Технологический ландшафт и кооперация в сфере производства автомобилей с гибридным приводом

Родригес Марисела; Паредес Франсиско

Технологический ландшафт и кооперация в сфере производства автомобилей с гибридным приводом*

Марисела Родригес, Франсиско Паредес

Производство гибридных автомобилей в последние годы переживает интенсивный подъем. Автоконцерны вкладывают значительные ресурсы в разработку более совершенных гибридных приводов. Этот процесс в глобальной перспективе может быть оценен путем систематического анализа патентов, отраженных в международных патентных базах.

В статье оцениваются состояние и перспективы развития отрасли. На примере лидеров в разработке гибридных автомобилей демонстрируется продуктивность разработанной авторами методологии анализа патентных данных.

Марисела Родригес — профессор. E-mail: marisrod@itesm.mx

Франсиско Паредес — научный сотрудник. E-mail: franciscoparedesleon@gmail.com

Центр инноваций в области дизайна и технологий, Технологический институт в Монтеррее (Centro de Innovación en Diseño y Tecnología, Tecnológico de Monterrey)

Адрес: Avenida Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Colonia Tecnológico, Monterrey, Nuevo León, 64849, México

Ключевые слова

патентный анализ; автомобили с гибридным приводом; совместные исследования; гибридные электромобили (ГЭМ); «зеленые» автомобильные технологии

DOI: 10.17323/1995-459Х.2015.2.6.21

Цитирование: Rodriguez M., Paredes F. (2015) Technological Landscape and Collaborations in Hybrid Vehicles Industry.

Foresight-Russia, vol. 9, no 2, pp. 6-21. DOI: 10.17323/1995-459x.2015.2.6.21

* Авторы выражают благодарность всем, кто предоставил прямую или косвенную научную поддержку в ходе выполнения исследования, в частности Группе исследований передового производства (Advanced Manufacturing Research Group) Технологического института Монтеррея (Tecnológico de Monterrey), а также научным ассистентам Алехандро Паласиосу (Alejandro Palacios), Даниэлю Эскуивелу (Daniel Esquivel) и Ане Марселе Эрнандес (Ana Marcela Hernández), оказавшим неоценимую помощь.

Использование экологически нейтральных источников энергии — давно осознанная необходимость. Тот факт, что на ископаемые виды топлива в настоящее время приходится 80% общего объема потребления [Sawin, 2012], демонстрирует степень сегодняшней зависимости общества. Эмиссия газов усугубляет воздействие глобального потепления на планету и ведет к росту уровня Мирового океана. Изменение климата за последние 30 лет стало причиной нескольких ураганов; под угрозой находятся ареалы обитания не менее 279 биологических видов в Арктике и Антарктике [Márquez, 2007].

Использование ископаемого топлива сказывается на качестве воздуха, воды, почвы, флоры, фауны и ведет к экологическим и социальным катастрофам [Burns, Levings, 1993]. Птицы, рыбы, кораллы и другие морские организмы испытывают негативное воздействие от загрязнения воды, зачастую вызванного утечкой нефти. Продукты ископаемого топлива, токсичные вещества и химикаты негативно влияют на рост растений и в конечном счете на здоровье человека [Marinescu et al., 2011]. Эти экологические проблемы требуют радикальных изменений в характере использования энергии в автомобильном секторе. В последние годы прилагаются активные усилия по разработке новых технологий для гибридных автомобилей.

В начале 1990-х гг. в США были приняты законы и реализованы иные меры по снижению уровня выбросов, например поправка к «Закону о чистом воздухе» (Clean Air Act Amendment) 1990 г., «Закон об энергетической политике» (Energy Policy Act) 1992 г. и другие нормативно-правовые акты, подготовленные Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (California Air Resources Board, CARB). В начале XXI в. был осуществлен еще ряд инициатив в области разработки гибридных автомобилей [U.S. Department of Energy, 2005]. Ожидается, что дальнейшему повышению спроса на них будет способствовать подъем стран с развивающейся экономикой, который открывает новые возможности для экономического роста, но негативно влияет на перспективы устойчивого развития. Гибридные электромобили (ГЭМ) могут сыграть важную роль в этом процессе, прежде всего в Китае, Индии и в западных странах [Porter et al., forthcoming].

Такие лидеры автомобильной отрасли, как Toyota1, Nissan, Honda и General Motors, разрабатывают новые технологии использования возобновляемых источников энергии в своих автомобилях. После 1995 г. рынок ГЭМ достиг порога устойчивости [Dijk, Yarime, 2010]. Модель Toyota Prius была выпущена на японский рынок в 1997 г., а еще через год Honda представила в Калифорнии модель Insight. В 2002 г. совокупный объем продаж ГЭМ превысил 100 000 автомобилей, к 2008 г. он достиг 1.5 млн. Крупные автопроизводители наращивают разработку экологичных транспортных средств.

