XNUMX. XNUMX.خلفية المسح

　أصبحت الدراجات الهوائية المساعدة كهربائيًا في اليابان شائعة نظرًا لأنها دراجات مدينة (المعروفة باسم ماماتشاري) مع إضافة وحدة مساعدة كهربائية. والسبب في ذلك هو أنه في عام 2009، أصبح من القانوني للدراجات أن تحمل ثلاثة أشخاص طالما أنها تستوفي معايير الدراجات ذات المقعدين، مما يجعل من السهل على الأطفال التقاط دراجاتهم وإنزالها (يتطلب الأمر قوة أقل للدواسة). أصبحت الدراجات شعبية. (إذا تم حمل طفلين، فإن الوزن سيكون أكثر من 30 كجم، مما يجعل القيادة باليد غير مستقرة، لذلك كانت هناك حاجة إلى الطاقة الكهربائية لمساعدة قوة الدواسة.) بالإضافة إلى ذلك، في العالم (خاصة أوروبا)، يتم التركيز على الطابع الرياضي: يتسارع انتشار الدراجات الهوائية المدعومة بالكهرباء. كما هو موضح أعلاه، يظهر الطلب على الدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا علامات على زيادة الطلب في كل من اليابان والخارج. في المستقبل، من المحتمل أن يتم تجهيز معظم الدراجات بالمساعدة الكهربائية، وستكون هناك حاجة إلى مزيد من التطوير لوحدات القيادة الكهربائية. لذلك، سنقوم بتحليل حالة طلبات براءات الاختراع التي تركز على وحدات القيادة، وهي الأجزاء الرئيسية للدراجات المدعومة كهربائيًا، والتنبؤ بالاتجاهات المستقبلية في الدراجات المدعومة كهربائيًا.

*تغير عدد إنتاج الدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا في اليابان من عام 2015 إلى عام 2022 من حوالي 20 إلى 33 وحدة. (من جمعية الدراجات، الجمعية العامة المدمجة)　

XNUMX.محة فنية

　هناك اختلافات طفيفة في معايير الدراجات المساعدة الكهربائية حسب البلد. وعلى وجه الخصوص، يجب على الدراجات اليابانية المدعومة كهربائيًا التحكم في قوة المساعدة بحيث تصل إلى الصفر عند سرعة 24 كم/ساعة. في هذه النقطة، في أوروبا، ليست هناك حاجة للتحكم في قوة المساعدة، فقط يتم تنظيم الحد الأقصى لسرعة المساعدة والحد الأقصى لإخراج المحرك. وبسبب هذه الاختلافات التنظيمية، تكتسب الدراجات الكهربائية المصنوعة في الصين، والتي لا تتطلب وظائف تحكم، حصة سوقية في أوروبا. ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، تم تركيز الاهتمام على الدراجات ذات التوجه الرياضي (الموجهة نحو الصحة) والتي يمكنها التحكم في قوة المساعدة، ويتزايد الطلب على الدراجات الكهربائية المجهزة بوحدات القيادة التي يمكنها التحكم في المقدار المناسب من قوة المساعدة.

XNUMX. XNUMX.استراتيجية المسح (نظرة عامة)

　في هذا البحث ، تم إنشاء مجموعة براءات الاختراع بموجب استراتيجية البحث التالية.

・أولاً، ركزنا على اليابان من أجل فهم اتجاهات الشركات المصنعة المحلية.
・ينطبق على الطلبات المقدمة بعد 10 يناير 2015، وهي آخر 1 سنوات. (لأنه في صعود)
・إنشاء مجموعة من وحدات القيادة للدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا.
└ دراجات مجهزة بمحركات كهربائية B62M6/40، رمز تصنيف B62M6/80 IPC (FI)،
　نطاق التطبيق هو IPC (FI): B60L15/00، والذي يغطي على نطاق واسع الدراجات المدعومة كهربائيًا، والمصطلح F: 5H125، والذي تم تقديمه من المنظور الفني لـ "الدراجات المدعومة كهربائيًا".

