基于专利分析的纯电动汽车线控转向技术研究.docxVIP

0引言

随着电动化、智能化、轻量化以及各类前沿技术的进步，新能源汽车进入了新时代，彻底颠覆了传统车辆的底盘架构，这些颠覆性的底盘技术不仅体现在底盘结构布局的变化上，还涉及到材料的创新型应用、软件控制的转变等。底盘系统包含了悬架、制动、转向等子系统，影响着整车的舒适性、安全性与操控性。

汽车转向系统能够维持车辆在转向盘转动时的稳定性，随着电子技术的发展，线控转向（Steering-By-Wire，SBW）控制技术成为汽车转向系统发展的必然方向。线控转向系统取消了转向盘与转向执行机构之间的机械连接部分，由电能来实现转向，通过电信号传递驾驶员的转向意图，并及时做出路面信息反馈。线控转向具有安全性能高、驾驶稳定性高、驾驶空间大、转向比可变性强及系统适配性好等优势。该技术极大推进了汽车的集成化、轻量化、网联化和智能化，是车辆智能化、无人驾驶系统等新型热门领域发展的关键技术，获得了行业的广泛关注。目前海外厂商在线控转向技术上具有先发优势，国内企业对于该技术也有大规模研发投入，总体上，该技术距离产业化还有一定的距离。

本文采用专利分析方法，分析纯电动汽车线控转向技术的专利布局情况和重点研发方向，尤其梳理了线控转向在路感反馈控制、故障诊断控制、转向控制装置及转向冗余等关键技术点的技术内容及技术发展路线，旨在通过分析纯电动汽车线控转向技术专利，为国内研发单位、企业在线控转向技术的研发及战略规划方面提供有益的参考。

1纯电动汽车线控转向技术专利分析

1.1数据采集范围及相关说明

本文使用的专利检索数据库为中国汽车技术研究中心自主研发的全球汽车专利数据库。通过对该数据库中全球汽车领域重要企业的专利按照技术领域、技术效果、技术手段3个维度进行人工标引。在数据库的技术领域模块选取纯电动汽车节点，并用线控、转向、策略、电子助力转向系统（ElectricalPowerSteering，EPS）、SBW、路感反馈等关键词进行检索，截至2022年8月30日，得到纯电动汽车线控转向技术领域的相关专利。由于专利公开时间的滞后，2021—2022年的数据仅供参考。

1.2专利公开趋势分析

国内线控转向技术专利公开趋势如图1所示，我国纯电动汽车线控转向技术发展势头强劲，2012年之前发展缓慢，公开量不足50件，受新能源汽车技术创新和产业发展规划影响，2012年专利公开量呈现爆发式增长，并从2016年开始专利公开量呈稳步快速增长趋势，进入快速发展期，专利公开量总体不大。

图1线控转向系统领域专利公开趋势

结合专利增长势头与公开量级可以推测，纯电动汽车线控转向技术具有充分的探索布局空间。随着电子技术和网络技术的发展，未来线控转向系统被要求承担更多的功能，以进一步增强车辆操纵稳定性和驾驶舒适性。

纯电动汽车线控转向技术领域技术来源国中，中国申请人以60%占比位居第一，紧随其后的是日本，其申请人占比为24%，其他国家的专利仅占所有专利的1/4，可见在该领域的专利以中国和日本的申请为主，本土专利保护的力度较强（图2）。

图2线控转向系统领域技术来源国分布

纯电动汽车线控转向技术领域共公开专利1695件，其中发明专利1250件，实用新型445件。发明专利占比74%，相对较多，一方面是由于部分专利涉及转向策略/软件，只能申请发明专利，另一方面也是由于各个车企、高校在转向技术领域的研发投入大，对于转向技术的专利稳定性需求高。已公开数据的法律状态中，有429件发明和247件实用新型处于授权有效状态，驳回专利仅占4%，可见纯电动汽车线控转向技术领域专利申请质量之高，线控转向技术是纯电动汽车未来发展的研究热点和创新突破点（表1）。

表1线控转向技术专利类型及法律状态件

1.3专利申请人分析

纯电动汽车线控转向技术相关专利中，日本企业优势明显，国内高校、企业正加快专利布局。如图3所示，排名前十位申请人中，日本企业占据四席，德国企业占据两席，株式会社捷太格特以264件专利名列第一，紧随其后的蒂森克虏伯以181件专利位列第二，第三位日立与前2名专利公开量差距较大。就前十位申请人来看，零部件供应商有7家，整车企业有1家，高校有2家，零部件供应商在此领域有相对较大的研发投入。在前十位申请人中仅有2家国内高校，说明我国纯电动汽车线控转向技术储备虽与日美等发达国家还有一定差距，但高校及企业正在积极开展针对此领域的研究，特别是模型搭建、算法设计等方面发展较快。

图3线控转向系统领域头部申请人分布

1.4专利技术构成及发展态势分析

纯电动汽车线控转向领域的专利内容分布在转向策略及转向系统集成上，转向策略领域专利占比55%，转向系统集成领域专利占比45%（图4）。

图4线控转向系统领域专利分布情况

在转向系统集成方面，专利公开量在2018年之前稳步增加，20