Более 30 компаний, занятых поиском пионерских решений в этой области, появились или расширили свою деятельность в США, в частности Baker, Detroit Electric, GE, Studebaker и Woods [Kraft, 2012]. К концу 2013 г. во всем мире было продано более 6 млн гибридных автомобилей Toyota [Custommedia, 2014a], а объем продаж Nissan Leaf — первого автомобиля с нулевым выбросом — в период с декабря 2012 по январь 2014 г. составил 100 тыс. ед. в 35 странах [Custommedia, 2014b].

За последние десятилетия автомобильные компании углубили кооперацию в сфере разработки новых технологий. Ключевую роль в этом процессе играют правительственные инициативы. Так, в период с 2009 по 2015 г. Япония запланировала потратить 21 млрд йен (264 млн долл. США) на создание новых аккумуляторов для электромобилей в рамках «Стратегии разработки следующего поколения автомобилей» (Next Generation Vehicle Strategy). Соединенные Штаты объявили о намерении инвестировать за период 2009-2018 гг. 136 млрд долл. в «зеленую» энергетику (включая экологичные автомобили) в рамках инициативы «Зеленый "Новый курс"» (Green New Deal). ЕС вложил 5 млрд евро (6.6 млрд долл.) в «Европейскую инициативу "Зеленый автомобиль"» (European Green Car Initiative), объявленную в ноябре 2008 г. [Kwon, Jeong, 2013].

Патенты наглядно отражают технологические достижения в области создания гибридных автомобилей, поэтому наукометрический патентный анализ активно используется для их оценки. В настоящем исследовании такой анализ дополнен системно-технологическим подходом, для чего была построена диаграмма каузальных петель (Casual Loop Diagram, CLD), отражающая элементы системы, их взаимное влияние и динамику обратной связи [Zemfce, 2001] (рис. 1). Данная методика, используемая более 30 лет в рамках методологии сис-

рис. 1. Диаграмма каузальных петель разработки автомобилей с гибридным приводом

Источник: составлено авторами с помощью приложения Vensim [Ventana Systems Inc., 2006].

1 Toyota Motor Co. — официальный английский перевод японского названия Jidosha Kabushiki Kaisha [Toyota Motor Corporation, 2008]. Здесь и далее при упоминании данной компании будет использоваться английское наименование.

темного мышления [Forrester, 1961], рассматривает организацию как систему взаимодействующих элементов, которая порождает синергический эффект.

Чем выше достижения в разработке автомобилей с гибридным приводом, тем больше число выдаваемых патентов. Конкуренция за долю на рынке придает импульс инвестированию в новые технологии по всей цепочке участников — от лидеров до рядовых игроков. Как будет показано далее, залогом успеха в данной отрасли служит кооперация компаний.

Патентный анализ является формой технологической конкурентной разведки (ТКР) (competitive technological intelligence, CTI). Он используется для мониторинга рыночной и технологической среды и принятия решений по вопросу о запуске исследований и разработок (ИиР) и инновационной деятельности. Анализ патентной активности, предпринятый в нашей статье, развивает методологию ТКР, предложенную в одной из предыдущих работ авторов [Rodriguez, Esquivel, 2013], и содержит ценные сведения о технологических разработках в области создания гибридных автомобилей. В дополнение приводятся доказательства того, что компании c высоким уровнем патентной активности демонстрируют большую склонность к технологической кооперации.

Цель исследования состоит в поддержке действующих в данной сфере организаций через определение патентной плотности следующих факторов развития рынка:

• направлений научных исследований на глобальном уровне (в соответствии со стандартными патентными классификациями);

• лидеров патентования;

• числа совместных патентов, полученных организациями с наивысшей патентной активностью;

• уровня технологической кооперации;

• уровня патентной активности по типам гибридных приводов и альтернативных источников энергии;

• новейших патентов, полученных организациями — лидерами патентования и касающихся ранее полученных результатов.

Во втором разделе приведен обзор литературы по возобновляемым источникам энергии, гибридным автомобилям и ТКР. В третьей части статьи описана методология, в четвертой представлены основные результаты исследования. Наконец, в пятой части сформулированы выводы, рекомендации и выявленные ограничения.

Обзор литературы

Возобновляемая энергия и гибридные автомобили

Проблемы в области энергетики, связанные с истощением ресурсов ископаемого топлива, способствовали развитию «зеленых» технологий, включая механизмы для новых систем транспорта.

Возобновляемые источники энергии Ветер, геотермальная, гидротермальная, солнечная энергия и сырье из биомассы все чаще используются в промышленности и в быту [Rodríguez, Esquivel, 2013], а их значение неуклонно возрастает на всех уровнях.

Существует отчетливый запрос на интеллектуальные системы управления энергией, позволяющие оптимизировать ее использование и снизить энергопотребление в самых разных областях, в том числе в электрических системах обычных и гибридных автомобилей [Zhou et al., 2014]. Особенно популярны в этом плане различные виды альтернативной энергии — солнечная, ветровая, геотермальная, гидравлическая — и использование биомассы [Sewe, León, 2010]. Снизить негативное воздействие автомобильных выхлопов позволяют такие энергоносители, как водород, природный газ, этанол, метанол, биогаз и газойль [Momoh, Omoigui, 2009]. Кроме того, значительным потенциалом для применения в гибридных автомобилях обладает солнечная энергия [^han, 1994], также включенная в исследование. Как будет показано далее, последняя наряду с водородом отличается наиболее высокими показателями патентной активности, вследствие чего объектом специального анализа стали работающие с ними заявители.

