XNUMX. XNUMX.Antecedentes de la encuesta

　Las bicicletas asistidas eléctricamente en Japón han sido populares porque son bicicletas urbanas (comúnmente conocidas como mamachari) con una unidad de asistencia eléctrica agregada. La razón de esto es que en 2009, se legalizó que las bicicletas transporten a tres personas, siempre y cuando cumplan con los estándares para bicicletas de dos plazas, lo que hace que sea conveniente para los niños recoger y dejar sus bicicletas (se requiere menos fuerza de pedaleo). Las bicicletas se hicieron populares. (Si se llevaran dos niños, el peso sería superior a 30 kg, lo que haría inestable conducir con la mano, por lo que se requería energía eléctrica para ayudar a la fuerza del pedal). Además, en el mundo (especialmente en Europa), se hace hincapié en deportividad La popularidad de las bicicletas asistidas eléctricamente se está acelerando. Como se describió anteriormente, la demanda de bicicletas asistidas eléctricamente está mostrando signos de aumento tanto en Japón como en el extranjero. En el futuro, es probable que la mayoría de las bicicletas estén equipadas con asistencia eléctrica y será necesario un mayor desarrollo de las unidades de propulsión eléctrica. Por lo tanto, analizaremos el estado de las solicitudes de patentes centrándonos en las unidades motrices, que son las partes principales de las bicicletas con asistencia eléctrica, y predeciremos las tendencias futuras en las bicicletas con asistencia eléctrica.

*El número de producción de bicicletas asistidas eléctricamente en Japón de 2015 a 2022 ha fluctuado de aproximadamente 20 a 33 unidades. (De la Asociación de Bicicletas, Asociación General Incorporada)　

XNUMX.Resumen técnico

　Existen ligeras diferencias en los estándares para las bicicletas con asistencia eléctrica según el país. En particular, las bicicletas japonesas con asistencia eléctrica deben controlar la fuerza de asistencia para que llegue a cero a 24 km/h. En este punto, en Europa no es necesario controlar la fuerza de asistencia, sólo se regulan la velocidad máxima de asistencia y la potencia máxima del motor. Debido a estas diferencias regulatorias, las bicicletas eléctricas fabricadas en China, que no requieren funciones de control, están ganando cuota de mercado en Europa. Sin embargo, en los últimos años, la atención se ha centrado en las bicicletas orientadas al deporte (orientadas a la salud) que pueden controlar la fuerza de asistencia del pedaleo, y la demanda de bicicletas eléctricas equipadas con unidades motrices que pueden controlar la cantidad adecuada de fuerza de asistencia está aumentando.

XNUMX. XNUMX.Estrategia de encuesta (descripción general)

　En esta búsqueda, se creó una población de patentes bajo la siguiente estrategia de búsqueda.

・En primer lugar, nos centramos en Japón para comprender las tendencias de los fabricantes nacionales.
・Aplicable a solicitudes presentadas después del 10 de enero de 2015, que son los 1 años más recientes. (Porque va en aumento)
・Crear un grupo de unidades motrices para bicicletas con asistencia eléctrica.
└ Bicicletas equipadas con motores eléctricos B62M6/40, código de clasificación B62M6/80 IPC (FI),
　El ámbito de aplicación es IPC (FI): B60L15/00, que cubre ampliamente las bicicletas con asistencia eléctrica, y se utilizó el término F: 5H125, que se da desde la perspectiva técnica de "bicicletas con asistencia eléctrica".

Aplicando los códigos de clasificación IPC y de términos F anteriores, se realizaron operaciones de búsqueda y se establecieron 1167 elementos como población.

