實用干貨!智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)專利分析來了
新一代科技革命和產(chǎn)業(yè)變革促使智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為全球汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向,汽車正由傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品逐步演變?yōu)闄C(jī)電一體化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化的高科技產(chǎn)品,呈現(xiàn)出與電子、信息、交通等相關(guān)產(chǎn)業(yè)緊密相連、協(xié)同發(fā)展的趨勢。發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車,有助于突破行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)發(fā)展能力,并最終實現(xiàn)智能出行、智慧社會的建設(shè)。國家知識產(chǎn)權(quán)局專利分析普及推廣項目智能網(wǎng)聯(lián)汽車課題組基于專利文獻(xiàn)分析,有效系統(tǒng)地探究智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)與市場的脈絡(luò)走向,以期為行業(yè)提供參考。
技術(shù)背景概述
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(Intelligent and Connected Vehicle, ICV)是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置,并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實現(xiàn)車與X(車、路、人、云端等)智能信息交換、共享,具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能,可實現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛,最終可替代人工駕駛操作的新一代汽車。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智能化和網(wǎng)聯(lián)化的有機(jī)結(jié)合。從智能化角度進(jìn)行技術(shù)分級,美國機(jī)動車工程師協(xié)會(SAE)將智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)分為五個級別:駕駛輔助(L1)、部分自動駕駛(L2)、有條件自動駕駛(L3)、高度自動駕駛(L4)和完全自動駕駛(L5)。從網(wǎng)聯(lián)化的角度進(jìn)行技術(shù)分級,中國汽車業(yè)界將車聯(lián)網(wǎng)分為聯(lián)網(wǎng)的輔助信息交互、聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同感知和聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同決策與控制三個層級(如圖1)。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車的主要功能包括:環(huán)境感知、環(huán)境識別、車輛定位、路徑規(guī)劃、駕駛決策和地圖建模等,需要通過智能網(wǎng)聯(lián)汽車的電子化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和信息共享化技術(shù)來實現(xiàn),其關(guān)鍵技術(shù)涉及環(huán)境感知技術(shù)、智能決策技術(shù)、控制執(zhí)行技術(shù)、V2X通信技術(shù)、云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息安全技術(shù)、高精度地圖與高精度定位技術(shù)等。在本文中,智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要是自動駕駛汽車,汽車類型涉及電動汽車和混動汽車,智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)專利分析主要針對SAE L3級別及以上的關(guān)鍵技術(shù)。
全球整體態(tài)勢
截至2019年12月22日,從全球?qū)@暾埩縼砜?,智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)的專利申請從2015年起呈爆發(fā)式增長,2007年至2017年期間專利數(shù)量翻了14倍。專利申請呈現(xiàn)出明顯的地區(qū)差異性,中國、美國、日本均超過1萬件,三國之和占全球總專利申請量的2/3。
從全球?qū)@暾埲藖砜?,主要申請人集中分布在傳統(tǒng)車企、汽車零部件企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)高科技企業(yè),日本和美國企業(yè)顯示出較強(qiáng)的研發(fā)實力;中國在原創(chuàng)國中占比最大,雖沒有企業(yè)申請人躋身前八強(qiáng),但百度、華為、中興位列TOP20(如圖2)。