Гибридные авто- и электромобили В настоящем разделе описаны основные характеристики автомобилей с гибридным приводом, включая электромобили. Гибридные автомобили имеют два привода: основной — двигатель внутреннего сгорания — и вторичный — аккумулятор высокого напряжения, обычно электромотор, хотя здесь могут использоваться и другие возобновляемые источники энергии [Urdíales, Limón, 2009]. Применение гибридных приводов позволяет снизить объем углеродных выбросов. Самой удачной конфигурацией является ГЭМ, оснащенный двигателем внутреннего сгорания и электромотором.

Гибридные автомобили становятся все более важным фактором защиты окружающей среды; очевидность этого обсуждается более десятилетия [Boesel, 2013]. Как отмечалось ранее, одним из ключевых трендов этого рынка выступает активизация ИиР в рамках государственных инициатив по созданию гибридных автомобилей [Technavio, 2014].

Можно выделить три типа гибридных приводов [Sewe, León, 2010; Emadi, 2005].

Параллельный гибридный привод (рис. 2). Подобные автомобили наиболее экономичны и популярны на рынке, поскольку их архитектура не сильно отличается от традиционной. Гибридный привод в них служит своего рода надстройкой.

Последовательный гибридный привод (рис. 3). Пока не используется в пассажирских седанах и легких грузовиках с бензиновым (дизельным) и электродвигателем. Возможно, отчасти это объясняется его большими весом и стоимостью в сравнении с параллельной и комбинированной архитектурами.

рис. 2. Схема параллельного гибридного привода

рис. з. Схема последовательного гибридного привода

Бензиновый двигатель

Трансмиссия

Контроллер

Электромотор

Инвертер

Pезервуaр/ аккумулятор

Источник: [Emadi, 2005].

Электромотор

Генератор

zziz

Бензиновый двигатель

Инвертер

Выпрямитель

Pезервуaр/ аккумулятор

Контроллер

Источник: [Emadi, 2005].

Последовательно-параллельный гибридный привод (рис. 4). Обладает тремя основными преимуществами: сравнительная простота конструкции трансмиссии; возможность ограничить скорость работы двигателя узким рабочим диапазоном путем регулирования мотор-генератора A; возможность уменьшить объем двигателя. Типичным примером этой архитектуры является модель Toyota Prius.

Технологическая конкурентная разведка

Конкурентная разведка — это системно и этически нормированная программа сбора и анализа информации о деятельности других участников рынка и общих тенденциях развития бизнеса в целях улучшения производственных показателей предприятия [Moretti, 2004]. Собранные сведения позволяют оценить поведение, преимущества и уязвимости конкурентов наряду с технологическими и иными аспектами среды, задающими параметры и направления инновационной деятельности. ТКР — полезный инструмент выявления направлений технологического развития [Calof et al., 2015].

Объединение «Профессионалы стратегической и конкурентной разведки» (Strategic and Competitive Intelligence Professionals, SCIP) определяет последнюю как этический и системный процесс поиска информации под конкретные задачи, в частности

рис. 4. Схема последовательно-параллельного гибридного привода

Мотор/ генератор А

Мотор/ генератор B

Инвертер

Источник: [Emadi, 2005].

анализа и использования ее для планирования, принятия решений или осуществления деятельности компании актуальным, точным, адресным и своевременным образом [Brody, 2008].

Питер ван Бракель (Peter van Brakel) называет конкурентную разведку бизнес-дисциплиной, применяемой компаниями и странами для улучшения своего рыночного положения за счет более эффективного использования информации [ Van Brakel, 2005]. Одно из главных преимуществ данного подхода состоит в снижении риска при принятии решений и выявлении имеющихся на конкурентном рынке возможностей и угроз.

Марисела Pодригес (Marisela Rodríguez) и Марио Телло (Mario Tello) дополнили рассматриваемую концепцию, назвав ее «технологической конкурентной разведкой» и определив как мониторинг среды, в которой действует организация, для поддержки принятия стратегических решений, в первую очередь связанных с рынком, проектированием продуктов, ИиP и инновационной деятельностью. Компаниям следует постоянно адаптировать линейку производимых продуктов и услуг к изменениям потребностей клиентов [Rodríguez, Esquivel,

2013]. Т^ предлагает также методологию систематического сбора и анализа сведений о конкурентах, научных организациях и университетах для формирования более полного представления об их достижениях в сфере ИиP.

