无线供电专利日本在智能机和汽车占优

    非接触供电技术即无线供电技术，顾名思义，是无需插头与插座接触、无需电线的状态（无线）下输送电力的技术。其原理早已为人所知，并且已经应用到了各种商品中。

早在20世纪末，就有很多产品采用了非接触供电技术，旨在提高容量的研究也一直在进行。2007年，麻省理工学院（MIT）的研究组成功利用磁共振方式，实现了最大传输距离达到几米的大功率、高效率非接触供电。消息一出，社会对非接触供电的关注度激增，研发也一下子活跃起来。

日本专利厅在“2014年度专利申请技术动向调查”中，调查非接触供电相关技术的专利申请动向，查明了一些情况（PDF格式的调查报告概要）。下面就来介绍一下调查的主要内容。

图1是此次调查的技术总览。此次调查为了归纳专利文献，将非接触供电技术分成了磁场耦合方式、电场耦合方式等“供电方式”、车辆和移动产品等“应用技术”、故障对策和小型异物入侵对策等“技术课题”、“亚结构技术”和“控制技术”几大类，然后又细分了技术门类。



图1：技术总览 （点击放大）

按申请人国籍统计的专利申请数量推移：数字体现MIT的冲击力

非接触供电相关技术的专利申请数量在2006年为799件，从2007年开始激增，到2011年已经增加到了3905件（2006年的约5倍）。正如之前介绍，这可能是MIT在2007年发布磁共振方式非接触供电的研究成果所带来的影响。在MIT发布成果之后，日本和美国企业的申请数量很快开始增加，欧洲和韩国企业的申请数量也紧随其后（图2）。


    

图2：按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）：2000～2012年）
注：2011年以后因为数据库录入延迟，PCT申请向各国转移的时间差等原因，可能未涵盖所有数据。
各技术门类按申请人国籍统计：日本在智能手机和汽车领域拥有技术优势

非接触供电现在的主要用途有智能手机等移动产品、纯电动汽车（EV）等车辆。下面来看这些用途按申请人统计的专利申请数量。

智能手机等移动产品用非接触供电的申请数量为精工爱普生114件（第1位）、索尼93件（第3位）、松下82件（第4位）、三星电子104件（第2位）、LG电子63件（第5位），日本和韩国家电厂商的申请数量较多（表1）。精工爱普生在2007年到2009年期间曾大量申请专利，但之后有所减少。


表1：技术门类（手机和智能手机）按申请人统计的申请数量前十名（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）：1995～2012年）


另一方面，EV等车辆用非接触供电的申请数量为丰田503件（第1位）、日产汽车124件（第4位）、丰田自动织机175件（第2位）、住友电装115件（第5位），日本的汽车厂商和汽车部件厂商的申请数量较多（表2）。


表2：技术门类（EV/PHEV）按申请人统计的申请数量前十名（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）：1995～2012年）



利用空气中微弱的电波供电的专利不断增加

除了移动产品和车辆之外，其他领域的专利申请数量也有所增加。那就是利用空气中微弱的电波供电。

近年来，在人类难以靠近的环境、维护负担重的环境中设置的传感器越来越多，更换电池非常困难。如果能够将传感器周围的能量转换成电能并存储起来，就无需再更换电池。这种技术叫作能量采集，在全面投入实用后，有望创造出巨大的市场。与这项技术相关，利用空间中存在的微弱电波发电的专利申请数量为美国企业70件（41％）、日本企业26件（15％），数量虽少，但是在慢慢增加（图3）。


    

图3：技术门类（中类：利用空气中微弱的电波供电）按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）2000～2012年）
注：2011年以后因为数据库录入延迟，PCT申请向各国转移的时间差等原因，可能未涵盖所有数据。
按课题统计，日本企业扬眉吐气

非接触供电技术有3个重要课题，分别是“异物侵入送受电部之间的对策”、“泄露电磁场对策”和“送受电部错位对策”。在这些方面，日本企业都申请了大量的专利（图4～6）。


    

图4：技术门类（中类：异物入侵对策）按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）2000-2012年）
注：2011年以后因为数据库录入延迟，PCT申请向各国转移的时间差等原因，可能未涵盖所有数据。
    

图5：技术门类（中类：泄露电磁场对策）按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）2000～2012年）
注：2011年以后因为数据库录入延迟，PCT申请向各国转移的时间差等原因，可能未涵盖所有数据。
    

图6：技术门类（中类：送受电部错位对策）按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）2000～2012年）
注：2011年以后因为数据库录入延迟，PCT申请向各国转移的时间差等原因，可能未涵盖所有数据。
在移动产品局部构造方面，日本企业同样表现突出

不只是解决非接触供电课题的技术，日本企业在移动产品局部构造方面也申请了很多专利。其中较多的是“改良线圈或铁芯”、“改良多个部件的配置”等技术（图7）。



图7：移动产品（中类：受电侧设备）按申请人国籍-亚结构技术统计的申请数量（申请年（优先权主张年）：1995～2012年） （点击放大）
微波方式专利，日本籍申请人占半数

微波方式是非接触供电的一种供电方式。在与微波方式非接触供电相关的技术中，日本籍申请人申请的数量最多（图8）。


    

图8：技术门类（大类：微波方式）按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例（申请地：日本、美国、欧洲、中国和韩国，申请年（优先权主张年）2000～2012年）
注：2011年以后因为数据库录入延迟，PCT申请向各国转移的时间差等原因，可能未涵盖所有数据。
日本企业应瞄准的方向，发挥自身的诸多优势

对于移动产品用非接触供电技术，日本的家电厂商申请了多项专利，重要的是在今后继续保持领先优势。移动产品发展小型和轻量化的需求强烈，采用非接触供电技术需要紧凑地安装构成无线受电部的多个部件，例如线圈、铁芯、屏蔽和控制电路等。

在改良移动产品的线圈和铁芯、改良多个部件的配置上，日本企业的技术具有优势。但部件芯片容易被仿制，需要提防技术外流。日本企业要想在移动产品用非接触供电技术上保证利益，一方面要促进受电部的模块化，以防仿制，一方面还要推行因地制宜地使用专利和技术经验的知识产权战略，采取防御措施。

日本的汽车厂商正在积极开发EV等车辆的非接触供电。车辆在停车场等室外充电的机会多，为了保证方便、安全，应对车辆与供电设备之间存在雨、泥、金属片等异物的对策、应对泄露电磁场的对策、应对供电设备与停车位置错位的对策等显得尤为重要。日本企业也为解决这些课题申请了许多专利，在技术上拥有优势。在今后应当发挥优势，进一步推动与车辆用非接触供电相关的技术开发。

在基于电波的能量采集领域，微波方式的非接触供电技术是热门候选。对于这项技术，日本籍申请的专利最多，由此可以推测，日本在基于电波的能量采集上拥有潜在的技术实力。为了将强大的技术实力运用于基于电波的能量采集，日本企业应当努力推进研发。