從全球?qū)@暾埖募夹g(shù)流向來看,中國、美國、日本為智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的主要技術(shù)原創(chuàng)國和目標(biāo)市場國。外國在中國有較多的專利布局,而中國在海外布局的專利數(shù)量相對較少。日本市場相對封閉,主要由本國技術(shù)占領(lǐng)。
國內(nèi)申請分布
智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的國內(nèi)專利申請地域差異較大,其中北京排名第一位,占比20.90%,優(yōu)勢明顯;廣東(16.01%)、江蘇(11.74%)和上海(7.73%)緊隨其后;北京、廣東、江蘇和上海占據(jù)了該領(lǐng)域?qū)@暾埧偭康囊话胍陨?。這些中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)擁有大量的高校、科研院所和高科技企業(yè),技術(shù)基礎(chǔ)和人才資源相對充足,能夠敏銳地把握新技術(shù)的發(fā)展方向,對于國內(nèi)外優(yōu)秀人才和資金也有較強(qiáng)的吸引力,在智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)競爭力。
關(guān)鍵技術(shù)分析
基于專利分析研究的需求,通過系統(tǒng)的文獻(xiàn)梳理、實地調(diào)研和專家訪談,智能網(wǎng)聯(lián)汽車課題組逐步修訂并最終歸納確定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的七大關(guān)鍵技術(shù):先進(jìn)傳感器、環(huán)境感知、車聯(lián)網(wǎng)、云平臺、車載計算平臺、高精度地圖、決策規(guī)劃。針對這七個技術(shù)方向進(jìn)行專利檢索和對比分析,發(fā)現(xiàn)中國和美國是各項技術(shù)的主要技術(shù)來源國。其中,中國在決策規(guī)劃、云平臺、環(huán)境感知三項關(guān)鍵技術(shù)上優(yōu)勢明顯,在車聯(lián)網(wǎng)方面與美國差距不大,在先進(jìn)傳感器、車載計算平臺、高精度地圖領(lǐng)域與美國還有較大差距,需要加強(qiáng)研發(fā)力度。
對七大關(guān)鍵技術(shù)全球主要申請人進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),通用汽車在各關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的申請量均排名全球前十,綜合實力遙遙領(lǐng)先;其次是福特、豐田和百度,均有六大關(guān)鍵技術(shù)處于全球前十,其中福特在先進(jìn)傳感器、環(huán)境感知、云平臺、車載計算平臺領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,百度在決策規(guī)劃領(lǐng)域排名第一;谷歌的實力也不容小覷,在高精度地圖、先進(jìn)傳感器、車載計算平臺和環(huán)境感知領(lǐng)域具備較強(qiáng)的研發(fā)實力。
多國申請分析
智能網(wǎng)聯(lián)汽車課題組篩選出“同族專利國家/地區(qū)數(shù)大于等于4”的多國專利,進(jìn)行多國申請專利的深入分析。
美國是最大的技術(shù)來源國,且在中國、德國、日本、韓國、英國、俄羅斯、加拿大等眾多國家進(jìn)行了專利布局;日本技術(shù)主要輸出至美國和中國;德國、韓國技術(shù)輸出主要面向美國、中國,其他國家較少。中國是最大的技術(shù)市場,在中國進(jìn)行專利布局的國家/地區(qū)數(shù)量達(dá)14個,其中美國、日本、德國的技術(shù)占據(jù)了市場總量的87.5%。美國是第二市場,在美國進(jìn)行專利布局的國家/地區(qū)數(shù)量達(dá)20個,其中日本占據(jù)主要地位。日本市場較為封閉,除美國外,其他國家/地區(qū)布局?jǐn)?shù)量都較少。韓國與日本類似。
按申請數(shù)量排序,前30個申請人中,日本專利權(quán)人最多,其專利申請量占總量的14.4%,豐田表現(xiàn)最為突出,占據(jù)全球榜首。美國專利權(quán)人其次,福特表現(xiàn)最為突出,其專利申請數(shù)量僅次于豐田。中國企業(yè)中百度、華為進(jìn)入TOP30。
標(biāo)準(zhǔn)必要專利
智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域有標(biāo)準(zhǔn)必要專利75件,主要來自歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)和電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)。韓國和美國擁有標(biāo)準(zhǔn)必要專利最多。其中,韓國三星電子在標(biāo)準(zhǔn)必要專利的數(shù)量上具有絕對優(yōu)勢,占全部標(biāo)準(zhǔn)必要專利數(shù)量的49.42%,且均為近幾年申請的較新專利,布局的國家/地區(qū)較為廣泛,技術(shù)范圍廣泛且聯(lián)結(jié)緊密,在車聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)送的方法和設(shè)備、通信資源的分配方法和設(shè)備方面均有涉及(如圖3)。
專利訴訟案件
