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文档简介

1、电动汽车专利战略研究报告第一章 前言1.1 电动汽车的发展背景与前景1.1.1 背景70 年代的石油危机使西方主要工业国家意识到, 石油将作为全球战略物 质,与庞大的需求相比,相对稀缺。于是,以美、日为代表的国家开始了曾 经停顿好多年的电动汽车的研制工作。政府制订规划、法规等手段鼓励电动 汽车的研发工作,尽管当时在蓄电池和驱动系统方面没有取得突破性进展, 但许多电动汽车的关键技术的基础研究已经开展,并取得成果,如高能量电 池、燃料电池、矢量控制技术、高效节能的交流调速系统等等,为日后的电 动汽车的发展作好了技术上的准备。到了 90 年代,世界性的环境问题和能源危机愈显突出,为电动汽车的 研发提

2、出了强烈的现实需求,加之电力、电子、控制、材料等技术的快速发 展,也为电动汽车的研发提供了有力的技术支撑,因此,在世界范围内再次 掀起电动汽车的研发热潮。 此时的电动汽车也由原来单一的全由电池供电的 纯电动汽车 BEV(Battery Electric Vehicles) 发展成为现在的三大类:纯电动汽车 EV(Electric Vehicles )、混合电动汽车 HEV( Hybrid Electric Vehicles )和燃料电池电动汽车 FCEV( Fuel Cell Electric Vehicles)。自上世纪 90 年代至今,电动汽车的研发及产业化一直是世界主要汽车 生产国和公司

3、的技术竞争的重点。目前,世界上正在形成的最有影响的两大 电动汽车科技创新体系,一个是由通用汽车公司、丰田汽车公司联合一批大 学和研究机构形成的电动汽车关键技术开发联合体; 另一个是由奔驰汽车公 司、三菱汽车公司、克莱斯勒汽车公司联合一批大学、研究机构组成关键技 术开发的联合体,它们的整体技术和产品,处于世界领先水平。同时,这些 国家在电动汽车科技创新方面也投入巨资,力争抢占电动汽车产业制高点, 并且在电动汽车关键技术方面都取得了一定的突破, 电动汽车正在朝产业化 方向发展。我国在电动汽车的研发和产业化方面与西方发达国家几乎在同一起跑 线上,在电动汽车某些关键技术方面已经走在世界的前列。在中国加

4、入世界 贸易组织这一宏观背景下,国务院、科技部对发展民族电动汽车产业给予了 高度重视,出台了一系列计划和政策,科技部根据国务院精神,将电动汽车 列入“十五”期间的“ 863”关键高科技攻关项目之一,已经取得了一批高 新成果。研发电动汽车,用高新技术改造传统汽车工业,促进民族汽车工业 升级,实现汽车工业的跨越式发展,尽快缩小我国汽车工业发展水平与发达 国家的差距,目前正面临着绝佳的时机。1.1.2 前景近 10 年来,发达国家的政府和企业联合制定各种产业政策和计划,投入巨额研发资金,大力发展电动汽车产业,推动着电动汽车产业化进程。欧 共体有“明日汽车”行动计划,美国有“新一代汽车伙伴计划”(PN

5、G)V 。福特汽车公司的Th!nk、通用汽车公司的Impact、丰田汽车公司的E-com正 在成为市场知名的电动汽车品牌。目前,纯电动汽车(EV正向小型化和专 用化方向发展,燃料电池电动汽车(FCEV成为跨国汽车集团联合攻关相互 竞争的焦点,混合动力电动汽车(HEV技术日臻完善,产业化进展迅速, 成为当前电动汽车发展的主流。HEV能够快速发展的原因也就是从车辆性能、基础设施和成本这三方面满足消费者需求,从技术的角度来看 HEV能够快速发展的原因主要有:(1)不必添置投资巨大的地面充电设施,不必大规模改造现有工装设 备,便可满足日益严格的环保法规要求。(2)EV独有的技术创新是HEV快速发展的关

