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看Tesla電動車橫跨全美奇蹟背後專利佈局現況

關鍵字:Tesla電動車電池專利佈局
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科技產業資訊室 (iKnow) - 賴明豐 發表於 2014年4月10日


一、前言

在石油能源日漸稀少及環保意識抬頭下,這樣以純電能動力為主的新車品牌,備受眾人期待與關注,也是引起本文想從專利面向一探Tesla Motors技術研發佈局現況的原因。2014年2月2日,Tesla締造第一輛純電能動力車橫跨全美的金氏世界紀錄(G Wu,2014)—「Coast To Coast Rally」,全程花費76小時又5分鐘。這趟旅程靠著沿途由Tesla自家建構的「Supercharger超級充電站」順利完成這歷經風霜雨雪、烈日狂沙的不可能任務!頓時,讓全球電動車概念產業的精神都亢奮了起來,睜大眼睛看清楚這輛完全勾勒未來電動車設計藍圖的可量產汽車(Davy Chen,2014),完整呈現在眾人眼前。

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圖一 Tesla Model S
資料來源:TeslaMotors (2014a)

二、Tesla市場效應

這波Tesla旋風也直接轟襲全球股市,Tesla股價勢如破竹(鉅亨網,2014),從去年不到200美元,到現在已經一舉突破250美元,同步拉抬位列「Tesla概念供應鏈」中各家廠商的股價(陳信榮,2014),呈現一片歡欣鼓舞的局面。從去年(2013)第四季財報單季營收來看(黃繼寬,2014),Tesla創造了6.15億美元的佳績;雖然淨利部份,仍虧損1,626萬美元,但華爾街投資圈熱情加持,還是讓Tesla股價屢創新高,創辦人Elon Musk身價也因此暴增11億美元,躋身全球第94名富豪之列(劉建宏,2014)。

Tesla也預估今年電動車的銷量將會持續成長55% (約3.5萬輛),再加上走運動休旅風的Model X,整體來說,可望讓Tesla新車銷售量一舉衝到5~6萬輛。企盼著這樣的榮景,Elon Musk開始展露其佈局市場的強烈企圖心,首先宣佈「Gigafactory」計畫(華富財經,2014;郭妍希,2014;林和謙,2013;高工新產業,2013),預計從今年開始,一直到2020年,將投入超過40億美元的資金(TeslaMotors,2014b),找Panasonic (負責從原材料加工到組裝的一系列工作) 與Samsung (負責新款Model X使用的電池模組,目前已結束電池模組測試工作) 合建全球最大的電池供應廠。預料此舉將能為美國創造6,500個工作機會(邱志翔,2014),並有效降低Tesla電動車的產製成本。

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圖二 Tesla Gigafactory計劃時間表
資料來源:TeslaMotors (2014b)

第二個,就是大步邁向歐亞市場(陳芷鈴,2014),在歐洲拓展30處以上的服務據點,將Model S引進英國;同時,比利時、丹麥、德國和瑞士也都能買到Tesla電動車;接下來,就是中國市場。不過,這些國家的充電站基礎建設並不完善。因此,Tesla必須同步加強這部份的服務機制才能激發市場對電動車的熱情(蔣卓穎,2014)。在歐洲(李孟儒,2014),德國地區已經串接了科隆、法蘭克福、斯圖加特、慕尼黑這幾個重點城市,也進一步串接到荷蘭的阿姆斯特丹、布魯塞爾,以及瑞士的蘇黎世與日內瓦。中國這塊,為了能順利進入中國市場,Tesla找上康舒與台達電解決這個問題(張漢綺,2014;吳姿瑩,2014),希望能借重康舒與台達電先前分別在中國及歐洲建置充電站的經驗,加速中國地區充電樁佈署的腳步。

三、Tesla的專利佈局

基本上,Tesla Motors成立於2003年,是美國一家專門產銷電動車的公司(Wikipedia,2014)。目前,Tesla已經量產的兩款車型有 Roadster和Model S。其中,Tesla Roadster,從2008年開始,一直到2012年已經賣超過2,250輛;比較新款的Tesla Model S則是在美國NHTSA的碰撞測試中獲得了5.4星,這也是NHTSA史上測試車型中的最高分,消費者可以依著自己的行車需求(即距離遠近),選擇不同規格的電池(260公里、370公里和480公里),基本售價是57,400美元。

針對Tesla Motors的專利,直接到USPTO進行檢索(含申請中及公告公開件,最後檢索時間為2014年3月30日)並去掉相關專利之後,共65件。按照申請日期來看,Tesla從2006年開始佈局專利。從圖三來看,不論是專利申請量或發明人數都在不斷增加中,從S曲線理論可以知道,Tesla正處於技術成長的階段,正在努力突破創新既有的產業技術。

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圖三 Tesla Motors歷年發明人數與專利數量間的關係

