掌握散熱及熱管理技術 智慧局發布《電動車關鍵零組件專利趨勢分析》

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李淑蓮╱北美智權報　編輯部

全球汽車產業面對淨零碳排的政策，各國紛紛加速燃油汽車轉型電動化。台灣為實現2050運輸載具電動化之目標，正積極推動電動車產業開發關鍵零組件之政策。而未來電動車正朝向高智慧和高效能的發展，散熱與熱管理技術成為其發展的一大挑戰。為此，經濟部智慧財產局於2024年12月發表了《電動車產業開發關鍵零組件之專利趨勢分析：【以電池、馬達散熱及車輛熱管理系統為例】》報告（下稱《報告》），旨在對相關專利趨勢進行詳細分析，為產業決策提供方向性建議。

全球推動淨零碳排放的目標，讓電動車產業成為技術革新與市場增長的重要焦點。在此背景下，電池、馬達散熱以及熱管理系統作為電動車性能的核心零組件，其專利技術的發展日益受到關注。過去，電動車產業主要專注於提升馬達效率和電池續航力，如今已逐漸聚焦於散熱技術與熱管理系統的整合，以延長電池壽命、提高車輛效率並降低碳排放成本。未來電動車正朝向高智慧和高效能的發展，散熱與熱管理技術成為其發展的一大挑戰。

專利檢索與分析方法

智慧局之《報告》檢索區間為2014年1月1日至2023年12月31日之公開/公告專利案 (下稱公開案)，檢索地區為美國 (US)、中國大陸 (CN)、歐洲專利局 (EPO)、日本 (JP)、韓國 (Kr) 及世界智慧財產組織 (WIPO)；使用 Derwent Innovation 專利資料庫及全球專利檢索系統 (GPSS)，篩選了2014年至 2023年間的相關公開案，涵蓋範圍包括電池、馬達與熱管理系統三大技術主題。檢索策略基於國際專利分類 (IPC) 分類號（如 H01M、H02K、B60H、B60L、B60K 中）及相關關鍵詞進行，經過多輪人工篩選後，依專利家族共納入14,474案進行分析。分析內容涵蓋全球專利趨勢、技術生命週期、主要申請人布局及專利技術細節。

全球專利趨勢分析

《報告》將專利家族14,474 案與專利權人，繪製成2014~2023 年的公開趨勢圖 (圖1)。從專利公開趨勢看，過去十年間電動車關鍵零組件相關專利數量呈穩定增長，並於 2021 至 2023 年間達到高峰。2021年專利年增率為 25%、2022及2023年更分別達到 75%及54%的增長率 (累計專利案數分別為2559及3932案)。《報告》推測電動車在因應未來高效能與低碳轉型趨勢下，散熱及熱管理技術開發又重新被企業重視，顯示隨著市場需求增長與政策驅動，散熱與熱管理技術正受到各國企業高度關注。

《報告》透過歷年專利家族的數量與專利權人數量繪製了技術生命週期表 (圖2)。 據技術生命週期分析顯示，電動車散熱及熱管理技術仍處於成長期。專利權人數量自2014年的約200人增至2023年的1,200人，專利家族數量也大幅增長，反映出技術創新與市場競爭的加劇。在國家及地區分布方面，專利公開集中於中國（占40%）、美國（占16%）和歐洲（占9%），亞洲地區（包括中國、日本和南韓）占比達62%。其中，中國的專利公開增長最快，得益於其新能源政策與產業支持。

從技術分類來看，H01M（電池組／結構) 的專利占比最高，達35%，其次為H02K（馬達／電機）和B60L（電動車系統），分別占19%和18%。這表明電池散熱技術是該領域的主要研發方向，馬達與整車系統的熱管理技術則緊隨其後。

前20大申請人趨勢分析

前20大申請人統計分析如圖4 所示，依照申請人國籍統計及產業類型分析，日本申請人占25% (5/20)，其中有3家汽車製造商及2家汽車零組件廠商；中國大陸申請人占25% (5/20)，5 家全為汽車製造商；南韓申請人占20% (4/20)，其中汽車製造商2家、汽車零組件1家及電池製造1家；歐洲(法、德)申請人占20% (4/20)；其中汽車製造商1家與汽車零組件商3 家；美國申請人占10% (2/20)，其中汽車製造商2家。《報告》彙整統計發現，電動車電池、馬達散熱及熱管理系統專利前二十大申請人企業服務來源主要為汽車製造商 (13家)，其次是汽車零組件商 (6家)，最後是電池製造商 (1家)。

《報告》並依申請人國籍分析申請趨勢，數據如下：

日本(JP)：5家企業每年皆有穩定的專利公開趨勢，其中TOYOTA、DENSO 及HONDA 此3家企業於2022至2023年，專利趨勢有明顯的成長趨勢，而PANASONIC及NISSAN 這2家企業於2023 年專利才有明顯增加，對比日本5家企業專利趨勢與日本專利趨勢大致相符。

