基于incoPat的无线充电技术专利分析

基于incoPat的无线充电技术专利分析

赵烨

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心 天津市  300304

摘要：目前无线充电技术在多应用场景已实现广泛应用。本文采用incoPat专利数据库对无线充电技术的专利申请进行检索及分析，通过对全球整体申请趋势、技术来源国、重要申请人、技术构成进行对比分析，为国内相关产业的发展提供切实可行的参考。

关键词：incoPat；无线充电；专利分析

无线充电技术，是一种通过电磁感应、磁共振、射频、微波、激光等方式使电力能够经由空气介质传输到负载的技术，无需互连电线或电缆。通常无线充电系统包括连接在电源端的发射器以及连接在负载端的接收器，发射器通过天线或者耦合器件将输入功率完成电力发送，接收器接收电力后将其转换为直流或交流电以供负载使用。因其便捷性和良好的用户体验，这项技术已经从小功率电动牙刷到大功率电动汽车均实现了广泛的应用。随着无线充电技术标准的逐步统一、政策的稳步推进、国内外巨头的纷纷进入无线充电领域，从研发、技术、产业和知识产权等方面进行布局，以备抢占无线充电的领先地位。基于此，本文采用incoPat专利数据库对无线充电技术领域专利申请和布局情况进行检索分析，为我国相关产业的发展提供切实可行的参考。

1.无线充电技术简述

应用较为成熟的无线充电技术主要包括电磁感应技术、磁耦合谐振技术、无线电波技术和电场耦合技术等四种技术方式。

电磁感应技术是利用电磁感应原理，通过传输端的初级线圈和接收端的次级线圈感应产生电流，从而实现能量传输。电磁感应式无线充电的最大缺点是磁场会随着距离的增加快速减弱，加上能量是朝着各个方向发散，稍有错位，传输效率就急剧下降。

磁耦合谐振方式是利用相同振动频率的线圈彼此交换能量，实现从一个装置向另一个装置供电，其原理与声音的共振原理相同。电磁谐振式拥有更高的功率传输上限、更远的传输距离，并且在发射与接收端线圈摆放上更加方便，还可以同时对多个设备进行充电，且灵活性更大。

无线电波技术也称电磁波式无线充电，是一种较为成熟的无线充电方式，主要由微波发射装置和微波接收装置组成，其原理是将电力以微波形式发射到远程的接收设备，然后通过整流、调制、滤波等处理后转换为直流使用。

电场耦合技术的基本原理是利用电极间感应电场来传输电能，通过电场将电能从发送端转移到接收端。

2.无线充电技术专利分析

本文主要应用incoPat专利数据库，主要利用IPC和CPC分类号，并采用关键词进行进一步限定，对2000年后无线充电技术专利进行检索，对相关专利信息进行统计分析并提取其表现特征，主要涉及整体申请趋势、技术来源国、重要申请人、技术构成等 。

2.1整体申请趋势分析

如图1所示，该图示出了从2000年-2023年全球专利年申请量趋势，可见，专利的申请量整体上呈逐年上升的趋势（2022年和2023年部分申请尚未公开），并且从2020年达到顶峰，主要经历了萌芽期、增长期、稳定期三个阶段。

萌芽期（2000-2010年）：全球无线充电产业发展缓慢，应用场景有限，技术发展也不够成熟，有一定的技术壁垒；增长期（2010-2016年）：随着全球经济的快速发展，消费电子和电动汽车等具备无线充电需求的产业逐渐发展起来，从而进入了增长期；稳定期（2016至今）：从2016年开始，无线充电技术迅速实现产业化发展，广泛应用于生产生活多个领域，各国对无线充电技术的研发也愈发重视，如三星、苹果等巨头企业进行了完善布局，相关专利数量稳定在较高数值。

图1 全球专利申请趋势

2.2技术来源国分析

图2显示了无线充电领域全球专利申请的技术来源国申请趋势，其中申请区域在本文中定义为专利首次申请的国家或地区，在首次申请的国家/地区的专申请通常是在本国家或地区原创的专利申请，技术来源国分布反映了主要技术研发力量的分布情况，有助于了解各国家或地区的技术研发实力。从图中可知该领域专利申请区域主要为中国、日本、美国、韩国和德国。中国提交的专利申请量最多，中国无线充电实现了从商业化发展初期到规模化发展的转变，总体上中国无线充电技术的发展超出了业界预期；其后是日本、美国、韩国和德国，都是世界上经济较为活跃的国家或地区。

图2 技术来源国申请趋势

2.3重要申请人分析

图3列出了全球主要申请人的分布状况。从图中可以看出申请量排名前10位的公司虽然仅有2家是韩国公司，但其中三星和LG申请量分别位列全球申请量排名第一和第二，相较其他国家具有明显优势，表明韩国在该技术领域的主要技术集中在上述两家企业，具有垄断地位；美国公司和日本公司均为3家，包括苹果、丰田和高通等著名公司，表明美国和日本整体上具有较强的研发实力；前10名申请人中，中国申请人相对较少，虽然中国整体申请量较大，但未形成具有行业领先地位的申请人。

图3 全球申请人排名

2.4技术构成分析

主要针对电磁感应技术、磁耦合谐振技术、无线电波技术和电场耦合技术等四种技术方式进行分析。目前磁耦合谐振技术和电磁感应技术申请量相较其他方式占有绝对优势，主流的研究方向涉及距离、功率、效率、电磁兼容等技术问题，以及健康医疗、消费电子和交通运输等应用领域，也证明了上述两种无线充电方法在技术研究及商业应用上具备显著的优势。而无线电波技术和电场耦合技术申请量相对较少，具备一定的产研潜力。

图4全球无线充电技术构成

3结论与展望

从无线充电全球申请趋势来看，2016年后全球各国家和地区对无线充电专利的布局均颇为重视，从无线充电技术的全球产业竞争格局来看，以苹果、丰田、三星等公司为代表的美国、日本、韩国通过完善的专利布局在无线充电技术的全球竞争中占据有利地位，尽管目前正处于快速发展阶段，但专利作为一种新兴的生产要素势必会在无线充电产业竞争中发挥越来越重要的作用。近年来我国的专利申请量虽然占据优势，但专利对于提升企业竞争力的作用仍有待加强，可以依托我国高校及科研院所优势，加快促进已有科研成果的转化，既提高研发热情，也能提升企业竞争实力。同时，还可以在无线电波技术和电场耦合技术或其他形式的无线充电技术上进一步增加人员和资金投入，在尚未形成产研规模的细分领域有所建树。目前，我国电动汽车市场渗透率逐年增加，作为重点应用场景，亦可在电动汽车无线充电领域中拓展专利布局，在专利竞争中实现不断升级。

参考文献：

[1] Xiao Lu, Ping Wang, Dusit Niyato, Dong In Kim, Zhu Han. Wireless Charging Technologies: Fundamentals,Standards, and Network Applications[J]. IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS AND TUTORIALS, TO APPEAR,2015:1-40.

[2]陈婷.无线充电专利技术分析[J].电子世界,2017.

[3]向清琪.无线充电技术专利布局研究[D].湘潭大学,2017.

[4]杨阳.基于incoPat的河南大学专利信息分析[J].科技资讯,2022.