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從電動車的趨勢及其專利申請動態探討專利申請策略與佈局



因應各國環保政策,電動車數量隨之增長,且從電動車的技術發展觀之,除了汽車相關業者之外,更多相關企業能夠跨入電動車產業,從而促使汽車產業的版圖產生改變。根據台美中的專利申請趨勢,可發現電動車相關專利逐年增加,且車用電池及充電技術之專利申請案件數占了較大部分。因應目前電動車的發展趨勢及專利申請動態,各企業可於研發時程的不同時間點,進行對應的專利策略,藉以有效地保護研發結果,及避免侵犯其他企業的專利權。
 
一、     各國對於環保政策與電動車數量的成長
現今,環保意識已深植人心,對於廢氣排放限制的要求也逐漸變高,基於《巴黎協定(Paris Agreement)1》,許多國家皆揭櫫於2050年實現溫室氣體零排放之目標,如德國及印度將在2030年全面禁售燃油車,近期英國則於2020年11月18日提出之「綠色工業革命」計畫2中宣布將原定於2040年禁止銷售新生產的燃油車的禁售期限,提前至2030年,並於2035年禁止銷售新生產的混合動力車,日本政府也於2020年12月開始展開以2030年代中期為目標禁售純燃油車的相關制度的整備及規劃3,挪威及荷蘭則更提早於2025年即限制燃油車的銷售,EU等也立法對各車廠課予嚴格的減碳義務由此皆可看出各主要國家為了於2050年實現溫室氣體零排放的目標的決心與綠色政策。
在如此的氛圍及政策下,全球主要汽車大廠如福特(Ford)、本田(Honda)等也相繼宣布在未來十年陸續淘汰燃油車。台灣的工業技術研究院於2020年9月與50餘家企業共同成立「臺灣電動車輛電能補充產業技術推動聯盟」4,致力於整合電動車產業關聯企業,制定共同充電介面,以共容的充電傳輸與通訊標準,建構臺灣的電動車產業生態系,提供使用者更便利的充電環境,促進台灣電動車的滲透速度及相關產業的發展。
顯見在防止地球暖化的人類共識之下,今後車輛的發展,不論是純電動車或是油電混合車等的性能提升的研發,已是各汽車廠商的共同方向。由國際能源署(International Energy Agency, IEA)所做的調查Global EV Outlook 20205中,顯示全球所使用的電動車於2014年~2019年每年大約成長60%,於2019年達到約720萬輛。中國對電動車產業積極獎勵並以政策規範,促使各汽車廠商加速發展電動車,提供廣大民眾所需,在2017年已超越了美國,成為全球最大的電動車市場,2019年全世界的電動車約有47%屬於中國。
 
 
二、     電動車的發展
雖然電動車於1834年便已出現在全球歷史上,然而礙於電池容量、充電速度、及單次充電行走距離等技術上的限制,直至近年才因技術上的突破而使電動車的發展更為成熟及快速。
從純電動車(Battery Electric Vehicle, BEV)及油電混合車(Hybrid Vehicle, HV)的研發來看,特斯拉及豐田分別屬於此二領域的領先者,長期投入各種資源對電池、馬達、動力分配裝置或動力控制單元進行研發。然不論純電動車或油電混合車皆需要引入更多汽車廠商共同加入,才能協力設置更多如充電站等基礎必要設施、避免具有優勢的技術被孤立、以及促成政府制定更有利的政策。因此,即便走在技術領域最前端的豐田擁有為數眾多的專利,為求有更多的夥伴,豐田於2019年4月無償開放其電動車及燃料電池相關技術專利共2萬3740件的實施權6,期望使用混合動力車的比率提高。而特斯拉並不積極申請專利,但亦曾於2014年開放無償實施200多件電動車相關專利權。此皆冀望除了自身技術能作為業界的標準外,亦希望透過此舉能使更多汽車業者一起加入這個領域的研發,促進電動車的發展。
近年特斯拉快速擴張電動車的銷售,也同時促使各汽車大廠積極展開電動化布局,高級汽車品牌如保時捷已將目標設定為在2025年達到整體銷量的一半是混合動力車或純電動車7,其於2020年開發銷售第一款量產電動車「Taycan」,充電後的續航力可達500公里,且能快速充電,只需充電五分鐘即可有100公里的續航力,可大量節省在充電站的時間。此外,如奧迪(Audi)、賓士(Mercedes-Benz)及BMW等傳統汽車大廠也推出量產電動車產品,使電動車的普及迅速。
如上之各國政策及企業動向都說明了電動車已是車輛產業必須面臨的變革,再過10~30年後,燃油車甚至油電混合車亦將陸續退場。美國聯合市場研究(Allied Market Research)預估,2025年全球電動車產業規模將達5672億美元(約17兆新台幣)8。汽車相關業者自不待言,其他相關企業亦應加快腳步迎向時代變遷,尋求自身技術跨入電動車領域的可能性及效益最大化。電動車技術相關企業,舉凡通訊或視訊技術、傳動零組件、電力設備、控制晶片或系統、電控相關技術等,若基於自身的技術與經驗延伸應用於電動車相關技術上可建立優勢,勢必能在與各大汽車業者建立合作關係之下,趕上電動車浪潮而增加新的商機。
 
