XNUMX. XNUMX.Contexte de l'enquête

　Les vélos à assistance électrique au Japon sont devenus populaires car ce sont des vélos de ville (communément appelés mamachari) avec une unité d'assistance électrique ajoutée. La raison en est qu'en 2009, il est devenu légal pour les vélos de transporter trois personnes à condition qu'ils répondent aux normes des vélos à deux places, ce qui permet aux enfants de prendre et de déposer facilement leurs vélos (moins de force de pédalage requise). Les vélos sont devenus populaires. (Si deux enfants étaient transportés, le poids serait supérieur à 30 kg, ce qui rendrait la conduite à la main instable, donc une énergie électrique pour assister la force de pédale était nécessaire.) De plus, dans le monde (en particulier en Europe), l'accent est mis sur la sportivité : la diffusion des vélos à assistance électrique s’accélère. Comme décrit ci-dessus, la demande de vélos à assistance électrique montre des signes d’augmentation tant au Japon qu’à l’étranger. À l’avenir, il est probable que la plupart des vélos seront équipés d’une assistance électrique, et un développement plus poussé des unités de propulsion électriques sera nécessaire. Par conséquent, nous analyserons l’état des demandes de brevet en nous concentrant sur les unités motrices, qui sont les principales pièces des vélos à assistance électrique, et prédirons les tendances futures des vélos à assistance électrique.

*Le nombre de productions de vélos à assistance électrique au Japon entre 2015 et 2022 est passé d'environ 20 33 à XNUMX XNUMX unités. (De la Bicycle Association, General Incorporated Association)　

XNUMX.Aperçu technique

　Il existe de légères différences de normes pour les vélos à assistance électrique selon les pays. En particulier, les vélos à assistance électrique japonais doivent contrôler la force d'assistance pour qu'elle atteigne zéro à 24 km/h. Sur ce point, en Europe, il n'y a pas besoin de contrôler la force d'assistance, seules la vitesse maximale d'assistance et la puissance maximale du moteur sont régulées. En raison de ces différences réglementaires, les vélos électriques fabriqués en Chine, qui ne nécessitent pas de fonctions de commande, gagnent des parts de marché en Europe. Cependant, ces dernières années, l'attention s'est concentrée sur les vélos à vocation sportive (axés sur la santé) capables de contrôler l'assistance à la force de pédalage, et la demande de vélos électriques équipés d'unités d'entraînement capables de contrôler la quantité appropriée de force d'assistance augmente.

XNUMX. XNUMX.Stratégie d'enquête (vue d'ensemble)

　Dans cette recherche, une population de brevets a été créée selon la stratégie de recherche suivante.

・Tout d'abord, nous nous sommes concentrés sur le Japon afin de comprendre les tendances des fabricants nationaux.
・Applicable aux demandes déposées après le 10er janvier 2015, soit les 1 années les plus récentes. (Parce que c'est en hausse)
・Créer un groupe d'unités motrices pour vélos à assistance électrique.
└ Vélos équipés de moteurs électriques B62M6/40, B62M6/80 code de classification IPC (FI),
　Le champ d'application est IPC (FI) : B60L15/00, qui couvre largement les vélos à assistance électrique, et le terme F : 5H125, qui est donné du point de vue technique des « vélos à assistance électrique », a été utilisé.

En appliquant les codes de classification CIB et F-term ci-dessus, des opérations de recherche ont été effectuées et 1167 XNUMX éléments ont été définis en tant que population.

<Classification des brevets utilisés>
・ B62M6/40 ・Vélo à propulsion avec moteur électrique auxiliaire [2010.01]
・ 5H125AA18 Vélo à assistance électrique (celui qui assiste la puissance humaine)
(Compatible IPC (FI) : B60L15/00 Moyens de commande pour conduire des véhicules à propulsion électrique à une vitesse spécifiée, par exemple la vitesse du moteur de traction)

4. Tendances des applications (analyse de la population déterminée)

·Tendances des applications au Japon
　Le nombre de demandes de brevet liées aux unités motrices pour vélos à assistance électrique est de 955/1167 (à l'exclusion de celles qui sont propulsées par un moteur dans l'abstrait). En conséquence, le nombre de candidatures a augmenté depuis 2015, et en 2018, le nombre de candidatures a augmenté rapidement, atteignant 195 candidatures. Ces dernières années, il y a eu une tendance à la hausse de la demande dans le monde entier, il semble donc que des efforts soient déployés en faveur du développement. Les tendances futures en matière d'applications seront surveillées de près.

*1) Indéterminé : étant donné qu'il ne sera publié qu'un an et six mois après la demande, l'année de la demande qui comprend des gazettes non publiées au moment de l'enquête est traitée comme l'année indéterminée.

