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丰田的专利保护策略到底精明在哪？
2018-08-21 来源： 知识产权课堂 上个月，日本政府发布的《氢能源基本战略》，将氢能源视为保障能源安全与应对气候变化的“杀手锏”，2050 年要做到燃料电池汽车全面普及，燃油汽车将全面停售。 当然，燃料电池不算什么新技术，全世界范围前前后后搞了50年，小布什在任期还强制推行过，但是都没成功。 所以，我当时对日本的《氢能源基本战略》并不是特别看好。 直到我看到了丰田Mirai。。。 目前来说，丰田Mirai是最为成熟并实现量产的燃料电池汽车。日文名发音“みらい”——意为“未来”，目前Mirai还没进入中国市场。 Mirai的驱动系统包括高压储氢罐、动力电池、燃料电池、升压电路、驱动电机和动力控制系统。  图片来源：互联网 高压储氢罐 对于燃料电池汽车而言，高压储氢罐就相当于传统燃油车的油箱。 Mirai使用两个高压储罐来储存高压氢气，其最高压力为70MPa，可储存5公斤氢燃料。 为了保证高压储氢罐的安全性，Mirai的储氢罐采用碳纤维和凯夫拉复合材料，甚至可以抵挡轻型枪械的攻击。 动力电池 燃料电池汽车中需要配备二次电池，在加速或爬坡过程中提供额外电量，并在制动过程中回收部分电能以节约燃料使用。Mirai的动力电池采用镍氢电池，其最大输出电压为650V。 燃料电池 丰田的燃料电池系统自成体系，Mirai的燃料电池功率密度得到极大提升，达到了3.1kW/L，最大输出功率为114kW。其中包括370片电池单体，采用紧凑型一排堆叠方式，并安装在车地板下方。 升压电路 Mirai的燃料电池发电后要经过升压电路后驱动电机，其升压后的电压为650V。而高压电机在同等功率下降低了电流值，减少了电机铜损和发热，可以提升系统效率。 驱动电机 Mirai的驱动电机采用交流同步电机，其峰值功率为113kW，最大扭矩为335kW。 丰田于1992年开始启动对氢燃料电池汽车的研发工作，2002年12月丰田在美国和日本上市第一款燃料电池汽车型“Toyota FCHV”，此后丰田又陆续研发了TOYOTA FCHV，FCHV-adv等车型，经过20年的试错及持续研发，丰田最终在2014年12月推出新一代燃料电池汽车——Mirai。  图片来源：互联网 不得不说，外形真的特别cool！ 据我了解，丰田在燃料电池及燃料电池汽车方面投入大量研发经费，同时布局了大量专利。 我以关键词“燃料电池汽车”和申请人“丰田 toyata”进行初步检索，一共得到了3693条数据，约1485个专利族（检索截止日期为2018年4月1日）。 1、申请趋势  丰田关于燃料电池汽车的专利最早申请于1993年，与1992年开始进行燃料电池汽车的研发一致。 此后，丰田在燃料电池汽车方面的专利申请持续稳定增长，显示了丰田在燃料电池汽车方面持续投入进行研发。 2007年，丰田燃料电池汽车的专利申请达到顶点，为137件，而在次年即2008年，丰田发布了FCHV-adv。 Mirai于2014年12月上市，而同年的专利申请量也达到了一个小高峰，为109件。 可见丰田在相关车型发布之前会集中对相关的技术进行专利保护，以防止可能的风险。 2、地域布局 统计丰田在各个国家的专利公布情况，可以看到排在前10位的国家分别为日本、美国、中国、德国、韩国、加拿大、欧洲、印度、俄罗斯和巴西。可以看出丰田很重视在日本本土对相关技术的保护，此外丰田也比较重视美国、中国和德国等国家的市场。  在燃料电池汽车领域，丰田无论是在市场还是技术上都处于世界领先地位。那么他们是如何通过专利保护来巩固自身的地位，阻遏竞争对手发展的？ 我们来通过一组专利族的解读，来对丰田的专利保护策略进行初步的分析。 我选取了这组专利族在全球范围内供包含84个同族专利，其在中国的申请就包括两个PCT申请（CN1842427A、CN1842428A）及其3个分案申请（CN101177125A、CN101612882A、CN101164806A）。 