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实用干货!智能网联汽车关键技术专利分析来了

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2020-10-26 14:00:25

智能网联汽车关键技术 专利文献分析 标准必要专利

钻瓜导读:新一代科技革命和产业变革促使智能网联汽车成为全球汽车产业发展的战略方向,汽车正由传统的机械产品逐步演变为机电一体化、智能化和网联化的高科技产品,呈现出与电子、信息、交通等相关产业紧密相连、协同发展的趋势。发展智能网联汽车,有助于突破行业关键技术瓶颈,加速产业转型升级,提升产业基础发展能力,并最终实现智能出行、智慧社会的建设。国家知识产权局专利分析普及推广项目智能网联汽车课题组基于专利文献分析,有效系统地探究智能网联汽车的技术与市场的脉络走向,以期为行业提供参考。


  新一代科技革命和产业变革促使智能网联汽车成为全球汽车产业发展的战略方向,汽车正由传统的机械产品逐步演变为机电一体化、智能化和网联化的高科技产品,呈现出与电子、信息、交通等相关产业紧密相连、协同发展的趋势。发展智能网联汽车,有助于突破行业关键技术瓶颈,加速产业转型升级,提升产业基础发展能力,并最终实现智能出行、智慧社会的建设。国家知识产权局专利网">专利分析普及推广项目智能网联汽车课题组基于专利文献分析,有效系统地探究智能网联汽车的技术与市场的脉络走向,以期为行业提供参考。

  技术背景概述

  智能网联汽车(Intelligent and Connected Vehicle, ICV)是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与X(车、路、人、云端等)智能信息交换、共享,具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能,可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶,最终可替代人工驾驶操作的新一代汽车。

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图1 智能网联汽车技术分级及组合

  智能网联汽车是智能化和网联化的有机结合。从智能化角度进行技术分级,美国机动车工程师协会(SAE)将智能网联汽车技术分为五个级别:驾驶辅助(L1)、部分自动驾驶(L2)、有条件自动驾驶(L3)、高度自动驾驶(L4)和完全自动驾驶(L5)。从网联化的角度进行技术分级,中国汽车业界将车联网分为联网的辅助信息交互、联网的协同感知和联网的协同决策与控制三个层级(如图1)。

  智能网联汽车的主要功能包括:环境感知、环境识别、车辆定位、路径规划、驾驶决策和地图建模等,需要通过智能网联汽车的电子化、智能化、网联化和信息共享化技术来实现,其关键技术涉及环境感知技术、智能决策技术、控制执行技术、V2X通信技术、云平台与大数据技术、信息安全技术、高精度地图与高精度定位技术等。在本文中,智能网联汽车主要是自动驾驶汽车,汽车类型涉及电动汽车和混动汽车,智能网联汽车关键技术专利分析主要针对SAE L3级别及以上的关键技术。

  全球整体态势

  截至2019年12月22日,从全球专利申请量来看,智能网联汽车关键技术的专利申请从2015年起呈爆发式增长,2007年至2017年期间专利数量翻了14倍。专利申请呈现出明显的地区差异性,中国、美国、日本均超过1万件,三国之和占全球总专利申请量的2/3。

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图2 智能网联汽车全球申请人分析 专利量(件)

  从全球专利申请人来看,主要申请人集中分布在传统车企、汽车零部件企业和互联网高科技企业,日本和美国企业显示出较强的研发实力;中国在原创国中占比最大,虽没有企业申请人跻身前八强,但百度、华为、中兴位列TOP20(如图2)。

  从全球专利申请的技术流向来看,中国、美国、日本为智能网联汽车领域的主要技术原创国和目标市场国。外国在中国有较多的专利布局,而中国在海外布局的专利数量相对较少。日本市场相对封闭,主要由本国技术占领。

  国内申请分布

  智能网联汽车技术的国内专利申请地域差异较大,其中北京排名第一位,占比20.90%,优势明显;广东(16.01%)、江苏(11.74%)和上海(7.73%)紧随其后;北京、广东、江苏和上海占据了该领域专利申请总量的一半以上。这些中国经济最发达的地区拥有大量的高校、科研院所和高科技企业,技术基础和人才资源相对充足,能够敏锐地把握新技术的发展方向,对于国内外优秀人才和资金也有较强的吸引力,在智能网联汽车技术领域具有较强的技术竞争力。

  关键技术分析

  基于专利分析研究的需求,通过系统的文献梳理、实地调研和专家访谈,智能网联汽车课题组逐步修订并最终归纳确定了智能网联汽车领域的七大关键技术:先进传感器、环境感知、车联网、云平台、车载计算平台、高精度地图、决策规划。针对这七个技术方向进行专利检索和对比分析,发现中国和美国是各项技术的主要技术来源国。其中,中国在决策规划、云平台、环境感知三项关键技术上优势明显,在车联网方面与美国差距不大,在先进传感器、车载计算平台、高精度地图领域与美国还有较大差距,需要加强研发力度。