وبتطبيق رموز التصنيف IPC وF-term المذكورة أعلاه، تم إجراء عمليات البحث، وتم تعيين 1167 عنصرًا كمجموعة سكانية.

> تصنيف براءات الاختراع المستخدمة>
・ B62M6/40 ・دراجة للركاب مزودة بمحرك كهربائي مساعد [2010.01]
・ 5H125AA18 دراجة مدعومة كهربائيًا (تدعم القوة البشرية)
(متوافق مع IPC(FI): B60L15/00 وسائل التحكم لقيادة مركبات الدفع الكهربائي بسرعة محددة، على سبيل المثال، سرعة محرك الجر)

4. اتجاهات التطبيق (تحليل السكان المحددين)

·اتجاهات التطبيق في اليابان
　يبلغ عدد طلبات براءات الاختراع المتعلقة بوحدات القيادة للدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا 955/1167 (باستثناء تلك التي تعمل بمحركات في الملخص). ونتيجة لذلك، فإن عدد الطلبات في ارتفاع منذ عام 2015، وفي عام 2018، ارتفع عدد الطلبات بسرعة ليصل إلى 195 طلبا. في السنوات الأخيرة، كان هناك اتجاه لزيادة الطلب في جميع أنحاء العالم، لذلك يبدو أن الجهود تبذل في مجال التنمية. وستتم مراقبة الاتجاهات المستقبلية في التطبيقات عن كثب.

*1) غير محددة: بما أنه لن يتم نشرها إلا بعد مرور سنة وستة أشهر على تقديم الطلب، فإن سنة التقديم التي تتضمن الجرائد غير المنشورة في وقت التحقيق تعامل على أنها سنة غير محددة.

　قبل الاستطلاع، كان يُعتقد أن باناسونيك وياماها ستهيمن على تصنيف أفضل المتقدمين، ولكن لم يكن من المتوقع أن يتفوق شيمانو على باناسونيك ليحتل المركز الأول. بالإضافة إلى ذلك، جاءت شركة Taiyo Yuden، وهي شركة مصنعة للأجزاء الإلكترونية (المحاثات، وما إلى ذلك)، في المركز الرابع، وتم التأكيد على أنها تقوم بتطوير المنتجات المتعلقة بالوحدات الكهربائية للدراجات (أجزاء المحرك).

・اتجاهات التقديم وعدد الطلبات لأفضل 7 متقدمين

　شهدت Shimano زيادة حادة في عدد الطلبات منذ عام 201. حاليًا، تم تقديم 2018 طلبًا في عام 99، مع أكبر عدد من الطلبات المتعلقة بوحدات القيادة للدراجات الكهربائية، لكن عدد الطلبات في انخفاض منذ عام 2019.
　علاوة على ذلك، على الرغم من أن عدد الطلبات المقدمة لشركة باناسونيك وياماها وهوندا موتور المحدودة قد شهد تقلبًا طفيفًا، إلا أنه بلغ ذروته في الفترة 2018-2019 ثم شهد انخفاضًا في السنوات الأخيرة. ومن المفترض أن العملية تنتقل من التطوير إلى التصنيع. حافظت شركة Taiyo Yuden على عدد الطلبات عند حوالي 2019 حتى عام 10، لكن منذ عام 2020 انخفض عدد الطلبات، لكن التطوير استمر.

