報告簡介

電化學儲能產(chǎn)業(yè)專利導航分析報告是深圳市電池行業(yè)協(xié)會聯(lián)合深圳市恒程創(chuàng)新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司共同開展的電化學儲能產(chǎn)業(yè)專利導航項目的研究成果，報告圍繞鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、鉛炭電池等領(lǐng)域，電池管理技術(shù)、能量管理技術(shù)、熱管理技術(shù)等技術(shù)，結(jié)合專利、論文、政策、市場，全面解析全球、中國及深圳的電化學儲能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與趨勢、專利申請態(tài)勢及技術(shù)發(fā)展趨勢等，為深圳建設(shè)世界一流新型儲能產(chǎn)業(yè)中心提供導航建議。

電化學儲能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和儲能變流器構(gòu)成。在電化學儲能系統(tǒng)中，電池組將狀態(tài)信息反饋給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)將其共享給能量管理系統(tǒng)和儲能變流器；能量管理系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)化及調(diào)度決策將控制信息下發(fā)至儲能變流器與電池管理系統(tǒng)，控制單體電池/電池組完成充放電等。本章將重點對電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、儲能變流器這三個電化學儲能系統(tǒng)的重要組成部件以及電化學儲能系統(tǒng)集成進行專利導航分析研究。

圖1 電化學儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

01、電池管理系統(tǒng)專利導航

BMS電池管理系統(tǒng)（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）俗稱電池管家，主要就是為了智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現(xiàn)過充、過放、過流等情況，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。電池管理系統(tǒng)技術(shù)是目前的技術(shù)研發(fā)熱點。電池管理系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新是推動電動汽車和可再生能源發(fā)展的重要方向，目前中國的電池管理系統(tǒng)技術(shù)在全球處于領(lǐng)先地位。

02、中國專利態(tài)勢分析

截至到2023年11月30日，在智慧芽數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)檢索式檢索與人工篩選，最終確定涉及電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的中國專利申請共40541件。其中，國內(nèi)專利申請總計35337件，國外來華專利申請總計5204件。在此檢索基礎(chǔ)上，對中國、廣東省和深圳市在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的專利申請狀況從專利申請趨勢、專利區(qū)域布局、主要申請人狀況等多個方面進行分析。

03、中國專利申請趨勢分析

圖2 電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的中國專利技術(shù)生命周期圖

通過對電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域中國專利申請量和專利申請人隨年代變化趨勢的分析，可以初步掌握中國電池管理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢，一定程度上反映了電池管理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展歷程、技術(shù)生命周期的具體階段，以及預(yù)測未來一段時間的發(fā)展趨勢。

如圖3.2所示，根據(jù)電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的中國專利申請量和專利申請人隨時間的推移而變化的曲線，可將技術(shù)生命周期劃分為：

（1）第一階段（2008年之前）為技術(shù)萌芽期，中國在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的專利申請數(shù)量和專利申請人數(shù)都很少，專利技術(shù)發(fā)展較為緩慢，屬于電池管理系統(tǒng)技術(shù)的技術(shù)導入期。

（2）第二階段（2008年-2014年）為平穩(wěn)發(fā)展期，中國在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的專利申請量和專利申請人數(shù)整體呈現(xiàn)平穩(wěn)增長態(tài)勢，隨著中國新能源汽車的發(fā)展，越來越多車企和電池研發(fā)的企業(yè)加入電池管理系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)，但由于前期技術(shù)發(fā)展較為緩慢，年專利申請量保持平穩(wěn)增長。

（3）第三階段（2015年-至今）為快速增長期，專利申請量和專利申請人數(shù)整體呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。2022年電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的中國專利申請量達5591件，專利申請人數(shù)量超2200個，反映了電池管理系統(tǒng)技術(shù)是目前的技術(shù)研發(fā)熱點，在儲能系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用。同時國內(nèi)對知識產(chǎn)權(quán)保護意識不斷加強，越來越多的企業(yè)通過專利申請保護其核心技術(shù)和創(chuàng)新成果，從而提升其產(chǎn)品在中國及國際市場的核心競爭力。

