目前环保汽车市占率最高的是比亚迪 (BYD)、专利数量最多的是丰田汽车 (Toyota),但如果提到环保电动车,大家第一个想到的应该会是特斯拉(Tesla)。特斯拉因为开放专利,让所有对电动车有兴趣的人都可以无偿使用其包括电池,充电器或是太阳能板等相关专利而变成环保汽车产业的热门话题,证明专利有时候除了可以保护辛苦研发出来的技术外,也可以作为营销的工具。
目前市面上大部分汽车都是以汽油或是柴油作为燃料,唯近年来环保声浪高涨,各国在发展各种替代能源(alternative fuel)方面不遗余力。与传统能源相比,替代能源有低耗能、低污染的特色,有人亦称之为环保能源,而中国则称之为新能源。
顾名思义,以替代能源驱动的汽车,就是替代能源汽车,或是新能源汽车,甚至有人称之为环保汽车;包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动汽机车、以及其他环保(如高效储能器、二甲醚)汽车等等。在21世纪的今天,人们已不得不面对汽车产业及市场所带来的能源消耗和环境污染问题。因此,节能和环保自然成为了汽车技术发展的主要方向,而电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车则是环保汽车技术研发的主要目标。
目前中国是环保汽车最大的市场,截至2016年12月为止,环保汽车在中国的累计销售量已超过951,000台,此数量包括了自用小轿车及大型公共汽车和货车,但此数据只统计了国产的部分。图1是从2011年到2016年6年间中国环保汽车的销售量,以BEV纯电动车及PHEV插电式混合动力汽车为主。从图1可见,中国的环保汽车销售量于2015有突破性的成长,从2014年的74,763台一跃提升至2015年的331,090台,成长率达440%;从2015年到2016年虽然成长稍缓,但也有150%成长。其于2016年之销售量已突破50万台,其中纯电动汽车BEV约占8成。
中国深圳电动出租车采用比亚迪BYD e6车款
图片来源:维基百科
图1. 中国环保汽车之年销售额 (2011年 ~ 2016年)
数据源:New energy vehicles in China
图2是轻型充电式电动车 (PEV) 全球国家销售排名,累计至2016年底为止,中国市场于此项目之累计销售量为645,708,为全球各国之冠。其实于2015年底,中国于轻型充电式电动车 (PEV)之销售量达到207,380台时,已超越欧洲及美国市场,居世界之首。到了2016年中国市场前3季共销售209,359台轻型充电式电动车,超越2015年时之年度销售量,而美国市场于同期只售出110,000台。
表1为不同型号之客用环保汽车于2011年至2015年期间于中国市场之销售量及市占率统计。于销售量排名前21之型号中,比亚迪共占了6个型号 (包括以腾势品牌销售之Denza EV ),市占约19%。
表1. 客用环保汽车中国市场销售量 (以型号区分)
2011年1月~2015年12月
|
型号(生产厂商) |
总销量
2011–2015 |
环保汽车
市场市占率(1) |
2015
销售量 |
2014
销售量 |
2013
销售量 |
2012
销售量 |
2011
销售量 |
BYD Qin (比亚迪汽车) |
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 (北汽集团) |
23,832 |
5.4% |
16,488 |
5,234 |
1,466 |
644 |
|
BYD Tang (比亚迪汽车) |
18,375 |
4.1% |
18,375 |
N/A |
N/A |
N/A |
N/A |
Chery QQ3 EV(奇瑞汽车) |
16,247(2) |
3.7% |
3,208(2) |
2,016(3) |
5,727 |
3,129 |
2,167 |
Zotye Cloud/Z100 EV (众泰汽车) |
15,467 |
3.5% |
15,467 |
N/A |
N/A |
N/A |
N/A |