XNUMX. نتيجة البحث

　وأكدت باناسونيك وياماها، وهما أكبر الشركات المصنعة في تقديم الطلبات، أن شركة شيمانو أصبحت الشركة الأولى من حيث عدد الطلبات منذ عام 2017 وتحتفظ بمركزها الأول. Shimano هي شركة تصنيع قطع غيار الدراجات المشهورة عالميًا، وفي السنوات الأخيرة ركزت على تطوير وحدات القيادة الكهربائية، ويمكن ملاحظة أنهم يعملون على هذا كأحد منتجات Shimano الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك، يتم بيع أجزاء الدراجات بخلاف وحدات القيادة الكهربائية في جميع أنحاء العالم، والعديد من الشركات المصنعة للدراجات (منتجات الدراجات النهائية) في أوروبا وتايوان والولايات المتحدة وغيرها تستخدم شيمانو، لذلك يتم الآن بيع وحدات القيادة الكهربائية في جميع أنحاء العالم. العالم أستطيع أن أقول (من المعلومات العامة). كانت باناسونيك تبيع معظم دراجاتها المدعومة كهربائيًا بشكل أساسي للطلب المحلي، ولكن منذ عام 2017 تقريبًا بدأت في إنتاج دراجات مدعومة كهربائيًا (منتجات مكتملة) للأغراض الرياضية، وبدأت في إنتاج دراجات مدعومة كهربائيًا للأغراض الرياضية. وقد شوهدت تطبيقات متعددة. بالإضافة إلى ذلك، تم الإبلاغ عن أن وحدات القيادة الكهربائية الرياضية من ياماها تم شحنها منذ عام 2015 تقريبًا وتظهر حاليًا وجودها في أوروبا.

　كما هو مذكور أعلاه، سيطر المصنعان الرئيسيان للملفات على عدد براءات الاختراع المتعلقة بوحدات قيادة الدراجات الكهربائية، ولكن يبدو أن Shimano قد دخلت حديثًا في تطوير وحدات قيادة الدراجات الكهربائية، مما أدى إلى منافسة تطوير بين الشركات المصنعة الثلاثة. تُستخدم وحدات القيادة الكهربائية من Bosch وYamaha على نطاق واسع في أوروبا، وسيكون من المثير للاهتمام أن نرى كيف ستقوم شركة Shimano، باعتبارها شركة مصنعة راسخة لأجزاء الدراجات، بتطوير وحدات قيادة للدراجات الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، ستركز ياماها وباناسونيك أيضًا على الاتجاهات في جهودهما للتوسع. بالإضافة إلى ذلك، فإننا نشهد دخول شركات مصنعة جديدة (شركات ناشئة، صينية) إلى السوق، لذلك يجب علينا مراقبة الاتجاهات في تطوير وحدات القيادة الكهربائية للدراجات. علاوة على ذلك، لماذا يتم تضمين شركة هوندا موتور إذا لم تقم بتطوير وحدات قيادة (آليات) للدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا؟ هناك العديد من التطبيقات المتعلقة بأنظمة التحكم لوحدات القيادة (بما في ذلك الدراجات الكهربائية)، وتشمل هذه براءات الاختراع المتعلقة بأنظمة التحكم لوحدات قيادة الدراجات الكهربائية، لذلك تم تضمينها في مجتمع هذه الدراسة.　
* تم شرحه في تقارير الاتجاه للشركات الكبرى.

5.1 اتجاهات شيمانو

　تحتوي الدراجات المدعومة كهربائيًا التي طورتها شركة Shimano في عام 2010 بشكل أساسي على وحدة قيادة كهربائية مع محرك مدمج في المحور (العجلة الأمامية). يحتوي هذا التكوين على محرك كهربائي متصل بمحور العجلة الأمامية للتحكم في سرعة السيارة وإخراج المحرك.
　يقوم الجهاز الذي تم تقديمه في عام 2018 بنقل وحدة المساعدة الكهربائية إلى الكرنك ويحتوي على عدد أكبر من أجهزة الاستشعار، حيث يتحكم في قوة المساعدة من خلال استشعار الحمل البشري المطبق على الدواسات.

