清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布重磅報(bào)告:藏在全球新能源汽車(chē)專(zhuān)利地圖背后的秘密
發(fā)布時(shí)間:2019/10/22 17:05:31
中國(guó)企業(yè)必須重視產(chǎn)業(yè)融合領(lǐng)域的專(zhuān)利布局。與國(guó)外OEM大幅推進(jìn)動(dòng)力電池、燃料電池領(lǐng)域的研發(fā)相比,除比亞迪外,我國(guó)OEM在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈環(huán)節(jié)專(zhuān)利布局寥寥。這些新的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)往往是目前新能源汽車(chē)核心技術(shù)所在,且可能在未來(lái)成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中具有較高附加值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
10月16日,清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院通過(guò)其官網(wǎng)發(fā)布了一份題為《新能源汽車(chē)全球?qū)@^察》的重磅報(bào)告。這份報(bào)告是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新能源汽車(chē)專(zhuān)項(xiàng)”的成果,專(zhuān)業(yè)而厚重,它從專(zhuān)利視角,對(duì)全球新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的浩蕩格局和潛行態(tài)勢(shì)給出了系統(tǒng)而深刻的洞見(jiàn),對(duì)于眼下如履薄冰的中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)及其操盤(pán)手來(lái)說(shuō),可謂是一只無(wú)比寶貴的“望遠(yuǎn)鏡”。
上述報(bào)告涵蓋了純電動(dòng)、混動(dòng)和燃料電池三大新能源領(lǐng)域,《新華電動(dòng)網(wǎng)》重點(diǎn)遴選了其中關(guān)于純電動(dòng)及充電技術(shù)部分進(jìn)行了精編,以饗讀者。
全球25%純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的專(zhuān)利與26%通用技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利來(lái)源于中國(guó),是這兩個(gè)領(lǐng)域世界第二大專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)國(guó)
美國(guó)、日本、韓國(guó)、歐洲與中國(guó)均為新能源汽車(chē)的主要發(fā)展國(guó)家。其中,日韓、美國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在傳統(tǒng)汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),期望通過(guò)新能源汽車(chē)技術(shù)在原有技術(shù)積累的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí),在全球汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)占據(jù)有利地位。
相對(duì)而言,中國(guó)在傳統(tǒng)汽車(chē)領(lǐng)域?qū)嵙^弱,希望通過(guò)大力扶持新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)我國(guó)在汽車(chē)制造業(yè)的跨越式發(fā)展,實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”。因各國(guó)資源、汽車(chē)工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的不同,企業(yè)、政府往往對(duì)新能源汽車(chē)技術(shù)發(fā)展有不同的預(yù)測(cè),選擇了不同的技術(shù)路徑。
其中,日本在三類(lèi)新能源汽車(chē)與通用技術(shù)方面均為世界第一大專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)國(guó),享有絕對(duì)的技術(shù)領(lǐng)先地位。特別是在混合動(dòng)力汽車(chē)與燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域分別占全球?qū)@麛?shù)量的52%與54%。
中國(guó)在純電動(dòng)汽車(chē)與新能源汽車(chē)通用技術(shù)領(lǐng)域有著較大的優(yōu)勢(shì)。全球25%純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的專(zhuān)利與26%通用技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利來(lái)源于中國(guó),是這兩個(gè)領(lǐng)域世界第二大專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)國(guó)。但在混合動(dòng)力和燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域表現(xiàn)較弱,僅為4%與2%。美國(guó)在純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域的專(zhuān)利占有量分別為18%、16%、19%,排名第四、第二、第二。德國(guó)則在更靠近傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)技術(shù)的混合動(dòng)力汽車(chē)、新能源汽車(chē)通用技術(shù)上有不錯(cuò)的表現(xiàn),專(zhuān)利占有量均為12%,為該板塊世界第三大專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)國(guó)。
