早在20世紀初，美國便開始大規模生產電動汽車。當時，電動汽車非常普遍，1900年美國生產的所有汽車中有28%是電動汽車。但第一代電動汽車壽命短促——從1920年代開始，內燃機的性能得到改進，汽油價格降低，而且福特引進了裝配線，這導致人們喪失了日常使用電動汽車的興趣。
20世紀80年代，鋰離子電池的發明使人們再次對電動汽車產生了興趣，而隨著人們更深刻地認識到石化燃料對環境的影響，同時還擔憂會達到石油峰值，電動汽車的發展逐漸被視作一種必然情況。幾年後，汽車產業的主要廠商如克萊斯勒(Chrysler)、福特(Ford)、通用(GM)、本田(Honda)和豐田(Toyota)都加入了這股熱潮，且各自對於未來移動交通工具都有不同設想。由此出現了大量新創企業，試圖複製特斯拉(Tesla)的成功，同樣也取得了不同程度的進展。
電動車市場不斷擴大
觀察電動車市場的趨勢，節能減碳並不是電動汽車市場呈指數級成長的唯一原因。電動汽車為各行各業帶來的機會同時也加快了其發展，預計到2030年，電動汽車的市場規模將達1兆2,993億美元，年複合年成長率相當於19.8%(圖1)。
從數據看市場
有關電動車產業前景的另一個試金石是產業內各公司，尤其是新創公司募集的資金。數額越高，投資者對該產業的前景便越有信心。目前產業內的募資額共計231.5億美元，是移動技術領域中資金最充裕的區隔市場。可以肯定地說，資本市場對電動車產業的期望相當高。
雖然新型冠狀病毒大流行確實帶來了一定程度的不確定性，尤其是在Q1期間，中國採取檢疫措施，工廠關閉，導致零組件供應中斷，但仍可以觀察2019年底的情況(圖2)。
值得注意的是，2019年市場的的成長幅度在46%至69%之間波動，與前六年相比大幅萎縮。成長放緩與中美這兩個主要市場的銷量下降有關，銷量下降則是補貼減少、技術法規修改和油價下跌造成的結果。
專利趨勢
在電動車的架構中，底盤控制是支撐其他所有系統以及零件的骨架，因此本文將重點關注該領域的專利趨勢。首先，已確定下列技術為底盤控制系統的創新關鍵：
・電池布局
・電子設備布局
・推進裝置布局
・煞車系統
・轉向系統
・懸吊系統
・底盤
每項技術對應於一個特定的國際專利分類(IPC)分類號。如此一來，就可以在Patentcloud中快速找到並分析與這些技術相關的專利。然而，事實證明IPC的分類不夠精確。實際上，不僅是電動汽車，內燃機汽車和自動駕駛汽車(既可以由汽油驅動，也可以由電池驅動)也會應用底盤相關技術。透過專利的標題、摘要和權利要求中包含的關鍵字進一步縮小搜索範圍，找出專門適用於電動汽車市場的專利。其中所考慮的時間範圍涵蓋過去10年，包括來自IP5和WIPO專利局的同族專利，並從中歸納出以下趨勢。
專利申請總數增加 子技術領域發展速度不同
圖3顯示了上述技術的單項申請趨勢以及各項技術的累積趨勢。有趣的是，各種技術之間比例每年皆保持著一致的比例：煞車系統、轉向系統和推進裝置的布局等方面的技術在這十年中一直處於領先地位，而電池的布局和底盤方面的技術是申請專利數量最少的技術。
至於總體趨勢，從專利的角度來看，可以明顯看出電動車產業受到越來越多的關注，在這十年之初時專利申請數量便持續成長。從2016年開始，此成長似乎已經穩定下來。同樣值得注意的是，自2018年以來的明顯下降趨勢與專利申請提出和公布之間18個月的延遲有關，而與專利申請數量的實際下降無關。
電池布局初期受關注 隨後呈下降趨勢
如標題所述，電池是過去十年中申請專利最少的技術。比較電動車專利申請趨勢和總體趨勢，注意到大部分的專利都是在這十年中的前五年申請的(圖4)。這表示，在電動汽車引起新一輪關注的最初幾年，主要廠商關注於如何改進牽引電池組的布局，但最近幾年已轉而關注其他技術。儘管如此，電池布局方面仍有專利申請，而且還引進了幾項重要創新。
電子設備的布局高速度成長
這方面技術的申請趨勢突顯了在過去數年，隨著總體趨勢的上升，與機箱內電子設備的布局相關創新的數量也在增加，而且速度還要更快。在這十年之初，即2012年至2014年間，出現了一個平穩期，而隨後幾年則再次引發了關注(圖5)。
推進裝置布局申請數量達峰值
在2012年至2014年間，推進裝置技術的專利申請數量也出現了下滑，但隨後持續成長，2017年幾乎達到顛峰。該技術自2013年轉向系統相關專利首次超過該技術後，重新成為專利最多的技術中的第二位(圖6)。
煞車系統相關專利數量下滑
作為專利技術最多的區塊，煞車系統的專利申請數量逐年持續成長，為電動汽車領域的成長提供了大部分推動力。
經過多年高於平均水平的成長，2018年後，其專利申請數量開始略有下降(圖7)。
底盤專利申請增加
底盤的設計和布局與電池的布置同樣都是過去十年中獲得專利最少的技術領域。然而，從2015年開始，其專利申請數量突飛猛進，在2018年達到頂峰。如下圖8所示，這個產業領域的廣泛關注點與一些關鍵參與者，以及一些新創公司推出的創新有關。
轉向系統相關申請放緩
轉向系統是另一項在過去十年中不斷獲得專利的技術領域，其數量為產業前三名。與總體趨勢相比，轉向系統相關申請在開始時成長緩慢，僅在2012年至2013年期間才開始穩步成長(圖9)。