المراجع:JP 2020-1578
　التطبيق الحالي عبارة عن آلية محرك من نوع أحادي المحور، وله مواصفات تسمح بالتحكم التفصيلي في المساعدة باستخدام أجهزة استشعار مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، بما أنها آلية قيادة ذات عمود واحد، فهي تتميز بخاصية إخراج المساعدة المباشرة، والتي تعتبر مفضلة في أوروبا وبلدان أخرى.
*تم تقديم الطلبات أيضًا في ألمانيا، مما يشير إلى أن Shimano تركز تدريجيًا على الأجزاء الكهربائية من خلال الاستفادة من قوة العلامة التجارية لقطع الغيار الخاصة بها.

　بالإضافة إلى ذلك، تم الإبلاغ عن أن الشركة تبيع مكونات وحدة المساعدة (انظر الصورة أدناه) في جميع أنحاء العالم تحت اسم "SHIMANO STEPS".
* يستخدم آلية وحدة محرك أحادية المحور.

　تقدمت Shimano مؤخرًا بطلب للحصول على تقنية تتعلم وتتحكم ميكانيكيًا في البيانات التي تم الحصول عليها من عدد كبير من معلومات المستشعر (JP 2020-6834،JP 2023-151357 وما إلى ذلك)، من المتوقع أنه في المستقبل، سيتم تسويق التحكم في الأجزاء الكهربائية بما في ذلك وحدات المساعدة الكهربائية التي تتضمن الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي.

5.2 اتجاهات باناسونيك

　ومن المعروف بالفعل أن باناسونيك هي شركة تصنيع يابانية للدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا منذ ما قبل عام 2010.
　تحتوي آلية القيادة المساعدة الكهربائية من باناسونيك في عام 2010 تقريبًا على تكوين وحدة القيادة التي تتضمن عمودًا مرفقيًا للدواسة، ولكنها تتكون من محورين: محور الطاقة البشرية للدواسة، ومحور لتوليد عزم الدوران (محرك كهربائي) للمساعدة. الشيء الرئيسي هو ذلك ومع ذلك، في السنوات الأخيرة (2018)، قامت وحدات القيادة التي تم تطبيقها بتطوير وحدات يمكن استخدامها في تكوينين، عمود واحد وعمود مزدوج، ووحدات ذات عمود واحد فقط أو عمود مزدوج. أنهم يقومون بتطوير مجموعة متنوعة من وحدات القيادة بمواصفاتين: نوع ذو عمود واحد يوفر عزم دوران مساعدًا مباشرًا، ونوعًا ذو عمودين يوفر عزم دوران مساعدًا خفيفًا. أما بالنسبة لتكنولوجيا التحكم المستقبلية، فلا توجد حاليًا أي جهود لاستخدام الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي للتحكم في وحدة القيادة، ولكن تم بالفعل اعتماد تقنية الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي من باناسونيك في منتجات أخرى وهي ضرورية. ويُعتقد أن التطوير سيكون سريعًا إذا تم يظهر الجنس. الطراز الأحدث الحالي (2024) عبارة عن دراجة تعمل بالطاقة، وهي سهلة الاستخدام وصغيرة الحجم وسهلة الحمل (حمل الأطفال)، ومناسبة للتنقل إلى المدرسة وللكبار السن. وتبيع الشركة أيضًا منتجات e-BAKE ``XEALT'' التي تؤكد على الطابع الرياضي.

　التكوين الأساسي لوحدة القيادة من باناسونيك. في البداية، تم تكوين وحدة القيادة للدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا. *براءة اختراع 4906982[الشكل 2] انظر

　علاوة على ذلك، هذا الشكل عبارة عن منظر مقطعي لوحدة محرك ذات تكوين أحادي المحور. وحدة محرك يمكن استخدامها في كل من التكوين أحادي المحور والتكوين ثنائي المحور. تم تقديم هذا التكوين لهيكل (الشكل 7) يتكون أساسًا من تكوين ثنائي المحور، ولكن المثال المعدل هو التكوين الموضح في (الشكل XNUMX).
المراجع:JP 2020-79016
(التكوين في الشكل 2 هو JP 2023-49765اعتمد أيضا)