在2010年以前,純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域和新能源汽車(chē)通用技術(shù)領(lǐng)域主要由日本、德國(guó)領(lǐng)導(dǎo)。但是在2010年以后,中國(guó)本土研發(fā)機(jī)構(gòu)在這兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)上的專(zhuān)利申請(qǐng)量迅速增加,全球?qū)@脑鲩L(zhǎng)大部分來(lái)源于中國(guó)。
就2014年的專(zhuān)利申請(qǐng)而言,中國(guó)已成為新能源汽車(chē)通用技術(shù)專(zhuān)利的最大來(lái)源國(guó)。在接下來(lái)的2015年,中國(guó)也成為純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域?qū)@氖澜绲谝粚?zhuān)利來(lái)源國(guó)。這說(shuō)明我國(guó)企業(yè)、高校等研發(fā)機(jī)構(gòu)在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域和新能源汽車(chē)通用技術(shù)的創(chuàng)新已走到國(guó)際前列,從專(zhuān)利數(shù)量上來(lái)看具有較強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力。這與我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀相符。
除中國(guó)以外,韓國(guó)、美國(guó)與日本在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)也在2010年以后迎來(lái)了小幅上漲,但日本的專(zhuān)利申請(qǐng)卻在小幅上漲后于2012年出現(xiàn)回落。
混合動(dòng)力汽車(chē)與燃料電池汽車(chē)的專(zhuān)利申請(qǐng)長(zhǎng)期被日本研發(fā)機(jī)構(gòu)占據(jù),中國(guó)仍需“補(bǔ)短板”
從數(shù)據(jù)看,上述兩領(lǐng)域各年全球?qū)@暾?qǐng)一半以上均來(lái)自于日本。日本國(guó)內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利申請(qǐng)量的波動(dòng)很大程度上影響了這兩個(gè)領(lǐng)域國(guó)際專(zhuān)利總量的浮動(dòng)。這說(shuō)明了日本在這兩個(gè)領(lǐng)域的絕對(duì)技術(shù)影響力。
相對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē),日本一直堅(jiān)持混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)的研發(fā)路線。在混合動(dòng)力技術(shù)上,日系車(chē)企其實(shí)在上個(gè)世紀(jì)90年代就已經(jīng)開(kāi)始布局混動(dòng)汽車(chē),從成本、擴(kuò)展性和可靠性方面進(jìn)行了多維度的研究。1997年,豐田推出普銳斯暢銷(xiāo)全球,引發(fā)了全球?qū)τ诨旌蟿?dòng)力的關(guān)注。日本也一直關(guān)注著燃料電池汽車(chē)的研發(fā),雖說(shuō)燃料電池汽車(chē)技術(shù)仍然處于萌芽期,但日本相對(duì)看好該技術(shù)的前景,長(zhǎng)期維持著相對(duì)穩(wěn)定的研發(fā)投入。
2011年后,德國(guó)、美國(guó)企業(yè)在混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域的研發(fā)投入增加,專(zhuān)利申請(qǐng)迎來(lái)了小幅上漲。
相比之下,中國(guó)雖然也在大力發(fā)展混合動(dòng)力技術(shù)、燃料電池技術(shù),但中國(guó)本土研發(fā)機(jī)構(gòu)在這兩個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)有限。特別是中國(guó),雖然是混合動(dòng)力汽車(chē)的最大銷(xiāo)量國(guó)之一,但本國(guó)研發(fā)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利申請(qǐng)量卻僅占全球混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域的4%,并且上漲趨勢(shì)并不很明顯。這說(shuō)明中國(guó)汽車(chē)業(yè)目前在混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力較弱,仍需“補(bǔ)短板”。
產(chǎn)業(yè)交融下各國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈布局新態(tài)勢(shì),中國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)突破原有傳統(tǒng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)邊界,打造出一個(gè)全新的以動(dòng)力電池及充電技術(shù)為核心的上下游產(chǎn)業(yè)鏈