智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域共計有22例訴訟案件,涉案專利13件。近年來,圍繞智能網(wǎng)聯(lián)汽車的專利訴訟案件量呈現(xiàn)快速上升趨勢,僅2019年就出現(xiàn)了9例。涉案雙方均具有一定的實力和規(guī)模,如谷歌旗下Waymo、優(yōu)步、美國Velodyne、中國公司禾賽科技和速騰聚創(chuàng)等。訴訟主要集中在激光雷達(dá)、避撞、對象識別、定位等技術(shù)領(lǐng)域,這些均為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的核心技術(shù)方向,市場競爭空前激烈,專利競爭最為集中。中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)的地位日益突出,已開始從國內(nèi)市場走向海外市場,并逐漸成為全球關(guān)注的對象,卷入海外專利訴訟。
國內(nèi)研發(fā)主體
在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域,國內(nèi)研發(fā)主體的國際申請量以及國際專利在全部專利中的占比均逐年增高。但對國內(nèi)研發(fā)主體專利申請進(jìn)行分析后可以看出,其國際申請主要是向世界知識產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)和歐洲專利局(EPO)申請的專利,僅有35.6%實際進(jìn)入了美國、日本等其他國家/地區(qū)。在實際進(jìn)入其他國家/地區(qū)的專利中,僅進(jìn)入1個國家/地區(qū)的占總量的87.0%,進(jìn)入2個、3個國家/地區(qū)的分別占11.9%、0.7%,最多的1件專利進(jìn)入了4個國家/地區(qū)。
國內(nèi)研發(fā)主體中高校和個人的占比非常高,比較活躍。對智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要技術(shù)來源國家的高校專利申請量占比進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),中國占比最高,達(dá)到22.5%,韓國12.19%,美國1.40%,日本0.69%,德國0.28%。中國和韓國高校在本國智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)領(lǐng)域?qū)@季终急冗h(yuǎn)高于其他三個國家。中國高校與公司合作緊密。轉(zhuǎn)讓專利中,公司與公司之間的專利轉(zhuǎn)讓占據(jù)主導(dǎo)位置,占全部轉(zhuǎn)讓專利的65.3%。其次是公司與個人之間的相互轉(zhuǎn)讓。高校轉(zhuǎn)讓專利數(shù)量較少,占全部轉(zhuǎn)讓專利的6.3%,但轉(zhuǎn)讓模式更為多樣,其中9件專利為新增專利權(quán)人,與高校成為共有專利權(quán)人。
技術(shù)展望與建議
智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研發(fā)創(chuàng)新是構(gòu)建新型交通運輸體系的重要抓手,在塑造產(chǎn)業(yè)生態(tài)、推動國家創(chuàng)新、提高交通安全、實現(xiàn)節(jié)能減排等方面都具有重大戰(zhàn)略意義。雖然近年來我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展態(tài)勢良好,取得了一批高水平的自主知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新成果,培育了若干具有一定國際競爭力的相關(guān)企業(yè),但是在國家政策、汽車行業(yè)和研發(fā)主體方面還存在有待完善之處,筆者對此提出以下建議:
在國家政策層面,建議從國家戰(zhàn)略高度進(jìn)行行業(yè)總體架構(gòu)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃,為行業(yè)研發(fā)主體進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和申請專利奠定基礎(chǔ);加大技術(shù)的研發(fā)投入,加大對關(guān)鍵技術(shù)和高新技術(shù)企業(yè)的重點扶持;發(fā)揮主導(dǎo)規(guī)劃功能,保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研究測試場地和道路條件。在汽車行業(yè)層面,重視標(biāo)準(zhǔn)必要專利價值,積極推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)必要專利的建設(shè);發(fā)展綜合應(yīng)用與用戶培育,推動提升智能交通的市場滲透率。在研發(fā)主體層面,重視企業(yè)之間的協(xié)同創(chuàng)新,盡快突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸;進(jìn)一步發(fā)揮我國高校的創(chuàng)新潛力,加大產(chǎn)學(xué)研合作;積極關(guān)注國外市場,根據(jù)需求做好智能網(wǎng)聯(lián)汽車的海外專利布局。(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利分析普及推廣項目智能網(wǎng)聯(lián)汽車課題組)