JAC J3/iEV(安徽江淮汽车) |
15,279 |
3.5% |
~9,000 |
~1,000 |
1,309 |
2,485 |
1,585(4) |
BYD e6 (比亚迪汽车) |
14,257(5) |
3.2% |
7,029 |
3,560 |
1,544 |
1,690 |
401 |
Zotye Zhidou E20 (众泰汽车) |
13,726 |
3.1% |
6,385 |
7,341 |
N/A |
N/A |
N/A |
SAIC Roewe 550 PHEV (荣威汽车) |
11,711 |
2.6% |
10,711 |
~1,000 |
N/A |
N/A |
N/A |
Chery eQ (奇瑞汽车) |
7,804 |
1.8% |
7,262 |
542 |
N/A |
N/A |
N/A |
Tesla Model S (特斯拉汽车) |
5,524(6) |
1.2% |
3,025(6) |
2,499 |
N/A |
N/A |
N/A |
Geely-Kandi Panda EV (吉利–康迪)
(吉利汽车) |
4,939 |
1.1% |
3,654 |
1,285 |
N/A |
N/A |
N/A |
Zhidou D2 (知豆电动汽车) |
3,777 |
0.8% |
3,777 |
N/A |
N/A |
N/A |
N/A |
BYD F3DM (比亚迪汽车) |
3,284(5) |
0.7% |
N/A |
N/A |
1,005 |
1,201 |
613 |
Denza EV (腾势汽车 /比亚迪) |
3,020 |
0.7% |
2,888 |
132 |
N/A |
N/A |
N/A |
Zhidou D1 (知豆电动汽车) |
2,387 |
0.5% |
2,387 |
N/A |
N/A |
N/A |
N/A |
Venucia e30 (日产汽车) |
2,071 |
0.5% |
1,271 |
582 |
N/A |
N/A |
N/A |
BYD e5 (比亚迪汽车) |
1,426 |
0.3% |
1,426 |
N/A |
N/A |
N/A |
N/A |
SAIC Roewe E50 (荣威汽车) |
1,227 |
0.3% |
412 |
168 |
409 |
238 |
N/A |
Zotye TT EV (众泰汽车) |
1,984 |
0.4% |
1,984 |
N/A |
N/A |
N/A |
N/A |
环保汽车总销售量 |
444,447(7) |
- |
331,092 |
74,763 |
17,642 |
12,791 |
8,159 |
数据源:New energy vehicles in China;李淑莲整理
备注:
(1) 各型号环保汽车之市占比以2011年至2015年总销售量444,447台来计算。
(2) 只有统计2015年1月至6月之销售量。
(3) 只有统计2014年1月至3月之销售量。
(4) 此为2010年及2011年销售量加总。
(5) BYD e6 的总销售量包括了2010年所销售的33台;F3DM的总销售量包括了2010年所销售的417台及2009年的48台。
(6) Tesla Model S 之销售量截算至2015年9月。
(7) 环保汽车之年度销售总额含重型汽车,像是全电动公交车及环保粒垃圾车,但不包括Tesla Model S 及其他进口之环保汽车。 |
环保汽车产业技术概观
最近几年环保汽车的研发技术已经从初期集中在数家龙头公司扩张到主流汽车公司皆参予的状态。不管是HEV、BEV,或是FCEV,环保汽车最核心的问题就是续航力,而续航力的关键则是其储能电池技术。表2是中国国家知识产权局规划发展司出版的《新能源汽车产业专利技术动向分析报告》,为3种环保汽车之技术特点所作的归纳整理。
表2. 环保汽车动力系统类型、驱动方式及关键技术 |
动力系统类型 |
驱动方式 |
能量系统 |
工作原理 |
关键技术 |
动力车(HEV) |
内燃机+电机驱动(普通HEV) |