新能源汽車(chē)領(lǐng)域給傳統(tǒng)汽車(chē)業(yè)帶來(lái)的不僅是技術(shù)上的新突破,更是產(chǎn)業(yè)上的交融。在新能源汽車(chē)技術(shù)帶動(dòng)下,傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正在與電池產(chǎn)業(yè)、電力產(chǎn)業(yè)、氫能產(chǎn)業(yè)、電機(jī)產(chǎn)業(yè)逐漸交融。國(guó)家在各個(gè)產(chǎn)業(yè)上的專(zhuān)利布局將影響到該國(guó)新能源汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更影響到國(guó)家在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈上的地位。
總體來(lái)看,日本的布局較為全面,隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展廣泛布局于動(dòng)力電池、快速充電、氫能制造與運(yùn)輸、燃料電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等新能源汽車(chē)領(lǐng)域上下游,僅在無(wú)線充電領(lǐng)域較為薄弱。
隨著中國(guó)在純電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展,其在充電領(lǐng)域的專(zhuān)利布局尤為醒目,并且在動(dòng)力電池材料與制造領(lǐng)域有著不錯(cuò)的表現(xiàn)。而德國(guó)依舊集中于與傳統(tǒng)汽車(chē)核心相近的產(chǎn)業(yè)鏈部分,如驅(qū)動(dòng)電機(jī)和混合動(dòng)力系統(tǒng)。
純電動(dòng)汽車(chē)突破原有傳統(tǒng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)邊界,打造出一個(gè)全新的以動(dòng)力電池及充電技術(shù)為核心的上下游產(chǎn)業(yè)鏈。其中,上游產(chǎn)業(yè)鏈為動(dòng)力電池材料及制作以及動(dòng)力電池包制造及管理,下游為快速充電、無(wú)線充電等充電技術(shù)。
日本企業(yè)在動(dòng)力電池的市場(chǎng)上表現(xiàn)突出,是純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域第一大專(zhuān)利來(lái)源國(guó)
透過(guò)相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)資料分析可知,日本是純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域第一大專(zhuān)利來(lái)源國(guó)。日本更著重在純電動(dòng)汽車(chē)的上游方向上布局研發(fā),在動(dòng)力電池材料及制作領(lǐng)域和動(dòng)力電池包管理領(lǐng)域?qū)@琶谝?;其在下游充電領(lǐng)域的專(zhuān)利擁有量稍弱,特別是無(wú)線充電領(lǐng)域更是布局寥寥,專(zhuān)利排名僅為第四。
具體來(lái)說(shuō),日本在動(dòng)力電池材料及制造專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)量超過(guò)5.4萬(wàn)項(xiàng),占全球?qū)@?1%;動(dòng)力電池包制造及管理專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)量超過(guò)1.9萬(wàn)項(xiàng),占全球?qū)@?9%。這主要是得益于日本半導(dǎo)體、電池行業(yè)深厚的技術(shù)積累,外加政府與車(chē)企對(duì)完整純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的促進(jìn)。
日本企業(yè)在動(dòng)力電池的市場(chǎng)上表現(xiàn)突出,知名電池企業(yè)例如松下,長(zhǎng)期向眾多跨國(guó)車(chē)企提供應(yīng)用于新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池,并共同研發(fā)下一代動(dòng)力電池技術(shù)。例如Panasonic 從2010 年起就與純電動(dòng)汽車(chē)初創(chuàng)新星Tesla 展開(kāi)深入合作,成為其獨(dú)家電池供應(yīng)商,并且在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州共同投資、研發(fā),建立總產(chǎn)能預(yù)計(jì)1GW的鋰電池工廠Gigafactory。日本在快速充電領(lǐng)域也表現(xiàn)出色。在快速充電技術(shù)領(lǐng)域,日本專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)量為1777 項(xiàng),占世界專(zhuān)利21%,位于世界第二。其推出的CHAdeMO 充電標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際四大充電標(biāo)準(zhǔn)之一3。但日本在無(wú)線充電領(lǐng)域卻布局遲緩,僅占世界專(zhuān)利的3%,排名第四。
中國(guó)在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的專(zhuān)利布局非常全面且均衡,快速充電領(lǐng)域的優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利占有量達(dá)到49%
除了動(dòng)力電池材料及制作和動(dòng)力電池包管理上有著全球?qū)@加辛康诙c第三的不錯(cuò)表現(xiàn)外,其在充電技術(shù)上的突出表現(xiàn)讓人矚目。