<Clasificación de patentes utilizadas>
・ B62M6/40 ・Bicicleta de pasajeros con motor eléctrico auxiliar [2010.01]
・ 5H125AA18 Bicicleta asistida eléctricamente (una que asiste a la fuerza humana)
(IPC compatible (FI): B60L15/00 Medios de control para conducir vehículos de propulsión eléctrica a una velocidad especificada, por ejemplo, velocidad del motor de tracción)

4. Tendencias de aplicación (analizando la población determinada)

·Tendencias de aplicaciones en Japón
　El número de solicitudes de patentes relacionadas con unidades de propulsión para bicicletas con asistencia eléctrica es 955/1167 (excluidas las propulsadas por motores en abstracto). Como resultado, el número de solicitudes ha ido aumentando desde 2015, y en 2018, el número de solicitudes aumentó rápidamente, llegando a 195 solicitudes. En los últimos años se ha observado una tendencia de aumento de la demanda a nivel mundial, por lo que parece que se están poniendo esfuerzos en su desarrollo. Se seguirán de cerca las tendencias futuras en las aplicaciones.

*1) Indeterminado: Dado que no se publicará hasta que haya transcurrido un año y seis meses desde la solicitud, se trata como año indeterminado el año de solicitud que incluye boletines inéditos al momento de la investigación.

　Antes de la encuesta, se pensaba que el ranking de los mejores solicitantes estaría dominado por Panasonic y Yamaha, pero fue inesperado que Shimano superara a Panasonic y ocupara el primer lugar. Además, Taiyo Yuden, un fabricante de piezas electrónicas (inductores, etc.), quedó en cuarto lugar y se confirmó que estaba desarrollando productos relacionados con unidades eléctricas de bicicletas (piezas de motor).

・Tendencias de solicitudes y número de solicitudes de los 7 principales solicitantes

　Shimano ha experimentado un fuerte aumento en el número de aplicaciones desde 201. Actualmente, en 2018 se han presentado 99 solicitudes, siendo el mayor número de solicitudes relacionadas con unidades de propulsión para bicicletas eléctricas, pero el número de solicitudes ha ido disminuyendo desde 2019.
　Además, aunque el número de solicitudes para Panasonic, Yamaha y Honda Motor Co., Ltd. ha fluctuado ligeramente, alcanzó su punto máximo en 2018-2019 y ha ido disminuyendo en los últimos años. Se supone que el proceso pasa del desarrollo a la fabricación. Taiyo Yuden había mantenido el número de aplicaciones en alrededor de 2019 hasta 10, pero desde 2020, el número de aplicaciones ha disminuido, pero el desarrollo ha continuado.

XNUMX. resultado de búsqueda

　Panasonic y Yamaha, que son los principales fabricantes en la presentación de solicitudes, han confirmado que Shimano se ha convertido en la empresa número uno en términos de número de solicitudes desde 2017 y mantiene su posición número uno. Shimano es un fabricante de piezas de bicicleta de fama mundial y en los últimos años se ha centrado en el desarrollo de unidades de propulsión eléctrica, y se puede ver que están trabajando en esto como uno de los principales productos de Shimano. Además, en todo el mundo se venden piezas de bicicleta distintas de las unidades de propulsión eléctrica, y muchos fabricantes de bicicletas (productos de bicicletas terminados) en Europa, Taiwán, Estados Unidos, etc. están utilizando Shimano, por lo que ahora se venden unidades de propulsión eléctrica en todo el mundo. el mundo Puedo decirlo (a partir de información general). Panasonic ha estado vendiendo la mayoría de sus bicicletas asistidas eléctricamente principalmente para la demanda interna, pero alrededor de 2017 comenzó a producir bicicletas asistidas eléctricamente (productos completos) para fines deportivos y comenzó a producir bicicletas asistidas eléctricamente para fines deportivos. Se observaron múltiples aplicaciones. Además, se ha informado que las unidades de propulsión eléctrica deportiva de Yamaha se comercializan desde aproximadamente 2015 y actualmente están mostrando su presencia en Europa.

