Toyota釋出氫燃料電池專利,新能源車市場版圖爭奪戰即將展開!
繼美國電動車大廠「Tesla」在去年6月宣布開放專利權後,Toyota也在2015年1月6日宣布將釋出5,680件項氫燃料電池相關專利,期許透過專利的開放,加速氫燃料電池電動車發展,以與鋰電池為電力來源的Tesla一別苗頭,競爭意味相當濃厚!
Toyota在2015年美國消費電子展(CES)上由銷售資深副總裁 Bob Carter宣布:「Toyota在2020年前將無償授權5,680 項獲證或申請中的專利予外界使用,其中包括燃料電池組專利1,970 項、燃料電池控制系統專利3,350 項、高壓儲氫罐的專利290 項;其中,約有70項加氫站的專利將無限期免費授權。」
Toyota投入燃料電池技術發展已有20個年頭,這一批釋出的專利涵蓋了氫燃料電池整體產業鏈, Bob Carter說:「公開分享Toyota的智慧財產,可去除傳統的企業界線,加速研發的新陳代謝。」此段話顯示,Toyota希望透過專利技術的開放,集結產業力量,加速氫燃料電池基礎建設的佈建與技術突破,讓氫燃料電池車成為新能源車的市場首選,超越純電動車的技術與市場發展。
- 一、氫燃料電池車與純電動車的不同
所謂的氫燃料電池是藉由氫氣與氧氣作用產生化學反應提供電力,氫與氧作用後只會排放水蒸氣,不會產生二氧化碳等溫室氣體;而氫燃料電池車動力來源是氫氣,所以需要有「加氫站」提供動力料源;而Tesla的純電動車,則是以「鋰電池」作為儲存電力的裝置,需要以「充電」提供動力來源,並仰賴「充電站」補充電力;兩者相較,氫燃料電池車有加氫速度快、續航力長等優勢,是純電動車現階段難以超越的限制。
表一為純電動車、氫燃料電池車之比較表,我們可以快速瞭解這兩種類型的汽車在電能來源、能源取得方式、補充能源速度、續航力、排碳量、廢棄物回收、基礎設施、汽車售價等差異性。
- 二、Tesla與Toyota開放專利的手法差異
在Tesla與Toyota開放的專利中,最讓人心動的莫過於兩家大廠的電池技術,電池技術一直都是電動車發展的罩門。從兩家廠商的技術來看,Tesla電動車與其他電動車廠不同的是採用消費性電子產品中,看得到的小型圓柱型鋰電池(即筆記型電腦經常應用的18650電池)儲存電力,惟該電池製造的核心技術掌握在日本Panasonic的手中;雖Tesla本身所擁有的技術為電池結構、排列、安全工程與電池監控等「電池組管理」技術,以及電池製造之相關專利。一旦Panasonic停產18650電池或產量不足時,Tesla將面臨經營上的致命危機。另一方面,Toyota長期以來,致力發展氫燃料電池,擁有氫燃料電池相關的電池組、高壓儲氫罐、控制系統、氫能源供給等技術,本次釋出的專利也是其各項氫燃料電池研發技術的精華。
另外,從專利開放的方式來看,Tesla是由執行長Elon Musk在部落格中發布願意提供產業「善意使用」的消息,加上開放的技術並非最新的超級充電站相關技術,因此產業界對於Tesla開放技術的誠意持保留觀望態度,;反觀,Toyota是由公司以正式管道發布專利釋出的消息,且希望有意使用該公司專利的企業,可以向Toyota提出申請,簽訂專利共用互惠約定,保障雙方權益,此舉對於有意利用氫燃料電池技術的企業而言,比Tesla的善意使用宣言,更具有保障的機制。
- 三、Tesla與Toyota開放專利的策略
從兩家廠商專利開放的舉動來看,無非都是希望透過產業合作加速技術的擴展與市場的普及,但從新能源汽車專家的角度觀察,鋰電池電動車主要是靠充電站充電補充動力,且充電時間較長、續航力較短、廢電池處理與回收等都是電動車發展上待解決的議題;與靠著氫氧反應產生動力,最終僅產出水蒸氣的氫燃料電池車相比,燃料電池車輛較能發揮環境保護的作用。
由於氫燃料電動車的研發期程長、價格尚難以平民化,Toyota本次開放專利除了希望坐大市場外,並透過授權給其他車廠,提升營收也是重要考量,加上Toyota對於長期累積的電堆、儲氫、控制系統、加氫站等核心技術相當有自信,並不擔心一般廠商可以在短時間迎頭趕上,故藉由專利開放的活動,與產業建立合作關係,帶動氫燃料電池電動車供應產產業的發展,同時,也可以掌握氫燃料電池電動車的技術取向與規格,使Toyota的相關規格成為國際標準。
在各國政府積極推動汽車低碳、零碳的政策趨勢下,紛紛啟動氫燃料電池、電動車的汽車運行實驗,其中包含在試行地區建置加氫站、充電站,提供購車補助等等,希望藉由試行計畫瞭解推動新能源車之可行性。不過在成本與技術上,氫燃料電池車雖然挾加氫速度快、續航力長的好處,但是在加氫站設立上,其成本、技術難度都比充電站高,因此Toyota開放的專利中,對於加氫站相關專利拋出無償授權的利多,無非在於吸引各汽車大廠一同加速相關技術的突破,讓這項基礎設施可以加速普及。
- 四、結語
目前全球汽車產業,產出氫燃料電池車技術之車廠主要以Toyota為主,各國在技術水準、產業鏈上都尚未成形,因此Toyota開放專利的作為,可望為有志投入新能源車發展的上、中、下游產業鏈廠商帶來大利多,產業亦可藉此機會,借重Toyota釋出的資源,降低開發的成本與風險,找出技術發展新道路,在新能源車的戰場疆域中,搶下一席之地,開創企業嶄新的技術領域!
表一、純電動車 vs. 氫燃料電池車
比較項目 | 純電動車 (Tesla Model S, 85D) |
氫燃料電池車 (Toyota Mirai) |
---|---|---|
電能來源 | 直接充電取得電能 | 透過氫與氧反應產生電能 |
能源取得方式 | 充電站、無線充電 | 加氫站 |
補充能源速度 |
慢 .標準(一般家用, 120V/12A) :81小時20分 .標準(高電壓, 240V/40A) :9小時7分 .壁掛式(標準版本, 240V/40A) :9小時7分 .壁掛式(雙通道版本, 240V/80A) :4小時32分 .超級充電站(台灣目前尚未 設置):充滿80%僅需40分鐘、 充滿需1小時15分 |
快(充滿約3分鐘) |
續航力 | 短(約434公里,270英哩) | 長(650至700公里) ,與燃料引擎車不相上下 |
排碳量 | 發電廠產生電力過程排碳量高 | 無(以氫氣來源為基礎,若以天然氣重組製氫亦有二氧化碳排放問題;若以再生能源製氫則無) |
廢棄物回收 | 廢電池難以處理 | 無 |
基礎設施 | 充電站技術、成本相較於加氫站低 | 加氫站技術、成本相較於充電站高 |
汽車售價 | 105,670美金(約317萬元台幣) | 57,500美金(約172萬5千元台幣) |
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