中國(guó)在快速充電領(lǐng)域的優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利占有量達(dá)到49%,在無(wú)線充電領(lǐng)域的優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利占有量更高達(dá)到51%,均為世界第一,成為充電領(lǐng)域世界第一大專(zhuān)利來(lái)源國(guó)。這反映出我國(guó)作為世界第一大純電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)充電技術(shù)發(fā)展的需求和促進(jìn)作用,并且與我國(guó)強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)、建設(shè)能力密切相關(guān)。
美國(guó)、韓國(guó)均在動(dòng)力電池、充電技術(shù)領(lǐng)域有著不錯(cuò)的研發(fā)創(chuàng)新實(shí)力。其中,韓國(guó)更加側(cè)重于純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈上游動(dòng)力電池的研發(fā),而美國(guó)更加側(cè)重于下游充電技術(shù),特別是無(wú)線充電技術(shù)的研發(fā)。相比之下,德國(guó)在這些技術(shù)領(lǐng)域幾乎沒(méi)有表現(xiàn)。
依據(jù)各主要優(yōu)先權(quán)國(guó)家在純電動(dòng)汽車(chē)上下游子領(lǐng)域?qū)@麅?yōu)先權(quán)的表現(xiàn),可以推測(cè)日本、中國(guó)、韓國(guó)將持續(xù)在純電動(dòng)汽車(chē)的上游板塊——?jiǎng)恿﹄姵仡I(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)。若純電動(dòng)汽車(chē)在世界范圍內(nèi)持續(xù)快速增長(zhǎng),替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē),此三國(guó)將替代傳統(tǒng)Tier One強(qiáng)勢(shì)國(guó)家,成為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)上游零部件輸出國(guó)。而中國(guó)在充電技術(shù)領(lǐng)域的提前布局,如若能成為世界范圍內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),將隨著純電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)占有率升高,幫助中國(guó)實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”,不僅輸出純電動(dòng)汽車(chē),還輸出其配套充電基礎(chǔ)設(shè)施,成為汽車(chē)工業(yè)強(qiáng)國(guó)。
新能源汽車(chē)為傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的不僅是一次技術(shù)上的轉(zhuǎn)型升級(jí),更是對(duì)原有產(chǎn)業(yè)鏈的一次大擴(kuò)張
隨著以電池、燃料電池為能量源的動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)原有內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的部分取代,動(dòng)力電池、燃料電池、充電設(shè)備以及電機(jī)等部件大量涌入新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈,成為新的價(jià)值鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)往往具有較高的附加值,并且成為對(duì)新能源汽車(chē)的整體性能提升和普及的關(guān)鍵,因而成為新能源汽車(chē)領(lǐng)域各類(lèi)玩家爭(zhēng)相布局的戰(zhàn)略高地。
通過(guò)專(zhuān)利分析,發(fā)現(xiàn)OEM與Tier One不僅在與傳統(tǒng)汽車(chē)領(lǐng)域更接近的混合動(dòng)力系統(tǒng)、整車(chē)能耗控制等領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),而且同時(shí)大量布局于動(dòng)力電池、充電技術(shù)、氫能產(chǎn)業(yè)等與傳統(tǒng)汽車(chē)知識(shí)、技能相隔較遠(yuǎn)的子領(lǐng)域。這說(shuō)明了新能源汽車(chē)發(fā)展對(duì)原有汽車(chē)產(chǎn)業(yè)邊界提出了新的挑戰(zhàn)。OEM、Tier One應(yīng)該培養(yǎng)新的知識(shí)與能力以應(yīng)對(duì)新能源汽車(chē)的變革,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車(chē)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
汽車(chē)產(chǎn)業(yè)與上游電池產(chǎn)業(yè)不斷融合,汽車(chē)企業(yè)需突破原有的知識(shí)邊界以應(yīng)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的性能、產(chǎn)能要求
純電動(dòng)汽車(chē)將汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈向上游延伸至電池板塊,向下游延伸至充電板塊。通過(guò)梳理相關(guān)專(zhuān)利情況發(fā)現(xiàn):電池企業(yè)、OEM、Tier One、高校研發(fā)機(jī)構(gòu)和部分ICT 企業(yè)是動(dòng)力電池研發(fā)專(zhuān)利申請(qǐng)的主要玩家。其中,電池企業(yè)、OEM 與Tier One在動(dòng)力電池領(lǐng)域的研發(fā)與專(zhuān)利申請(qǐng)上均扮演了重要角色,專(zhuān)利申請(qǐng)量占10%以上。