　Como se mencionó anteriormente, el número de patentes relacionadas con unidades de propulsión de bicicletas eléctricas estuvo dominado por los dos principales fabricantes, pero parece que Shimano ha entrado recientemente en el desarrollo de unidades de propulsión de bicicletas eléctricas, lo que ha llevado a una competencia de desarrollo entre los tres fabricantes. Las unidades de propulsión eléctrica de Bosch y Yamaha se utilizan ampliamente en Europa y será interesante ver cómo Shimano, como fabricante de piezas para bicicletas de larga trayectoria, desarrollará unidades de propulsión para bicicletas eléctricas. Además, Yamaha y Panasonic también se centrarán en las tendencias en sus esfuerzos por expandirse. Además, estamos viendo la entrada de nuevos fabricantes (start-ups, chinos) al mercado, por lo que hay que estar atentos a las tendencias en el desarrollo de unidades de propulsión eléctrica para bicicletas. Además, ¿por qué se incluye a Honda Motor Co. si no desarrolla unidades motrices (mecanismos) para bicicletas asistidas eléctricamente? Existen muchas aplicaciones relacionadas con sistemas de control para unidades motrices (incluidas bicicletas eléctricas), y estas incluyen patentes relacionadas con sistemas de control para unidades motrices de bicicletas eléctricas, por lo que se incluyeron en la población de este estudio.　
*Explicado en informes de tendencias de las principales empresas.

5.1 Tendencias de Shimano

　Las bicicletas asistidas eléctricamente desarrolladas por Shimano alrededor de 2010 tenían principalmente una unidad de propulsión eléctrica con un motor integrado en el buje (rueda delantera). Esta configuración tenía un motor eléctrico conectado al cubo de la rueda delantera para controlar la velocidad del vehículo y la potencia del motor.
　El que se presentó en 2018 mueve la unidad de asistencia eléctrica a la manivela y tiene una mayor cantidad de sensores, controlando la fuerza de asistencia al detectar la carga humana aplicada a los pedales.

ReferenciasJP 2020-1578
　La presente aplicación es un mecanismo de accionamiento de tipo de un solo eje y tiene especificaciones que permiten un control de asistencia detallado utilizando varios sensores. Además, al ser un mecanismo de accionamiento de un solo eje, tiene la característica de salida asistida directa, que es la preferida en Europa y otros países.
*También se han presentado solicitudes en Alemania, lo que sugiere que Shimano se está centrando gradualmente en piezas eléctricas aprovechando el poder de su marca de piezas.

　Además, se ha informado que la empresa vende componentes de la unidad de asistencia (consulte la imagen a continuación) en todo el mundo bajo el nombre "SHIMANO STEPS".
*Utiliza un mecanismo de unidad de accionamiento de un solo eje.

　Shimano ha solicitado recientemente una tecnología que aprende y controla mecánicamente los datos obtenidos de una gran cantidad de información de sensores (JP 2020-6834,JP 2023-151357 etc.), se prevé que en el futuro se comercializará el control de piezas eléctricas, incluidas las unidades de asistencia eléctrica, que incorpore AI/ML.

5.2 Tendencias de Panasonic

　Panasonic ya es conocido por ser un fabricante japonés de bicicletas con asistencia eléctrica desde antes de 2010.
　El mecanismo de accionamiento de asistencia eléctrica de Panasonic de alrededor de 2010 tiene una configuración de unidad de accionamiento que incluye un cigüeñal de pedal, pero se compone de dos ejes: un eje de potencia humana para pedalear y un eje para generar par (un motor eléctrico) para ayudar. era que Sin embargo, en los últimos años (2018), las unidades motrices que se han solicitado han desarrollado unidades que se pueden usar en dos configuraciones, de un solo eje y de doble eje, y unidades que son solo de un solo eje o de doble eje. que están desarrollando una variedad de unidades motrices con dos especificaciones: una que proporciona un par de asistencia directa con un tipo de eje único y otra que proporciona un par de asistencia suave con un tipo de dos ejes. En cuanto a la tecnología de control futura, actualmente no hay esfuerzos para utilizar AI/ML para controlar la unidad motriz, pero la tecnología AI/ML de Panasonic ya se ha adoptado en otros productos y es necesaria. Se cree que el desarrollo será rápido si se emerge el género. El último modelo actual (2024) es una bicicleta asistida eléctricamente fácil de usar, compacta, fácil de transportar (llevar niños) y adecuada para ir a la escuela y para las personas mayores. La empresa también vende e-BAKE ``XEALT'', que enfatiza la deportividad.

