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汽车|燃料电池发动机系统产业的专利分析


来源 |《专利分析》 ， 广州市华学知识产权代理有限公司 ， 裘晖
来源 | 氢云链
一、引言
当前全球能源和环境问题日益严重 ， 针对能源消耗较高且环境污染较严重的汽车领域 ， 世界各国纷纷将解决方案投向了新能源汽车领域 。 燃料电池发动机系统是高效、清洁的绿色能源装置 ， 不仅能够实现在燃料上完全替代燃油 ， 而且具有动力性能高、能量转换效率高、接近零排放、充电快、燃料来源多样且可再生等诸多优点 ， 成为未来新能源汽车产业可持续发展的重要方向之一 。
本文从燃料电池发动机系统全球专利态势、专利技术流向、申请人、技术生命周期以及技术发展路径等角度出发 ， 对全球燃料电池发动机系统的区域分布、主要市场竞争者、技术生命周期以及技术发展情况等进行分析 。 截止到本报告的检索截止日（2019年4月17日） ， 全球共申请燃料电池发动机系统相关专利37658项 ， 其中电堆为22796项 ， 辅助系统为14862项 。
二、燃料电池发动机系统产业专利的国内外发展趋势分析
（一）全球申请趋势分析
图1为该领域中膜电极、双极板、氢气供给及循环系统、空气供给及增湿系统和热管理系统的全球专利申请量趋势 。 从中可以看出 ， 膜电极技术分支的申请量较大 ， 双极板的申请量次之 ， 氢气供给及循环系统、空气供给及增湿系统和热管理系统作为燃料电池发动机的辅助系统相关技术专利申请量相当 。
【汽车|燃料电池发动机系统产业的专利分析】汽车|燃料电池发动机系统产业的专利分析
本文插图

图1 全球燃料电池发动机系统专利申请趋势图
总体来说 ， 燃料电池发动机技术的全球专利申请经历了以下4个阶段 。
1.第一阶段：起步期（1960年以前）
该阶段的专利申请非常少 ， 从1908年后的半个世纪至1960年 ， 平均每年的申请量低于10项 ， 处于理论与应用基础的实验室研究阶段 。
2.第二阶段：缓慢发展期（1961—1989年）
该阶段专利申请趋势缓慢增长 ， 全球平均年申请量在100项以内 ， 大部分专利申请来自日本 ， 且进入该领域的申请人数量依然比较少 。 20世纪60年代 ， 欧美国家军工部门开始高度重视燃料电池技术的研发 ， 主要被应用于航天、潜艇等领域 ， 由于燃料电池还未广泛应用于交通运输领域 ， 因此电堆的专利数量要明显多于辅助系统的专利数量 。
3.第三阶段：加速发展期（1990—2011年）
该时期分为两个阶段 ， 即平稳发展期（1990—2000年）和快速发展期（2001—2011年） 。 在第一快速发展期间 ， 全球专利申请量呈现比较平缓的增长 ， 主要来自于日本的申请 ， 美国、韩国等其他国家的申请量较之前没有明显的变化 。 而2000年以后专利申请量增长较为快速 ， 该领域的全球专利申请量2002年突破了1000项 。 随着燃料电池在交通运输领域的应用 ， 辅助系统的专利增长速度与电堆的专利增长速度相当 。 各大汽车厂商陆续开展了燃料电池汽车的研究 ， 从推出和验证概念车到规模化示范运行 ， 标志着燃料电池已快速登上交通用途的舞台 。 在2000年以前主要完成了燃料电池的概念设计和原理性验证 ， 以概念性形式推出了燃料电池汽车 ， 例如戴姆勒-克莱斯特的NECAR1/2/3系列氢燃料电池概念车、丰田的FCHV-1/2/3氢燃料电池混合动力概念车 。 在2000年以后汽车制造商开展了氢燃料电池汽车技术攻关研究 ， 探索燃料电池汽车的规模性示范运行 ， 例如2007—2009年本田公司的FCX氢燃料电池汽车在美国加州和日本开展示范运行 ， 2003—2013年日产的氢燃料电池版X-Trial在美国加州、佛罗里达、加拿大开展示范运行 。
2008—2011年期间 ， 燃料电池发动机系统的全球专利申请量连续5年下降 。 一方面 ， 燃料电池关键技术处于瓶颈阶段 ， 比如燃料电池发动机系统中的燃气电池氢气制取、车载存储、氢气供给、驱动电机技术、电子控制技术等 ， 成为了燃料电池推向产业化规模化的难题 。 另一方面 ， 2008年金融危机使得全球经济低迷 ， 很多国家大幅缩减燃料电池发动机系统技术的研发资金 。


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