在動(dòng)力電池材料及制造領(lǐng)域,電池企業(yè)仍保持專(zhuān)利擁有量上的優(yōu)勢(shì),占全球總專(zhuān)利數(shù)量的53%。OEM與Tier One從汽車(chē)行業(yè)跨入電池產(chǎn)業(yè),進(jìn)行大量研發(fā),分別占動(dòng)力電池材料及制造專(zhuān)利的21%與15%。
在動(dòng)力電池材料及制造領(lǐng)域全球近6.8 萬(wàn)件專(zhuān)利中,專(zhuān)利擁有量排名前十的研發(fā)機(jī)構(gòu)中包含五家電池企業(yè),分別為L(zhǎng)G(第1)、三星(第2)、索尼(第4)、松下(第5)、與三洋(第8);兩家OEM,豐田(第3)、尼桑(第6);和三家Tier One,分別為日立(第7)、住友集團(tuán)(第9)、與博世(第10)。
專(zhuān)利擁有量排名前十的公司除了五家傳統(tǒng)的電池廠商外,另外五家均被OEM與Tier One占據(jù),說(shuō)明OEM與Tier One 加緊了對(duì)電池上游產(chǎn)業(yè)的布局。值得一提的是,中國(guó)共有三家機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利擁有量進(jìn)入世界前30,分別為比亞迪(第16)、清華大學(xué)(第20)和寧德時(shí)代(第26)。
而在動(dòng)力電池包及管理領(lǐng)域,OEM 擁有的專(zhuān)利略高于電池企業(yè),在全球6.7萬(wàn)件專(zhuān)利中分別占43%與37%。排名前十的研發(fā)機(jī)構(gòu)中包含六家OEM,分別為豐田(第2)、福特(第4)、現(xiàn)代(第5)、日產(chǎn)(第6)、通用(第8)、和起亞(第10);一家Tier One,博世(第7);剩下的為三家電池企業(yè),LG(第1)、三星(第3)、及松下(第9)。
可以看出,與動(dòng)力電池材料與制造領(lǐng)域相比,OEM在動(dòng)力電池包及其控制領(lǐng)域中的專(zhuān)利擁有量占比大大上升,并且在排名上有所提升,但第一大電池包研發(fā)機(jī)構(gòu)仍為電池企業(yè)。在動(dòng)力電池包及其管理領(lǐng)域,中國(guó)共有四家機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利擁有量進(jìn)入世界前30,分別為比亞迪(第19)、北汽(第20)、奇瑞(第25)和國(guó)家電網(wǎng)(第28)。初創(chuàng)企業(yè)Tesla在該領(lǐng)域也表現(xiàn)較為突出,專(zhuān)利排名第24,擁有360 件專(zhuān)利。
OEM積極研發(fā)動(dòng)力電池技術(shù)的同時(shí),也在積極采用合資、聯(lián)盟的方式與電池企業(yè)展開(kāi)合作,共同研發(fā)針對(duì)新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池。
早在1996年,新能源汽車(chē)的引領(lǐng)者豐田就與松下成立了Primearth EV Energy 公司,研發(fā)適用于混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力電池。今年,豐田與松下更是加深合作,宣布計(jì)劃在2020年成立Prime Life Technology公司,研發(fā)針對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載電池,并且與我國(guó)的寧德時(shí)代、比亞迪在電池領(lǐng)域結(jié)成聯(lián)盟。
除了豐田,多家OEM也同樣采取合資的方式加速對(duì)動(dòng)力電池的研發(fā),如日產(chǎn)與NEC成立的AESC(Automotive EnergySupply Corporation),以及Tesla與松下建立的Gigafactory。2019 年6月,吉利也宣布將與LG化學(xué)成立合資公司。這足以證明在新能源汽車(chē)的機(jī)遇下,汽車(chē)產(chǎn)業(yè)與上游電池產(chǎn)業(yè)不斷融合,汽車(chē)企業(yè)需突破原有的知識(shí)邊界以應(yīng)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的性能、產(chǎn)能要求。
具體來(lái)說(shuō),在動(dòng)力電池材料及制造板塊中,電池企業(yè)與OEM、Tier One在研發(fā)方向上沒(méi)有本質(zhì)的不同,電池企業(yè)在非搖椅式鋰蓄電池(應(yīng)用場(chǎng)景不局限于汽車(chē))的專(zhuān)利申請(qǐng)上略有增加。而在動(dòng)力電池包及管理板塊中,電池企業(yè)、OEM、Tier One在技術(shù)方向布局上各有側(cè)重。電池企業(yè)在電池包如何安裝、懸掛、減震方向占據(jù)優(yōu)勢(shì),而OEM側(cè)重于電池包與純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的整合以及在充電下的性能管理。而Tier One在主要技術(shù)布局則相對(duì)平均。
從主要研發(fā)機(jī)構(gòu)的分布和代表來(lái)看,OEM、電池企業(yè)、Tier One、ICT企業(yè)、電力企業(yè)、高??蒲袡C(jī)構(gòu)和部分初創(chuàng)企業(yè)均在充電領(lǐng)域快速布局,產(chǎn)業(yè)融合現(xiàn)象明顯。
在快速充電領(lǐng)域,OEM占有專(zhuān)利擁有量的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),占據(jù)8417件全球?qū)@偭康?9%
在其之后是Tier One,占有17%;再之后是電池企業(yè),占15%。電力企業(yè)也在快充的專(zhuān)利中占有5%的專(zhuān)利權(quán)擁有量。在快速充電領(lǐng)域中,排名前十的研發(fā)機(jī)構(gòu)中包含七家OEM,分別為豐田(第1)、現(xiàn)代(第2)、鈴木(第3)、日產(chǎn)(第4)、本田(第7)、北汽(第8)和福特(第9);一家電力企業(yè),國(guó)家電網(wǎng)(第5);一家Tier One,日立(第6);和一家電池企業(yè),東芝(第10)。