Патентный анализ

ТСТ осуществляется путем анализа первичной (полевые обследования, интервью) и вторичной (статьи, патенты, отчеты, новостные сообщения) официальной информации. Патентный анализ становится критически важным компонентом Т^ в наукоемких областях, к которым относится и создание гибридных автомобилей. Число поданных и удовлетворенных патентных заявок служит важным индикатором изобретательской активности на том или ином технологическом рынке [Streltsova,

2014], позволяя отслеживать лидеров и те исследовательские ниши, которые они занимают, актуальные направления охраны интеллектуальной

собственности и зарождающиеся технологии. Цель обобщения этих практических сведений состоит в выявлении возможностей и угроз инновационной деятельности [Rodríguez, 2003], прогнозировании уровня готовности продукта и тенденций динамики рынка [ Trappey et al., 2010]. Открытые патентные данные могут использоваться для оценки текущих и будущих научно-технических достижений, подкрепления корпоративной стратегии, решений в области ИиР и выработки государственной политики [Denisova et al., 2011].

Патентная защита исключительных прав организаций и индивидов на изобретения обеспечивает эксклюзивную возможность производить и распространять продукцию, выступающую предметом правовой охраны. Патентный анализ поэтому часто применяется для мониторинга портфелей ИиР конкурентов и определения векторов развития наукоемких отраслей и компаний по всему миру [Lai et al., 2006]. Более того, позволяет минимизировать риск дублирования изобретений, избежать патентных нарушений и выявить технологии для лицензирования.

Патентный анализ часто используется инновационными компаниями для принятия решений о слияниях и поглощениях, определения сфер компетенции конкурентов и перспективных направлений, включая приоритезацию ИиР, и, наконец, для усиления стратегического планирования в целом [Ramos, 2011]. Его конкретными методами выступают картирование патентов, кластерный анализ и анализ жизненного цикла [Trappey et al., 2011], а также глубинная обработка данных (data mining), позволяющая сводить сотни полей библиографических записей (название, заявитель, автор, страна и т. д.). Проведение подобных исследований требует специального программного обеспечения из числа существующих на рынке, например, Gold Fire Innovator, Matheo Patent, Patent Insight Pro и Vantage Point. Программы для глубинной обработки данных позволяют исследователям собирать, синтезировать, анализировать, классифицировать и представлять информацию в наиболее наглядной форме. Выбор программного решения, наилучшим образом соответствующего задачам проекта, — чрезвычайно ответственный шаг [Lugo, 2008]. Интерпретация патентных карт не может быть полностью автоматизирована вне зависимости от качества используемых приложений, а потому требует привлечения экспертов из релевантных дисциплинарных полей [Lee et al., 2006].

Патентный анализ гибридных автомобилей С начала 2000-х гг. было выполнено множество исследований, посвященных патентному анализу [Ranaei et al., 2014], но лишь в нескольких случаях авторы обращались к теме разработки гибридных автомобилей. В работе Алана Портера (Alan Porter) и его коллег этот инструментарий был использован для формулирования прогноза развития гибридных авто- и электромобилей [Porter et al., forthcoming].

Авторы проанализировали данные Всемирного патентного индекса Derwent (Derwent World Patent Index) на платформе Thomson Innovation за период с 2000 по 2012 г., которые позволили установить, что лидерами в создании интеллектуальной собственности в области ГЭМ являются США, Япония и Германия.

В исследовании Ян-Ил Квона (Young-Il Kwon) и Де-Юн Йона (Dae-hyun Jeong) [Kwon, Jeong, 2013] описаны результаты анализа патентных заявок, поданных в связи с разработкой «зеленого автомобиля» в профильные национальные ведомства США, Японии, Кореи и европейских стран, а также на международном уровне в рамках Договора о патентной кооперации (Patent Cooperation Treaty, PCT) в период с 2000 по 2011 г. [Kwon, Jeong, 2013]. Данные для исследования отбирались с использованием системы WIPS Global. Анализ был сфокусирован на патентах для электромобилей, «штепсельных» ГЭМ, электромобилей на топливных элементах и чистых дизельных автомобилей. Лидерами ИиР в сфере гибридных автомобилей оказались США и Япония, на третьем месте — Корея. Отдельная работа, посвященная патентному анализу разработок автомобилей с пониженным уровнем выхлопов, охватывает период с 1994 по 2013 г. и рассматривает такие сегменты, как производство аккумуляторных электромобилей, ГЭМ, водородных автомобилей и автомобилей на топливных элементах [Ranaei et al., 2014].

Построенные в рамках упомянутых работ кривые ИиР отразили стабильный рост числа технологий в области снижения выхлопов, в частности гибридных и аккумуляторных электромобилей. Их авторы, однако, предсказывают насыщение рынка через несколько десятилетий. Основные выводы указанных исследований будут рассмотрены в ходе анализа результатов, полученных при подготовке настоящей статьи.

