《2020/2021產業技術白皮書》指出，「2022年各類電動車輛之總銷量將會超過1,000萬輛，可窺見電動車輛銷量於全球汽車總銷量占比提升，為一明確且值得提前布局之趨勢」。此外，白皮書也指出，「因應智能車與電動車需求，電控動力底盤將為主流，未來車輛可能樣貌在於動力底盤整合、車體可隨需求快速更換」[1] 。 因應電控動力底盤將成為智能車與電動車主流之趨勢，與底盤直接相關的車體結構顯得重要。為此，財團法人專利檢索中心特別製作《電池電動車之車體結構專利布局分析》報告（下稱《報告》），希望藉此專利布局分析報告，除了能提供國內廠商可發展之方向重點外，且在研發與專利布局的同時，有效避開已知的專利壁壘，促進我國電池電動車產業發展。
此《報告》為經濟部智慧財產局「110年度專利檢索加值服務計畫」研發成果之一，以「電池電動車之車體結構專利布局分析」為主題。其中，電池電動車（Battery Electric Vehicle，BEV）指的是完全以電池作為動力，並用電動馬達和變流器取代原有變速箱的傳動功能的車輛。
根據拓樸產業研究所分析師預估[2] ，2021年全球整體汽車市場在後疫情時代將逐漸復甦，全年銷量可達8,350萬輛，而其中包含插電式油電混合車（PHEV）與電池電動車（BEV），預計將加速成長到340萬輛，年增率約為40%（參照圖1）。
圖1. 電動車銷量預估
此外，勤業眾信在2020年9月發布之《2030電動汽車趨勢展望》報告[3] （Electric vehicles．Setting a course for 2030）指出，截至2019年為止，全球已銷售超過200萬輛的電動車，占所有汽車銷售總數的2.5%，並預估全球電動車未來十年的複合年成長率將達到29%；電動汽車的總銷量將從2020年的250萬輛，增加到2025年的1,120萬輛，2030年達到3,110萬輛[4] 。
《報告》認為電動車已是目前所有主流車廠一致性的轉型目標，從2021年之慕尼黑車展可明顯看出車廠在電動車的企圖和目標。圖2為世界各大車廠2020~2030年的電動車策略與目標。
圖2. 世界各大車廠2020~2030年的電動車策略與目標
依據工研院產科國際所和車輛公會資料顯示，因COVID‐19疫情造成民眾避用大眾運輸系統，與國內旅遊的購車需求，加上國內之汽車汰舊換新貨物稅補助政策，至2022年整車銷售量呈現小幅成長；電動車銷量則在車廠導入智慧新技術，以及國內排放法規帶動下，電動車預估銷售量約5萬台，滲透率可望突破9%。
《報告》指出，電動車相較於傳統內燃引擎車，因以電池、電動馬達取代燃料系統、內燃引擎，同時也省略了進氣系統、排氣系統以及點火裝置等，而改裝為控制器以及轉換器等設備。所以在車體設計上，電動車需考量以電池、電動馬達為主之動力配置位置，電池之重量、放置位置空間，所搭配之懸吊裝置及操控布局設計等不同於傳統內燃引擎車之設計。
《報告》之結構及檢 索 策略
《報告》以電池電動車之車體結構作為分析主題，經由檢索、判讀專利文獻後篩選出與電池電動車之車體結構相關的專利，進一步結合統計及圖表視覺化方法來探討專利布局趨勢。專利分析範圍涵蓋8大IPO及組織歷年來的發明專利申請，包括CNIPA、USPTO、JPO、EPO、KIPO、TIPO、DPMA及WIPO 等，藉此了解電池電動車之車體結構整體的發展趨勢。
在檢索的部分，如圖4所示，《報告》將「電池電動車之車體結構」之檢索關鍵字區分成電動車、底盤、懸吊、車架及車體，同時搭配對應前述關鍵字的國際專利分類（International Patent Classification，IPC）或合作專利分類(Cooperative Patent Classification，CPC)，進而生成檢索式。接著，使用Derwent Innovation專利資料庫進行檢索，檢索後獲得17,405案INPADOC 同族發明專利申請（檢索日為2021年3月19日）。檢索完畢後，《報告》即針對此17,405 案INPADOC同族發明專利申請進行人工閱讀。
圖4. 檢索範圍及條件
專利情報分析