可以看到,除OEM、電池廠商、Tier One外,電力企業(yè)也在此領(lǐng)域有一定的專(zhuān)利布局。這是因?yàn)榭焖俪潆妼?duì)電網(wǎng)的影響較大,電力企業(yè)需對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)快速增大的用電總量、用電強(qiáng)度等技術(shù)方向進(jìn)行研發(fā)。
中國(guó)企業(yè)在快速充電領(lǐng)域共有四家企業(yè)進(jìn)入世界專(zhuān)利排名前30,除了上面提到的國(guó)家電網(wǎng)和北汽,比亞迪與吉利也入榜,排名11和21。有兩家初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)入了專(zhuān)利排名前30,其中一家是臺(tái)灣的電動(dòng)車(chē)及充電設(shè)備初創(chuàng)企業(yè)Gogoro(第16),另一家是Tesla(第24)。
無(wú)線充電是充電技術(shù)新興的技術(shù)方向之一,其全球總專(zhuān)利量為7754 件。與快速充電相比,無(wú)線充電領(lǐng)域則吸引了更多的ICT企業(yè)。它們依據(jù)在通信產(chǎn)業(yè)的技術(shù)積累快速進(jìn)入無(wú)線充電領(lǐng)域。ICT企業(yè)的總專(zhuān)利數(shù)領(lǐng)先,占該領(lǐng)域全球?qū)@偭康?1%。OEM和電池企業(yè)在其后分別占28%和16%。
另一方面,因電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線充電發(fā)展還處于較早起步階段,涉及很多基礎(chǔ)性研究,高校等科研機(jī)構(gòu)在這個(gè)方向上的專(zhuān)利擁有量也比較突出,占6%。
排名前十的研發(fā)機(jī)構(gòu)中有兩家ICT 企業(yè),分別為高通(第1)和中興通訊(第10);五家OEM,分別為現(xiàn)代(第2)、福特(第6)、起亞(第7)、豐田(第8)、通用(第9);兩家電池企業(yè),分別為L(zhǎng)G(第3)和三星(第4);一家電力企業(yè),國(guó)家電網(wǎng)(第5)。
中國(guó)企業(yè)在快速充電領(lǐng)域共有六家企業(yè)進(jìn)入世界專(zhuān)利排名前30,除了上面提到的中興通訊和國(guó)家電網(wǎng),比亞迪(第14)、北汽(第15)、奇瑞(第18)、中惠創(chuàng)智(第20)均有不錯(cuò)表現(xiàn)。另外,無(wú)線充電領(lǐng)域也吸引了很多初創(chuàng)企業(yè)的進(jìn)入,例如無(wú)線電初創(chuàng)企業(yè)WiTricity(排名21)和MOJO MOBILITY(排名17)。
可以看出,與動(dòng)力電池領(lǐng)域相比,充電技術(shù)領(lǐng)域更加具有多樣性,吸引了更多不同背景的企業(yè)加入,例如ICT、電力企業(yè)、OEM 與電池企業(yè)。同時(shí),它的技術(shù)門(mén)檻也相對(duì)較低,吸引了一些初創(chuàng)企業(yè)的加入。但同時(shí),我們應(yīng)該看到,充電技術(shù)的推廣離不開(kāi)公共標(biāo)準(zhǔn)的制定。怎樣才能讓專(zhuān)利被更多的用戶(例如,OEM、政府)采納是充電技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)機(jī)構(gòu)需要面對(duì)的問(wèn)題。Tesla 在2014 年將部分專(zhuān)利開(kāi)放,特別是與充電相關(guān)的專(zhuān)利,這在一定程度促進(jìn)了其充電標(biāo)準(zhǔn)的通用性,值得其他研發(fā)機(jī)構(gòu)思考。
透過(guò)主要研發(fā)機(jī)構(gòu)在充電技術(shù)子領(lǐng)域熱點(diǎn)IPC分類(lèi)上的專(zhuān)利布局可以看出,這些企業(yè)的主要研發(fā)方向各有其技術(shù)側(cè)重。在快速充電與無(wú)線充電領(lǐng)域,OEM更側(cè)重于快速充電或無(wú)線充電技術(shù)下純電動(dòng)車(chē)的電力牽引系統(tǒng)的改善和快速充電裝置。而電池企業(yè)和ICT企業(yè)更重視快速充電裝置和無(wú)線充電技術(shù)本身。
報(bào)告小結(jié):中國(guó)不僅是新能源汽車(chē)的最大市場(chǎng)之一,在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)積累也已躋身世界前列,已成為全球新能源汽車(chē)上下游供應(yīng)鏈上重要的一環(huán)
在2009 年之后的十年里,純電動(dòng)汽車(chē)迎來(lái)了飛速發(fā)展時(shí)期。世界各國(guó)政府均對(duì)發(fā)展新能源汽車(chē)提出了不同的政策刺激計(jì)劃,因其自身的資源、技術(shù)積累、對(duì)未來(lái)方向的預(yù)測(cè)的不同,技術(shù)路線選擇往往具有側(cè)重點(diǎn)。
新能源汽車(chē)在各國(guó)的發(fā)展也有很大的差異性。放眼全球,日本仍舊在新能源汽車(chē)專(zhuān)利積累上具有不可撼動(dòng)的地位,尤其是混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域。中國(guó)近年來(lái)在純電動(dòng)汽車(chē)、新能源汽車(chē)通用技術(shù)上專(zhuān)利擁有量明顯上升,大有趕超趨勢(shì)。我國(guó)不僅是新能源汽車(chē)的最大市場(chǎng)之一,在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)積累也已躋身世界前列。