Индекс инноваций Derwent

Индекс инноваций Derwent (Derwent Innovations Index) получил признание многих компаний и научных организаций. Индекс принадлежит Thomson Reuters, являясь частной базой данных заявленных и зарегистрированных патентов, в которой за более чем 40 лет существования накоплено около 14.3 млн записей об изобретениях из 40 патентных ведомств по всему миру. Среди них — Европейское патентное ведомство (European Patent Office), Японское патентное ведомство (Japanese Patent Office), Ведомство США по патентам и товарным знакам (US Patent and Trademark Office), Всемирная организация интеллектульной собственности (ВОИС) и др. Индекс инноваций Derwent — весьма ценный ресурс для оценки долгосрочной динамики глобального технологического развития [Thomson Reuters, 2014a]. Обобщенные, в том числе с его помощью, патентные данные позволяют продуктивно анализировать развитие той или иной технологии [Mogee, 1991].

Методология

Как было отмечено ранее, цель настоящего исследования состоит в патентном анализе разработки гибридных автомобилей как отправной точке для оценки патентной плотности и уровня сотрудничества компаний — лидеров в отмеченной сфере, включая определение круга их стратегических партнеров и новейших зарегистрированных изобретений. В основу этого исследования легла специально разработанная наукометрическая методология оценки технологического прогресса посредством патентного анализа с применением принципа системного проектирования, состоящая из двух взаимосвязанных этапов (рис. 5). На первом выполняются исходный сбор сведений о патентах по рассматриваемой технологии через различные профильные базы данных, в том числе Espacenet, USPTO и др., и их обработка для исключения дублирующейся и нерелевантной информации.

На втором этапе с помощью специального программного обеспечения выполняется наукометрический патентный анализ, который в свою очередь разделен на две стадии. Сначала группа аналитиков определяет ключевые направления и категориальный аппарат исследования (с учетом различных стандартных патентных классификаций); компании — лидеров патентования; совместные патенты самых активных заявителей и примеры их технологического сотрудничества. Затем оценивается патентная активность для различных технологических систем, в данном случае — гибридных приводов разных типов. Предпринимаемый в дальнейшем апостериорный анализ призван в зависимости от цели исследования интегрировать конкретную переменную, в нашем случае — альтернативный источник энергии того или иного типа. В последующий предметный анализ новейших патентов, базирующийся на упомянутой переменной, включаются ведущие организации-заявители. Важно подчеркнуть, что решающую для всего процесса роль играет обратная связь с экспертами в соответствующих областях. Оценка новых перспектив и обобщение полученных выводов требуют также финальной валидации результатов.

Предпринятое исследование гибридных автомобилей опиралось на Индекс инноваций Derwent (Derwent Innovation Index) базы данных ISI Web of Knowledge [Thomson Reuters, 2014a]. Как показано ранее, построенная диаграмма каузальных петель позволила разграничить элементы, из которых складывается система нашего исследования. Ранее отмечалось, что предлагаемый подход предусматривает два этапа работы. На первом было установлено общее число патентов в области создания гибридных автомобилей, хронологически ограниченное началом 2000 и 31 октября 2014 г. Отбор происходил путем поиска ключевых слов по заголовкам.

Всего были выявлены 40 023 патента, фильтрация которых позволила отсеять дублирующиеся или нерелевантные записи и стандартизировать поля (такие как название организации). Далее

с использованием классификации Derwent были определены наиболее популярные в глобальном масштабе направления исследований. На основе Международной патентной классификации (МПК) и кодов классов Derwent (Derwent Class Codes, DCC) была установлена их направленность и идентифицированы ведущие организации-заявители. Результаты доказали лидерство автопроизводителей в сфере технологических изобретений. Другие организации (университеты, научные центры, государственные ведомства), осуществляющие собственные ИиР в этой области, демонстрируют меньшую результативность. Объектом отдельного анализа в форме интернет-исследования стали совместные патенты и технологическая кооперация компаний — лидеров патентования в энергетическом секторе. Собранные данные были надлежащим образом отфильтрованы и обработаны.

Предметный анализ, предпринятый на втором этапе исследования, состоял в выявлении патентов, связанных с гибридными приводами различных типов (параллельным, последовательным, последовательно-параллельным), для последующего определения вида используемой возобновляемой энергии. На данном этапе были также отобраны новейшие патенты ведущих компаний-заявителей в области альтернативной энергетики. Наконец, вся собранная информация была обобщена, а сделанные выводы прошли процедуру валидации экспертами в соответствующих областях. Их оценки позволили наметить новые технологические векторы и обеспечить прирост знания.

Результаты исследования, полученные благодаря описанной методологии, представлены в последующих разделах.

Обсуждение и результаты Первый этап

Глобальные направления научных исследований Для решения поставленной на первом этапе анализа задачи определения основного фокуса научных исследований была использована стандартная классификация Derwent. Среди 40 023 выявленных патентов в области гибридных автомобилей выделяются следующие стратегические направления: инжиниринг (39 094 патента), транспорт (37 303 патента), энергия и топливо (18 086 патентов), приборы и измерительная аппаратура (15 860 патентов), компьютерные науки (7347 патентов) (рис. 6).

