XNUMX. XNUMX.Umfrage Hintergrund

　Elektrisch unterstützte Fahrräder erfreuen sich in Japan großer Beliebtheit, da es sich um Stadtfahrräder (allgemein bekannt als Mamachari) mit zusätzlicher elektrischer Unterstützungseinheit handelt. Der Grund dafür ist, dass es im Jahr 2009 für Fahrräder legal wurde, drei Personen zu befördern, sofern sie den Standards für Zweisitzer-Fahrräder entsprechen, sodass Kinder ihr Fahrrad bequem aufnehmen und abgeben können (weniger Tretkraft erforderlich). . Fahrräder wurden populär. (Wenn zwei Kinder befördert würden, würde das Gewicht über 30 kg betragen, was das Fahren mit der Hand instabil machen würde, so dass elektrische Energie zur Unterstützung der Pedalkraft erforderlich war.) Darüber hinaus wird in der Welt (insbesondere in Europa) Wert darauf gelegt Sportlichkeit: Die Verbreitung elektrisch unterstützter Fahrräder beschleunigt sich. Wie oben beschrieben, zeigt die Nachfrage nach elektrisch unterstützten Fahrrädern sowohl in Japan als auch im Ausland Anzeichen einer steigenden Nachfrage. Zukünftig dürften die meisten Fahrräder mit elektrischer Unterstützung ausgestattet sein und eine Weiterentwicklung elektrischer Antriebseinheiten erforderlich sein. Daher analysieren wir den Status von Patentanmeldungen mit Schwerpunkt auf Antriebseinheiten, die die Hauptbestandteile elektrisch unterstützter Fahrräder sind, und prognostizieren zukünftige Trends bei elektrisch unterstützten Fahrrädern.

*Die Produktionszahl elektrisch unterstützter Fahrräder in Japan hat sich von 2015 bis 2022 von etwa 20 auf 33 Einheiten verändert. (Von der Bicycle Association, General Incorporated Association)　

XNUMX.Technische Übersicht

　Je nach Land gibt es geringfügige Unterschiede bei den Standards für Fahrräder mit elektrischer Unterstützung. Insbesondere japanische Fahrräder mit elektrischer Unterstützung müssen die Unterstützungskraft so steuern, dass sie bei 24 km/h Null erreicht. In diesem Punkt besteht in Europa keine Notwendigkeit, die Unterstützungskraft zu steuern, sondern lediglich die maximale Unterstützungsgeschwindigkeit und die maximale Leistung des Motors. Aufgrund dieser regulatorischen Unterschiede gewinnen in China hergestellte Elektrofahrräder, die keine Steuerungsfunktionen benötigen, in Europa Marktanteile. In den letzten Jahren konzentrierte sich die Aufmerksamkeit jedoch auf sportorientierte (gesundheitsorientierte) Fahrräder, die die Tretkraftunterstützung steuern können, und die Nachfrage nach Elektrofahrrädern, die mit Antriebseinheiten ausgestattet sind, die die entsprechende Unterstützungskraft steuern können, steigt.

XNUMX. XNUMX.Umfragestrategie (Übersicht)

　Bei dieser Suche wurde eine Patentpopulation unter der folgenden Suchstrategie erstellt.

・Zuerst haben wir uns auf Japan konzentriert, um die Trends der inländischen Hersteller zu verstehen.
・Gilt für Anträge, die nach dem 10. Januar 2015, also in den letzten 1 Jahren, eingereicht wurden. (Weil es auf dem Vormarsch ist)
・Erstellen Sie eine Gruppe von Antriebseinheiten für elektrisch unterstützte Fahrräder.
└ Fahrräder mit Elektromotoren B62M6/40, B62M6/80 IPC (FI) Klassifizierungscode,
　Der Anwendungsbereich ist IPC (FI): B60L15/00, der im Großen und Ganzen elektrisch unterstützte Fahrräder abdeckt, und F-Begriff: 5H125, der aus der technischen Perspektive von „elektrisch unterstützten Fahrrädern“ gegeben ist, wurde verwendet.

Unter Anwendung der oben genannten IPC- und F-Term-Klassifizierungscodes wurden Suchvorgänge durchgeführt und 1167 Elemente als Grundgesamtheit festgelegt.