04、中國專利申請類型和法律狀態(tài)分析

圖3 電池管理系統(tǒng)的中國專利申請類型分布

圖3.3示出了電池管理系統(tǒng)的中國專利申請類型分布，從圖中可以看出，在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，發(fā)明專利占中國專利申請總量的72.79%，實用新型專利占中國專利申請總量的27.20%。發(fā)明專利占比遠高于實用新型專利，說明電池管理系統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新水平高。

圖4 電池管理系統(tǒng)的中國專利簡單法律狀態(tài)分布

圖3.4示出了電池管理系統(tǒng)中國專利申請法律狀態(tài)分布，從圖中可以看出，專利權(quán)有效專利占比約43.54%，審中專利占比約30.99%,失效專利占比約25.47%。審中專利占比超三成，說明電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠暾埢顒踊钴S度很高，目前正處于行業(yè)的快速發(fā)展期，技術(shù)創(chuàng)新還存在較大的上升空間。

05、專利區(qū)域布局分析

圖5 電池管理系統(tǒng)中國專利申請的技術(shù)來源地區(qū)

圖3.5示出了電池管理系統(tǒng)中國專利申請的技術(shù)來源地區(qū)，從圖中可以看出，在電池管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，國內(nèi)專利申請量共3.5萬件，占中國專利申請總量的87.08%。國外在華布局專利量共5215件，占中國專利申請總量的12.92%。其中，韓國在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域中國專利申請量占中國專利申請總量的比重最高為3.59%，其主要的專利申請創(chuàng)新主體包括株式會社LG新能源（725件）、現(xiàn)代自動車株式會社（321件）、三星SDI株式會社（204件）、起亞自動車株式會社（171）等。美國在中國的專利申請占中國專利總量的3.55%，其主要的專利申請創(chuàng)新主體包括福特全球技術(shù)公司（203件）、通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司（142件）、CPS科技控股有限公司（74件）等。日本在華布局專利占比2.81%，其主要專利申請創(chuàng)新主體包括豐田自動車株式會社（146件）、本田技研工業(yè)株式會社（106件）等。國內(nèi)的電池管理系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)的競爭對手主要來自于韓國、美國、日本。

圖6 電池管理系統(tǒng)中國專利申請的國內(nèi)區(qū)域分布

圖3.6示出了電池管理系統(tǒng)中國專利申請的國內(nèi)區(qū)域分布，我國電池管理系統(tǒng)專利申請主要集中在廣東省、江蘇省、北京市、上海市、浙江省和安徽省等地區(qū)，廣東省的電池管理系統(tǒng)專利申請數(shù)量達7923件，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，反映了廣東省在電池管理系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)水平在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，產(chǎn)業(yè)聚集度最高。其次是江蘇省，其電池管理系統(tǒng)的國內(nèi)專利申請量共4460件，排名第二。

06、主要專利申請人分析

專利申請人是專利申請的創(chuàng)新主體，也是專利布局的謀劃者，通過專利申請人的排名情況，可以預(yù)測電池管理系統(tǒng)未來的市場競爭格局，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)潛在的對手或合作伙伴。

圖3.7示出了電池管理系統(tǒng)中國專利申請量前二十的專利申請人排名，統(tǒng)計過程中將各子公司的申請量與母公司的申請量進行了合并統(tǒng)計。從圖中可以看到，電池管理系統(tǒng)中國專利申請總量排名前二十位的申請人中，有14家是中國企業(yè)（寧德時代、比亞迪、北京新能源、億緯鋰能、蜂巢能源、吉利控股集團、中國第一汽車股份有限公司等）、、1家中國政府單位（國家電網(wǎng)）、3家韓國公司（LG新能源、現(xiàn)代自動車株式會社、三星SDI）、1家德國企業(yè)（羅伯特博世有限公司）、1家美國企業(yè)（福特全球技術(shù)公司）。其中，國家電網(wǎng)在電池管理系統(tǒng)專利申請量共725件，排名第一，LG新能源在電池管理系統(tǒng)專利申請量共717件，排名第二。寧德時代在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的國內(nèi)專利申請量698件，排名第三。LG新能源、羅伯特博世、現(xiàn)代自動車等外國企業(yè)是國內(nèi)電池管理系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)的主要競爭對手。

