汽車窗用電機專利分析及啟示

張 圓,陳 磊,周 凱,鄭 風,

(1.寧波鄞州中致力專利代理事務所(普通合伙),寧波315100;2.寧波中物激光與光電技術研究所,寧波315100)

0 引 言

汽車微特電機是汽車重要的配套電器與電子零部件產品,其門類基本集中在永磁直流有刷電機,典型產品包括汽車的起動電機、雨刮電機、窗用電機、門鎖電機、座椅電機、車燈調節電機、油泵電機、ABS用電機等[1]。我國是微特電機生產大國,2013年微特電機總產量就已占世界總產量的70%,但檔次不高,高檔產品主要還是依賴進口[2-3]。汽車窗用電機(汽車窗用電機和天窗電機)也不例外,目前博世、馬步奇、德昌電機等外資或合資廠占領了中高端市場,國內企業還處于較低的層次,技術創新能力與產品研發能力較為薄弱。

通過對體現了90%～95%科技創新成果的專利信息進行分析,可深入了解汽車窗用電機行業的技術熱點、主要競爭對手以及技術成熟度等信息,以期得到有價值的產業競爭情報[4]。

使用Patsnap智慧芽專利系統,檢索范圍是截止2018年期間在全球申請的已公開發表的國內外汽車窗用電機專利,通過關鍵詞、IPC分類法對汽車窗用電機相關專利申請進行檢索和分析,并繪制專利地圖。

1 全球汽車窗用電機技術分析

1.1 全球專利數量年度變化趨勢

對汽車窗用電機技術領域的專利進行統計,結果如圖1所示。

圖1 汽車窗用電機全球及中國申請趨勢

從全球來看,汽車窗用電機的發展歷史較長,1925～1980年左右專利申請量較小,技術處于萌芽期。這個階段,電氣化設備越來越多地應用于汽車,一方面電氣設備替代原先機械設備所執行的功能,另一方面電氣設備賦予了汽車更多的功能。伴隨著汽車工業的不斷發展,以及電氣設備、信息技術的廣泛應用,已形成汽車電氣化。1980年左右,全球專利申請量開始快速增長。中國相對全球而言起步較晚,1980年左右開始出現汽車窗用電機相關技術的專利申請。由于汽車逐步開始智能化且汽車市場需求量進一步增加,中國與全球汽車窗用電機專利申請量均在2010年左右進一步加速增長。

汽車窗用電機領域全球專利申請中的原創國排名如圖2所示,反映出各國家在該領域的技術創新實力。中國的汽車窗用電機專利申請量已是世界第一,其次是德國、日本、美國、法國。但德國、日本具有技術上的長期積累優勢,中國較高價值專利相對較少,且專利技術產業化應用還需要時間。目前,德國、日本企業在中高端市場仍具有領先優勢,中國的汽車窗用電機發展前景廣闊,大有可為。

圖2 汽車窗用電機領域全球專利申請中的原創國排名

1.2 行業技術熱點的識別

汽車窗用電機相關專利共計10 069件,從電機結構角度進行技術分解,可分為5個技術分支:驅動機構(3 777件,占比37.5%)、控制單元(2 068件,占比20.5%)、減速機構(1 813件,占比18%)、連接結構(927件,占比9.2%)、外殼/支撐物(1 484件,占比14.7%),這5個技術分支的專利申請趨勢分別如圖3所示。

圖3 汽車窗用電機技術分支專利申請趨勢

汽車窗用電機研究始于20世紀20年代,各技術分支均從1980年后開始進入增長態勢,其中驅動機構分支的增速最大,尤其是在2010年后進入高速增長期。汽車窗用電機技術中對于驅動機構的技術創新比例最高,占比37.5%。驅動機構屬于汽車窗用電機的核心部件,汽車窗用電機的整體性能大部分取決于驅動機構的技術設計,從歷史累計專利申請總量角度來看,該技術分支是全球研發的重點,其技術準入門檻也最高,汽車窗用電機領域的行業巨頭已進行了大量的專利布局。

2 全球主要申請人分析

對汽車窗用電機領域主要專利創新主體進行統計,結果如表1所示。

從全球專利申請人排名看,排名前十的企業共計申請汽車窗用電機領域專利2 245件,占該領域總申請量的22.3%。中國僅有香港的德昌電機入圍前十,其余被德國和日本包攬,尤其是日本企業占據前十名的六家,表明日本在汽車窗用電機領域具有較多規模較大的企業。雖然目前中國大陸企業的總銷量占全球第一,但中國大陸企業的技術創新水平與國外知名企業相比還有很大差距,需要加大研發投入,并將相關技術應用于實際生產中。

表1 汽車窗用電機領域專利申請人排名

3 優勢競爭者分析

汽車窗用電機技術集中度相對較高,博世、德昌電機、馬步奇是排名前三位申請人,均是汽車行業電機領域的主要供應商,在汽車窗用電機領域專利量相差不遠,合計專利數量占該領域專利總量的比例達到了15.6%,占排名前十企業的56.7%,可見三家企業雄厚的研發能力。