6、键。它使HEV的性能完全 能与内燃机汽车媲美。(3)HEV的成本略高于内燃机汽车,但大大低于纯电动汽车,加上政 策支持,而且油耗很低,易于为消费者接受。从经济角度看,混合动力电动汽车为当前市场推崇的原因有:(1)在石油资源没有枯竭以前,汽车发展仍将主要以燃油汽车为主, 但其总量不会增加,汽车保有量的增加将主要依赖于混合动力电动汽车,混 合动力电动汽车是未来 10年汽车的发展的主要方向。据比较乐观的估计, 混合动力电动汽车将在 2005 年实现商品化。(2)混合动力电动汽车可以实现单用发动机难以达到的下一代超低油 耗汽车的目标。(3)混合动力燃料电池电动汽车成熟、成为主流方向的技术方案将在 未来

7、 10 年内形成,燃料电池电动汽车将在 2010年实现商品化。1.2 国外电动汽车的发展态势1.2.1 美国美国政府非常重视电动车的发展问题,从 70 年代起就开始加强电动车 的研究和开发。 1976年 7月,美国国会通过电动汽车和复合汽车的研究开 发和样车试用法令,以立法的形式、政府资助和财政补贴等手段加速发展 电动汽车。1990年 9月美国加利福尼亚州大气资源局颁布了“对全球普及电 动汽车有着不可忽视的影响”的“加州立法”,规定在该立法正式生效的 1998 年加州境内销售的零排放汽车要占汽车销售总额的2%, 2000年要达到10%。随后,美国东部的十个州也都通过了相应的法规。美国加利福尼亚

8、洲 共投入了 1800 万美元的奖励资金用于鼓励消费者购买电动汽车。这些强化 措施,促进了电动车小批量商业化生产和实践应用的进程。此后,美国还出 台了一系列相关鼓励电动车发展的政策措施。 1993年 9月美国政府与通用、 福特、克莱斯勒三大汽车企业负责人共同提出“新一代汽车合作计划(Partnership for a New Generation of Vehicles)”,即卩 PNG计划,旨在开发新一代高效节能汽车。同年,美国先进项目局( ARPA制订了电动 汽车和混合动力电动汽车项目。1994年ARPA项目投资已增至4600万美元1993年和 1996年美国能源部分别与通用、福特和克莱斯

9、勒三公司签订了总 额为 3.61 亿美元的混合动力电动汽车开发项目。在这些因素的推动下,美 国电动车产业化进程有了很快发展。1.2.2 日本众所周知,在日本汽车工业发展初期,日本政府制订了强有力的产业政 策,在各方面为汽车工业发展创造了良好的外部环境。在战后资金短缺的情 况下向汽车工业提供了大量发展资金,并在汽车工业结构合理化、产品发展 方向、打入国际市场等方面施加了重要影响。现在发展电动汽车及其产业方 面,日本政府政策导向作用依然明显。 日本 1992年成立“ ECO-station 2000 计划推动准备委员会”,对电动车的发展规划制订执行计划。 1993年成立 “ECO-station

10、2000 推进协会”,负责推动计划及提供补助金。从世界范围的电动汽车(包括混合动力电动汽车 HEV燃料电池电动汽 车FCEV和纯电动汽车ZEV产业化发展现状看,日本可谓一马当先。日本从 1965年开始电动车的研制,通产省正式把电动车列入国家项目, 1967年成 立了日本电动车协会,促进了电动车事业的发展。1.2.3 欧盟为力促电动汽车的发展,欧洲提出“明日汽车”(Car of Tomorrow )设想,制订了 8 个城市采用零排放、低污染车辆的规划。在欧盟交通及环境 部长会议上宣布,从 2001 年开始在雅典、巴塞罗那、佛罗伦萨、里斯本、 斯德哥尔摩和牛津等 6个城市市中心, 只为低废气排放的

11、“绿色汽车”开放 绿灯,禁止污染严重的汽车通行。1.3 国内电动汽车发展的基础与优势1.3.1 国内电动汽车发展的基础尽管我国的传统汽车产业与发达国家相比有较大差距, 然而在电动汽车 领域,情况却有所改观。 我们是研究应用电动车辆最早的国家之一, 我国“八 五”、“九五”都组织了电动汽车攻关工作,政府累计投入 3 亿多元专项资 金,支持多项关键技术研究,积累了一定的技术基础。尽管如此,形势仍不 容乐观,我们应当看到国内现有技术与国外仍有相当差距,特别是在技术性 能指标和可靠性等方面。为此,“十五”期间,国家将发展电动汽车作为重 中之重,国家计划投入专项资金约 10 亿元,为电动汽车产业的发展奠

