“我们已经不是汽车制造商”,如此断言的是美国特斯拉 (Tesla)的员工。
成为世界屈指可数的纯电动汽车(EV)制造商、刚刚启动新款车、纯电动皮卡“Cybertruck”供货的特斯拉似乎正在发生变化(图1)。当人员问及上述发言的真实含义时,特斯拉员工先是说“纯电动汽车业务将继续发展”,在此基础上又表示“将扩大能源业务等,不断超越整车企业的框架”。
图1特斯拉的新款纯电动汽车“Cybertruck”。2023年11月末开始供货。(图片来自特斯拉)
拥有与特斯拉匹敌的纯电动汽车销量的中国比亚迪(BYD)也站在了岔路口。比亚迪2022年宣布停止生产内燃机汽车,致力于发展纯电动汽车和插电式混合动力车(PHEV)。
2023年12月22日,比亚迪宣布在匈牙利新建该公司首个欧洲汽车工厂。在此之前,预计2024年内该公司首个中国以外的乘用车工厂将在泰国投产。在中国积蓄力量的比亚迪正式开始进军世界市场(图2)。
图2 进军世界市场的比亚迪
两家企业的发展势头强劲,但也存在风险因素。“纯电动汽车市场增长正在放缓”等声音自2023年下半年开始不绝于耳。在中国,价格竞争激化,纯电动汽车的库存增加,而在德国等欧洲国家,停止对纯电动汽车补贴的话题正在升温。
在这种情况下,纯电动汽车的双雄将描绘怎样的未来?为了弄清两家企业强大的根源和未来的发展方向,我们对特斯拉和比亚迪积累的专利实施了分析。虽然同样是成为汽车厂商约20年的企业,但我们发现了两者在方向性上的差异。
发动机专利持续减少
在预测特斯拉和比亚迪的未来之前,让我们先梳理一下传统汽车制造商的技术变迁。以日本丰田为例,我们利用运营专利信息的日本Patentfield (京都市)的检索工具进行了分析。针对2003年开始的20年里申请的专利,按照向多个国家申请的同一专利计为1项的“专利族(Patent Family)”原则进行了调查。另外,因为专利自申请日(优先权日)算起1年半之后公开,所以最近的申请件数显得比实际要少。
按照作为发明内容的国际性分类的“IPC(International Patent Classification)”和“申请年份”这2个项目进行了筛选。此外,IPC以“Section”作为大类,之下细分为“Class”、“Subclass”、“Maingroup”和“Subgroup”。
观察IPC各等级中的专利申请的时间序列变化,很容易掌握丰田积极推进的研发主题的大致趋势(图3)。作为汽车制造商,“B60”(车辆整体)的专利数量较多这一点或许并不让人感到意外。
图3 按IPC等级分类的丰田的申请专利
“F02”(燃烧发动机·热气或燃烧生成物的发动机装置)与发动机有关。图为利用Patentfield提供的“AI专利综合检索与分析平台Patentfield”、将丰田的专利按照“IPC等级”和“申请年份”等2个项目进行筛选后形成气泡图的结果。(来源:日经Automotive利用Patentfield的数据制作)[点击图片放大]
在制作的气泡图中,明确体现出丰田的研发方针的是“F02”(燃烧发动机·热气或燃烧生成物的发动机装置)的变化。F02属于发动机相关专利所属的等级,2007年达到顶峰后申请件数持续下降。与此相反,数量正在增加的是ECU(电子控制单元)等所属的“G06”(计算、推算或计数装置)和包含通信相关在内的“G08”(信号装置)等电气/电子(E/E)架构相关专利。可以看到丰田将内燃机的研究资源用于为软件定义车辆(SDV)时代做准备这一情况。
特斯拉的专利群与丰田形成对比
与丰田形成对比的是,特斯拉构建了不像汽车制造商的专利组合。我们制作了按照IPC等级区分气泡图的申请时间序列图,结果发现,在汽车厂商中专利件数呈增加态势的B60并未明显增加(图4)
图4 按IPC等级分类的特斯拉的申请专利
与锂离子电池和光伏发电相关的“H01”和“H02”的专利较多。(来源:日经Automotive利用Patentfield的数据制作)[点击图片放大]
与B60相比、特斯拉申请更多专利的是“H01”(基础电气元件)和“H02”(电力发电、变电或供电)。如果通过更加细分的分类——IPC Maingroup进行分析,其中的构成变得更加明显(图5)。
图5 按IPC Maingroup分类的特斯拉的申请专利
纯电动汽车用和固定用等特斯拉产品广泛使用的锂离子电池相关专利属于“H01M10”(二次电池及其制造)。安全高效地使用电池的技术被分类为“H02J7”(用于电池组的充电或去极化或用于由电池组向负载供电的装置)。由此可见,2003年成立的特斯拉从创业初期就非常重视电池相关的研发。