　Configuración básica de la unidad motriz de Panasonic. Inicialmente, la configuración de la unidad motriz para bicicletas con asistencia eléctrica. *Patente 4906982[Figura 2] Ver

　Además, esta figura es una vista en sección de una unidad de accionamiento que tiene una configuración uniaxial. Una unidad de accionamiento que se puede utilizar tanto en una configuración de un solo eje como en una configuración de dos ejes. Esta configuración se ha presentado para una estructura (Fig. 7) que es principalmente una configuración de dos ejes, pero un ejemplo modificado es la configuración que se muestra en (Fig. XNUMX).
ReferenciasJP 2020-79016
(La configuración de la Figura 2 es JP 2023-49765también adoptado)

5.3 Tendencias en Yamaha Motor

　Al igual que Panasonic, Yamaha Motor es un importante fabricante nacional que desarrolla bicicletas con asistencia eléctrica y fue la primera empresa en Japón en desarrollar y vender bicicletas con asistencia eléctrica. Es famoso que en aquella época (1993) se vendía con el nombre "PAS". Después de eso, intentamos expandirnos a Europa, pero en el momento de las ventas, las bicicletas asistidas eléctricamente en Europa no estaban asistidas por fuerza humana, sino que eran aceptadas como bicicletas que podían controlar simplemente la velocidad y la potencia (también podían ser autopropulsadas). ) Sin embargo, como el control de asistencia eléctrica de estilo japonés no era popular, las ventas fueron lentas y la empresa tuvo que reconsiderar su estrategia. En 2014, desarrollamos una unidad motriz que mejoró el problema anterior (revisó el método de control del mecanismo de asistencia eléctrica) y la expandimos nuevamente a Europa. La unidad propulsora se ha desarrollado y comercializado para Japón y Europa, y se informa que en 2019, la producción acumulada de unidades propulsoras alcanzó los 500 millones de unidades.
　Según el estado de la aplicación, la unidad motriz de Yamaha Motor se está desarrollando en dos configuraciones: un tipo de un solo eje y un tipo de dos ejes. El tipo de un solo eje es fácil de generar una sensación directa, y el tipo de dos ejes es bueno. a salida suave.Se ha confirmado que el desarrollo de una bicicleta asistida eléctricamente que aproveche las características de

ReferenciasJP 2019-147528
　Tiene una configuración de dos ejes con un eje de pedal y un eje de generación de par asistido, y el par se detecta y controla desde el eje del pedal. *Ver Figura 1

ReferenciasJP 2019-31257
　Se ha presentado una solicitud para una unidad motriz con una configuración de un solo eje en la que el eje del pedal y el eje de generación de par asistido comparten un eje común. *Ver Figura 1

　Además, en las solicitudes presentadas después de 2022, hay muchas invenciones relacionadas con el control para suministrar eficientemente energía eléctrica (batería) en la configuración de la unidad de accionamiento eléctrico como se describe anteriormente.Japón 2022-118600,JP 2023-30689 etc. también se pueden ver.