上述5个专利申请均已获得授权，并且其专利权一直维持有效。 但其实，氢燃料电池的唯一产物是水，如果不及时将水排出，会影响燃料电池的反应速率和输出功率。如果将水一直储存在车上，将会占用较大空间并增加电力消耗，因此必须要将燃料电池生成的水及时排出车辆。 如果排水溅湿车轮，有可能引起车轮打滑，影响行车安全；如果排水飞溅，可能溅湿路边行人或者打湿后面车辆的挡风玻璃，这对于注重不给他人带来麻烦的日本人来说，显然是不可容忍的。 针对这个问题，丰田通过两个角度对采用的技术方案进行保护： 一是侧重于排水结构，通过车辆结构形成特定空气流路径，限制排出的水被车辆行驶风卷起飞散（CN1842427A）； 另一种角度控制排水排放阀的开度的算法，其根据车辆的行驶状态（如车速、转弯状态、加速度等）、环境参数（温度、雨雪天气等）等选择是否进行排水或者通过不同的排水口进行排水（CN1842428A）。 下面我们再来分别对这两篇专利进行简要分析。 1） CN1842427A——移动体 CN1842427A主要是通过排水口的位置和车辆结构形成特定空气流路径，限制排出的水被车辆行驶风卷起飞散。 具体实施方案如下：
丰田设计了8个技术方案用来解决这个技术问题，这八个技术方案可以分为3类： 1）将排水口设置在车辆前部，阻挡行驶风或者引导行驶风来排水； 2）将排水口设置在中部，利用排出的废气形成空气幕减少行驶风的影响； 3）设置较大的缓冲槽，利用加速和减速（或高速和低速）行驶对水的影响来控制排水的时机。 对于每一个技术方案，专利文献还给出了多个变形例，以对于相关的技术方案进行充分挖掘和布局，同时多个实施例也可以更好的支持权利要求，以便在权利要求书中进行高度概括来扩大其保护范围。 2）CN1842428A——移动体 CN1842428A主要是根据车辆的行驶状态、环境参数等决定排水阀开度以及是否进行排水或者通过不同的排水口进行排水。 具体实施方案如下：
这篇专利中，丰田设计了6个技术方案以解决其技术问题。其中第5、6个技术方案与CN1842427A的第7、8个实施例相同。 其余4个技术方案从三个方面来解决其技术问题： 1）通过车辆运行状态和环境参数来控制排水； 2）通过控制可动排放管的角度来调节排水角度； 3）通过调节燃料电池温度来调节蒸汽水量和液体水量。 第一个技术方案中由于涉及较多参数，丰田在说明书中列举了大量根据车辆运行状态和环境参数调节排水的例子来支持其权利要求。 通过阅读CN1842427A、CN1842428A的技术方案可以发现，CN1842427A侧重于排水口结构和位置，而CN1842428A重在保护排水方法，二者结合可以得到一个完整的燃料电池汽车排水技术方案。 CN1842428A的四种排水控制算法，第一种算法与CN1842427A的第一实施例的排水结构相对应，第二、三种算法与CN1842427A的第六实施例的排水结构相对应，第四种算法可以作为前面三种算法的补充，与前面的算法并不冲突和矛盾，可以适用于任何一种排水结构中。 通过CN1842427A、CN1842428A这两篇专利可以看出，丰田针对燃料电池汽车的排水问题做出了充分专利挖掘和布局，从大的方面看，分别通过结构和排水控制算法对技术方案进行保护，从细节看，设计了多种实施例以构建完善的专利壁垒，竞争对手在排水方面很难绕过丰田的专利。 面临日渐激烈的竞争趋势，丰田使用了较为完善的专利保护策略来维持其领先优势。目前丰田燃料电池汽车Mirai的排水功能是通过人工按下排水键进行排水，但是这不妨碍丰田在排水方面布局大量专利提前对竞争对手进行防范。 虽然我也只是管中窥豹，但是很佩服丰田的专利保护策略，充分体现了 “专利的意义不在于自己使用，而在于防止竞争对手采用”。 作者|关静茹
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