[專家觀點] 電池電動車之車體結構專利布局分析

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發表於 2023-07-20

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一般提到電動車，大多都是覺得電動車就是把原來的傳統引擎驅動置換成電動馬達驅動就能開著拉風上路，除了電路結構的組成外，沒有太多技術的考量空間，但是都忽略了其實這些設計都讓必須讓傳統的車輛底盤做出大幅的調整，並且電控動力、線路布置以及大量的電池排列安置等等均是電動車底盤設計重要的課題；因此，一個好的電動車底盤設計以及布局結構，除了必須讓車輛性能有好的匹配表現，同時也可以帶來駕駛艙面上整潔、乾淨、明亮的設計，以上種種特徵表現都來自於一個安全、穩定、紮實的底盤結構設計，絕非僅靠簡單置換動力單元的態樣就可完成設計需求，也因此，電動車底盤的結構布局也讓各家車廠在開發設計時費盡心思、絞盡腦汁，就是為了給使用者帶來更好的駕馭與使用需求。 研究背景 「2020/2021產業技術白皮書」的「電動車輛線傳底盤關鍵次系統技術」及「電動車輛線傳底盤關鍵次系統技術」章節分別指出，「因應智能車與電動車需求，電控動力底盤將為主流，未來車輛可能樣貌在於動力底盤整合、車體可隨需求快速更換」及「2022年各類電動車輛之總銷量將會超過1,000萬輛，可窺見電動車輛銷量於全球汽車總銷量占比提升，為一明確且值得提前布局之趨勢」1。 研究目的 藉由觀察「電池電動車2之車體結構」的專利技術走向以及專利布局，提供我國相關單位可發展之方向重點；同時，在研發與專利布局的同時，有效避開已知的專利壁壘，促進我國電池電動車產業發展。 專利檢索策略說明 將「電池電動車之車體結構」之檢索關鍵字區分成電動車、底盤、懸吊、車架及車體，同時搭配對應前述關鍵字的國際專利分類（International Patent Classification，簡稱IPC）或合作專利分類(Cooperative Patent Classification，簡稱CPC)，檢索出17,405案INPADOC同族發明專利申請（檢索日為2021年3月19日），再經由人工篩選出與電池電動車之車體結構相關的2,940案INPADOC同族發明專利申請(5,847件發明專利申請)，如表1所示。

表1 檢索策略

專利申請趨勢 圖1顯示「電池電動車之車體結構」相關專利每年申請數量的變化趨勢；其中，趨勢可區分為3個時期：1897年到1991年期間，每年只有零星的幾件專利申請提出，最高數量不超過6件。1992年到2005年期間，每年均有20件以上的專利申請提出，數量呈現上下振盪，這段期間年度最高數量為69件。2006年到2020年期間，數量從2006年的76件成長到2018年的759件，這段期間平均年度數量約356件。再者，以占比而言，1897年到2005年期間僅占全體的9%，2006年到2020年期間，占全體的91%。由此可見，特斯拉公司在2006年發表首款純電動跑車Tesla Roadster引起了全球的關注，加上電池成本的降低以及電池里程的增加3，使得全球專利申請人積極地進行專利布局。

圖1 專利申請趨勢圖

專利技術分類 圖2顯示「電池電動車之車體結構」相關專利以每件專利申請之第1個IPC作統計；其中，主要IPC包括：B60K 1/04（一般車輛之用於動力裝置的蓄電器）、B62D 25/20（機動車之上部結構之底板總成）、B62D 21/15（機動車之下部結構之有衝擊吸收裝置者）、B62D 25/08（機動車之上部結構之前部）、H01M 2/10（電池組之安裝架）、B62D 21/02（機動車之下部結構之車架構件）、B62D 21/00（機動車之下部結構）、B60L 11/18（一般車輛之使用電池作為電力推進者）、B60K 1/00（一般車輛之電動力裝置）及B60L 8/00（一般車輛之用自然力所提供的電力之電力牽引），總計對應3,478件（占整體的60%）專利申請。該些主要IPC可群組化成3個類別，分別為電動力相關類（1,914件，55%）、上部結構類（884件，25%）及下部結構類（680件，20%），如圖3所示。

圖2 專利技術分類統計圖

圖3 主要IPC統計圖

主要專利申請人分析 圖4顯示「電池電動車之車體結構」相關專利之主要專利申請人，包括：豐田、本田、日產、馬自達、三菱、保時捷控股、比亞迪、鈴木、福特、蔚來、現代、通用、BMW、奇瑞、雷諾、戴姆勒、吉利控股、斯泰蘭蒂斯及特斯拉等19家企業，占全體58%（3,370件）。其中，以豐田的745件（13%）最多，本田的573件（10%）排名第2，日產的351件（6%）排名第3。

圖4 主要專利申請人分析圖

技術功效矩陣圖 圖5顯示「電池電動車之車體結構」相關專利之專利技術及專利功效分類說明。

圖5 專利技術及專利功效分類說明

圖6顯示「電池電動車之車體結構」相關專利之技術功效矩陣。數量較多的主要技術功效包括： 153案的[T21,F22]、150案的[T27,F32]、143案的[T21,F32]、135案的[T12,F32]、109案的[T12,F23]、97案的[T12,F14]、94案的[T210,F32]、89案的[T11,F32]、84案的[T12,F33、83案的[T11,F14]及81案的[T22,F12]等11個。

圖6 技術功效矩陣圖

特斯拉專利布局現況 圖7顯示特斯拉專利布局。以US20100136402A1及US201061426254P專利為起始，分為二大方向，前者與電池外殼、熱管理相關，後者則與電池側向碰撞系統、結構有關。

圖7 特斯拉之專利布局圖

結語電池電動車之車體結構技術屬於成長階段，且推測全球專利申請人也會對此技術持續進行專利布局，建議相關業者加強自身產品的專利布局，並且落實產品的專利檢索調研，必要時針對市場上有競合關係的專利申請人所擁有的相關專利進行法律狀態監視及申請專利範圍確認，提早做好專利侵權風險管控。(若有本報告全文參考需求，可逕洽財團法人專利檢索中心免費索取) 財團法人專利檢索中心簡介 財團法人專利檢索中心為專司專利檢索調查服務之財團法人單位，具備有各技術領域的檢索專門人員，可提供委託人最佳品質的專利檢索與分析服務，若於專利檢索尚有相關問題亦可與我們聯繫指教。