三、     電動車將改變汽車產業的版圖
與燃油車相比,由於不需要與傳統內燃機相關的引擎、變速器等動力系統零件,以及進排氣系統之零件,取而代之的是電池及馬達相關零件,因而可大量減少所需零件數量達三成左右,且不需要全球百年汽車大廠經年累月開發所匯聚之用以生產這些動力系統零件的高度技術力,故使得跨入電動車產業的門檻降低,對於生產電池或馬達的企業而言,大大地增加了進入電動車領域的可能性。例如中國電池大廠比亞迪(BYD)於2003年設立比亞迪汽車(BYD Auto)後,即於數年間開發生產多款電動車,急速擴大市佔率,成為中國最大電動車廠商。又如特斯拉創立者之前亦非從事汽車製造業者。而蘋果也不缺席這場盛會,將推出其首款電動車「Apple Car」。
又以戴森(DYSON)為例,DYSON基於所累積之馬達與電池等相關技術的經驗,進一步研發電動車,開發出搭載自行研發的電動馬達,一次充電可行駛長達約960公里的SUV型電動車。雖然此電動車研發計劃因商業成本考量已於2019年10月中止,但於電動車的開發過程中所研發之固態電池技術及次世代馬達技術,為電動車相關重要技術,將來仍可藉此與其他電動車廠商合作而在電動車領域佔一席之地。此外,如亞馬遜(Amazon)亦投資電動卡車公司Rivian,合作推出客製化純電小貨車,負責亞馬遜物流的最後一里路,實踐亞馬遜的氣候宣言。
與PANASONIC同樣打入特斯拉供應鏈的寧德時代(CATL)正積極開發不使用鈷甚至是不使用鎳的電池技術,以降低電池生產成本,並提高電動車的續航力。寧德時代也宣稱目前正為特斯拉開發的新電池組的總里程數,將可達兩百萬公里。目前,全球的電池大廠,主要為寧德時代、LG化學、PANASONIC、及比亞迪,約佔了全球電動車電池市場將近80%的比率9
台灣的電力設備廠華城電機近年開發EValue電動車充電站,並結合太陽能及儲能,而自2016年起開始陸續為特斯拉、保時捷等建置充電設備。和大工業提早投資數倍成本建立電動車用傳動軸供應鏈,規模雖尚小於供應傳統燃油車,已成功成為特斯拉的供應商,趕上潮流變化。此外,電動車產業的興起也給電力模組、馬達、減速齒輪、銅箔等相關配件及材料產業帶來了活化劑。
以往主要車廠對於其各種車款會開發共通之模組化平台,而此一平台概念同樣也能應用於電動車,有利於新進入業者的研發與生產成本的降低,及產品的多樣化。例如,在車輛底盤設置電池模組並搭配輪轂電機模組系統來模組化平台,藉此應用於不同的商用車。
基於此一背景,鴻海與裕隆於2020年合作建構「MIH模組化電動車平台」,提供非傳統汽車的企業在不需要投入巨額成本及漫長時間來開發車輛底盤及電池等的情形下即可容易切入電動車生產領域的管道。基於此一平台之「模組化、彈性化、客製化」的特色,專注於其新品牌車型的外觀及內裝配備,並依各自需求調整驅動系統、軸距等硬體架構。甚至是先前與汽車開發製造無緣的電子科技企業,如利用此一平台亦有可能參與電動車的開發製造。
 
四、     目前電動車相關專利申請趨勢
與電動車相關技術的專利正逐年攀升,以與電動車相關技術之主要IPC國際專利分類號B60L1、B60L3、B60L7、B60L9、B60L15、B60L50、B60L53、B60K6/20、B60W20、B60R16、H01M、及H02J-7統計自2015年起在台灣申請且已被公開的發明專利申請件數(下圖中藍色棒狀部分),可看出呈現逐年增加的趨勢。再進一步深入分析的話,其中與車用電池相關之H01M、及H02J-7二個分類的申請案件數佔了絕大部分(下圖中紅色棒狀部分),可看出目前主要以車用電池及充電技術之研發為多。
(資料來源:中華民國專利資訊檢索系統,https://twpat.tipo.gov.tw/,檢索日期:20201117)
同樣地,以上述IPC國際專利分類號統計自2015年起在中國申請且已被公開的發明專利申請件數(下圖中藍色棒狀部分),亦可看出電動車相關發明專利申請案逐年增加,其中與車用電池相關之H01M、及H02J-7二個分類的申請案件數同樣亦佔了很高的比率(下圖中紅色棒狀部分)。
(資料來源:中國及多國專利審查訊息查詢,http://cpquery.cnipa.gov.cn/,檢索日期:20201117)
而對美國發明專利申請案進行分析統計後,亦呈現出大致相同的趨勢。
(資料來源:Patent Full-Text Databaseshttp://patft.uspto.gov/,檢索日期:20201117)
如上述電動車相關專利申請趨勢可知,電動車所搭載的電池,今後將以安全性高、效能高的固態電池為主流,以提供使用者更久的續航力及更短的充電時間,預估今後電動車電力相關專利仍將佔較大的比例。另外,亦可注意電動車的行為或電池管理控制等相關資料或數據上傳雲端以優化電動車控制及電池管理的相關專利。
 