5.3 الاتجاهات في ياماها موتور

　مثل باناسونيك، تعد ياماها موتور شركة تصنيع محلية كبرى تعمل على تطوير دراجات مدعومة كهربائيًا، وكانت أول شركة في اليابان تقوم بتطوير وبيع دراجات مدعومة كهربائيًا. ومن المشهور أنه كان يباع تحت اسم "PAS" في ذلك الوقت (1993). بعد ذلك، حاولنا التوسع في أوروبا، ولكن في وقت المبيعات، لم تكن الدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا في أوروبا مدعومة بقوة بشرية، ولكن تم قبولها كدراجات يمكنها ببساطة التحكم في السرعة والقوة (يمكن أيضًا أن تكون ذاتية الدفع ومع ذلك، نظرًا لأن نظام التحكم المساعد الكهربائي على الطريقة اليابانية لم يكن شائعًا، فقد كانت المبيعات بطيئة وكان على الشركة إعادة النظر في استراتيجيتها. في عام 2014، قمنا بتطوير وحدة قيادة قامت بتحسين المشكلة السابقة (راجعنا طريقة التحكم في آلية المساعدة الكهربائية) وقمنا بتوسيعها إلى أوروبا مرة أخرى. تم تطوير وحدة القيادة وتسويقها تجاريًا في اليابان وأوروبا، ويذكر أنه في عام 2019، وصل الإنتاج التراكمي لوحدات القيادة إلى 500 ملايين وحدة.
　بناءً على حالة التطبيق، تم تطوير وحدة القيادة الخاصة بـ Yamaha Motor في تكوينين: نوع ذو عمود واحد ونوع ذو عمودين. النوع ذو العمود الواحد من السهل إخراج شعور مباشر، والنوع ذو العمودين جيد لقد تم التأكيد على أن تطوير دراجة مدعومة كهربائيًا تستفيد من خصائص

المراجع:JP 2019-147528
　يحتوي على تكوين ثنائي المحور مع محور الدواسة ومحور توليد عزم الدوران المساعد، ويتم اكتشاف عزم الدوران والتحكم فيه من محور الدواسة. *انظر الشكل 1

المراجع:JP 2019-31257
　تم تقديم طلب للحصول على وحدة قيادة ذات تكوين أحادي المحور حيث يتشارك عمود الدواسة وعمود توليد عزم الدوران المساعد في عمود مشترك. *انظر الشكل 1

　بالإضافة إلى ذلك، في الطلبات المقدمة بعد عام 2022، هناك العديد من الاختراعات المتعلقة بالتحكم في توفير الطاقة الكهربائية (البطارية) بكفاءة في تكوين وحدة القيادة الكهربائية كما هو موضح أعلاه.جي بي 2022-118600،JP 2023-30689 وما إلى ذلك يمكن رؤيته أيضًا.

5.4 الاتجاهات في شركة هوندا موتور المحدودة

　في مارس 2023، ظهرت معلومات تفيد بأن شركة Honda Motor Co., Ltd. كانت تدخل سوق الدراجات المدعومة كهربائيًا. وما تم الإعلان عنه هو "SmaChari" المتعلق بالتحكم في الدراجات الهوائية المدعومة كهربائيا. الاختراع المتعلق بالتحكم هو طريقة للتحكم في قوة دفع المحرك وفقًا لقوة الدواسة المقدرة بوحدة حسابية تقدر قوة الدواسة، دون تعقيد هيكل اكتشاف قوة الدواسة أو الحاجة إلى تعديل الدراجة. يتحكم. مراجع:JP 2020-124945

　يوضح الشكل 100 تكوين المساعدة الكهربائية. في الشكل XNUMX، تتحكم وحدة التحكم XNUMX في قيادة المحرك بناءً على ما يتم اكتشافه بواسطة أجهزة الاستشعار المختلفة. ويبدو أن هذا النوع من التحكم المرتبط بتطبيق الهاتف الذكي قد تم تسويقه تجاريًا باسم "SmaChari".

