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新能源汽车动力电池专利海外预警分析报告

日期: 2021-10-14
浏览次数: 3

摘要:本报告对新能源汽车动力电池热管理技术全球专利申请趋势、专利技术产出及布局区域、主要申请人、技术构成等情况进行分析,帮助企业从整体上掌握动力电池热管理技术专利布局状况,在此基础上总结和提出了海外布局欧洲市场的专利预警机制和建议。

为有效缓解能源和环境的压力,新能源汽车越来越受到人们的重视。目前,我国新能源汽车产业规模全球领先,产销量连续五年位居世界首位,整个新能源汽车行业在未来3-5年里有很广阔的发展前景。那么各大企业对新能源汽车的“心脏”---动力电池也一定会倍加青睐。动力电池作为新能源汽车主要储能形式,其性能的发挥直接制约了新能源汽车动力性、经济性和安全性。动力电池对温度的适应性成为制约其在电动汽车应用的关键因素之一,同时也使电池热管理技术成为保证电池性能、使用寿命和安全性的关键技术。

 

电池热管理系统(BTMS)作为动力电池的核心技术之一,主要包括散热、预热以及温度均衡等3个主要功能。散热和预热主要是针对外部环境温度对锂离子电池可能造成的影响而进行相应的调整;温度均衡是用于减小锂离子电池组内部的温度差异,防止某一部分电池过热造成的性能快速衰减。

目前,电池热管理系统比较成熟的冷却方式有:空气散热、液体散热。此外,还出现一些新型的冷却方式:热管散热、相变材料散热,以及复合散热技术。不同的动力电池冷却方式都存在优缺点。

企业竞争环境方面,从专利申请趋势来看,动力电池热管理技术专利布局数量虽在个别年份有所下降,但总体上呈上升趋势(2020年及2021年专利数量下降,可能是专利公开存在滞后性导致),并于2019年达到顶峰,布局数量由2002年的782件增长到2019年的9960件,年均增长率为15.0%。其中,2015年后,由于中国在新能源汽车产业的快速发展,导致全球动力电池热管理技术进入快速发展阶段,2015年-2019年间,平均每年增加1221件,是2002年-2014年的4.8倍。

新能源汽车动力电池专利海外预警分析报告 

中国在新能源汽车行业虽然起步晚、技术发展时间较短,但发展迅速,动力电池热管理技术专利产出数量已于2013年超过日本,成为年专利产出量最高的国家,目前,中国专利产出总量遥遥领先,是位居第二的日本的3.3倍,是位居第三的韩国的6倍。

 

新能源汽车动力电池专利海外预警分析报告 

从各国专利产出趋势上看,中国一直呈现上升趋势,尤其是2015年后,发展较快。日本和韩国2011年后开始处于相对稳定的发展阶段,专利产出数量在一定范围内上下波动。美国、德国、法国、欧专局等国家、地区和组织的专利产出数量总体也呈现增长态势(2020年及2021年数量下降,可能是专利公开存在滞后性导致),但发展速度明显低于中国。

从动力电池热管理技术全球专利技术区域布局情况来看,检索区域范围的11个国家、地区和组织均在该领域进行了专利布局,仅布局强弱不同。其中,中国、日本、美国、韩国、德国、欧专局在该领域的专利布局数量较多,是专利保护热点区域,市场竞争较为激烈,尤其是中国,专利布局数量远高于其他区域,近几年的年专利布局数量占比达绝对优势,可见,技术产出活跃的国家同时也是该领域专利保护的重点区域。此外,还有6021件专利是通过世界知识产权组织提交的,占比为8.0%,位居第五。中国、日本、韩国、德国、法国、英国的专利申请主要来源于本国申请人,尤其是法国、中国、日本,这一现象更加突出,说明这些国家在该领域主要是本国企业之间的竞争;美国、俄罗斯专利主要来源于非本国申请人,尤其是俄罗斯,约七成专利来源于国外申请人,说明这些国家的市场竞争比较多元化,本国企业创新能力不强,主要是国外企业之间的竞争。

新能源汽车动力电池专利海外预警分析报告 

动力电池热管理技术全球TOP10专利申请人包括4家日本企业、3家韩国企业、2家德国企业,中国有1家企业入围TOP10,全部是实力雄厚的大型公司。其中,日本丰田(Toyota)专利产出量遥遥领先;韩国LG位居第二,专利产出量约是丰田(Toyota)的1/2;现代起亚(Hyundai)位居第三,专利产出量约是丰田(Toyota)的1/3。入围TOP10的中国企业是比亚迪公司,专利产出量位居第七。

新能源汽车动力电池专利海外预警分析报告 

综上所述,近年中国专利申请量的快速增长,导致全球专利进入高速发展阶段。中国及日韩美德等发达国家技术实力强,专利产出多。中日市场竞争较为激烈,竞争主要来源于本国企业。日韩德企业表现突出,市场竞争力较强,具有较高的海外专利保护意识。欧专局专利主要来源于美国、日本、德国等美日欧发达国家。液体冷却为技术创新主流,其次是空气冷却。欧专局布局重点为液冷散热,日欧韩企业及中国比亚迪表现较为突出。

企业在欧洲市场的专利风险方面,株式会社LG化学、法雷奥(Valeo)、特斯拉(Tesla)是企业在欧洲市场主要的风险来源,应重点关注以上公司电池热管理技术的相关重要专利。韩国株式会社LG化学在动力电池热管理技术领域共有13项重要专利产出,该公司在动力电池热管理技术领域一直比较重视电池体积减小、冷却效率提高的技术改进和专利申请。法雷奥(Valeo)在动力电池热管理技术领域共有7项重要专利产出,2010年之后,较侧重于板式冷却件研发,近年来注重改进冷却件的机械强度以及使用介电流体来进行冷却。电池管理系统(Battery Management System, BMS)是特斯拉最核心的几项技术之一,特斯拉的电池管理系统BMS主要由主控模块和从控模块组成。

通过海外知识产权预警分析,企业可以依靠自身或借助外部力量收集目标出口国与企业自身产品或技术相关的专利动态信息,并进行有针对性的统计、分析,对专利风险进行警示和主动防范,更好地确定研究开发和产业发展方向。建议企业在如下几个角度建立完善的专利预警机制并完善海外专利布局。

第一,加强电池热管理技术领域复杂产品和系统集成方面的研发和布局,缩小与国外头部公司的技术差距。应加强在此技术点的风险预警,对相关专利进行技术跟踪,在进行专利布局时进行规避,以避免专利侵权行为的发生。

第二,对于冷却结构相似的高风险专利应持续关注,进一步比对避免侵权风险。

第三,在新的技术方向加强前瞻布局,抢占先机。目前,汽车电池复合散热方式成为汽车电池冷却的一种新趋势,多种冷却方式有利于解决单一冷却方式的缺陷、提升冷却效率,未来有关电池复合冷却的专利申请会越来越多,企业应对相关专利进行持续跟踪,避免侵权行为的发生。

第四,研究现有技术,掌握技术动态,技术问题出发,开展专利挖掘,完善专利布局,护航海外市场,加强外围布局,构筑专利组合。


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