3.1 專利申請趨勢、專利類型、地域分布和法律狀態分析

博世、德昌電機、馬步奇汽車窗用電機專利申請趨勢與專利類型如圖4所示,三家企業在汽車窗用電機領域的起步較早。博世在20世紀90年代專利年申請量開始快速增長,2000年前后開始趨于穩定;德昌電機在2010年前始終處于少量布局的狀態,直至2010年后專利年申請量開始迅猛增長,表明2010年前后德昌電機在重點產品或核心技術上具有創新突破;馬步奇在20世紀90年代專利年申請量開始增長,之后一直趨于穩定。三家企業的發明專利占比均超過85%,遠超行業內平均水平,表明其技術創新程度在行業里較高,其中博世的發明專利占比超過97%,且數量最多,表明其技術創新程度最高。

圖4 博世、德昌電機、馬步奇汽車窗用電機專利申請趨勢與專利類型

圖5 為博世、德昌電機、馬步奇的汽車窗用電機專利地域分布,三家企業各自專利受理局中前三名國家/地區的專利申請量占各自專利申請總量的65%～87%,對目標市場具有很強的針對性。其次,中國和美國是三家企業均積極布局的核心市場,日本和德國也是布局的重點國家。

圖5 博世、德昌電機、馬步奇汽車窗用電機專利地域分布

博世、德昌電機、馬步奇汽車窗用電機專利法律狀態如表2所示,博世、馬步奇的失效專利占比接近50%,失效比例略高,從細分法律狀態來看,其中未繳年費、期限屆滿的專利數量較多。可見,博世、馬步奇在該領域的專利保護程度有待加強;另一方面,也是由于其技術起步較早,大量專利已經超過專利保護期限。三家企業的大量的失效專利對于行業內的其他企業來說,則是巨大的資源寶庫。博世、馬步奇處于審中狀態的專利占比不足15%,其新申請專利數量不多。而德昌電機的審中狀態專利占比非常高,超過40%,說明德昌電機近期在汽車窗用電機領域方面投入較大,后期有望趕超博世。

表2 博世、德昌電機、馬步奇汽車窗用電機專利法律狀態

3.2 研發方向分析

博世、德昌電機、馬步奇近20年在汽車窗用電機領域的各技術分支專利申請趨勢如圖6所示。

驅動機構技術是三家企業在汽車窗用電機領域的研發焦點,占比均超過專利申請總量的50%,其中博世起步最早,一直是研發焦點;德昌電機占比最大,是絕對研發焦點,從2010年左右開始在驅動電機技術分支提出大量專利申請,此后逐年增長;馬步奇自2010年后在驅動機構技術相關的專利申請量開始大幅增長。三家企業在減速機構的專利申請占比也均相對較高。此外,博世的外殼/支撐結構的專利申請占比也相對較高。

圖6 博世、德昌電機、馬步奇汽車窗用電機領域近20年各技術分支專利申請趨勢

博世、德昌電機、馬步奇的汽車窗用電機領域技術功效矩陣如圖7所示,顯示了三家企業驅動機構、控制單元、減速機構、連接結構、外殼/支撐物五大技術分支與提高穩定性、降低成本、減小體積、熱保護、防夾/安全、降噪等核心功效的關系。通過對驅動單元的技術創新,提高電機穩定性/可靠性,降低成本,減小電機體積以及降噪,均是三家企業在汽車窗用電機領域的布局熱點,具有較多解決方案。此外,通過外殼/支撐物減小電機體積是德昌電機的另一布局熱點,主要是在2010年左右提出了曲面外殼設計的電機結構,提高外殼空間利用率的技術創新,進而布局了大量相關專利申請。博世、德昌電機和馬步奇在熱保護、防夾兩個技術問題上的專利布局較少,屬于潛在的技術空白區。

圖7 博世、德昌電機、馬步奇汽車窗用電機領域技術功效矩陣

4 結 語

汽車窗用電機技術的發展歷史較長,1980年左右全球專利申請量開始快速增長;國內較全球而言起步較晚,1980年左右開始出現汽車窗用電機相關技術的專利申請;國內與全球趨勢中,專利申請量均在2010年左右加速增長。

中國的汽車窗用電機專利申請量已是世界第一,其次是德國、日本、美國、法國;但從高價值專利和全球主要申請人來看,德國和日本是主要技術來源國,其技術研發實力較強,占主導地位,中國發展前景廣闊,大有可為。

從電機結構角度進行技術分解,驅動機構分支都是汽車窗用電機領域的最主要的技術研發熱點。

汽車窗用電機技術集中度相對較高,排名前三位申請人(博世、德昌電機、馬步奇)的專利數量占車窗電機領域專利總量的15.6%,研發起步較早,技術發展較為成熟,且專利申請一直處于增長態勢,專利布局已經較為完善。驅動機構技術是三家企業專利布局密集的技術分支。在提高穩定性、降低成本、減小體積、降噪等方面都具有較多解決方案,在熱保護、防夾兩個技術問題上的專利布局較少。中國大陸企業要突破其技術壁壘,通常難度較大,可以采取差異化和包繞式專利布局策略,同時利用其大量已經失效專利,提高技術水平、節約研發成本。盡量避開博世、德昌電機和馬步奇的直接攻擊,從而在市場中贏得一席之地。

中國、美國、日本和德國是博世、德昌電機和馬步奇均積極布局的目標市場,目前在汽車窗用電機領域的專利強度很難在對方的重點市場進行正面競爭。中國大陸企業在中國市場具有本土優勢,可以重點突破,在美國、日本和德國市場可以采用“圍魏救趙”的策略,通過加大其他市場專利布局力度,經“市場共享”達到目標市場準入的目的。