懸吊專利初期成長緩慢 近年快速成長
歷經幾年的停啟，在2014年後懸吊技術才引起關注。2018年，與底盤領域和推進裝置的布局領域一樣，懸吊系統技術領域的專利申請也呈現上升趨勢，而之前由於延遲18個月公布的原因，缺乏相關數據，導致圖表上呈現下降趨勢(圖10)。儘管如此，未來幾年，這些技術領域有望得到越來越多關注。
主要廠商及其關注點
將上述圖表所收集的數據匯入專利矩陣儀表板中，查看產業中的主要廠商關注哪些技術(圖11)。
從圖表中可以分析出一些洞見：
儘管特斯拉為電動汽車產業帶來了一些有影響力的創新，但它擁有的專利屈指可數。而考慮到伊隆．馬斯克對專利的看法—「扼殺進步，鞏固大公司的地位，並使法律界人士，而不是真正的發明家富裕」，這一點不足為奇。特斯拉的競爭對手尼古拉(Nikola)專注於氫燃料電池驅動的長途卡車和越野車，在底盤控制領域申請的專利也很有限。
雖然大多數公司的專利申請活動同時集中在至少兩到三個技術領域上，但其中一些公司，尤其是煞車系統廠商博世、大陸(Continental)和電子設備廠電裝(Denso)，則完全集中在單一技術領域。
電動汽車產業內排名前三的申請者是豐田(Toyota)、現代(Hyundai)和博世(Bosch)。特別有意思的是，豐田累積了龐大的投資組合。這幾乎可以肯定是其在混合動力汽車和運動型多用途車(SUV)市場領先地位的結果。事實上，隨著Prius的推出，該公司率先在1997年大規模生產和銷售這種車型。近年來，隨著世界各國政府推動綠色解決方案，伴隨著更嚴格的法規，豐田也投入了更大量資源來開發電池驅動汽車。
此外，在設想未來移動交通工具時，豐田優先考慮的並不是現階段成為產業標準的鋰離子電池，而是氫燃料電池。不過，2021年豐田宣布了與松下合作，共同推動固態電池的研究。因為大家將這類電池視作一種能夠在控制重量和成本的同時提高續航里程的解決方案。豐田的產品如此多樣化，其專利組合在底盤控制領域遙遙領先也不足為奇了。
重要創新
如上所述，為減少溫室氣體排放，世界各國政府都在積極推廣電動汽車。因此，傳統汽車製造商和新創企業正進一步加大在研發領域的投入。底盤技術是這場革命的一個很好的起點，原因是這些系統可以同時利用於傳統汽車和電動汽車上，因此可以在降低成本的同時，追求各種具備電子整合性的機械模組或更靈活的空間配置來促進轉型。
例如，福斯(Volkswagen)的模組型電氣化工具套件(德文原文為Modularer Elektrobaukasten, MEB)底盤平台(圖12)已應用於該集團的各種車型，包括奧迪(Audi)、西亞特(SEAT)、Škoda和福斯本身，其目標是整合電子控制，減少微處理器的數量，推進新的駕駛員輔助技術的應用，並在一定程度上改變汽車的製造方式。
據該公司稱，此創新平台帶來了多項好處：
・增加乘客空間
・最佳主電池組定位規格
・電池容量可根據每個駕駛的需求變化
索尼則在其VISION-S概念車中導入了類似概念，並在2021年拉斯維加斯消費電子展上發布。其設計的關鍵點是緊湊的動力系統布局和超薄電池組，兩者結合後，可以更自由的布置客艙環境(圖13)。索尼的新聞稿中明確指出，這款車也極為關注安全特性。
除了福斯和索尼推出的模組化底盤解決方案外，奧迪還嘗試透過電子底盤技術，將底盤的懸吊系統、煞車系統和轉向系統連接起來，以提高駕駛舒適性、靈活性和效率。這一概念開發出了電子底盤平台(ECP)，該平台將奧迪中型、全尺寸和豪華車型的底盤系統各零件相互連接起來，然後透過軟體來協調它們的功能(圖14)。該平台最早的實際應用是2015年的奧迪Q7。
第三個需要關注的創新來自2011年成立的以色列新創公司Ree Automotive，該公司開發了一項技術，將動力系統、轉向系統、懸吊系統和電機整合到車輪中，以實現平底盤系統。當涉及到車內的空間布局時，將主要零件匯集到車輪中提供汽車製造商更大的自由度。然而，它最明顯的優勢在電動汽車產業產生了極大的迴響：完全扁平的底盤設計允許使用較大的電池組，可以克服或是至少部分克服如今電池的容量限制。
品質和價值
最後，分析這些專利的品質和價值，當涉及到智慧財產權時，品質遠比數量重要。圖15詳細說明了涉及電動汽車底盤控制系統的每個廠商專利組合的品質和價值。從中可以發現所涉及專利的平均價值偏低：事實上，D級專利占總數的50%以上。對此一種可能的解釋是，作為一個相對較新的產業，涉及電動汽車專利的貨幣化活動總體上仍然相當有限(圖16)。
完全不同的狀況是這些專利的品質狀況(圖17)，AAA級、AA級和A級專利幾乎占總數的50%。豐田、現代、博世和電裝這四家公司擁有的高品質專利最多。
未來發展可期
金融數據和專利數據都證實，在移動交通工具的未來發展方面，電動汽車產業有很大潛力。底盤控制系統的專利申請數據告訴我們，該領域仍在發展中，可望在未來幾個月觀察到更多的新技術與產業動態。
(本文作者Andrea Orivati任職於孚創雲端；Eugene Lu為世博科技分析師；原文刊登於孚創雲端網站)