<Klassifizierung der verwendeten Patente>
・ B62M6/40 ・Fahrrad mit Beifahrerantrieb und Hilfselektromotor [2010.01]
・ 5H125AA18 Elektrisch unterstütztes Fahrrad (eines, das die menschliche Kraft unterstützt)
(Kompatibler IPC (FI): B60L15/00 Steuermittel zum Antrieb von Fahrzeugen mit Elektroantrieb mit einer bestimmten Geschwindigkeit, z. B. Fahrmotorgeschwindigkeit)

4. Anwendungstrends (Analyse der ermittelten Grundgesamtheit)

·Anwendungstrends in Japan
　Die Zahl der Patentanmeldungen im Zusammenhang mit Antriebseinheiten für elektrisch unterstützte Fahrräder beträgt 955/1167 (ohne solche mit Motorantrieb in der Zusammenfassung). Dadurch steigt die Zahl der Bewerbungen seit 2015 und im Jahr 2018 stieg die Zahl der Bewerbungen rasant an und erreichte 195 Bewerbungen. In den letzten Jahren war weltweit ein Trend zu einer steigenden Nachfrage zu verzeichnen, sodass offenbar Anstrengungen in die Entwicklung unternommen werden. Zukünftige Trends bei Anwendungen werden genau beobachtet.

*1) Unbestimmt: Da die Veröffentlichung erst ein Jahr und sechs Monate nach der Antragstellung erfolgt, wird das Antragsjahr, das zum Zeitpunkt der Untersuchung unveröffentlichte Amtsblätter umfasst, als unbestimmtes Jahr behandelt.

　Vor der Umfrage ging man davon aus, dass Panasonic und Yamaha die Rangliste der Top-Bewerber dominieren würden, aber es war unerwartet, dass Shimano Panasonic überholte und den ersten Platz belegte. Darüber hinaus belegte Taiyo Yuden, ein Hersteller von elektronischen Teilen (Induktoren usw.), den vierten Platz und es wurde bestätigt, dass er Produkte für elektrische Fahrradeinheiten (Motorteile) entwickelt.

・Bewerbungstrends und Anzahl der Bewerbungen der Top-7-Bewerber

　Shimano verzeichnet seit 201 einen starken Anstieg der Bewerbungszahlen. Derzeit wurden im Jahr 2018 99 Anträge eingereicht, wobei sich die meisten Anträge auf Antriebseinheiten für Elektrofahrräder bezogen, seit 2019 ist die Zahl der Anträge jedoch rückläufig.
　Darüber hinaus schwankte die Anzahl der Bewerbungen für Panasonic, Yamaha und Honda Motor Co., Ltd. zwar leicht, erreichte jedoch 2018–2019 ihren Höhepunkt und war in den letzten Jahren rückläufig. Es wird davon ausgegangen, dass der Prozess von der Entwicklung zur Fertigung übergeht. Bis 2019 hatte Taiyo Yuden die Zahl der Anträge bei etwa 10 gehalten, doch seit 2020 ist die Zahl der Anträge zurückgegangen, die Entwicklung ging aber weiter.

XNUMX. Suchergebnis

　Panasonic und Yamaha, die führenden Hersteller bei der Einreichung von Anträgen, haben bestätigt, dass Shimano seit 2017 gemessen an der Anzahl der Anträge das führende Unternehmen ist und seine Spitzenposition beibehält. Shimano ist ein weltbekannter Hersteller von Fahrradteilen und hat sich in den letzten Jahren auf die Entwicklung elektrischer Antriebseinheiten konzentriert, und es ist ersichtlich, dass sie daran als eines der Hauptprodukte von Shimano arbeiten. Darüber hinaus werden auf der ganzen Welt andere Fahrradteile als elektrische Antriebseinheiten verkauft, und viele Fahrradhersteller (fertige Fahrradprodukte) in Europa, Taiwan, den Vereinigten Staaten usw. verwenden Shimano, sodass mittlerweile überall elektrische Antriebseinheiten verkauft werden die Welt. Ich kann es sagen (anhand allgemeiner Informationen). Panasonic verkaufte die meisten seiner elektrisch unterstützten Fahrräder hauptsächlich für den Inlandsbedarf, begann jedoch etwa 2017 mit der Produktion elektrisch unterstützter Fahrräder (fertige Produkte) für Sportzwecke und begann mit der Produktion elektrisch unterstützter Fahrräder für Sportzwecke. Es wurden mehrere Anwendungen gesehen. Darüber hinaus wurde berichtet, dass die sportlichen Elektroantriebseinheiten von Yamaha seit etwa 2015 ausgeliefert werden und derzeit ihre Präsenz in Europa zeigen.

