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中国燃料电池汽车技术宏观专利分析

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随着能源和环境问题的日益凸显，新能源汽车逐步成为世界各大汽车厂商和研发机构的研究热点，燃料电池汽车以其高效率和近零排放的优势被普遍认为具有广阔的发展前景。美国、欧盟、日本和韩国均投入了大量资金和人力进行燃料电池汽车的研究。2013年下线的韩国现代ix35FCV是世界上第一辆量产版氢燃料电池车，丰田的Mirai氢燃料电池动力车已于2014年12月15日在日本率先上市。我国“十五”时期就开展了燃料电池汽车的研究，在北京奥运会、上海世博会期间有燃料电池轿车和大客车进行了示范运行，但我国燃料电池汽车技术与国际先进水平相比还有一定的差距，我国燃料电池汽车的技术研究主要集中在科研院所，整车企业只有上汽进行了较多的研究，受寿命、成本与性能的制约，中国燃料电池汽车仍处于车辆性能改进和小规模应用阶段，因而，发展燃料电池汽车，研究国外领先企业的燃料电池技术，对我国燃料电池汽车的研究及其市场开拓具有重要的意义。

燃料电池汽车是集汽车、电力拖动、自动控制、电化学、计算机、新能源及新材料等诸多复杂技术于一体的系统，对应的整车系统开发包括燃料电池水/热管理系统、输出电能的调整系统、自动控制系统及再生制动系统等。本报告将燃料电池汽车技术划分为制氢及储氢、燃料电池电堆、辅助设备和方法、整车控制四个分支。这种分类方式，在考虑到学术和产业方面的分类的同时，也兼顾了专利分析层面的可操作性。

在制氢及储氢方面，主要研究氢气制造方法及设备、储氢方法及装置等；在燃料电池电堆方面，主要研究双极板、催化剂、质子交换膜、扩散层等；在辅助设备和方法方面，主要研究流体供给与循环装置、增湿装置、水热管理、系统控制等；在整车控制方面，主要研究整车安全控制、能量控制方法和策略等。整个技术分类如表1所示。

本报告从全球和中国两个层面对燃料电池汽车技术的专利信息进行了检索分析，数据平台采用国家知识产权局、欧洲专利局、世界知识产权组织公开的数据源。数据的统计时间为1994年1月1日至2015年9月30日。

表1燃料电池汽车技术分解

一总体专利分析

图1是全球和中国燃料电池汽车专利申请量变化趋势，截至2015年9月30日，全球燃料电池汽车的专利申请总量为6万多件，专利申请总体呈先稳步增长后逐步下降的趋势，2005年专利申请量最多，为7379件；中国燃料电池汽车的专利申请总量约为1万件，专利年度申请呈缓慢增长的趋势，2012～2013年专利申请量达到峰值，超过1000件。

图1全球和中国专利申请量变化趋势

从全球分布来看，日本、美国、中国的专利申请量占全球申请量的62%。日本一直关注燃料电池汽车的研发，虽说燃料电池汽车技术仍处于萌芽期，但日本相对看好该技术的前景，维持着相对稳定的研发投入。2014年底，丰田研发的首款燃料电池量产车Mirai在日本上市。为推动燃料电池汽车的普及，丰田在全球范围内开放了5680项有关氢燃料电池技术方面的专利，这也是继特斯拉公司开放电动汽车专利之后，新能源汽车领域的另一重大利好。

图2全球专利申请主要国别分布

从专利申请人国别分布来看，国外申请人所占的比例较高，约占总申请量的42%。国外申请人主要来自日本、美国等。

图3中国专利申请主要国别分布

在燃料电池汽车的技术构成中，分为整车控制、制氢系统、辅件、电堆四个部分进行分析，从专利申请总量占比来看，这四个技术分支在全球范围和中国区域内的专利申请量总体变化趋势相同，均为电堆＞辅件＞制氢系统＞整车控制。在全球范围内，电堆的专利数量为42953件，占比49%，其次是辅件，共申请专利23469件，占27%。在中国范围内，电堆的专利数量为7147件，占比61%，辅件的专利数量为2053件，占比18%。

图4专利技术构成

二关键技术分析

（一）电堆

图5是全球和中国电堆专利申请量变化趋势，截至2015年9月30日，全球电堆的专利申请总量为42953件，专利申请总体呈现先快速增长后缓慢下降的趋势，在2005年后进入缓慢下降期；中国电堆的专利申请总量为7147件，2000年之前，中国电堆的专利申请量不足100件，2001年以后呈缓慢增长的趋势。

图5全球和中国电堆专利申请量变化趋势

在电堆全球专利申请中，日本、美国、中国、世界知识产权组织（WIPO）、欧洲专利局（EPO）的专利申请分别占比27%、17%、17%、12%、9%。日本的专利申请量最多（见图6）。

图6全球电堆专利申请情况

全球电堆专利申请量排前十名的申请人中，有日本企业5家、美国企业2家、韩国企业2家、中国企业1家，日本企业优势明显。丰田以2828件位居第一，专利申请量约为第二名的2倍（见图7）。

图7全球电堆专利申请人排名