汽车|丰田燃料电池专利布局研究与分析( 二 )
丰田在Mirai车型的开发过程中 ， 主要针对燃料电池电堆、高压氢气罐和FC升压转化器等核心零部件进行研发 ， 并且相关性能参数属于行业领先或者最高水平 ， 例如针对电堆 ， 功率密度由2008年的1.4kW/L提升至3.1kW/L ， 同时采用内循环模式 ， 取消了使用加湿器来对质子交换膜进行加湿 ， 同时对电堆的布置形式进行了改进 ， 使得体积由64L降低到37L、质量由108kg降低到56kg；同时采用碳纤维材质的氢气罐 ， 压力可以达到70MPa ， 数量由4个减少至2个 ， 进一步降低氢气罐所占用的体积；结合专利布局的分析结果 ， 可见丰田针对重点部件的研发与改进也都布局了大量的专利 ， 包括燃料电池电堆和高压氢气罐等（图4、图5） 。 同时 ， 经过不断的研发和技术改进 ， 丰田得以大幅度降低燃料电池汽车的成本 ， Mirai成本已经降到了2008年发布的FCHV-adv车型的1/20之一 ， 这也是Mirai可以量产的重要原因之一 ， 形成研发-专利-产品之间的良性循环 。
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图4 丰田燃料电池专利技术领域
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图5 丰田Mirai车型重点改进技术
2.4 重点核心专利分析
丰田在燃料电池领域的专利全球布局范围很广 ， 且持续时间很长 ， 依据专利维持年限、被引用次数以及专利布局国家数等多个因素 ， 丰田公司内部对授权专利会进行定期评价 ， 因此维持年限长的专利说明对于公司而言是重要专利；布局国家越多 ， 说明该技术需要在全球内进行保护 ， 必然可以反映其重要性 ， 被引证次数反映了该专利的技术价值和对于后续开发的重要参考价值 ， 综合上述三个因素 ， 筛选出丰田在燃料电池领域的TOP10核心专利 ， 主要涉及燃料电池系统及车辆、燃料电池检测方法等 ， 见表1 。
表1 丰田燃料电池汽车核心专利列表
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3、在华燃料电池专利分析
3.1 年度申请趋势
丰田在华的燃料电池专利申请趋势图与其在全球范围内年度申请趋势基本保持一致 ， 首篇专利申请是在1998年 ， 同样也是在2007年和2015年出现两个高峰 ， 并且在近两年保持比较高的专利布局强度 。
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图6 丰田燃料电池专利在华申请量年度变化
3.2 在华燃料电池专利技术维度分析
3.2.1 技术领域分析
依托“全球汽车专利数据库”中的人工专利标引与数据加工模块 ， 将丰田在华燃料电池进行人工二次分类和标引 ， 主要技术领域分布如下：其中燃料电池系统、燃料电池堆、高压氢气罐、燃料电池催化剂、膜电极组件、隔板、质子交换膜、燃料电池测试、加氢站等领域均有专利布局（图7） ， 显示出丰田在燃料电池全产业链的完备专利布局策略 ， 在核心的燃料电池系统和电堆领域更是研发和专利保护的重中之重 。
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图7 丰田燃料电池在华专利技术领域分布
3.2.2 技术手段分析
从技术手段进行分析 ， 丰田在燃料电池领域的主要技术手段包括结构设计、电控、工艺改进和材料改进等（图8） ， 同在华所有燃料电池申请人申请的专利平均水平相比 ， 丰田燃料电池领域专利的结构设计比例更低 ， 采用电控和工艺设计的专利比例则明显更高 ， 这也与丰田在燃料电池系统控制领域布局大量专利相对应 ， 纵观丰田此次专利开放的技术领域 ， 控制类专利仍然是丰田的核心技术和强项所在 ， 燃料电池领域也不例外 。
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