　Wie oben erwähnt, wurde die Zahl der Patente im Zusammenhang mit Antriebseinheiten für Elektrofahrräder von den beiden Hauptherstellern dominiert, es scheint jedoch, dass Shimano neu in die Entwicklung von Antriebseinheiten für Elektrofahrräder eingestiegen ist, was zu einem Entwicklungswettbewerb zwischen den drei Herstellern geführt hat. Elektrische Antriebseinheiten von Bosch und Yamaha sind in Europa weit verbreitet und es wird interessant sein zu sehen, wie Shimano als alteingesessener Hersteller von Fahrradteilen Antriebseinheiten für Elektrofahrräder entwickeln wird. Darüber hinaus werden sich Yamaha und Panasonic bei ihren Expansionsbemühungen auch auf Trends konzentrieren. Da auch neue Hersteller (Start-ups, Chinesen) auf den Markt drängen, müssen wir die Trends bei der Entwicklung elektrischer Antriebseinheiten für Fahrräder im Auge behalten. Warum ist außerdem Honda Motor Co. enthalten, wenn es keine Antriebseinheiten (Mechanismen) für elektrisch unterstützte Fahrräder entwickelt? Es gibt viele Anwendungen im Zusammenhang mit Steuerungssystemen für Antriebseinheiten (einschließlich Elektrofahrrädern), darunter auch Patente im Zusammenhang mit Steuerungssystemen für Antriebseinheiten von Elektrofahrrädern, weshalb sie in die Grundgesamtheit dieser Studie einbezogen wurden.　
*Erläutert in Trendberichten großer Unternehmen.

5.1 Shimanos Trends

　Von Shimano um 2010 entwickelte elektrisch unterstützte Fahrräder verfügten überwiegend über eine elektrische Antriebseinheit mit einem in der Nabe (Vorderrad) eingebauten Motor. Bei dieser Konfiguration war ein Elektromotor an der Vorderradnabe angebracht, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motorleistung zu steuern.
　Das 2018 eingereichte Modell verlegt die elektrische Unterstützungseinheit an die Kurbel und verfügt über eine größere Anzahl von Sensoren, die die Unterstützungskraft steuern, indem sie die menschliche Belastung auf die Pedale erfassen.

Referenzen:JP 2020-1578
　Die vorliegende Anwendung ist ein einachsiger Antriebsmechanismus und verfügt über Spezifikationen, die eine detaillierte Unterstützungssteuerung mithilfe verschiedener Sensoren ermöglichen. Da es sich außerdem um einen Einwellen-Antriebsmechanismus handelt, verfügt er über die Eigenschaft der direkten Unterstützungsleistung, die in Europa und anderen Ländern bevorzugt wird.
*Anträge wurden auch in Deutschland eingereicht, und es ist zu erkennen, dass Shimano sich nach und nach auf elektrische Teile konzentriert und dabei die Stärke seiner Teilemarke nutzt.

　Darüber hinaus wurde berichtet, dass das Unternehmen weltweit Komponenten der Unterstützungseinheit (siehe Bild unten) unter dem Namen „SHIMANO STEPS“ verkauft.
*Verwendet einen einachsigen Antriebseinheitsmechanismus.

　Shimano hat kürzlich eine Technologie beantragt, die Daten, die aus einer großen Anzahl von Sensorinformationen gewonnen werden, mechanisch lernt und steuert (JP 2020-6834,JP 2023-151357 usw.) wird vorausgesagt, dass in Zukunft die Steuerung elektrischer Teile, einschließlich elektrischer Unterstützungseinheiten, kommerzialisiert wird, die KI/ML umfasst.

5.2 Trends von Panasonic

　Panasonic ist bereits seit 2010 als japanischer Hersteller elektrisch unterstützter Fahrräder bekannt.
　Der elektrische Hilfsantriebsmechanismus von Panasonic aus dem Jahr 2010 verfügt über eine Antriebseinheitskonfiguration, die eine Tretkurbelwelle umfasst, aber aus zwei Achsen besteht: einer menschlichen Kraftachse zum Treten und einer Achse zur Drehmomenterzeugung (einem Elektromotor) zur Unterstützung. Die Hauptsache war das In den letzten Jahren (2018) haben die beantragten Antriebseinheiten jedoch Einheiten entwickelt, die in zwei Konfigurationen verwendet werden können, Einzelwelle und Doppelwelle, und Einheiten, die nur Einzelwelle oder Doppelwelle sind dass sie eine Vielzahl von Antriebseinheiten mit zwei Spezifikationen entwickeln: eine, die mit einem Einwellentyp ein direktes Unterstützungsdrehmoment liefert, und eine, die mit einem Zweiwellentyp ein mildes Unterstützungsdrehmoment liefert. Was die zukünftige Steuerungstechnologie betrifft, gibt es derzeit keine Bemühungen, KI/ML zur Steuerung der Antriebseinheit zu verwenden, aber die KI/ML-Technologie von Panasonic wurde bereits in andere Produkte übernommen und ist notwendig. Es wird davon ausgegangen, dass die Entwicklung schnell erfolgen wird, wenn a Geschlecht entsteht. Das aktuell neueste Modell (2024) ist ein Elektrofahrrad, das einfach zu bedienen, kompakt, leicht zu transportieren (Kinder transportieren) und für den Weg zur Schule und für ältere Menschen geeignet ist. Das Unternehmen vertreibt auch e-BAKE „XEALT“, bei dem die Sportlichkeit im Vordergrund steht.