12、定了 坚实的基础。1.3.2 我国发展电动汽车的优势(1)政府大力扶持,统筹安排(2)汽车行业的发展动力(3)国外在电动汽车发展方面观望态度较浓,发展势头有减缓迹象 第二章 电动汽车技术专利申请分布情况2.1 电动汽车技术专利数据采集为了较为全面、 科学地采集和分析世界主要国家和地区电动汽车技术的 专利信息申请情况, 我们选择了中国、 美国、日本和欧盟专利数据库从 1982年至 2002 年已公开的数据,并以此作为数据采集的信息来源,信息源包括 发明专利,实用新型专利和外观设计等。在进行数据采集时,采用了尽可能反映电动汽车关键技术的检索策略,并主要选取了以下中、英文主题词:直流电机: DC m

13、otorAC motor无刷电机: brushless magnet motor magnet motor同步电机: synchronous motorswitching reluctance motor感应电机: induction motorbattery charge燃料电池: Fuel cell池: lithium-ion battery镍氢电池: nickel metal hydride battery交流电机:永磁电机: permanent开关磁阻电机:电池电量:锂离子电锂铝二硫化铁电池:NiAL-FeS2 battery飞轮电池: flywheel/kinetic energy

14、storage flywheel/flywheel energy system密封式铅蓄电池:铅锌蓄电池: Pb-Zn accumulator airproof Pb accumulator阀控式高能铅酸电池: tap control high energy PB acid battery太阳能蓄电池: sun energy accumulator控制策略: controlstrategy混合控制策略: hybrid control strategy模糊控制: fussy logic控制系统: control system传动系统: powertrain控制器: controller转换器:i

15、nverter串联复合驱动: series combine drive并联复合驱动: parallelcombine drive电机控制方式: motor control way切换电压控制: switchvoltage control换流控制: switch current control电子控制:electronical control可控硅断续控制: dynatron disconsistent control动力总成: power-train 充电系统: charging system动力辅助单元: APU(alternative power unit)-即电动车中发动机CAN总线:C

16、AN bus计算机控制点火系统:computer con trolledignition system通讯: communication2.2 电动汽车技术专利在部分国家及地区申请情况从 1982 年至 2002 年已公开的数据库中所采集到的中国、美国、日本和 欧盟等国家和地区的专利申请数据如图 1 所示。由图 1 电动汽车技术专利申请在部分国家和地区的分布, 可以非常清楚 地看出,美国、日本和欧盟是电动汽车技术专利申请最为活跃的国家和地区。美国申请的专利数目为 6457 件,占总数的 38.2%,欧盟申请的专利数目 为 4076 件,占总数的 24.1%,日本申请的专利数目为 5597,占总

17、数的 33.2%, 中国申请的专利数目为 736 件,占总数的 4.5%。根据专利申请数目与投入, 以及所占的比例的关系来分析,美国、日本以及欧盟在电动汽车技术领域的 投资,肯定是很大的,并掌握了大量的技术和专利申请,这三个国家及地区 的专利申请项目占 95.5%,可以说,基本上垄断了电动汽车技术市场,而中 国仅占 4.5%。这在一定程度上说明我们在电动汽车技术专利方面的投入是不 足的,应当引起高度的重视。2.3 电动汽车技术专利在中国的申请概况图 2 所列的是从 1986 年至 2002 年间,中国电动汽车技术专利申请分布 图。从图 2和图 3可以看出,中国电动汽车技术专利申请从 1986年

18、的 1项到 2001年的 83项, 15 年增长了 83倍,经过了一个高涨时期。数据表明,2002 年的专利申请数大幅下降, 我们认为应属查询时段限定的原因, 实际状 况要乐观得多。北京在这个领域处于领先地位, 一共 65项,占总数的 8.97%, 中西部处于薄弱环节,跟这些地区的经济基础和技术发展有关。第三章 电动汽车技术专利战略构建专利战略是为了获得与保持市场竞争优势为最终目的的, 运用专利制度 提供的专利保护手段和专利信息,从战略上进行的攻击和防御,谋求获取最 佳经济效益的总体性谋划。电动汽车是跨学科多领域高新技术产品,代表了 未来汽车工业的发展方向, 因而一直是世界主要汽车生产国和跨国