經人工篩選後，《報告》篩選出2,940案與電池電動車車體結構相關的INPADOC 同族發明專利申請（以下簡稱發明），《報告》以此作為統計母體，用以製作管理圖及技術圖來探討電池電動車之車體結構專利布局趨勢。這些發明在中國國家知識產權局（China National Intellectual Property Administration，CNIPA）、美國專利商標局（United States Patent and Trademark Office，USPTO）、日本特許廳（Japan Patent Office，JPO）、歐洲專利局（European Patent Office，EPO）、韓國智慧財產權廳（Korean Intellectual Property Office，KIPO）、台灣智慧財產局（Taiwan Intellectual Property Office，TIPO）、德國專利商標局（German Patent and Trade Mark Office，DPMA）及世界智慧財產權組織（World Intellectual Property Organization，WIPO）等8個專利局／組織對應有5,847件與電池電動車車體結構相關的專利申請。《報告》以此5,847件專利申請（即2,940案發明）作為統計母體，製作專利地圖來獲得電池電動車車體結構之專利情報。
● 發明來源國家／地區
從專利布局的觀點來看，2,940案發明中，源自日本及中國的發明占了75%：已公開的5,847件專利申請中，CNIPA、JPO及USPTO共占了71%；而已公告的2,817件核准專利中，JPO、CNIPA及USPTO則共占了81%。
《報告》以「最早優先權國家／地區」作為發明來源國家／地區，亦即以專利申請人就一發明首次提出專利申請的國家地區，來代表該發明的來源國家／地區。如圖5所示，2,940案發明之來源以JP（1,233 案，42%）及CN（967案，33%）為主，其他部分來自於KR（225案，8%）、DE（190案，6%）、US（169案，6%）、WO（45案，2%），以及EP（27案，1%）。然而，來自TW的發明僅有13案。
圖5. 發明來源國家／地區統計圖
● 各專利局／組織之專利申請
《報告》針對CNIPA、USPTO、JPO、EPO、KIPO、TIPO、DPMA 及WIPO 等8個專利局／組織公開的5,847件專利申請進行統計及分析。如圖6所示，截至檢索日期為止，專利申請以CNIPA（1,740件，30%）、JPO（1,397件，24%）及USPTO（1,016件，17%）為主，之後依序為WIPO（480件，8%）、DPMA（478件，8%）、EPO（387件，7%）、KIPO（312件，5%）及TIPO（37件，1%）。其中，CNIPA、JPO及USPTO 三者的專利申請數量占了全體的71%。由此可見，專利申請人積極地向CNIPA、JPO 及USPTO 提出專利申請，期望自身的發明能在中國大陸、日本及美國獲准專利，取得專利權保護；顯見此三地市場為電動車廠商兵家必爭之地。
專利申請人分析
如圖2所示，包括比亞迪、日野汽車、捷豹路虎集團、上汽大眾、特斯拉、豐田、BMW、Mazda、福斯集團、飛雅特‐克萊斯勒、本田、雷諾、日產、三菱、通用、現代、Volvo 及戴姆勒等等世界各大車廠，均已制訂2020~2030年的電動車策略與目標。
《報告》顯示，從專利布局分析的觀點而言，具有較多專利申請數量的主要專利申請人包括：豐田、本田、日產、馬自達、三菱、保時捷控股、比亞迪、鈴木、福特、蔚來、現代、通用、BMW、奇瑞、雷諾、戴姆勒、吉利控股、斯泰蘭蒂斯及特斯拉等19家企業。在專利申請數量方面，豐田有700餘件，本田有500餘件，日產有300餘件，馬自達及三菱均有200餘件，保時捷控股、比亞迪、鈴木、福特、蔚來及現代均有100餘件。在專利申請趨勢方面，除了日產、三菱、特斯拉及雷諾等4家企業呈現負成長之外，其它15家企業均呈現正成長。其中，豐田、本田及比亞迪位居成長速度的前3名。此外，豐田及現代的共同專利申請人網絡較廣，合作對象較多。蔚來、豐田、日產、三菱、特斯拉及本田持有較多的三方專利，技術上有較重大的突破。
圖6. 前10大專利申請數量統計圖
如圖6所示，專利申請之全體前10大專利申請人依序為TOYOTA MOTOR CORP（豐田）、HONDA MOTOR CO. LTD.（本田）、NISSAN MOTOR CO. LTD（日產）、MAZDA MOTOR CORP.（馬自達）、MITSUBISHI MOTORS CORP.（三菱）、PORSCHE AUTOMOBIL HOLDING SE（保時捷控股）、BYD CO LTD（比亞迪）、SUZUKI MOTOR CORP.（鈴木）、FORD MOTOR CO.（福特）及NIO CO. LTD（蔚來）。
圖7顯示了主要專利申請人的分佈狀態。5,847件專利申請中，主要專利申請人占了58% （3,370 件）；其中以豐田的745件（13%）最多，本田的573件（10%）排名第2，日產（6%）的351 件排名第3。