　Grundlegende Konfiguration der Antriebseinheit von Panasonic. Zunächst die Antriebskonfiguration für elektrisch unterstützte Fahrräder. *Patent 4906982[Abbildung 2] Siehe

　Darüber hinaus ist diese Figur eine Schnittansicht einer Antriebseinheit mit einachsiger Konfiguration. Eine Antriebseinheit, die sowohl in einer Ein-Achsen-Konfiguration als auch in einer Zwei-Achsen-Konfiguration verwendet werden kann. Diese Konfiguration wurde für eine Struktur eingereicht (Abb. 7), bei der es sich hauptsächlich um eine zweiachsige Konfiguration handelt. Ein modifiziertes Beispiel ist jedoch die in (Abb. XNUMX) gezeigte Konfiguration.
Referenzen:JP 2020-79016
(Die Konfiguration von Abbildung 2 ist JP 2023-49765auch übernommen)

5.3 Trends bei Yamaha Motor

　Yamaha Motor ist wie Panasonic ein großer inländischer Hersteller, der elektrisch unterstützte Fahrräder entwickelt, und war das erste Unternehmen in Japan, das elektrisch unterstützte Fahrräder entwickelte und verkaufte. Es ist bekannt, dass es damals (1993) unter dem Namen „PAS“ verkauft wurde. Danach versuchten wir, nach Europa zu expandieren, aber zum Zeitpunkt des Verkaufs wurden elektrisch unterstützte Fahrräder in Europa nicht durch menschliche Kraft unterstützt, sondern als solche akzeptiert, die einfach die Geschwindigkeit und Leistung steuern konnten (sie konnten auch selbstfahrend sein). ). Da die elektrische Unterstützungssteuerung im japanischen Stil jedoch nicht beliebt war, verliefen die Verkäufe schleppend und das Unternehmen musste seine Strategie überdenken. Im Jahr 2014 haben wir eine Antriebseinheit entwickelt, die das vorherige Problem verbesserte (überprüfte die Steuermethode des elektrischen Unterstützungsmechanismus) und sie erneut auf Europa ausgeweitet. Die Antriebseinheit wurde für Japan und Europa entwickelt und vermarktet, und es wird berichtet, dass die Gesamtproduktion von Antriebseinheiten im Jahr 2019 500 Millionen Einheiten erreichte.
　Basierend auf dem Anwendungsstatus wird die Antriebseinheit von Yamaha Motor in zwei Konfigurationen entwickelt: einem Einwellentyp und einem Zweiwellentyp. Der Einwellentyp vermittelt leicht ein direktes Gefühl, und der Zweiwellentyp ist gut bei milder Leistung. Es wurde bestätigt, dass die Entwicklung eines elektrisch unterstützten Fahrrads, das die Eigenschaften von nutzt

Referenzen:JP 2019-147528
　Es verfügt über eine zweiachsige Konfiguration mit einer Pedalachse und einer Achse zur Erzeugung eines Unterstützungsdrehmoments. Das Drehmoment wird von der Pedalachse aus erfasst und gesteuert. *Siehe Abbildung 1

Referenzen:JP 2019-31257
　Es wurde ein Antrag für eine Antriebseinheit mit einer Einwellenkonfiguration eingereicht, bei der sich die Pedalwelle und die Welle zur Erzeugung des Unterstützungsdrehmoments eine gemeinsame Welle teilen. *Siehe Abbildung 1

　Darüber hinaus gibt es in den nach 2022 eingereichten Anmeldungen viele Erfindungen im Zusammenhang mit der Steuerung zur effizienten Bereitstellung elektrischer Energie (Batterie) in der oben beschriebenen Konfiguration der elektrischen Antriebseinheit.JP 2022-118600,JP 2023-30689 usw. sind ebenfalls zu sehen.