内燃机、 动力电池 |
无外接电源,电机在汽车起动、加速、上坡时辅助内燃机工作;制动时回收能量 |
机电耦合技术、动力电池系统集成和控制技术、驱动系统总成匹配和控制、整车和系统动态协调控制、能量回收、分配与优化控制、专用发动机、自动变速箱 |
内燃机+电机驱动(插电式混合动力PHEV) |
内燃机、 动力电池 |
外接电源为电池充电,动力电池电量充足时单独驱动汽车行驶,然后起动内燃机进入HEV 工作模式 |
纯电动车 (EV) |
电机驱动 |
动力电池 |
依赖自身携带的动力电池为动力来源,动力电池依靠外接电源充电 |
动力电池系统集成和控制技术、驱动系统总成匹配和控制、充电技术、能量回收、分配与优化控制、高速减速器技术 |
燃料电池车(FCV) |
电机驱动 |
燃料电池 |
依靠燃料电池自身携带的氢、甲醇、天然气等燃料,通过电极反应发电,驱动车辆行驶 |
燃料电池发动机技术、燃料电池系统匹配与优化控制技术、驱动系统总成匹配和控制、燃料电池系统集成和控制技术、能量回收、分配与优化控制、车载高压供氢系统 |
数据源:新能源汽车产业专利技术动向分析报告(上);2016/03/02 |
依据表2所归纳出来的环保汽车技术特点,《新能源汽车产业专利技术动向分析报告》再将环保汽车的技术研发拆解为7大项 (表3),再就此7大项技术统计其全球专利申请情况 (表4)。(按:以下《新能源汽车产业专利技术动向分析报告》之专利数据乃使用CPRS数据库进行检索,而外文的专利数据则使用德温特数据库(DWPI)进行检索。报告中提到的数据皆于2015年11月3日检索完成。)
表3. 环保汽车技术分解表 |
表 4. 环保汽车产业各技术主题全球专利申请量排名 |
环保汽车 |
环保汽车整车制造 |
|
排名 |
技术主题 |
申请量(件) |
环保汽车装置、配件制造 |
发电机及发电机组制造 |
1 |
环保汽车储能装置制造 |
77361 |
环保汽车电动机制造 |
2 |
环保汽车零部件配件制造 |
70368 |
环保汽车储能装置制造 |
3 |
环保汽车整车制造 |
53414 |
环保汽车零部件配件制造 |
4 |
供能装置制造 |
51459 |
环保汽车相关设施及服务 |
供能装置制造 |
5 |
环保汽车电动机制造 |
42535 |
试验装置制造 |
6 |
发电机及发电机组制造 |
18941 |
7 |
试验装置制造 |
14649 |
数据源:新能源汽车产业专利技术动向分析报告(上);2016/03/02 |
从表4可见,在环保汽车7大技术领域中,环保汽车储能装置制造及环保汽车零部件配件制造 2大领域的专利申请件数最多,可以合理推想,投入此2大领域之厂商数量也较多。反观于发电机及发电机组制造及试验装置制造2大领域之专利申请数量则是相对的少,也显示此2领域投入之厂商数也相对较少。主要是因为后2者属于系统级的产品,不管是资金还是技术面,投入门坎都比前2者高;再加上必须要与车辆生产商紧密配合,不是一般小厂可以胜任的。
专利申请日本量最多 大幅领先欧美中韩
表5是以专利申请的第一局作分类统计,很明显的日本大幅超越其他国家或地区,以87,434件领先排名第2、申请件数为34,191件之中国大陆。通常以当地作为第一局的申请人多为本国厂商,由此可见日本厂商于环保汽车之技术研发及专利保护是大幅领先其他国家厂商的。
表5. 环保汽车技术全球专利申请原创国家/地区分布表 |
排名 |
国家或地区 |
申请量(件) |
排名 |
国家或地区 |
申请量(件) |
1 |
日本 |
87434 |
11 |
意大利 |
425 |
2 |
中国 |
34191 |
12 |
澳大利亚 |
345 |
3 |
美国 |
20298 |
13 |
瑞典 |
330 |
4 |
德国 |
15850 |
14 |
印度 |
286 |
5 |
韩国 |
14687 |
15 |
加拿大 |
261 |
6 |
法国 |
4392 |
16 |
西班牙 |
227 |
7 |
国际局 |
4079 |
17 |
奥地利 |
221 |
8 |
欧洲专利局 |