Структура научных исследований Утвержденная Страсбургским соглашением 1971 г., МПК содержит иерархическую систему независимых от языка кодов классификации патентов и промышленных образцов по различным технологическим направлениям. Она состоит из восьми разделов и примерно 70 тыс. подразделов, обозначенных кодами из арабских цифр и латинских букв. Чем больше символов в коде, тем он детальнее; минимальное количество — четыре (верхний уровень

рис. 5. Методология системного патентного анализа технологий

Плотность патенто! на гибридные автомобили

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Патентный поиск

Алгоритмы по гибридным автомобилям: ПЪ или ABST\ [(«гибридный автомобиль»)]

Наукометрический патентный анализ

Стандартные патентные ^классификацииi

Глобальные направления исследований

Алгоритм по глобальным направлениям исследований

гибридных автомобилей: ПЪ или ABST\ [(«гибридный автомобиль»)] И поиск по [ПРЕДМЕТНЫМ ОБЛАСТЯМ] (выбрать пять важнейших областей)

Акцент на исследовательских категориях

Алгоритм по категориям исследований

гибридных автомобилей:

1. ПЪ или ABST\ [(«гибридный

автомобиль»)] И поиск по [КОДАМ МПК] (выбрать пять важнейших кодов МПК)].

2. та или ABST\ [(«гибридный

автомобиль»)] И поиск по [КОДАМ КЛАССОВ DERWENT] (выбрать пять важнейших кодов классов)]

Организации — крупнейшие патентообладатели

Алгоритм по наиболее активным организациям-патентователям по гибридным автомобилям: та или ABST\ [(«гибридный автомобиль»)]

И поиск по [НАЗВАНИЮ ВЛАДЕЛЬЦА ПАТЕНТА] (выбрать пять важнейших владельцев)

■1

Совместные

патенты крупнейших патентообладателей

Алгоритмы по совместным патентам

на гибридный электромобиль Toyota:

1. TTL или ABST \

[(HEVs)]

2. TTL или ABST \

[(HEV) И отсортировать по (ВЛАДЕЛЬЦУ ПАТЕНТА) (выбрать (Toyota Jidosha KK.))]

Этап 2

Наукометрический патентный анализ

Кооперация организаций — крупнейших патентообладателей

Алгоритм по кооперации Toyota: Toyota И (компаньон* ИЛИ партнер* ...) И гибридные автомобили

Выводы

Обратная связь от экспертов

I

Технологические системы

Тип алгоритмов по гибридным автомобилям:

1. та

или ABST\ [(«гибридный автомобиль» И последовательный) НЕ (параллельный)].

2. та или ABST\ [(«гибридный

автомобиль» И параллельный) НЕ (последовательный)]

3. та или ABST\ [(«гибридный

автомобиль» И «последовательно-параллельный»)]

Валидация

Обратная связь от экспертов

Переменная для конкретной технологии

Алгоритмы по

альтернативным источникам энергии для гибридных автомобилей:

1. та или ABST\ [«гибридный

автомобиль»] И TTL или ABST\[водород].

2. та или ABST\ [«гибридный

автомобиль»] И та или ABST\ [солнечная энергия].

3. та или ABST\ [«гибридный

автомобиль»] И та или ABST\

[природный газ].

4. та или ABST\ [«гибридный

автомобиль»] И TTL или ABST\[этанол].

5. TTL или ABST\ [«гибридный

автомобиль»] И TTL или ABST\[метанол].

6. TTL или ABST\ [«гибридный

автомобиль»] И TTL или ABST\[биогаз].

7. та или ABST\ [«гибридный

автомобиль»] И TTL или ABST\[газойль]

Организации — крупнейшие патентообладатели по переменным для конкретных технологий

Новейшие патенты по гибридным автомобилям, полученные организациями — крупнейшими патентообладателями, по алгоритмам для

альтернативных источников энергии (водород и солнечная энергия):

1. та или ABST\ [«гибридный автомобиль»]

И поиск по [НАЗВАНИЕ ВЛАДЕЛЬЦА ПАТЕНТА] выбрать 5 важнейших владельцев И уточнить результаты [«водород»] И отсортировать по [дата публикации].

2. та или ABST\ [«гибридный автомобиль»]

И поиск по [НАЗВАНИЕ ВЛАДЕЛЬЦА ПАТЕНТА] выбрать 5 важнейших владельцев И уточнить результаты [«солнечная энергия»] И отсортировать по [дате публикации]

Источник: составлено авторами.

рис. 6. Число патентов по направлениям

исследований в области создания гибридных автомобилей, выданных в 2000-2014 гг., по классификации Derwent*

Инжиниринг Транспорт Энергия и топливо

Приборы и измерительная аппаратура

Компьютерные науки

I 39 094 (97.68%)

I 37 303 (93.20%)

■■ 18 086 (45.19%) Н 15 860 (39.63%) 7347 (18.36%)

* Поскольку патенты могут относиться к нескольким направлениям исследований одновременно, их суммарное

число превышает 100%. Источник: расчеты авторов.