從技術(shù)上來(lái)看,新能源汽車(chē)領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)已經(jīng)由與傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型與控制轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)離汽車(chē)行業(yè)技術(shù)積累的新能源汽車(chē)上下游的領(lǐng)域,例如動(dòng)力電池材料與電池包管理、多種充電技術(shù)、氫能的利用、燃料電池等。在新能源汽車(chē)的促進(jìn)下,出現(xiàn)了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)與電池、氫能、電力等產(chǎn)業(yè)相融合的現(xiàn)象。這不僅是一次技術(shù)上的轉(zhuǎn)型升級(jí),更是對(duì)原有產(chǎn)業(yè)鏈的一次大擴(kuò)張。并且,這些新的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)往往具有較高的附加值,成為各國(guó)、各類(lèi)企業(yè)爭(zhēng)相布局的戰(zhàn)略高地。這對(duì)在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)較為薄弱的國(guó)家的產(chǎn)業(yè)布局、企業(yè)的產(chǎn)業(yè)分工都提出了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
從新能源汽車(chē)專(zhuān)利的區(qū)域分布來(lái)看,日本在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新出現(xiàn)的動(dòng)力電池領(lǐng)域、氫能領(lǐng)域、燃料電池領(lǐng)域均占據(jù)領(lǐng)先地位,表現(xiàn)突出。美國(guó)在氫能利用、燃料電池領(lǐng)域有深厚積累。而德國(guó)目前的專(zhuān)利布局仍局限在與傳統(tǒng)汽車(chē)動(dòng)力控制聯(lián)系緊密的混合動(dòng)力系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域。日本、德國(guó)、美國(guó)一直是汽車(chē)強(qiáng)國(guó),在新能源汽車(chē)方面的投入也走在世界前列。但三國(guó)在新能源汽車(chē)上下游領(lǐng)域不同的發(fā)展態(tài)勢(shì)說(shuō)明德國(guó)車(chē)企在發(fā)展新能源汽車(chē)的過(guò)程中,需要積極地與世界各地的上下游企業(yè)合作。值得一提的是,中國(guó)在充電領(lǐng)域和動(dòng)力電池材料的專(zhuān)利布局上表現(xiàn)優(yōu)異,已成為新能源汽車(chē)上下游供應(yīng)鏈上重要的一環(huán)。
隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展,傳統(tǒng)汽車(chē)企業(yè)如OEM、Tier One受到了很大的挑戰(zhàn)。在產(chǎn)業(yè)融合、產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)張的背景下,傳統(tǒng)汽車(chē)企業(yè)需要學(xué)習(xí)不同的知識(shí)技能、收納不同專(zhuān)業(yè)的人才,迅速完成新的產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)積累,才能在新能源汽車(chē)領(lǐng)域占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
從專(zhuān)利數(shù)量上來(lái)看,OEM與Tier One不僅在與傳統(tǒng)汽車(chē)領(lǐng)域更接近的混合動(dòng)力系統(tǒng)、整車(chē)能耗控制等領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),也將大量專(zhuān)利布局于動(dòng)力電池、充電技術(shù)、氫能產(chǎn)業(yè)等與傳統(tǒng)汽車(chē)知識(shí)、技能相隔較遠(yuǎn)的領(lǐng)域。這對(duì)傳統(tǒng)車(chē)企的資源及人力都是巨大挑戰(zhàn)。新能源汽車(chē)的發(fā)展勢(shì)態(tài)勢(shì)需要汽車(chē)企業(yè)對(duì)原有產(chǎn)業(yè)邊界重新思考。
另一方面,新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)融合的特性讓許多非汽車(chē)領(lǐng)域的企業(yè)跨界進(jìn)入汽車(chē)產(chǎn)業(yè)或其供應(yīng)鏈,如ICT 企業(yè)、電力企業(yè)等。傳統(tǒng)汽車(chē)企業(yè)與新的跨界企業(yè)需要學(xué)習(xí)如何合作共贏,共同促進(jìn)新能源汽車(chē)的發(fā)展。
報(bào)告建議:中國(guó)企業(yè)應(yīng)重視其專(zhuān)利公開(kāi)對(duì)技術(shù)路線、標(biāo)準(zhǔn)的影響,并提高自身的專(zhuān)利技術(shù)的國(guó)際影響力;同時(shí),也可根據(jù)自身的技術(shù)積累情況,與專(zhuān)利公開(kāi)企業(yè)形成聯(lián)盟,快速形成技術(shù)儲(chǔ)備