圖8 電池管理系統(tǒng)中國專利申請量前二十的國內(nèi)專利申請人排名

圖3.8示出了電池管理系統(tǒng)中國專利申請量前二十的國內(nèi)專利申請人排名，可看出，BMS的專利申請人類型主要是整車廠商、動力鋰電池廠商、獨立的BMS生產(chǎn)商。其中，國家電網(wǎng)在電池管理系統(tǒng)的專利布局最多，共757件，其次是寧德時代和比亞迪，分別為698件、653件。

07、高價值專利分析

國內(nèi)高價值專利篩選標準為截止2023年11月30日，專利權(quán)維持時間為十年或十年以上的專利，也就是專利申請日期在2013年及2013年以前的有效專利。由于專利權(quán)維持年限越長，后續(xù)的專利權(quán)維持費用越高，也反映出該專利的市場價值越高。

經(jīng)統(tǒng)計，在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，申請日期在2013年及2013年以前的國內(nèi)有效專利共884件，其中包括實用新型24件（2013年的實用新型專利申請），860件發(fā)明專利。

如圖3.9所示，從主要的專利權(quán)人來看，惠州市億能電子有限公司在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的高價值專利最多為56件，惠州市億能電子有限公司集研發(fā)、銷售、制造、服務(wù)于一體的技術(shù)領(lǐng)先、市場占有率高（＞30%）的電動汽車電池管理系統(tǒng)專業(yè)供應(yīng)商。其次，國家電網(wǎng)有限公司在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域共有專利權(quán)10年以上的高價值專利共52件，排名第二。比亞迪股份有限公司共有專利權(quán)10年以上的高價值專利45件，排名第三。

如圖3.10所示，從高價值專利的區(qū)域分布來看，廣東省的高價值專利數(shù)量共242件，國內(nèi)遙遙領(lǐng)先，主要專利權(quán)人有惠州市億能電子有限公司、 比亞迪股份有限公司、東莞鉅威動力技術(shù)有限公司、惠州市樂億通科技有限公司等。其次是北京市，共有專利權(quán)10年以上的高價值專利165件，主要專利權(quán)人為國家電網(wǎng)有限公司、北汽福田汽車股份有限公司、清華大學等。

電化學儲能產(chǎn)業(yè)專利導航項目簡介

隨著我國碳達峰、碳中和目標逐步推進落實，光伏、風電等新能源在能源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提高，電力系統(tǒng)對靈活性資源的需求愈發(fā)迫切，儲能作為提升系統(tǒng)靈活性的重要選擇，迎來了前所未有的發(fā)展機遇期。根據(jù)不同的儲能技術(shù)，儲能主要分為機械儲能、電化學儲能、熱儲能、化學儲能、電磁儲能等，其中，電化學儲能憑借其受自然環(huán)境影響小、建設(shè)周期較短、安裝便捷、使用靈活等優(yōu)勢，受到市場普遍關(guān)注，成為未來主流的儲能技術(shù)發(fā)展方向。

在此背景下，深圳市電池行業(yè)協(xié)會聯(lián)合深圳市恒程創(chuàng)新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司打造電化學儲能產(chǎn)業(yè)專利導航，建立專利信息分析與產(chǎn)業(yè)運行決策深度融合、專利創(chuàng)造與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力高度匹配、專利布局對產(chǎn)業(yè)競爭地位保障有力、專利價值實現(xiàn)對產(chǎn)業(yè)運行效益支撐有效的工作機制，助力深圳建設(shè)世界一流新型儲能產(chǎn)業(yè)中心。

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