整车***国内外专利技术 现状综述凌秋妮 吴洁霞 张云星 吴方圆 胡婷婷 孟家庆摘要：新能源汽车为我国汽车行业发展提供了一次机遇，我国 先后设立了863计划“电动汽车”重大科技专项、“节能与新能源 汽车”重大项目等，要求新能源汽车生产企业必须掌握动力、驱 动、整车控制系统三大核心技术，旨在培养企业研制生产出达到当 代国际水平并具有自主知识产权的电动汽车。本文从专利角度出 发，对整车***关键技术的国内外发展概况进行了分析，并从驾 驶员意图识别、网络管理、制动能量回馈、故障检测与诊断、动力 分配管理等方面进行了分析研究，提出了对整车***开展专利预 警评价研究的必要性/1/引言“十五”期间，国家设立了电动汽车 重大科技专项，专项确定了“三纵三横”的 研发布局，以燃料电池汽车、混合动力电动 汽车、纯电动汽车三种车型为“三纵”，整 车控制系统、驱动电机及其控制系统、动力 蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”。此外，国家发改委制定了 新能源汽 车生产准入管理准则，从2007年11月1日起实施，要求企业生产新能源汽车产品必须掌 握动力、驱动、控制系统三大核心技术，其中控制系统主要指整车*** 1。 整车*** （Vehicle Control Unit），也 叫动力总成***，是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件***的动作，驱动汽车正常行驶。 纯电动汽车整车***主要用于结构复杂的四轮驱动纯电动汽车和轮毂电机纯电动 汽车中，其作用是协调两个或两个以上电机 ***同步工作。对于结构简单的单电机驱动的纯电动汽车，通常由电机***实现扭 矩控制和再生制动控制等功能，不采用整车***。 而在混合动力汽车中，整车***主要用于协调发动机***与电机***的工作状态和动力分配，使整车能量高效合理地流动，且整车经济性、动力性、排放等各指标达到最佳结合点。2/ 整车***专利信息 分析与预警的必要性企业建立专利预警机制可以使企业在市场竞争中赢得主动，以应对跨国公司和发达国家企业在专利技术领域里对我国企业的挑战，维护我国企业的利益，避免专利***的发生，规避专利侵权行为，保护好自主专利权。整车***是新能源汽车（纯电动汽 车、混合动力汽车、燃料电池汽车）的核心技术之一，通过专利信息分析，可深入了解 国内外整车***关键技术方面的研发现状，掌握该领域国内外专利分布态势，了解 国内企事业单位及国外公司的专利申请情况，帮助相关企业寻找研发方向，提高其创造与运用自主知识产权的能力，并有助于企业打破国外竞争对手在技术、市场上的垄 断，促进新能源汽车产业的发展目前，整车***的主要消费市场和生产企业主要集中在日本（丰田汽车公司、日立汽车公司、日产汽车公司）、美国（通用 汽车公司、福特汽车公司）和欧洲（德国 Bosch公司、法国法雷奥汽车公司、瑞典沃 尔沃汽车公司），国内市场上以奇瑞汽车股份有限公司、北京理工华创电动车技术有限公司等单位研制生产的产品为代表，产品功能较为完备，基本可以满足电动汽车需求， 但与国际先进水平仍有一定差距。因此，有必要对整车***中的关键技术、关键设备 中的专利情况进行分析，并与相似专利技术 进行技术对比，排除整车***产业化中潜 在的知识产权风险，并提供规避建议。3/ 整车***专利信息 分析和预警研究的内容（1） 整车***的主要关键技术车辆的行驶控制，驾驶员意图识别技术协调电动汽车各个分系统正常工作，这是整车***最基本的功能。整车***根据司机的驾驶意图和车辆实时状态按照设定的控制程序向相关电控单元发送控制信号。例如，当驾驶员踩下加速踏板时，整车***向电机控制单元发送电机输出转矩信号，电机控制系统控制电机按照驾驶员的意图输出扭矩。车辆运行状态管理技术实时监测车辆的状态可以使驾驶员准确了解车辆行驶状态。整车***直接或者通过CAN总线通信获得车速、电池剩余电量、 电机转速、电流等车辆运行数据，将这些数据通过液晶显示单元进行显示，便于驾驶员准确掌握车辆整体运行状况完成相应操作。整车通信网络管理技术纯电动汽车整车通信网络是基于CAN总线技术的通信网络，具有多个丰从节点，整车***作为车载网络的丰节点，负责对网络状态的监管和对信息优先权的动态分配，对车载网络的正常运行具有重要意义。制动能量回馈控制技术电动汽车的电机可以工作在再生制动状态，对制动能量进行回收利用是电动汽车和传统能源汽车的重要区别。整车***根据行驶速度、驾驶员制动意图和电池组状态进行综合判断后，对制动能量回馈进行控制。 如果达到回收制动能量的条件，整车***向电机控制单元发送控制指令，使电机工作在发电状态，将部分制动能量储存在动力电池组中，提高车辆能量利用效率。故障检测与诊断技术整车***对整车运行状态进行实时监控。发生故障时及时报警、采取安全措施并发送错误代码，确保车辆安全行驶。按照出现故障的类别对整车进行保护，紧急情况下可以采取必要措施进行安全保护，以防止极端情况的发生。整车能量优化管理技术纯电动汽车有很多用电设备，包括电机和空调设备等。整车***可以对能量进行合理优化来提高纯电动汽车的续驶里程。例如当动力电池组电量较低时，整车***发送控制指令关闭部分起辅助作用的电气设备，将电能优先保证车辆的安全行驶。