中國大陸(CN)：5家企業於2017 年以前專利數量較少，甚至有未有相關專利公開的情形，於2017 至2020 年，專利公開趨勢開始呈現穩定，因此發展期相對於其他國家起步較晚。於2021至2023年間，5家企業專利有大幅度的成長趨勢，對比中國大陸5家企業專利趨勢，與中國大陸專利趨勢大致相符。

南韓(KR)：四家企業每年皆有穩定的專利公開趨勢，其中HYUNDAI及KIA 此2家企業於2022至2023 年期間，專利趨勢呈明顯成長，連續兩年皆有百件以上的專利公開，是短期內公開最多專利的兩位主要申請人，而HANON SYSTEMS 及LG CHEM這此2家企業在2023年專利才有明顯增加。對比南韓四家企業專利趨勢與韓國整體專利趨勢大致相符。

歐洲(法國、德國)：VALEO、PORSCHE、BOSCH 及MAHLE 每年都有穩定的專利公開趨勢，其中VALEO於2018年以後專利趨勢呈現逐年成長，於2022及2023 年的專利公開加總數量排名第三，僅次於HYUNDAI 及KIA。而PORSCHE於2021年以後專利趨勢呈現逐年成長，而BOSCH 及MAHLE 這兩家企業在2023 年專利才有明顯增加，對比歐洲四家企業專利趨勢與歐洲整體專利趨勢大致相符。

美國(US)：兩家企業每年皆有穩定的專利公開趨勢，其中FORD 在2017 年以後專利趨勢呈現逐年成長， 而GENERAL MOTORS在2023年專利才有明顯增加，對比美國兩家企業專利趨勢與美國整體專利趨勢大致相符。

專利主題分析

● 電池散熱技術

電池散熱技術是整個研究的重點。《報告》將電池散熱分為液冷與氣冷兩大區塊， 液冷技術專利數達75%、氣冷散熱技術專利數為25%，數量分別為3707件及1202件。在液冷技術中，專利數量最多的是液冷間接冷卻–液相技術，累計超過2,700件，占總數的 55%；其次為液冷間接冷-相變散熱技術；專利數計有705件；接下來是液冷浸沒冷-液相散熱技術，專利數計有248 件；最後是液冷浸沒冷-相變散熱技術，專利數計有37件 (參看圖5)。

雖然氣冷技術起步較早，在2014~2015年公開的專利案件中，氣冷散熱技術之專利案件最多，從2016 年開始間接冷-液相散熱技術專利案件數量開始超過氣冷散熱技術；從各種散熱技術發展趨勢成長變化發現，過去十年在電池散熱係以間接冷-液相之散熱技術為發展主流。

● 馬達散熱技術

馬達散熱技術方面，液冷技術同樣占主導地位，專利數量約占80%，達2080件。液冷技術在2018年後快速增長，2023年公開的專利件數已達602件。相比之下，氣冷技術雖然簡便，但其性能和適應性逐漸顯示出局限，至2023年為止，專利案件數只有102件。液冷主要技術領導者包括日本和歐洲企業，如TOYOTA、HONDA、NIDEC、VALEO及PORSCHE；液冷主要技術領導者則有MITSUBISHI ELECTRIC、VALEO、DENSO及BOSCH (詳圖7)。

● 熱管理系統

《報告》熱管理系統區分為三個電動車應用領域，包含對車內座艙之環境熱管理系統、對馬達驅動動力裝置之熱管理系統、及對電池電力系統之熱管理系統；並將各應用領域的散熱方式劃分成液冷與氣冷技術。統計分析結果如圖8所示，熱管理系統專利案件總數量為6,250件，其中電池系統占48%，座艙占30%，動力系統占22%。

熱管理系統應用在座艙、動力系統及電池系統領域中，散熱技術發展趨勢皆集中在液冷散熱，在2016年以前座艙領域專利數量最多，電池系統領域次之，而2017年以後電池系統領域專利數量最多，座艙領域成次之，顯示熱管理系統在2017年開始朝向以電池系統發展為主流。

結論與建議

電動車散熱與熱管理技術的發展顯示出強勁的市場潛力與競爭激烈的技術布局。液冷技術，尤其是液相與相變技術，已成為技術發展的主流方向。中國市場憑藉政策支持和市場規模，成為全球專利布局的核心。

針對未來發展，建議企業加強高效能散熱技術的研發，同時注重全球化專利布局，特別是在中國、美國與歐洲等主要市場。技術突破方面，複合型熱管理系統的開發應成為下一步重點，這將有助於進一步提升電動車的整體性能與市場競爭力。此外，持續關注國際新能源政策及標準，確保技術方向與市場需求一致，將是保持競爭力的關鍵。

由於我國產業多為中小企業，因此，《報告》建議我國申請人若要投入電動車散熱及熱管理系統領域，可先瞭解中國大陸、美國及歐洲市場等指標地區主要申請人或競爭者的專利；透過對專利技術的拆解與分析，尋找可切入的關鍵技術，以利縮短研發時間與降低研發成本。

參考資料：

1. 《電動車產業開發關鍵零組件之專利趨勢分析：【以電池、馬達散熱及車輛熱管理系統為例】》；經濟部智慧財產局，2024年12月

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