣是日本環保汽車的重要市場。
韓國
韓國在環保汽車領域起步較晚,發展相對平穩。首先,從總申請量來看,韓國的申請量居全球第7,其中本國原創申請量占比5局在韓國的申請量的比值爲68.12%,且原創申請量不斷增加;其次,從其專利輸出量來看,韓國向其他4個國家/地區的專利輸出量較低,但也已經取得一定的成績,爲韓國的環保汽車占領其他國家的市場邁出了第一步;最後,其他國家/地區在韓國的申請量不低,日本在韓國的專利申請量高達20.47%,美國在韓國的專利申請量占8.72%,可見,日本、美國在韓國的環保汽車領域中的布局已經形成規模,對韓國企業會産生一定的衝擊。
表7對環保汽車産業全球申請人進行了統計,通過統計後之排名可以看出,環保汽車領域的主要申請人都來自日本、美國、德國和韓國的企業,其中又以日本的企業爲主,顯示了日本企業在環保汽車領域的技術研發實力堅強。表中沒有任何一家中國企業,可見中國廠商在稱霸銷售量之餘,技術研發實力仍有待加強。
表 7. 環保汽車技術專利全球主要申請人排名
排名
申請人
申請量(件)
排名
申請人
申請量(件)
1
豐田 (TOYT)
19518
11
豐田自動織機(TOYX)
2185
2
日産 (NSMO)
7074
12
LG (GLDS)
2033
3
本田 (HOND)
5828
13
三洋 (SAOL)
2009
4
電裝(NPDE)
5694
14
三星 (SMSU)
2008
5
現代 (HYMR)
4431
15
福特 (FORD)
1907
6
松下 (MATU)
3791
16
日立 (HITA)
1894
7
博世 (BOSC)
3616
17
愛信艾達 (AISW)
1570
8
通用 (GENK)
2802
18
矢崎總業 (YAZA)
1560
9
戴姆勒 (DAIM)
2411
19
東芝(TOKE)
1463
10
住友電裝 (SUME)
2268
20
三菱 (MITQ)
1375
資料來源: 新能源 汽車産業專利技術動向分析報告(上);2016/03/02
作者:
李淑蓮
現任:
北美智權報主編
學歷:
文化大學新聞研究所
經歷:
半導體科技雜誌(SST-Taiwan)總編輯
CompuTrade International總編輯
日本電波新聞 (Dempa Shinbun) 駐海外記者
日經亞洲電子雜誌 (台灣版) 編輯
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