從技術落點分布的狀況觀察,主要集中在「電力:電池、電容、充電或放電」(320 - Electricity: Battery or Capacitor Charging or Discharging)這項分類,其次是「陸上車輛:機構和頂蓋」(296 - Land Vehicles: Bodies and Tops)與「化學:電流產生裝置、產品和程序」(429 - Chemistry: Electrical Current Producing Apparatus, Product, and Process)。從歷年各分類項專利數量來看,296與 320 兩類技術在2013年成長非常快;429 類技術則是Tesla Motors公司常設性的研發工作,從2010年開始,每年都會有專利佈局在這塊領域。

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圖四 Tesla Motors專利技術分類歷年落點

進一步看這些專利被引用狀況,如表一所列,65件專利中有11件專利曾被其他專利引用。其中,Tesla自我引證的比例相對較高,其他還包括Sinoelectric Powertrain Corporation、GM Global Technology Operations LLC、Mission Motor Company、BYD Co. Ltd、Renault S.A.S.、Ferrari S.P.A.、Ford Global Technologies, LLC、Auto Kabel Managementgesellschaft Mbh、Atieva, Inc.、Zero Motorcycles Inc.、Enerdel, Inc.、Panasonic Corporation等12家公司都有引用到Tesla的專利。這些引用專利大略涉及25種不同應用方向,其中又以「機構:電池架」與「充電器結構:電池組」相關技術比例最高。Tesla發明王則是Rawlinson Peter Dore (以車體機構設計為主),其次是Hermann Weston Arthur (以電池或充放電電容設計為主)。

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表一 被引用過專利

四、結論

隨著「Coast To Coast Rally」奇蹟真實發生之後,Tesla幾乎已經成為純電能動力汽車的代言人,讓全球對電動車的實用性有了更多的期待與盼望。而這股期待與盼望也直接反饋到全球「Tesla概念供應鏈」廠商股價上,以台灣來看(曾仁凱與蕭君暉,2014),國內廠商群創將有機會提供車用面板,甚至群創也可能會為此赴美設置10代線面板廠,以便就近供貨。除了鴻海集團受惠之外,其他像F-貿聯、和大、高力、致茂與正崴等公司股價(葉家瑋與詹惠珠,2014),也都因為這波「概念供應鏈」議題發酵而隨之看漲。不過,Jim Cramer提醒投資人不要盲目樂觀(Jeff Morganteen,2014),現在大家對Tesla預期市場盈收的本益(夢)比已經過度澎脹,難免令人擔憂是否會重蹈當年.com公司泡沫化慘劇。Tesla本身仍然需要持續強化盈利基礎才能真正「築夢踏實」有面子又有裡子;但從綠能議題逐漸受到大家關注,就長期角度來看,投資Tesla一定是有利的。

目前,市場一片看好Tesla拉抬全球相關零部件供應量的市場潛力,也讓Elon Musk有了更多的雄心壯志,想建造一個「Gigafactory」因應未來電動車順利推廣到全球市場之後,隨之而來對電池的巨量需求(如果以每年生產25,000台電動車的規模來看,Tesla每年就需要使用超過全球電動車電池供應電量的三分之一)(Matthew Klippenstein,2014)。不過,仍未看到Panasonic或Samsung首肯消息傳出,畢竟這麼巨量投資背後的風險是非常大的。Kazuhiro Tsuga就建議Musk 採取較保守step by step穩紮穩打的投資策略(John Voelcker,2014),依市場銷售狀況逐步擴大Gigafactory投資比例與規模比較妥適。不過,不管是一步到位或逐步擴大,自建電池供應來源看來是Tesla必然要走的路,否則光是應付每年需要使用到的電池數量就會成為Tesla追求市場持續成長的主要瓶頸。未來如果可以順利完成與Panasonic或Samsung合資籌建電池廠的目標,協同彼此在電池領域中的技術優勢,勢必將更能推升Tesla電能動力車的市場價值。

另一個會影響到純電能動力汽車市場推廣的關鍵因素就是充換電(池)的便利性。相對吃汽油的汽車來說,純電能動力汽車最常被問的問題(何曉亮,2014;Sanji Feng,2013)──如果沒電的話可以去哪充電!事實上,去年Tesla奇蹟的實現,除了車體設計與電池技術的進步之外,背後最大的功臣就是Tesla辛苦建構的「Supercharger」超級充換電設施,才能確保Model S能夠隨時保持電能充足的狀態,完成3,427英里長途跋涉橫越美國的壯舉。從專利佈局的狀況也能明顯看得出來,除了車體結構與功能性機構的設計之外,Tesla十分看重這塊的研發工作,許多專利也是放在這個議題上。再進一步延伸出去就是管理面的問題(賈同岭,2014),包括費用、充電(器)規格統一,以及佈署充換電設施的選點策略等等,尤其市場戰線拉大,同時佈局多個國家,並面對不同國家文化及政策環境交互影響的複雜情境,Tesla必須花更大的精神逐一適應與克服,相信這對管理層來說會是一個很大的挑戰。(3800字;圖4;表1)

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圖五 Tesla Supercharger充電站
資料來源:李孟儒(2014)

 

參考文獻

 


 
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