2695 |
18 |
巴西 |
218 |
9 |
英国 |
1205 |
19 |
荷兰 |
105 |
10 |
俄罗斯 |
495 |
20 |
瑞士 |
76 |
数据源:新能源汽车产业专利技术动向分析报告(上);2016/03/02 |
表6是将欧、美、中、日、韩专利5大国的环保汽车专利申请以7大技术类别作分析,发现除了德国以外,其他4国均是以环保汽车储能装置制造相关技术之专利申请占最大宗,德国占最大宗的是环保汽车零部件配件制造。不过,大体上5国在7大类技术的专利申请量上与表4的技术分类排名是相约的。
表6. 环保汽车技术全球专利申请原创国家/地区分布表;申请量(件) |
技术主题 |
美国 |
日本 |
中国 |
韩国 |
德国 |
环保汽车整车制造 |
5261 |
25235 |
12437 |
4562 |
5218 |
发电机及发电机组制造 |
2259 |
11578 |
3710 |
2036 |
1710 |
环保汽车电动机制造 |
4645 |
22302 |
5300 |
3120 |
3650 |
环保汽车储能装置制造 |
8676 |
40531 |
14128 |
6403 |
5702 |
环保汽车零部件配件制造 |
8111 |
32621 |
4467 |
6072 |
6389 |
供能装置制造 |
6393 |
21435 |
3789 |
3573 |
4044 |
试验装置制造 |
2197 |
5643 |
4121 |
1065 |
1492 |
数据源:新能源汽车产业专利技术动向分析报告(上);2016/03/02 |
图3的环保汽车技术全球专利申请目标市场分布图显示,环保汽车技术在日本被布局的数量居首位,占全球总量28%,这主要是由于日本申请人技术产出量丰富;紧接下来是中国占16%,美国占15%。很明显的,从专利布局的数量观之,日本、美国和中国已成为目前全球环保汽车市场的兵家必争之地。
图3. 环保汽车技术全球专利申请目标市场分布图
数据源:新能源业专利技术动向分析报告(上);2016/03/02
图4分析了专利5大国彼此之间的专利申请动向,很显然的每个国家都是本国专利申请量最高,这是理所当然的。其中最值得注意的是日本及中国厂商的动态。图4显示日本厂商除了布局本国外,在其他4国也相当积极的以专利卡位。除了在日本本国占了91%的专利布局外,在欧洲及美国之专利布局也分别占了51%及42%,几乎比地主国还高;而在中、韩也分别有20%占有率,专利布局力度相当惊人。反观中国,虽然大陆厂商比亚迪的环保汽车年度销售量居全球之冠,但中国厂商的专利布局似乎只限于中国,于其他国家或地区之专利布局少得可怜,加总不够5%,这是不是意味着中国环保汽车需求量大到中国厂商可以不用走出去,单靠内销市场销售量就可以称霸全球?
图4. 中、美、日、欧、韩环保汽车技术专利申请动向图
数据源:新能源汽车产业专利技术动向分析报告(上);2016/03/02
专利5大国技术分析
以下是《新能源汽车产业专利技术动向分析报告针》对专利5大国于环保汽车技术之专利保护情况作出的分析:
日本 日本在环保汽车领域发展较早,技术相对成熟。首先,从总申请量来看,在专利5大国中,日本的申请量最大,且日本原创申请量占比为5局中最高;在日本的申请量的比值约为92%;其次,从其专利输出量来看,其向其他4个国家/地区的专利输出量最大,在欧洲的专利布局量已经超过欧洲专利局的5局总申请量的一半,在美国高达41.98%,在中国和韩国也均超过了20%,可见,日本在上述5个国家和地区的专利布局十分庞大,对其他国家发展环保汽车技术产生了一定的技术壁垒,最后,其他国家/地区在日本的申请量相对较低,其他4个国家在日本的总体申请量不足10%,对于日本本国的环保汽车市场将不会构成威胁。