5.5 اتجاهات نيديك

　تم تغيير اسم شركة Nidek من اسم شركة Nidec إلى "Nidek" في عام 2023. يتم تسجيل براءة الاختراع في عام 2023 تحت اسم الشركة القديم.
　تعمل شركة Nidek على تطوير محركات DC بدون فرش وتتوقع الطلب على المحركات المستخدمة في الدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا.
　السيارة الكهربائية 100 عبارة عن دراجة مدعومة كهربائيًا تساعد المستخدم في قوة استخدام الدواسة، ويتم تكوين جهاز القيادة 10 بآلية نقل الطاقة 103 لتكوين آلية قيادة للدراجة المدعومة كهربائيًا.

المراجع:JP 2022-121335
　الشكل 100 تشتمل المركبة الكهربائية 101 على جسم المركبة 102، وعجلتين 103، وآلية نقل الطاقة 10، وجهاز القيادة 104، وقسم إمداد الطاقة XNUMX. الشكل XNUMX عبارة عن عرض منظوري للجزء الداخلي من جهاز القيادة.

5.6 اتجاهات بوش

　تنتج شركة Bosch وحدات قيادة كهربائية للدراجات الرياضية المساعدة الكهربائية. وفي السنوات الأخيرة، ركزت الشركة على توفير وحدات القيادة للدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا، ``Bosch eBike Systems''. وتشمل التكنولوجيا المطبقة في اليابان طريقة تشغيل دراجة مدعومة كهربائياً يمكن قيادتها بقوة العضلات بالإضافة إلى القوة الحركية، وقوة مساعدة من وحدة قيادة المحرك، وطريقة للتعامل مع العوائق في مسار العوائق حسب العوائق. ومع ذلك، يتم تنفيذ التحكم المساعد للتغلب على هذه المشكلة بشكل أكثر سهولة وموثوقية مما هو عليه في الحالة التقليدية. وبهذه الطريقة، نحن نركز على تطوير وحدة قيادة مدعومة كهربائيًا تسمح بالتحكم التفصيلي في قوة المساعدة.
المراجع:JP 2023-81345

5.7 اتجاهات ZF

　وهي شركة مصنعة لقطع غيار السيارات، وتقوم بتصنيع وحدات القيادة (للمركبات) المتوافقة مع الكهرباء. خلال هذا البحث، وجدنا براءة اختراع تتعلق بوحدة قيادة الدراجات التي قدمتها شركة ZF، لذلك نود أن نقدمها هنا.
المراجع:جدول خاص 2023-519268

``وحدة القيادة (10) للمركبة التي تعمل بالطاقة البشرية، وخاصة للدراجة أو EPAC، تشتمل على عمود قوس سفلي (14)، ومحرك كهربائي مساعد (16) وعمود إخراج مصمم كعمود مجوف. (22) ) يتم ترتيبها بشكل متحد مع بعضها البعض.

XNUMX.ملخص

　أكد تحليل اتجاهات طلبات براءات الاختراع أن التحكم في المحركات للدراجات الهوائية المدعومة كهربائيًا يتطور عامًا بعد عام.
　وفي المستقبل، ستكون هناك حاجة إلى سيطرة يمكن تطبيقها على نطاق أوسع من القوة البشرية.
　تشتمل تقنية معالجة البيانات التي تكتشفها أجهزة الاستشعار على تقنية الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي لإجراء تحكم صديق للإنسان (على سبيل المثال، الاستجابة لقوة الدواسة، والاستجابة للبيئة المحيطة، والامتثال للقوانين واللوائح)، وتتطلب تحكمًا مساعدًا مثاليًا استجابة للتغير المستمر الظروف ومن المتوقع أن (اعتبارًا من عام 2023، اعتمدته بعض الشركات المصنعة للدراجات بالفعل، لكن هذا ليس كافيًا)

التحقيق الجزء 1 ايواتا