　Avant l'enquête, on pensait que le classement des meilleurs candidats serait dominé par Panasonic et Yamaha, mais il était inattendu que Shimano ait dépassé Panasonic pour prendre la première place. De plus, Taiyo Yuden, un fabricant de pièces électroniques (inductances, etc.), est arrivé en 4ème place et il a été confirmé qu'il développe des produits liés aux unités électriques de vélos (pièces de moteur).

・ Tendances des candidatures et nombre de candidatures des 7 meilleurs candidats

　Shimano a constaté une forte augmentation du nombre de candidatures depuis 201. Actuellement, 2018 demandes ont été déposées en 99, le plus grand nombre de demandes étant liées aux unités motrices pour vélos électriques, mais le nombre de demandes est en baisse depuis 2019.
　En outre, bien que le nombre de demandes pour Panasonic, Yamaha et Honda Motor Co., Ltd. ait légèrement fluctué, il a culminé en 2018-2019 et a diminué ces dernières années. On suppose que le processus passe du développement à la fabrication. Taiyo Yuden avait maintenu le nombre de candidatures à environ 2019 jusqu'en 10, mais depuis 2020, le nombre de candidatures a diminué, mais le développement s'est poursuivi.

XNUMX. résultat de la recherche

　Panasonic et Yamaha, qui sont les principaux fabricants en matière de dépôt de demandes, ont confirmé que Shimano est devenue la première entreprise en termes de nombre de demandes depuis 2017 et maintient sa position de numéro un. Shimano est un fabricant de pièces de vélo de renommée mondiale et, ces dernières années, il s'est concentré sur le développement d'unités d'entraînement électriques, et on peut voir qu'il y travaille comme l'un des principaux produits de Shimano. En outre, des pièces de vélo autres que les unités d'entraînement électriques sont vendues dans le monde entier, et de nombreux fabricants de vélos (produits finis de vélo) en Europe, à Taiwan, aux États-Unis, etc. utilisent Shimano, de sorte que les unités d'entraînement électriques sont désormais vendues partout dans le monde. le monde. Je peux le dire (à partir d’informations générales). Panasonic a vendu la plupart de ses vélos à assistance électrique principalement pour la demande intérieure, mais à partir de 2017 environ, elle a commencé à produire des vélos à assistance électrique (produits complets) à des fins sportives. De multiples applications ont été observées. De plus, il a été rapporté que les unités d'entraînement électriques sportives de Yamaha sont commercialisées depuis 2015 environ et montrent actuellement leur présence en Europe.

　Comme mentionné ci-dessus, le nombre de brevets liés aux unités motrices de vélos électriques était dominé par les deux principaux fabricants déposants, mais il semble que Shimano se soit récemment lancé dans le développement d'unités motrices de vélos électriques, conduisant à une concurrence de développement entre les trois fabricants. Les unités d'entraînement électriques de Bosch et Yamaha sont largement utilisées en Europe, et il sera intéressant de voir comment Shimano, en tant que fabricant de longue date de pièces de vélo, développera des unités d'entraînement pour vélos électriques. De plus, Yamaha et Panasonic se concentreront également sur les tendances dans leurs efforts de développement. Nous voyons également de nouveaux fabricants (start-up, chinois) entrer sur le marché, il faut donc garder un œil sur les tendances en matière de développement de groupes motopropulseurs électriques pour vélos. De plus, pourquoi Honda Motor Co. est-elle incluse si elle ne développe pas d'unités d'entraînement (mécanismes) pour les vélos à assistance électrique ? Il existe de nombreuses applications liées aux systèmes de contrôle pour les unités motrices (y compris les vélos électriques), et celles-ci incluent les brevets liés aux systèmes de contrôle pour les unités motrices de vélos électriques, elles ont donc été incluses dans la population de cette étude.　
*Expliqué dans les rapports de tendances des grandes entreprises.

5.1 Les tendances de Shimano

　Les vélos à assistance électrique développés par Shimano vers 2010 disposaient principalement d'une unité d'entraînement électrique avec un moteur intégré au moyeu (roue avant). Cette configuration comportait un moteur électrique fixé au moyeu de la roue avant pour contrôler la vitesse du véhicule et la puissance du moteur.
　Celui déposé en 2018 déplace l'unité d'assistance électrique vers la manivelle et dispose d'un plus grand nombre de capteurs, contrôlant la force d'assistance en détectant la charge humaine appliquée aux pédales.

Références:JP 2020-1578
　La présente invention concerne un mécanisme d'entraînement de type à axe unique, et présente des spécifications qui permettent une commande d'assistance détaillée à l'aide de divers capteurs. De plus, puisqu'il s'agit d'un mécanisme d'entraînement à arbre unique, il présente la caractéristique d'une sortie à assistance directe, qui est préférée en Europe et dans d'autres pays.
*Des demandes ont également été déposées en Allemagne, ce qui suggère que Shimano se concentre progressivement sur les pièces électriques en tirant parti de la puissance de sa marque de pièces.