中国 中国在环保汽车领域起步较晚,但发展速度较快。首先,从总申请量来看,中国已经跃居全球第二,其中本国原创申请量占比5局在中国的申请量的比值为64%;不过,从其专利输出量来看,中国向其他4个国家/地区的专利输出量很低,在日本最低仅为0.25%,在美国最高也仅为1.74%,显示中国的环保汽车于进入其他国家的市场面临着巨大的挑战;最后,其他国家/地区在中国的申请量也较高,日本在中国的专利申请量高达20%,美国在中国的专利申请量也占10%以上,可见,日本、美国在中国的环保汽车领域中的布局已经形成规模,这将会对中国国内企业在环保汽车领域的开发形成技术壁垒。
美国 美国在环保汽车领域发展相对平稳,市场潜力巨大。其中,本国原创申请量占43.35%,相比之下,美国在其本国环保汽车市场的占比较低;其次,从其专利输出量来看,美国向其他4个国家/地区的申请量仅次于日本,可见,其已经为本国的环保汽车走向世界做好了专利布局,同时,也给其他国家/地区的环保汽车技术发展制造了一定的技术壁垒;最后,其他国家/地区在美国的申请量较高,日本在美国的专利申请量高达41.98%,可见,日本在美国的环保汽车领域中的布局已经形成规模,美国是日本环保汽车的重要市场。
欧洲 (以欧专局的数据为准) 欧洲在环保汽车领域发展相对平稳。首先,从总申请量来看,欧洲的申请量居全球第6位,其中,欧洲原创申请量仅占15.09% ,相比之下,欧专局在其地区的环保汽车市场的占比较低,分析其原因是欧洲各国有本国的专利审批机构,因此直接在欧专局的申请量相对较低;其次,从其专利输出量来看,欧洲向其他4个国家的申请量较低,同样由于欧洲各国有本国的专利审批机构,因此很多专利会以其本国的名义向其他国家申请;最后,其他国家/地区在欧洲的申请量较高,日本在欧洲的专利申请量高达51.25%,可见,日本在欧洲的环保汽车领域中的布局已经形成规模,欧洲同样是日本环保汽车的重要市场。
韩国 韩国在环保汽车领域起步较晚,发展相对平稳。首先,从总申请量来看,韩国的申请量居全球第7,其中本国原创申请量占比5局在韩国的申请量的比值为68.12%,且原创申请量不断增加;其次,从其专利输出量来看,韩国向其他4个国家/地区的专利输出量较低,但也已经取得一定的成绩,为韩国的环保汽车占领其他国家的市场迈出了第一步;最后,其他国家/地区在韩国的申请量不低,日本在韩国的专利申请量高达20.47%,美国在韩国的专利申请量占8.72%,可见,日本、美国在韩国的环保汽车领域中的布局已经形成规模,对韩国企业会产生一定的冲击。
表7对环保汽车产业全球申请人进行了统计,通过统计后之排名可以看出,环保汽车领域的主要申请人都来自日本、美国、德国和韩国的企业,其中又以日本的企业为主,显示了日本企业在环保汽车领域的技术研发实力坚强。表中没有任何一家中国企业,可见中国厂商在称霸销售量之余,技术研发实力仍有待加强。
表7. 环保汽车技术专利全球主要申请人排名 |
排名 |
申请人 |
申请量(件) |
排名 |
申请人 |
申请量(件) |
1 |
丰田 (TOYT) |
19518 |
11 |
丰田自动织机(TOYX) |
2185 |
2 |
日产 (NSMO) |
7074 |
12 |
LG (GLDS) |
2033 |
3 |
本田 (HOND) |
5828 |
13 |
三洋 (SAOL) |
2009 |
4 |
电装(NPDE) |
5694 |
14 |
三星 (SMSU) |
2008 |
5 |
现代 (HYMR) |
4431 |
15 |
福特 (FORD) |
1907 |
6 |
松下 (MATU) |
3791 |
16 |
日立 (HITA) |
1894 |
7 |
博世 (BOSC) |
3616 |
17 |
爱信埃达 (AISW) |
1570 |
8 |
通用 (GENK) |
2802 |
18 |
矢崎总业 (YAZA) |
1560 |
9 |
戴姆勒 (DAIM) |
2411 |
19 |
东芝(TOKE) |
1463 |
10 |
住友电装 (SUME) |
2268 |
20 |
三菱 (MITQ) |
1375 |
数据源:新能源汽车产业专利技术动向分析报告(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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