第一,重視新能源汽車(chē)技術(shù)路線選擇與其他國(guó)家已有專(zhuān)利技術(shù)積累。自2001年中國(guó)啟動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目,確定三縱三橫戰(zhàn)略以來(lái),我國(guó)在新能源汽車(chē)領(lǐng)域有了長(zhǎng)足的發(fā)展。一方面,我國(guó)的純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)銷(xiāo)量已經(jīng)在世界上領(lǐng)先;另一方面,在市場(chǎng)與政策的雙重促進(jìn)下,我國(guó)的純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域?qū)@麛?shù)量在過(guò)去十年上升迅猛,已成為世界第二大專(zhuān)利來(lái)源國(guó)。在充電領(lǐng)域與動(dòng)力電池領(lǐng)域也有多家企業(yè)進(jìn)入全球?qū)@麚碛辛颗琶?0位。說(shuō)明在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,我國(guó)有較強(qiáng)的技術(shù)積累,部分實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”。這主要是因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的核心技術(shù)方向?qū)鹘y(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)積累依賴性較弱,并且其他國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)利布局相對(duì)空白。
然而在混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域,雖然我國(guó)是混合動(dòng)力汽車(chē)的最大市場(chǎng)之一,但在其主要技術(shù)方向上幾乎沒(méi)有表現(xiàn),缺乏核心專(zhuān)利。這主要是因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)被日本、德國(guó)等汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的企業(yè)提前占據(jù),我國(guó)依靠大力發(fā)展插電式混合動(dòng)力汽車(chē),才實(shí)現(xiàn)部分專(zhuān)利突圍。目前,我國(guó)大力促進(jìn)燃料電池汽車(chē)的發(fā)展。企業(yè)與政府應(yīng)關(guān)注日、美等國(guó)在燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域的已有技術(shù)、人才、專(zhuān)利積累,同時(shí)發(fā)掘燃料電池汽車(chē)技術(shù)空白領(lǐng)域,積極尋找“突圍技術(shù)”,實(shí)現(xiàn)我國(guó)在燃料電池領(lǐng)域的市場(chǎng)與技術(shù)的同步強(qiáng)大。
第二,重視產(chǎn)業(yè)融合領(lǐng)域的專(zhuān)利布局。與國(guó)外OEM大幅推進(jìn)動(dòng)力電池、燃料電池領(lǐng)域的研發(fā)相比,除比亞迪之外,我國(guó)OEM在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈環(huán)節(jié)專(zhuān)利布局寥寥。然而,這些新的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)往往是目前新能源汽車(chē)核心技術(shù)所在,并且可能在未來(lái)成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中具有較高附加值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我國(guó)OEM應(yīng)積極招攬產(chǎn)業(yè)融合領(lǐng)域各技術(shù)方向的人才、同時(shí)與電池等企業(yè)開(kāi)展深度合作,重視核心領(lǐng)域的技術(shù)積累,避免未來(lái)成為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的“代工廠”,重蹈?jìng)鹘y(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的后路。
第三,推進(jìn)全球化專(zhuān)利戰(zhàn)略,重視公開(kāi)專(zhuān)利對(duì)標(biāo)準(zhǔn)建立的影響。從2014年豐田宣布公開(kāi)燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域5000余條專(zhuān)利,到2015年Tesla布“我的專(zhuān)利屬于你”,再到最近豐田公開(kāi)2.3萬(wàn)個(gè)混動(dòng)技術(shù)專(zhuān)利,近年來(lái),新能源汽車(chē)領(lǐng)域越來(lái)越多的企業(yè)選擇利用專(zhuān)利的公開(kāi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)、技術(shù)路徑之爭(zhēng)。中國(guó)企業(yè)應(yīng)重視其專(zhuān)利公開(kāi)對(duì)技術(shù)路線、標(biāo)準(zhǔn)的影響,并提高自身的專(zhuān)利技術(shù)的國(guó)際影響力;同時(shí),也可根據(jù)自身的技術(shù)積累情況,與專(zhuān)利公開(kāi)企業(yè)形成聯(lián)盟,快速形成技術(shù)儲(chǔ)備。
特別鳴謝:在此一并對(duì)課題組組長(zhǎng)清華大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院副教授李東紅、清華大學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)中心主任范愛(ài)紅及執(zhí)筆團(tuán)隊(duì)清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院陳昱蓉、清華大學(xué)圖書(shū)館李津、清華大學(xué)車(chē)輛與運(yùn)載學(xué)院李亞倫、清華大學(xué)車(chē)輛與運(yùn)載學(xué)院周偉韜、清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院葛菲表示誠(chéng)摯的感謝!
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