19、集团公司 的技术竞争重点。从宏观上讲,虽然我们与发达国家处在同一起跑线上,但 这只是一个动态平衡关系,机会对于每一个竞争者来说都是稍纵即逝的。在本报告第二章的图 1 中列出了从 1982年到 2002年间中国、美国、日 本和欧盟的电动汽车技术专利申请数据共 16866 件,其中,美国申请的专利 数目为 6457 件,占总数的 38.2%,欧盟申请的专利数目为 4076 件,占总数 的 24.1%,日本申请的专利数目为 5597,占总数的 33.2%,中国申请的专利 数目为 736 件,占总数的 4.5%,中国的申请数量大大低于以上国家和地区; 同时,在专利战略、专利实施以及专利技术保护方面均落

20、后于发达国家,这 说明我们与发达国家之间存在着很大差距, 特别是思想观念以及对专利申请 的认识、重视不够,我们应该进一步解放思想,吸收别人的经验,促进电动 汽车在我国的发展我们应通过开发自己的电动汽车,申请专利,制定相关技术标准,有力 狙击跨国公司在中国的“跑马圈地”,来保护自己的汽车工业。加入世贸组 织之后,再靠关税、靠政策来保护本国利益已经是行不通了。发达国家一般 靠标准,这是产业界的游戏规则,已成为各国谋取自身利益的有力武器。3.1 国内外电动汽车发展与专利申请特点3.1.1 西方国家电动汽车发展与专利申请特点西方国家对电动汽车的研究起步很早。到 20世纪 90年代,除电池技术 以外的其

21、他相关技术如总体技术、车体技术、电机驱动技术、控制技术等都 能满足电动车辆的基本使用要求。近几年来 , 陆续有新型的电动汽车样车问 世。电动汽车的商业化尝试也初露端睨。综合分析 , 近几年来西方国家在电 动汽车研制方面具有以下特点:主要表现在以下两个方面:经济支持。 政策支持。3.1.2 我国电动汽车发展与专利申请特点1) 起步晚,处于世界领先地位的技术很少。2) 电动汽车的研究主体仍未摆脱以各科研院所和大专院校为主、以企 业为辅的局面。3) 电动汽车的研究呈现分散状态。4) 政府在政策、经济方面的扶持力度有限。3.2 电动汽车专利战略目标由于受投入的资金和人力等多方面的原因制约, 因此目前我

22、国在电动汽 车的研究技术水平方面和产业化方面与美、欧、日等发达国家和地区尚有较大的差距。为了在新世纪掌握汽车工业发展的主动权,我国必须进一步加强 电动汽车技术的研究,加快电动汽车产业化的步伐,同时应该加快电动汽车 技术专利的申请和保护知识产权进程。研发三种汽车,攻克三大技术是我国电动汽车专利战略的目标。我国已 将发展电动汽车列入“十五”期间的重大科技攻关项目,总投资可能要达 100 亿元。这次攻关关键是要突破电池、电机和电动控制三大技术,研发三 种电动汽车:纯电动汽车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车。目前电动汽车分为三种:纯电动汽车、燃料电池电动汽车和混合动力电 动汽车。3.3 电动汽车专

23、利战略原则原则一,是以产业化为目标。原则二,是以企业为主体。原则三,是以 体制创新为保证。3.4 电动汽车专利战略措施目前电动汽车商品化所面临的主要困难是,纯电动汽车电池能量过低, 充一次电的行驶里程短、价格高。概括第二章电动汽车专利申请的数据采集 和分析,我们认为实施电动汽车技术专利战略应从以下几个措施做起。 发展电动汽车需要政策强力支持 电动汽车是一项利国利民的朝阳产业,需要集中财力、物力,加快其发展速度 电动汽车是一种多学科社会化的大产业,需要各方面人才的配合 利用优惠的产业政策进行扶持发展电动汽车需要改变观念3.5 湖北省电动汽车专利战略 中国三大汽车基地之一的湖北省正加速结构调整步伐, 致力建设电动汽 车产业基地。我省是我国较早开展电动汽车研究开发的省份之一,科技部于 1998 年批准武汉市为东风汽车公司、 华中科技大学、 武汉理工大学、 武汉大 学、中船 712所等单位承担了多项国家“八五”、“九五”电动汽车专项项 目,在数控、虚拟设计、电机驱动系统、新型动力、新型电池技术、新型车 身材料、汽车尾气处理技术、电力推进系统及控制、电动摩托车及其产业化 等方面取得了一系列成果。3.5.

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