圖7. 主要專利申請人之專利申請數量統計圖
此外，針對各主要專利申請人在各專利局的布局情況部分，《報告》以專利申請趨勢表現優異的豐田、本田、比亞迪及蔚來為例，指出日本商的豐田及本田的大多數發明除了向JPO（豐田322件，本田245件）提出專利申請之外，也向CNIPA（豐田133件，本田116件）及USPTO（豐田143件，本田115件）提出專利申請。反觀表顯較佳的中國廠商比亞迪及蔚來，兩者的布局明顯不同。比亞迪大多數發明只向CNIPA（107件）提出專利申請，而蔚來則是大多數發明是向USPTO（73 件）提出專利申請的。此外，豐田、本田、比亞迪及蔚來的部分發明曾向WIPO或EPO提出專利申請。
圖8. 主要專利申請人之專利布局現況表
分類號分析
《報告》針對5,847件專利申請進行IPC及CPC 分析。分析結果顯示，專利申請之技術領域主要集中在電動力相關類、上部結構類及下部結構類，其中又以電動力相關類占比最高。電動力相關類涉及蓄電器、電池組之安裝架、電動力裝置，以及用電池或自然力提供電力等技術。
● IPC 分析
如圖9及圖10所示，以每件專利申請（總計5,847件）之第1個IPC作統計，這些專利申請之主要IPC包括：B60K‐001/04（一般車輛之用於動力裝置的蓄電器）、B62D‐025/20（機動車之上部結構之底板總成）、B62D‐021/15（機動車之下部結構之有衝擊吸收裝置者）、B62D‐025/08（機動車之上部結構之前部）、H01M‐002/10（電池組之安裝架）、B62D‐021/02（機動車之下部結構之車架構件）、B62D‐021/00（機動車之下部結構）、B60L‐011/18（一般車輛之使用電池作為電力推進者）、B60K‐001/00（一般車輛之電動力裝置）及B60L‐008/00（一般車輛之用自然力所提供的電力之電力牽引）。再者，主要IPC總計對應3,478件（占整體的60%）專利申請，可將其群組化成3個類別，分別為電動力相關類（1,914件，55%）、上部結構類（884件，25%）及下部結構類（680件，20%）。
圖9. 主要IPC統計圖
圖10. 主要IPC之群組統計圖
● CPC 分析
如圖11及圖12所示，以已被賦予CPC的專利申請（總計5,148件）之第1個CPC作統計，專利申請之主要CPC 包括：B60K‐001/04（一般車輛之用於動力裝置的蓄電器）、B62D‐025/20（機動車之上部結構之底板總成）、B62D‐021/152（機動車之下部結構之有衝擊吸收的車架）、Y02E‐060/10（對溫室氣體(GHG)減排有潛在貢獻的儲能器）、Y02T‐010/70（具有氣候變化減緩效應的電動車儲能裝置）、B62D‐021/02（機動車之下部結構之車架構件）、B62D‐021/155（機動車之下部結構之有衝擊吸收的車架之防護裝置）、B62D‐021/157（機動車之下部結構之有衝擊吸收的側邊結構）、B62D‐021/11（機動車之下部結構之用於懸掛的彈性裝置）及B60K‐001/00（一般車輛之用自然力所提供的電力之電力牽引）。再者，主要CPC總計對應2,439件（占整體的48%）專利申請，可將其群組化成3 個類別，分別為電動力相關類（1,657件，68%）、上部結構類（195件，8%）及下部結構類（587件，24%）。
圖11. 主要CPC統計圖
圖12. 主要CPC之群組統計圖
技術生命週期分析
《報告》也針對5,847件專利申請進行技術生命週期分析。如圖13所示，2007年的專利申請人數量及專利申請數量開始出現明顯增長，所以自2007年開始，專利申請之技術進入成長期，且成長期一直持續至2018年。這段期間的專利申請人數量從2007年的172人成長到2018年的961人，且專利申請數量也從2007年的127件成長到2018年的759件。值得注意的是，2011 年（717人，435件）成長爆發，相較於2010年（369人，262件）增長了348人及173件專利申請。
圖13. BEV車體結構專利申請之技術生命週期圖
參考資料：
《電池電動車之車體結構專利布局分析》；呂振榮、王毓淇、羅振源；財團法人專利檢索中心；中華民國110年10月
備註：
本文為《電池電動車之車體結構專利布局分析》報告之摘要，如欲免費索取完整報告，請逕洽財團法人專利檢索中心。
作者： 李淑蓮
現任： 北美智權報主編
學歷： 文化大學新聞研究所
經歷： 半導體科技雜誌(SST-Taiwan)總編輯
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