5.4 Trends bei Honda Motor Co., Ltd.

　Im März 2023 gab es Informationen darüber, dass Honda Motor Co., Ltd. in den Markt für elektrisch unterstützte Fahrräder einsteigt. Angekündigt wurde „SmaChari“, das sich auf die Steuerung elektrisch unterstützter Fahrräder bezieht. Die steuerungsbezogene Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Motorantriebskraft gemäß einer Pedalkraft, die von einer Berechnungseinheit geschätzt wird, die die Pedalkraft schätzt, ohne dass die Struktur zum Erfassen der Pedalkraft kompliziert wird oder eine Modifikation des Fahrrads erforderlich ist Kontrolle. Verweise:JP 2020-124945

　Abbildung 100 zeigt die Konfiguration der elektrischen Unterstützung. In FIG. XNUMX steuert eine Steuereinheit XNUMX den Antrieb eines Motors auf Grundlage dessen, was von verschiedenen Sensoren erfasst wird. Es scheint, dass diese Art der mit einer Smartphone-App verknüpften Steuerung unter dem Namen „SmaChari“ kommerzialisiert wurde.

5.5 Nidek-Trends

　Der Firmenname von Nidek wurde im Jahr 2023 vom Firmennamen Nidec in „Nidek“ geändert. Das Patent im Jahr 2023 wird unter dem alten Firmennamen angemeldet.
　Nidek entwickelt bürstenlose Gleichstrommotoren und erwartet eine Nachfrage nach Motoren für elektrisch unterstützte Fahrräder.
　Das Elektrofahrzeug 100 ist ein elektrisch unterstütztes Fahrrad, das die Tretkraft des Benutzers unterstützt, und die Antriebsvorrichtung 10 ist mit einem Kraftübertragungsmechanismus 103 konfiguriert, um einen Antriebsmechanismus für ein elektrisch unterstütztes Fahrrad zu bilden.

Referenzen:JP 2022-121335
　FIG. 100 Ein Elektrofahrzeug 101 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 102, zwei Räder 103, einen Kraftübertragungsmechanismus 10, eine Antriebsvorrichtung 104 und einen Stromversorgungsabschnitt XNUMX. FIG. XNUMX ist eine perspektivische Ansicht des Inneren der Antriebsvorrichtung.

5.6 Bosch-Trends

　Bosch produziert elektrische Antriebseinheiten für sportliche Elektrofahrräder. In den letzten Jahren konzentrierte sich das Unternehmen auf die Bereitstellung von Antriebseinheiten für elektrisch unterstützte Fahrräder, „Bosch eBike Systems“. Die in Japan angewandte Technologie umfasst eine Methode zum Betreiben eines elektrisch unterstützten Fahrrads, das durch Muskelkraft und zusätzlich Motorkraft angetrieben werden kann, eine Unterstützungskraft von der Motorantriebseinheit und eine Methode zur Bewältigung von Hindernissen in einem Hindernisparcours entsprechend den Hindernissen. Allerdings wird eine Hilfssteuerung durchgeführt, um dieses Problem einfacher und zuverlässiger als im herkömmlichen Fall zu lösen. Dabei konzentrieren wir uns auf die Entwicklung einer elektrisch unterstützten Antriebseinheit, die eine detaillierte Steuerung der Unterstützungskraft ermöglicht.
Referenzen:JP 2023-81345

5.7 ZF-Trends

　Es ist ein Hersteller von Automobilteilen und stellt Antriebseinheiten (für Fahrzeuge) her, die mit der Elektrifizierung kompatibel sind. Bei dieser Recherche sind wir auf ein von ZF angemeldetes Patent zu einer Fahrradantriebseinheit gestoßen, das wir hier gerne vorstellen möchten.
Referenzen:Sondertisch 2023-519268

„Antriebseinheit (10) für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrrad oder EPAC, bestehend aus einer Tretlagerwelle (14), einem elektrischen Nebenantrieb (16) und einer als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle. (22 ) sind koaxial zueinander angeordnet.“

XNUMX.Zusammenfassung

　Eine Trendanalyse von Patentanmeldungen hat bestätigt, dass sich die Motorsteuerung für elektrisch unterstützte Fahrräder von Jahr zu Jahr weiterentwickelt.
　In Zukunft wird es einen Bedarf an Kontrolle geben, die auf ein breiteres Spektrum menschlicher Kräfte angewendet werden kann.
　Die Technologie zur Verarbeitung der von Sensoren erfassten Daten umfasst KI/ML-Technologie, um eine menschenfreundliche Steuerung durchzuführen (z. B. Reaktion auf Pedalkraft, Reaktion auf die Umgebung, Einhaltung von Gesetzen und Vorschriften usw.) und erfordert eine optimale Unterstützungssteuerung als Reaktion Es wird erwartet, dass sich die Bedingungen ständig ändern (Ab 2023 haben einige Fahrradhersteller es bereits übernommen, aber es reicht nicht aus)

Untersuchung Teil 1 Iwata