整车的动力分配管理技术（混合动力）在汽车行驶时，对汽车的动力源进行选择，合理分配动力。整车***作为控制核心，完成了这一控制，在汽车行驶过程中， 整车***按照既定的控制策略，根据驾驶员的需求和动力电池的荷电状态，选择发动机与电机其中之一作为汽车的动力源，或者同时选择两者对汽车进行混合驱动 2。风险分析内容包括：A整车***研发的技术风险分析对新能源汽车整车***的关键技术和所涉及的中国、美国和欧洲专利进行检索，对专利技术、专利申请人、专利发明人进行分析，掌握目前有效或可能授权的专利，从中分析企业自身技术、产品所面临的侵权风险。B整车***的市场风险分析对新能源汽车整车***的关键技术所涉及的中国、美国和欧洲专利进行检索，收集目前有效或可能授权的专利，分析上述地区专利信息的区域分布，了解整车***关键技术所面临的专利技术壁垒；分析区域专利技术，了解整车***在中国、美国和欧 洲不同的技术保护情况；分析专利区域申请人，掌握整车***在中国、美国和欧洲的竞争对手情况，分析竞争对手专利及产品信息，掌握各个竞争对手的研发实力与研发方向状况；分析重点专利，研判核心技术的专利情况。通过上述研究，从中研判国家或地区间的技术实力，分析整车***关键技术及产品可能面临的侵权风险。C我国整车***新技术研发方向与专 利保护策略对所搜集到的国内外整车控制技术领域相关专利进行分析，分析国内外整车***技术申请趋势，寻找国内外整车***技术研发的空白点与研发方向，为企业自身研发方向提供思路，帮助我国企业形成自主创新的技术与设备，并通过专利制度保护创新成果，防止侵权行为。4/整车***专利 发展概况(1) 国外主要生产企业专利概况在国外，整车***技术趋于成熟，各大汽车电子零部件企业及设计公司在电动汽车领域经验充足，都在积极开展整车***研发和生产制造，控制策略成熟度高，整车节油效果良好，***产品都通过了可靠性测试。国外主要研制生产整车***的企业有：日本日产汽车公司、日本丰田汽车公司、日本日立汽车公司、日本本田汽车公司、日本三菱汽车公司、韩国现代电器公司、美国通用汽车公司、美国福特汽车公司、德国Bosch公司、法国法雷奥汽车公司、 瑞典沃尔沃汽车公司等，其中介绍日本、美 国、欧洲最具代表性的公司概况及相关专利 申请信息如下： 日产汽车公司日产汽车公司（日文：日产自动车株式会社，英文：NISSAN MOTOR Co/LTD/） 是日本的一家汽车制造商，于1933年在神奈川县横滨市成立，目前在二十个国家和地区（包括日本）设有汽车制造基地。2010年12月3日，日产汽车有限公司发布了全新纯电动零排放LEAF聆风电动汽车， 新车在12月20日起投放日本市场以及欧美市场，并计划在2013年底进入中国市场，该款电动汽车采用了其自主研发的整车***，整车***用于接收来自组合仪表的车速传感器和加速踏板位置传感器的电子信号，通过子***控制直流电压变换器DCDC、车灯、除霜系统、空调、电机、发电机、动力电池、太阳能电池、再生制动系统。表1 目前日产汽车公司公开的部分相关专利申请列表优先权/专利号专利名称是否进入中国JP2004343989US6889126Control unit for hybrid electric vehicle混合动力电动车的整车***否US20040254695JP4165431B2EP2525078US120292919Engine start control system for hybrid electric vehicle 混合动力电动车的起步控制系统是CN102785658JP2012240544EP1544071US7349767Method and system for estimating a drivers intention驾驶员意图识别方法与系统否EP1544022US20050131588DE602004011739JP2005182123DE602004011739D1EP1544022B1JP8051701Regenerative brake for electric automobile 用于纯电动车的再生制动否JP2010154643Device and method for controlling regenerative braking force of hybrid vehicle 用于控制混合动力车辆再生制动的装置及方法否目前日产汽车公司公开的部分相关专利申 请列表如上表1：由表1中专利申请可知，日产汽车公司在整车***的各个关键技术布局全面，其专利 申请大多选择进入美国、欧洲，可见日产汽车在欧美市场战略布局决心，其中进入中国的同 族专利申请仅有一项，随着我国“三纵三横” 战略布局以及新能源汽车扶持政策的***，未来日产汽车或许会加速在我国的专利战略布局，抢占我国市场。美国通用汽车公司美国通用汽车公司（GM，General Motors Corporation）成立于1908年9月16日，自从威廉杜兰特创建了美国通用汽车公司以来，先后 联合或兼并了别克、凯迪拉克、雪佛兰、奥兹 莫比尔、庞蒂克、克尔维特、悍马等公司，从 1927年以来一直是全世界最大的汽车公司之一。在全球电动汽车的研制生产上，通用汽车是领跑者，旗下产品有Springo纯电动汽车， Spark纯电动汽车，Volt混合动力电动汽车等。