патентной классификации). Патенты могут относиться к нескольким разделам МПК, в том числе в случае с технологиями в области гибридных автомобилей, что свидетельствует об их значительной технической разнородности [Kwon, Jeong, 2013].

В ходе нашего анализа были выявлены основные направления ИиР, связанных с разработкой гибридных автомобилей, с учетом детальных позиций МПК. Пять наиболее значимых категорий приведены в табл. 1.

Результаты свидетельствуют, что ИиР преимущественно сосредоточены на разработке систем управления для гибридных автомобилей (раздел В60Ш-020/00 МПК) и электроприводов (B60L МПК). Аналогичные тренды обнаружены в работе [Kwon, Jeong, 2013], где выделены системы электроприводов для автомобилей (B60L), системы механической трансмиссии (В60К) и системы управления, специально адаптированные для гибридных электромобилей (В60Ш).

Направленность исследований в соответствии с классификацией Derwent

Стандартная классификация Индекса инноваций Derwent также может служить источником для выявления направлений патентной активности. Классификация кодов классов (DCC) распределяет патенты на «Химические разделы» (AM), «Инженерные разделы» (PQ) и «Электрические и электронные разделы» (SX). Пять основных категорий в их составе приведены в табл. 2.

Как и в случае МПК, патенты DCC могут относиться к нескольким разделам одновременно. Наиболее важными являются общие категории X, T и L, соответствующие следующим направлениям.

Электрические и электронные разделы (S-X):

X. Электроэнергетика.

T. Вычисления и управление.

Химические разделы (A-M):

L. Огнеупорные материалы, керамика, цемент, электро(не)органические материалы.

МПК и DCC используют различные принципы, однако анализ с применением обеих классификаций дал сходные результаты, в особенности в отношении электроэнергетики, компьютерных устройств и систем управления.

Организации — лидеры патентования Анализ позволил выявить организации, получившие наибольшее число патентов. Подтвердилось превосходство автопроизводителей над академическими учреждениями в проведении ИиР в области создания гибридных автомобилей. Лидерами в данной сфере стали Toyota (13 266 патентов), Nissan (2397 патентов) и Nippondenso (1956 патентов) (рис. 7).

Аналогичный тренд был получен в исследовании [Kwon, Jeong, 2013]: Toyota занимает здесь высшую позицию, тогда как показатели Hyundai и Honda находятся на среднем уровне. Сопоставимые резуль-

табл. 1. Основные категории патентов в области создания гибридных автомобилей в соответствии с классификацией МПК-ВОИС

Код МПК Число патентов Доля (%) Описание*

B60W- 020/00 9141 22.84 Системы управления, специально адаптированные для гибридных автомобилей, т. е. автомобилей с двумя и более основными двигателями разных типов, например электрическим и внутреннего сгорания, используемыми в качестве приводов

B60L- 011/14 6861 17.14 Электроприводы с источником энергии, размещенным внутри автомобиля (преимущественно В60Ь 8/00, В60Ь 13/00); размещение или установка основных приводов в составе электромоторов и двигателей внутреннего сгорания для комбинированного или совместного использования, включая механизмы прямой механической передачи силы тяги

B60W-010/08 6126 15.31 Общее управление узлами автомобиля различных типов или различной функциональности (для приводов электромобилей с размещенным внутри них источником энергии), включая управление агрегатами электропривода, в том числе моторами или генераторами

B60K-006/00 5685 14.20 Размещение или установка нескольких основных приводов разного типа для комбинированного или совместного использования, в том числе гибридных приводов и систем в составе электромоторов и двигателей внутреннего сгорания

B60W-010/06 5182 12.95 Общее управление узлами автомобиля различных типов или различной функциональности (для приводов электромобилей с размещенным внутри них источником энергии), включая управление двигателями внутреннего сгорания

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

* Данные в столбце 4 взяты из Раздела B — Выполнение операций; транспортировка. Источник: [WIPO, 2014b].

табл. 2. Основные категории патентов в классификации Derwent Class Codes

Код DCC Число патентов Доля (%) Описание

X21 35 296 88.19 Электромобили (B60L). Электрические легковые автомобили, троллейбусы. Приводы, тормозные системы. Линии энергоснабжения, токосъемники. Тяговые аккумуляторные батареи. Устройства управления

X22 19 624 49.03 Автомобильное электрооборудование (¥02Р). Вспомогательные приспособления для автомобилей. Освещение для автомобилей. Зажигание для двигателей внутреннего сгорания. Контроллеры для двигателей внутреннего сгорания. Аккумуляторы и зарядные устройства. Пусковые электродвигатели, генераторы. Контрольно-измерительное оборудование и приборы для двигателей и автомобилей. Не связанные с двигателями контроллеры, в том числе для трансмиссии и тормозных систем

X16 11 618 29.03 Электрохимические аккумуляторы энергии (Н01М). Первичные, вторичные, топливные элементы, батареи. Зарядные устройства для аккумуляторных батарей. Неэлектрохимические аккумуляторы электроэнергии

T01 7415 18.53 Цифровые компьютеры (С06С-¥). Электронные устройства для обработки данных, интерфейсы, программное управление. Механические цифровые компьютеры

L03 4977 12.44 Электро(не)органические, химические свойства проводников, резисторов, магнитов, конденсаторов и переключателей; электроразрядные лампы, полупроводники и иные материалы, батареи, аккумуляторы, термоэлектрические устройства включая топливные элементы, магнитные носители информации, радиационно-эмиссионные устройства, жидкие кристаллы и базовые электрические элементы

* Данные в столбце 4 взяты из Derwent Innovation Index.