5.4 Tendencias en Honda Motor Co., Ltd.

　Fue en marzo de 2023 cuando hubo información de que Honda Motor Co., Ltd. estaba ingresando al mercado de bicicletas con asistencia eléctrica. Lo que se anunció fue "SmaChari", que está relacionado con el control de bicicletas asistidas eléctricamente. La invención relacionada con el control es un método para controlar la fuerza motriz de un motor de acuerdo con una fuerza del pedal estimada mediante una unidad de cálculo que estima la fuerza del pedal, sin complicar la estructura para detectar la fuerza del pedal o requerir modificación de la bicicleta. control. Referencias:JP 2020-124945

　La figura 100 muestra la configuración de la asistencia eléctrica. En la Figura XNUMX, una unidad de control XNUMX controla el accionamiento de un motor basándose en lo que detectan varios sensores. Parece que este tipo de control vinculado a una aplicación de teléfono inteligente se ha comercializado como "SmaChari".

5.5 Tendencias de Nidek

　El nombre de la empresa Nidek se cambió del nombre de la empresa Nidec a "Nidek" en 2023. La patente de 2023 está registrada con el antiguo nombre de la empresa.
　Nidek está desarrollando motores CC sin escobillas y anticipa la demanda de motores utilizados en bicicletas asistidas eléctricamente.
　El vehículo eléctrico 100 es una bicicleta asistida eléctricamente que asiste la fuerza de pedaleo del usuario, y el dispositivo de accionamiento 10 está configurado con un mecanismo de transmisión de potencia 103 para formar un mecanismo de accionamiento para una bicicleta asistida eléctricamente.

ReferenciasJP 2022-121335
　Figura 100 Un vehículo eléctrico 101 incluye una carrocería de vehículo 102, dos ruedas 103, un mecanismo de transmisión de potencia 10, un dispositivo de accionamiento 104 y una sección de suministro de energía XNUMX. La Figura XNUMX es una vista en perspectiva del interior del dispositivo de accionamiento.

5.6 Tendencias de Bosch

　Bosch produce unidades de propulsión eléctrica para bicicletas deportivas con asistencia eléctrica. En los últimos años, la empresa se ha centrado en el suministro de unidades de propulsión para bicicletas asistidas eléctricamente, "Bosch eBike Systems". La tecnología aplicada en Japón incluye un método para operar una bicicleta asistida eléctricamente que puede ser impulsada por la fuerza muscular y, además, por la potencia del motor, una fuerza de asistencia de la unidad motriz del motor y un método para manejar obstáculos en una carrera de obstáculos de acuerdo con los obstáculos. Sin embargo, se realiza control de asistencia para superar este problema de manera más fácil y confiable que en el caso convencional. De esta manera, nos estamos centrando en el desarrollo de una unidad de propulsión asistida eléctricamente que permita un control detallado de la fuerza de asistencia.
ReferenciasJP 2023-81345

5.7 Tendencias ZF

　Es un fabricante de piezas de automóvil y fabrica unidades de propulsión (para vehículos) compatibles con la electrificación. Durante esta investigación, encontramos una patente relacionada con una unidad de transmisión de bicicletas presentada por ZF, por lo que nos gustaría presentarla aquí.
ReferenciasMesa especial 2023-519268

``Unidad de accionamiento (10) para un vehículo de propulsión humana, en particular para una bicicleta o EPAC, que comprende un eje de pedalier (14), un accionamiento auxiliar eléctrico (16) y un eje de salida configurado como eje hueco (22). ) están dispuestos coaxialmente entre sí”.

XNUMX.Resumen

　Un análisis de tendencias de las solicitudes de patentes ha confirmado que el control del motor de bicicletas asistidas eléctricamente evoluciona año tras año.
　En el futuro, será necesario un control que pueda aplicarse a una gama más amplia de poder humano.
　La tecnología para procesar los datos detectados por los sensores incorpora tecnología AI/ML para realizar un control amigable para los humanos (por ejemplo, responder a la fuerza del pedal, responder al entorno circundante, cumplir con las leyes y regulaciones, etc.) y requiere un control de asistencia óptimo en respuesta. a condiciones en constante cambio. Se espera que (A partir de 2023 algunos fabricantes de bicicletas ya lo han adoptado, pero no es suficiente)

Investigación Parte 1 Iwata