表2 目前通用公司公开的部分相关专利申请列表优先权/专利号专利名称是否进入中国US120296502Forward-looking hybrid vehicle control strategy 前瞻性的混合动力汽车整车控制策略否US20070208467US7539562Hybrid vehicle powertrain control method and apparatus 混合动力汽车动力总成控制方法及装置是US8036785WO2007103840US20090182463CN101395552DE112007000515T5WO2007103840A3US20110125351CN102069795Driver Intention Detection Algorithm for Transmission Control 用于传动控制的驾驶员意图识别方法是DE102010051443A1EP2065274US8214120Method to manage a high voltage system in a hybrid powertrain system 混合动力汽车动力总成系统的高压安全管理方法是US20090118916CN101475000EP2065274A3EP2065274B1目前通用汽车公司公开的部分相关专利申 请列表如上页表2：由上述专利申请可知，通用汽车公司在整车***关键技术方面的专利布局较为全面， 且同族专利主要布局在欧洲和中国，是我国新能源汽车生产企业的主要竞争对手，我国汽车 企业在研制开发相关技术和产品时必须意识到可能存在的侵权风险并进行规避。德国Bosch (罗伯特博世) 公司德国Bosch公司1886年在斯图加特创办，主要从事汽车技术、工业技术的研制生产。现阶段，博世正在我国加紧布局电动车领域，博世已经为混合动力和电动车的动力总成系统建立起十分齐全的产品线，包括核心部件：电机、整车***、锂离子电池、充电器、制动 系统、车身***、泵，以及电子驱动所需的各类传感器。表3 目前德国Bosch公司公开的部分相关专利申请列表优先权/专利号专利名称是否进入中国WO2010130482 Controller/ in particular for a hybrid vehicle having an electirc drive and an internal combustion engine/ and method for operating a hybrid vehicle 适用于混合动力汽车的整车***否DE102007042724 DE102006032446 WO2006131255WO1990006863 Process for detecting the intention of a driver to start a motorvehicle 驾驶员意图识别的检测方法否DE3841978US130093367Method and device for actuating an electric machine in the motor starting mode用于驱动电动汽车起步模式的方法及装置否目前Bosch公司公开的部分相关专利申请列表如上表3：由上述专利申请可知，博世公司在整车***及其关键技术上已有专利布局，同族专利 申请主要集中在欧美；近几年来，随着博世公司在我国电动车产业的战略布局加速，博世公 司已成为我国新能源汽车生产企业的潜在竞争对手。(2) 国内主要申请人专利概况在国内，电动汽车发展迅速，涌现了很多电动汽车研究机构和企业，高校以北京理工大学、吉林大学、湖南大学等，企业以一汽、东风、奇瑞、北京理工华创电动车、杭州杰能等 为代表对整车控制系统进行了研发，目前已初步掌握了整车***的软、硬件开发能力，产 品功能基本可以满足电动汽车需求，已有小批 量产品进入市场。表4 目前我国有关整车控器方面的部分专利申请列表序号专利名称/专利号申请 (专利权) 人法律状态1一种混合动力汽车整车系统及其多能源控制系统和控制方法奇瑞汽车股份有限公司法律状态：公开公告日：2008/09/03CN200710302535/42采用可编程***的电动汽车整车***杭州杰能动力有限公司法律状态：授权公告日：2012/05/16CN201120363282/33一种用于混合动力系统的整车***东风汽车集团股份有限公司 湖北汽车工业学院法律状态：公开公告日：2007/01/17CN200520099404/74一种增程式电动汽车整车智能***湖南大学法律状态：公开公告日：2013/02/13CN201210425587/15通用化混合动力整车控制系统中国第一汽车集团公司法律状态：授权公告日：2010/09/08CN200920094157/X6一种电动车整车***中的电源技术北京理工大学法律状态：公开公告日：2005/01/26CN200410037838/4目前我国有关整车***方面的部分专利 申请如上页表4：5/小结与展望我国在发展新能源汽车上，起步不晚。据中汽协会不完全统计，201年我国新能源汽车 生产12 552辆，其中：纯电动汽车11 241辆、插电式混合动力1 311辆。销售新能源汽车12 791辆
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