Источник: [Thomson Reuters, 2009].

таты приводят и другие авторы. По данным [Ranaei et al., 2014], наивысшую патентную активность в таких направлениях, как аккумуляторные электромобили, гибридные электро- и водородные автомобили или автомобили на топливных элементах, демонстрирует концерн Toyota, за которым следуют Nissan и Honda.

Совместные патенты компании Toyota Отдельному анализу в области создания ГЭМ были подвергнуты лидер отрасли — компания Toyota и полученные ею в период с 2000 по 2014 г. патенты. Таковых оказалось 45 из 1883 выявленных. Затем был предпринят анализ совместного патентования Toyota для выявления сложившихся партнерств. Результаты представлены в табл. 3.

За период 2000-2014 гг. Toyota запатентовала обширный спектр технологий в области ГЭМ в сотрудничестве с другими компаниями, в частности с Panasonic, Sanyo, Asin Seiki, Yokohama National University, Fujitsu Denso, Aisin A.W., Matsushita Denki Sangyo, Fuji Electrochemical, Matsushita Electric и Nippondenso (принадлежит Toyota). В дальнейшем приведенные данные будут дополнены, когда речь пойдет об активной коллаборации при выпол-

рис. 7. Число патентов в области гибридных автомобилей, полученных компаниями — лидерами отрасли в 2000-2014 гг.

Toyota 13 266 (33.15%)

Nissan 2397 (5.99%)

Nippondenso ^^ 1956 (4.89%) Honda 1692 (4.23%) Hyundai Н 1375 (3.44%) Источник: расчеты авторов.

нении ИиР технологического характера в сфере гибридных автомобилей.

Технологическая кооперация компании — лидера патентования

Сотрудничество промышленных компаний, в том числе автомобилестроительных, для выхода на лидирующие технологические позиции неуклонно углубляется во всем мире. В широкой коэволюци-онной перспективе в такой кооперации участвуют автопроизводители, поставщики компонентов для двигателей, автовладельцы, ремонтные предприятия, дилеры, журналисты, университеты, исследовательские центры, банки, венчурные инвесторы, акционеры и политики [Dijk, Yarime, 2010]. Однако ведущая роль в этом процессе, бесспорно, принадлежит производителям. Компания Toyota — лидер патентования в области гибридного автомобилестроения — достигла наиболее заметного прогресса в следующих направлениях развития:

а) рост конкурентоспособности в течение пяти лет за счет реализации стратегии открытых инноваций;

б) получение большего числа патентов в сфере гибридных автомобилей, чем в других сегментах;

в) вхождение наряду с Hyundai и Ford в группу лидеров ИиР благодаря сети международной кооперации [Kwon, Jeong, 2013].

Учитывая значимость компании Toyota, нами был проведен детальный анализ недавних кооперационных инициатив (табл. 4). В дополнение к этому учитывались разнообразные формы кооперации, сложившиеся у компании ранее. Так, еще в 2005 г. совместно с Ford компания занималась разработкой гибридных автомобилей и сбытом продукции американского автогиганта в Японии.

В заключение отметим, что лидерство Toyota на рынке гибридных автомобилей обусловлено оптимальным балансом между собственными разработками компании и активной технологической кооперацией. В настоящее время Toyota остается лидером в создании гибридных моделей автомоби-

14 i Форсайт | т. 9. № 2 I 2015

табл. з. Совместные патенты компании Toyota в области гибридных электромобилей

Наименование компании — партнера Toyota № патента* Дата публикации*

Sanyo Electric Co. Ltd. (Saol-C) JP2014093127-A 19.05.2014

Sanyo Electric Co. Ltd. (Saol-C) JP2013157104-A 15.08.2013

Sanyo Electric Co. Ltd. (Saol-C) JP2013157130-A 15.08.2013

Aisin Seiki KK (AISE-C) JP2011244529-A 01.12.2011

Yokohama Nat. Univ. (Uyyo-Non-standard) JP2011097740-A 12.05.2011

Fujitsu Denso Ltd. (FUTD-C) JP2010102944-A 06.05.2010

Aisin A.W. Co. Ltd. (AISW-C) JP2009067256-A 02.04.2009

Matsushita Denki Sangyo KK (MATU-C) JP2004088819-A 18.03.2004

Fuji Electrochemical Co. Ltd. (FJIC-C) JP2004088878-A 18.03.2004

Matsushita Electric Ind. Co. Ltd. (MATU-C) JP2003017142-A 17.01.2003