　De plus, il a été rapporté que la société vendait des composants d'unité d'assistance (voir l'image ci-dessous) dans le monde entier sous le nom de « SHIMANO STEPS ».
*Utilise un mécanisme d’unité d’entraînement à axe unique.

　Shimano a récemment déposé une demande pour une technologie qui apprend et contrôle mécaniquement les données obtenues à partir d'un grand nombre d'informations de capteurs (JP 2020-6834,JP 2023-151357 etc.), il est prévu qu’à l’avenir, le contrôle des pièces électriques, y compris les unités d’assistance électrique, intégrant l’IA/ML, sera commercialisé.

5.2 Les tendances de Panasonic

　Panasonic est déjà connu comme un fabricant japonais de vélos à assistance électrique depuis avant 2010.
　Le mécanisme d'entraînement à assistance électrique de Panasonic vers 2010 a une configuration d'unité d'entraînement qui comprend un vilebrequin à pédale, mais il est composé de deux axes : un axe de puissance humaine pour le pédalage et un axe pour générer du couple (un moteur électrique) pour l'assistance. qui était Cependant, ces dernières années (2018), les unités d'entraînement demandées ont développé des unités pouvant être utilisées dans deux configurations, à arbre unique et à arbre double, et des unités qui sont uniquement à arbre unique ou à arbre double. qu'ils développent une variété d'unités d'entraînement avec deux spécifications : une qui fournit un couple d'assistance directe avec un type à arbre unique, et une qui fournit un couple d'assistance léger avec un type à deux arbres. En ce qui concerne la technologie de contrôle future, aucun effort n'est actuellement fait pour utiliser l'IA/ML pour contrôler l'unité de commande, mais la technologie AI/ML de Panasonic a déjà été adoptée dans d'autres produits et est nécessaire. On pense que le développement sera rapide si un le genre émerge. Le dernier modèle actuel (2024) est un vélo à assistance électrique facile à utiliser, compact, facile à transporter (portant des enfants) et adapté aux déplacements vers l'école et pour les personnes âgées. L'entreprise vend également l'e-BAKE « XEALT », qui met l'accent sur la sportivité.

　Configuration de base de l'unité de commande de Panasonic. Dans un premier temps, la configuration du groupe motopropulseur pour vélos à assistance électrique. *Brevet 4906982[Figure 2] Voir

　En outre, cette figure est une vue en coupe d'une unité d'entraînement ayant une configuration uniaxiale. Une unité d'entraînement qui peut être utilisée à la fois dans une configuration à un seul axe et dans une configuration à deux axes. Cette configuration a été déposée pour une structure (Fig. 7) qui est principalement une configuration à deux axes, mais un exemple modifié est la configuration présentée dans (Fig. XNUMX).
Références:JP 2020-79016
(La configuration de la figure 2 est JP 2023-49765également adopté)

5.3 Tendances chez Yamaha Motor

　Comme Panasonic, Yamaha Motor est un important fabricant national qui développe des vélos à assistance électrique et a été la première entreprise au Japon à développer et à vendre des vélos à assistance électrique. Il est notoire qu'il était vendu sous le nom de « PAS » à l'époque (1993). Après cela, nous avons essayé de nous développer en Europe, mais au moment de la vente, les vélos à assistance électrique en Europe n'étaient pas assistés par la force humaine, mais étaient acceptés comme des vélos capables de simplement contrôler la vitesse et la puissance (ils pouvaient également être automoteurs). Cependant, comme la commande à assistance électrique de type japonais n'était pas populaire, les ventes ont été lentes et l'entreprise a dû reconsidérer sa stratégie. En 2014, nous avons développé une unité d'entraînement qui a amélioré le problème précédent (révision de la méthode de contrôle du mécanisme d'assistance électrique) et l'avons à nouveau étendue à l'Europe. L'unité d'entraînement a été développée et commercialisée pour le Japon et l'Europe, et il est rapporté qu'en 2019, la production cumulée d'unités d'entraînement a atteint 500 millions d'unités.
　Sur la base de l'état de l'application, l'unité d'entraînement de Yamaha Motor est développée en deux configurations : un type à arbre unique et un type à deux arbres. Le type à arbre unique permet de produire facilement une sensation directe, et le type à deux arbres est bon. à faible puissance. Il a été confirmé que le développement d'un vélo à assistance électrique tirant parti des caractéristiques du

Références:JP 2019-147528
　Il présente une configuration à deux axes avec un axe de pédale et un axe de génération de couple d'assistance, et le couple est détecté et contrôlé à partir de l'axe de pédale. *Voir la figure 1

Références:JP 2019-31257
　Une demande a été déposée pour une unité d'entraînement avec une configuration à arbre unique dans laquelle l'arbre de pédale et l'arbre de génération de couple d'assistance partagent un arbre commun. *Voir la figure 1

　De plus, dans les demandes déposées après 2022, il existe de nombreuses inventions liées au contrôle pour fournir efficacement de l'énergie électrique (batterie) dans la configuration de l'unité d'entraînement électrique telle que décrite ci-dessus.JP 2022-118600,JP 2023-30689 etc. peuvent également être vus.