五、     專利申請策略與佈局
科技日新月異,而2019年全球人工智慧進入了真正的爆發期,更有利用AI深度學習技術進行研發,技術創新的時間大幅縮短。在此大環境下,於投入時間與成本進行研發前,更應先定期檢視及分析已公告或公開的專利及專利申請案,以避免可能侵犯他人專利權或中途不得不改變研發方向的情形發生。在研發完成後,建議適當地取得專利保護新技術,除了研發成果被競爭對手抄襲時能進行相應的對策外,亦有機會以持有專利為籌碼與相關企業交互授權以降低授權金、或換取其他優惠條件。即使所取得之專利未實際應用於產品,亦可考慮授權其他企業從中獲取授權金。
諸如此類企業智慧財產權之經營管理策略及具體目標計畫,宜在企業高層的統籌指揮下,由公司之智財人員或法務人員進行整體規畫及執行,或委託專利或法律事務所協助實施。尤其在各主要車廠及新加入業者積極研發以爭取先機的局勢下,無不儘速取得新技術之專利權以保護未來電動車市場的商業利益。因此對競爭廠商之相關專利的取得,必須靈活且迅速掌握,宜設置專門小組因應負責,或借助經驗豐富的專利或法律事務所的專業人力及知識,以避免不慎侵犯其他企業的專利權。
因此,建議在著手進行研發之前,必須先對欲研發的技術領域進行專利檢索,確認其他企業研發的成果範圍,以避免浪費時間與成本進行相同的研發,亦可視情況進行迴避設計,從而避免侵犯到其他企業的專利權。
倘若著手進行研發之前並未檢索到其他企業相關的研發成果與專利,而在決定開始進行研發後才發現有相關技術的專利被公開或公告的情形時,則應針對該專利技術進行分析判斷研發內容是否可能侵犯該專利,或考量是否有機會能成功舉發撤銷該專利或限縮其權利範圍。
 
六、     小結
隨著各國政策明確訂定的日期以及汽車大廠的積極投入,我們與以電動車為主的生活已越來越近。今後,電動車普及的主要障礙-續航力、充電時間、充電據點、及售價等相關課題將可逐漸被解決,屆時周遭將隨處可見電動車奔馳,而各種智慧型設備及5G的發展,亦將使電動車的功能不侷限為移動的工具。在這關鍵時期,對電動車相關企業甚至不同技術領域的企業而言,隨時關注目前電動車、電池相關技術的專利申請趨勢及各企業的動向,在企業本身利基的基礎上進一步投入資源追求技術的提升及領先,並以專利或營業秘密善加保護,來擴大市場優勢及企業價值,應刻不容緩。


3每日新聞"政府、2030年代半ばにガソリン車新車販売禁止へ"https://mainichi.jp/articles/20201203/k00/00m/020/001000c ;中央社報導,"小池宣示東京減碳目標提前到2030禁售純燃油車",環境資訊中心,https://e-info.org.tw/node/228458
4工業技術研究院,"工研院成立「臺灣電動車輛電能補充產業技術推動聯盟」 攜手產官研打團體戰 開啟電動車產業新未來"https://www.itri.org.tw/ListStyle.aspx?DisplayStyle=01_content&SiteID=1&MmmID=1036276263153520257&MGID=109092811071443379
5 IEA, Technology report, "Global EV Outlook 2020", https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2020
6科技政策研究與資訊中心,科技產業資訊室,"豐田免費開放混合動力汽車專利,搶共享汽車市場" https://iknow.stpi.narl.org.tw/Post/Read.aspx?PostID=15455
7 Damon Lowney, "PCNA President and CEO says 50% of Porsches will be plug-ins by 2025", Porsche Club of America, https://www.pca.org/news/2019-11-19/pcna-president-and-ceo-says-50-porsches-will-be-plug-ins-2025
8 CMoney"「電動車產業」:預估產值成長 300%,上路量 10 年內翻 30 " https://www.money.com.tw/invest/article/176294
9 36KrJapan"韓国LG化学のリチウム電池世界シェア CATLやパナソニックを抜き世界1位へ" https://36kr.jp/72410/ 

 

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