  对七大关键技术全球主要申请人进行分析发现,通用汽车在各关键技术领域的申请量均排名全球前十,综合实力遥遥领先;其次是福特、丰田和百度,均有六大关键技术处于全球前十,其中福特在先进传感器、环境感知、云平台、车载计算平台领域处于领先地位,百度在决策规划领域排名第一;谷歌的实力也不容小觑,在高精度地图、先进传感器、车载计算平台和环境感知领域具备较强的研发实力。

  多国申请分析

  智能网联汽车课题组筛选出“同族专利国家/地区数大于等于4”的多国专利,进行多国申请专利的深入分析。

  美国是最大的技术来源国,且在中国、德国、日本、韩国、英国、俄罗斯、加拿大等众多国家进行了专利布局;日本技术主要输出至美国和中国;德国、韩国技术输出主要面向美国、中国,其他国家较少。中国是最大的技术市场,在中国进行专利布局的国家/地区数量达14个,其中美国、日本、德国的技术占据了市场总量的87.5%。美国是第二市场,在美国进行专利布局的国家/地区数量达20个,其中日本占据主要地位。日本市场较为封闭,除美国外,其他国家/地区布局数量都较少。韩国与日本类似。

  按申请数量排序,前30个申请人中,日本专利权人最多,其专利申请量占总量的14.4%,丰田表现最为突出,占据全球榜首。美国专利权人其次,福特表现最为突出,其专利申请数量仅次于丰田。中国企业中百度、华为进入TOP30。

  标准必要专利

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图3 智能网联汽车标准必要专利分析

  智能网联汽车关键技术领域有标准必要专利75件,主要来自欧洲电信标准化协会(ETSI)和电气和电子工程师协会(IEEE)。韩国和美国拥有标准必要专利最多。其中,韩国三星电子在标准必要专利的数量上具有绝对优势,占全部标准必要专利数量的49.42%,且均为近几年申请的较新专利,布局的国家/地区较为广泛,技术范围广泛且联结紧密,在车联网信息发送的方法和设备、通信资源的分配方法和设备方面均有涉及(如图3)。

  专利诉讼案件

  智能网联汽车关键技术领域共计有22例诉讼案件,涉案专利13件。近年来,围绕智能网联汽车的专利诉讼案件量呈现快速上升趋势,仅2019年就出现了9例。涉案双方均具有一定的实力和规模,如谷歌旗下Waymo、优步、美国Velodyne、中国公司禾赛科技和速腾聚创等。诉讼主要集中在激光雷达、避撞、对象识别、定位等技术领域,这些均为智能网联汽车的核心技术方向,市场竞争空前激烈,专利竞争最为集中。中国智能网联汽车企业的地位日益突出,已开始从国内市场走向海外市场,并逐渐成为全球关注的对象,卷入海外专利诉讼。

  国内研发主体

  在智能网联汽车领域,国内研发主体的国际申请量以及国际专利在全部专利中的占比均逐年增高。但对国内研发主体专利申请进行分析后可以看出,其国际申请主要是向世界知识产权组织(WIPO)和欧洲专利局(EPO)申请的专利,仅有35.6%实际进入了美国、日本等其他国家/地区。在实际进入其他国家/地区的专利中,仅进入1个国家/地区的占总量的87.0%,进入2个、3个国家/地区的分别占11.9%、0.7%,最多的1件专利进入了4个国家/地区。

  国内研发主体中高校和个人的占比非常高,比较活跃。对智能网联汽车主要技术来源国家的高校专利申请量占比进行统计分析发现,中国占比最高,达到22.5%,韩国12.19%,美国1.40%,日本0.69%,德国0.28%。中国和韩国高校在本国智能网联汽车技术领域专利布局占比远高于其他三个国家。中国高校与公司合作紧密。转让专利中,公司与公司之间的专利转让占据主导位置,占全部转让专利的65.3%。其次是公司与个人之间的相互转让。高校转让专利数量较少,占全部转让专利的6.3%,但转让模式更为多样,其中9件专利为新增专利权人,与高校成为共有专利权人。

  技术展望与建议

  智能网联汽车的研发创新是构建新型交通运输体系的重要抓手,在塑造产业生态、推动国家创新、提高交通安全、实现节能减排等方面都具有重大战略意义。虽然近年来我国智能网联汽车产业总体发展态势良好,取得了一批高水平的自主知识产权创新成果,培育了若干具有一定国际竞争力的相关企业,但是在国家政策、汽车行业和研发主体方面还存在有待完善之处,笔者对此提出以下建议:

  在国家政策层面,建议从国家战略高度进行行业总体架构设计和标准体系规划,为行业研发主体进行技术创新和申请专利奠定基础;加大技术的研发投入,加大对关键技术和高新技术企业的重点扶持;发挥主导规划功能,保障智能网联汽车的研究测试场地和道路条件。在汽车行业层面,重视标准必要专利价值,积极推进标准必要专利的建设;发展综合应用与用户培育,推动提升智能交通的市场渗透率。在研发主体层面,重视企业之间的协同创新,尽快突破关键技术瓶颈;进一步发挥我国高校的创新潜力,加大产学研合作;积极关注国外市场,根据需求做好智能网联汽车的海外专利布局。

(来源:中国知识产权报) 

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