在气泡图中比电池相关产品更为突出的“H02S20”(光伏模块的支撑结构)和“H02S40” (与光伏模块结合的组件或配件)、“H01L31”(放射线感应半导体装置)均与光伏发电有关。除了特斯拉自身的技术之外,还包括该公司在2016年11月收购的涉足光伏发电服务的美国SolarCity开发的资产。
这些专利在2018年前后大幅增加,这也反映出特斯拉正希望从汽车制造商实现转型。该公司在2016年改变了企业使命。从“加快全球向可持续交通工具转变”改为“加快全球向可持续能源的转变”(图6)。
此前的“Tesla Motors”的公司名称也于2017年2月改为“Tesla”。正如开头提到的特斯拉员工所表示的“本公司将忠实地朝着完成使命前进”一样,专利分析也证实了这一企业姿态。
图6 从“交通工具”到“能源”
特斯拉2016年改变了企业使命。(来源:日经Automotive根据特斯拉的资料制作,照片来自:特斯拉)
软件和AI的专利也在增加
从汽车制造商到能源企业——虽然特斯拉果断地迈出了步伐,但并没有放缓纯电动汽车研发的脚步。之前用“不突出”来形容B60相关专利,但从图4可以看出,2022年的申请件数正在增加。
其中包括2023年开始供货的Cybertruck上搭载的新技术、以及可将纯电动汽车的制造成本减少一半的创新性制造技术“Unboxed Process(开箱工艺)”的相关专利。详细内容将在本连载的下一期进行解说,采用48V系统的线束技术成为亮点。
图4显示,从2018年前后开始增加的“G06”(计算或计数装置)中,与软件和人工智能(AI)相关的专利较多。不仅是纯电动汽车,特斯拉在能源业务上也非常重视软件。特斯拉正在成为世界屈指可数的VPP(Virtual Power Plant、虚拟发电厂)运营商,另外,光伏发电、蓄电池以及包括热泵在内的综合控制作为该公司的下一步棋浮出水面。
比亚迪是否会停止光伏发电的研发?
1995年作为电池企业创业的比亚迪通过收购2003年破产的规模较小的国营汽车企业,涉足汽车业务。从按IPC等级区分气泡图的申请时序列图中也能看出,比亚迪正在持续申请被分类为电池相关的H01的专利 (图7)。
图7 按IPC等级分类的比亚迪的申请专利
丰田也大量申请的B60相关的车辆专利从2013年前后开始激增。(来源:日经Automotive利用Patentfield的数据制作) [ 点击图片放大]
与车辆相关的B60专利从2013年前后开始增加。这是丰田也持有很多专利的类别,从比亚迪申请量的增加可以看出其积极涉足汽车业务的情形。该公司在2018年发布了纯电动汽车专用底盘(PF)的第一代产品“e-Platform 1.0”,可以说花费数年时间积累了与纯电动汽车相关的技术。除汽车之外,比亚迪从2016年开始启动了“B61”(铁路)的专利申请。在这一年涉足了单轨电车业务(图8)。
图8 比亚迪铁路相关专利的一个例子
关于铁路车辆的供电系统。(来源:美国专利号US 2023/0119294 A1)[点击图片放大]
比亚迪在交通工具领域推进业务扩张的同时,被认为已停止开发的是光伏发电。通过IPC Maingroup分析时间序列变化,结果显示,被分类为光伏发电所属的H01L31的专利申请在2019年戛然而止(图9)。
图9 按IPC Maingroup分类的比亚迪的申请专利
光伏发电相关专利(H01L31)最后1次申请是在2019年。(来源:日经Automotive根据Patentfield的数据制作) [ 点击图片放大]
比亚迪并未放弃发动机技术
比亚迪或在成为以纯电动汽车为中心的电动交通工具企业——纵观比亚迪的专利组合,很容易得出这样的结论,但某日资企业的发动机技术人员警惕地表示,“比亚迪没有扔掉发动机”。
就像是在证明这一发言一样,比亚迪在宣布终止内燃机汽车生产的2022年之后,仍在继续申请与发动机和混合动力车(HEV)相关的专利。详情将在本连载的后续进行介绍,但可以发现,比亚迪目前正在认真开发提高发动机热效率的燃烧技术。在掌握发动机技术的同时涉足广泛动力传动系统的综合性汽车企业——通过分析可以看到的是比亚迪的这一雄心。
特斯拉力争超越汽车的框架,成为能源企业,而比亚迪则为了确立在汽车行业的地位而积累技术。可以说,即使纯电动汽车在世界范围内遭遇逆风,两家企业的进攻性姿态也不会因此动摇。