從專利分析看燃料電池的國內外技術競爭格局

最新 01-19

採用德溫特專利資料庫和Incopat資料庫，結合關鍵詞、IPC分類、德溫特手工代碼的方法進行專利數據採集，截至2017年3月，共得到德溫特專利118,362件（專利族）、中國發明和實用新型專利23,544件。對氫能及氫燃料電池專利進行分析，有助於整體了解氫能及氫燃料電池領域專利技術的發展現狀趨勢、技術重點熱點、區域競爭格局、競爭機構情況。本期周報奉上氫燃料電池的技術競爭格局。

一、區域競爭格局

1. 技術領先國家--日本引領技術發展，中國國際排名第三

專利申請人一般在其所在國首先申請專利，然後在一年內利用優先權申請國外專利。因此，從專利申請人優先權所屬國的數量分布上很大意義上反映了各國在該領域的技術實力。

圖為優先權專利申請的國家分布，圖中可以看到燃料電池專利技術主要集中在日本、美國、中國、韓國和德國。其中，日本優先權專利數量達到66,971個專利族，佔56%，處於絕對領先地位。中國以9%的份額排名第三。

圖1 優先權國專利分布

2. 各國技術優勢--日本技術全面領先，專利強國各關鍵技術發展均衡

總體上看，日本、美國、中國、韓國和德國是燃料電池技術主要專利申請國，對各關鍵技術的研發方面發展比較均衡。日本作為全球專利排名第一的國家，在多個關鍵技術上均處於絕對領先地位，技術最為全面且沒有明顯的短板，對控制技術尤為重視。美國雖專利數量排名第二，雖然數量上與日本存在較大差距，但各關鍵技術發展比較均衡。中國專利數量排名第三，技術上比較重視電極和催化劑的研發。排名第五的德國，比較關注制氫、儲氫以及燃料電池加熱、冷卻技術。

圖2 主要國家技術優勢分布

圖3 主要國家技術領域分布比例圖

3. 國際專利布局--日本重視國際市場，並進對重點國家展開布局

從專利技術國家專利布局上看，日本作為氫燃料電池專利族規模最大的國家，其對國際市場的布局也非常充分，因此除了對本國進行專利保護外，為了在國外生產、銷售產品，其必須在國外地區申請相關專利以求獲得知識產權保護，同時該國同族專利的申請也可以反映出其市場戰略。

由圖中我們可以了解到，日本除在本國申請外，同時重點布局美國、中國、韓國、歐洲、德國等，其專利布局涉及39個國家和專利組織。美國專利數量相當於日本的1/4，但在專利布局策略上，非常重視專利技術的國際布局，專利布局涉及49個國家和專利組織。而中國主要針對本國市場，在國外市場布局的專利數量很少。

圖4 主要國家專利布局

4. 中國專利區域布局--國內機構布局中國專利佔半，上海領跑國內

中國專利申請區域分布上，所有23，544件燃料電池技術相關中國專利中，53.6%來自我國本土機構的申請，46.4%的中國專利申請來自國外機構，顯示國內專利布局方面，國內機構佔據半壁江山。國外機構中，來自日本對華市場顯示了極大的興趣，20%的中國專利申請來自日本。之後依次為美國、韓國和德國。從申請的中國專利類型上看，來自於日本、美國、德國、韓國的中國專利類型以發明專利為主，實用新型專利比例均低於1%，顯示來自國外的專利申請質量較高。

圖5 主要國家在華專利布局

進一步對來自國內本土機構的區域分析，發現國內各省市技術研發排名中，上海以中國專利總量的8.1%排名居首，北京次之佔據6.6%，江蘇、遼寧、廣東緊隨後。從排名居前的國內機構申請的專利類型來看，遼寧省發明專利比例最高，佔比83.2%，江蘇和上海發明專利比例較低。

相比國外機構申請的中國專利，國內機構申請的中國專利質量要略遜一籌。雖然國內外機構在申請中國專利數量超過國外機構申請的中國專利，但排除實用新型專利後，國外機構申請的發明專利數量已經大幅超越了國內機構，國內機構申請發明專利為9591項，國外機構申請發明專利10831項。

圖6 國內省市專利申請分布

資料來源：Incopat

5. 國內技術優勢--上海、遼寧關鍵技術優勢明顯

圖7 國內省市專利申請分布

對比燃料電池中國專利各省市申請的情況，專利數量排名第一的上海市，多個關鍵技術上處於全國領先地位，體現在制氫、儲氫、控制、外殼、密封技術等方面；專利數量排名第四的遼寧省，在電極、電解質、催化劑、雙極板等燃料電池核心技術方面處於國內領先。

二、競爭機構

1. 國際專利申請人--車企掌握產業技術話語權，豐田、日產、本田、松下、東芝居前

圖8 國際專利申請人

燃料電池專利申請人全球排名中，日本豐田汽車以10,737個專利族據首位，占專利總量的9%；日本日產汽車以4,871個專利族次之；日本本田汽車第三。前二十排行榜中，汽車產業相關公司佔據較大比重，反映燃料電池將在汽車產業中將成為主流應用；燃料上游廠商較少，下游廠商較多，顯示該產業進入產業化在即。各企業專利數量上的差距較大，且前五申請人佔據行業專利佔比較高，技術集中在大廠手中，產業技術趨於壟斷。

2. 中國專利申請人--本土機構具備相當實力，豐田、通用、中科院大連化學物理研究所居前

燃料電池技術中國專利申請人前二十排名中，豐田汽車以1,307項專利據首位，占專利總量的5.6%；通用汽車以713項專利次之；中科院大連化學物理研究所第三。榜單中，國內本土機構佔據12席，顯示國內機構已經具有相當技術實力。排行榜中，各機構專利數量佔比不大，顯示中國專利申請人布局較為分散，沒有技術壟斷機構出現。

圖9中國專利申請人

考察本土機構申請人類型發現，企業申請人專利申請佔比67%，大專院校和科研單位佔據28%，顯示企業佔據燃料電池技術研發的主導地位。與國際相比，我國申請人排名中出現較多大學與研究單位，顯示我國燃料電池距離產業化仍有一定距離，需要加強產學研合作。

圖10 中國專利申請人類型

3. 機構合作--形成七大技術合作群

從專利合作申請角度分析，國際上燃料電池技術領域有多個技術合作集群。包括：豐田汽車、電裝、京瓷、愛信精機合作群；東京燃氣、大阪燃氣、NGK Spark Plug、三菱重工、京瓷、富士電機合作群；戴姆勒、福特汽車合作群；本田汽車、JSR合作群；現代汽車、起亞汽車、韓國先進科技學院合作群；西門子、Varta合作群；關係電力、三菱電機、三菱材料、富士電機、住友電氣工業株式會社、藤倉合作群。