5.4 Tendances chez Honda Motor Co., Ltd.

　C'est en mars 2023 qu'il y a eu des informations selon lesquelles Honda Motor Co., Ltd. entrait sur le marché des vélos à assistance électrique. Ce qui a été annoncé, c'est "SmaChari", qui concerne le contrôle des vélos à assistance électrique. L'invention liée à la commande est un procédé permettant de commander une force d'entraînement de moteur en fonction d'une force de pédale estimée par une unité de calcul qui estime la force de pédale, sans compliquer la structure de détection de la force de pédale ni nécessiter de modification du vélo. contrôle. Les références:JP 2020-124945

　La figure 100 montre la configuration de l'assistance électrique. Sur la figure XNUMX, une unité de commande XNUMX contrôle l'entraînement d'un moteur en fonction de ce qui est détecté par divers capteurs. Il semble que ce type de contrôle lié à une application pour smartphone ait été commercialisé sous le nom de « SmaChari ».

5.5 Tendances Nidek

　Le nom de la société Nidek est passé du nom de la société Nidec à « Nidek » en 2023. Le brevet en 2023 est enregistré sous l’ancienne raison sociale.
　Nidek développe des moteurs à courant continu sans balais et anticipe la demande de moteurs utilisés dans les vélos à assistance électrique.
　Le véhicule électrique 100 est un vélo à assistance électrique qui assiste la force de pédalage de l'utilisateur, et le dispositif d'entraînement 10 est configuré avec un mécanisme de transmission de puissance 103 pour former un mécanisme d'entraînement pour un vélo à assistance électrique.

Références:JP 2022-121335
　Figure 100 Un véhicule électrique 101 comprend une carrosserie de véhicule 102, deux roues 103, un mécanisme de transmission de puissance 10, un dispositif d'entraînement 104 et une section d'alimentation électrique XNUMX. La figure XNUMX est une vue en perspective de l'intérieur du dispositif d'entraînement.

5.6 Tendances Bosch

　Bosch produit des unités d'entraînement électriques pour les vélos de sport à assistance électrique. Ces dernières années, l'entreprise s'est concentrée sur la fourniture d'unités d'entraînement pour vélos à assistance électrique, « Bosch eBike Systems ». La technologie appliquée au Japon comprend un procédé de fonctionnement d'un vélo à assistance électrique qui peut être entraîné par la force musculaire et en plus par la puissance du moteur, une force d'assistance provenant de l'unité d'entraînement du moteur, et un procédé de manipulation des obstacles dans une course d'obstacles en fonction des obstacles. Cependant, une commande d'assistance est réalisée pour résoudre ce problème de manière plus simple et plus fiable que dans le cas classique. De cette manière, nous nous concentrons sur le développement d’une unité d’entraînement à assistance électrique permettant un contrôle précis de la force d’assistance.
Références:JP 2023-81345

5.7 Tendances ZF

　C'est un fabricant de pièces automobiles et fabrique des unités de transmission (pour véhicules) compatibles avec l'électrification. Au cours de cette recherche, nous avons trouvé un brevet relatif à une unité d'entraînement pour vélo déposé par ZF, nous aimerions donc le présenter ici.
Références:Tableau spécial 2023-519268

"Unité d'entraînement (10) pour véhicule à propulsion humaine, notamment pour vélo ou EPAC, comprenant un arbre de pédalier (14), un entraînement électrique auxiliaire (16) et un arbre de sortie réalisé sous forme d'arbre creux. (22 ) sont disposés coaxialement les uns aux autres.

XNUMX.Sommaire

　Une analyse des tendances des demandes de brevet a confirmé que la commande moteur pour les vélos à assistance électrique évolue d'année en année.
　À l’avenir, il sera nécessaire d’exercer un contrôle pouvant s’appliquer à un éventail plus large de pouvoirs humains.
　La technologie de traitement des données détectées par les capteurs intègre la technologie AI/ML pour effectuer un contrôle convivial (par exemple, répondre à la force de la pédale, réagir à l'environnement, se conformer aux lois et réglementations) et nécessite un contrôle d'assistance optimal en réponse à des changements constants. conditions. (Dès 2023, certains fabricants de vélos l'ont déjà adopté, mais ce n'est pas suffisant)

Enquête, partie 1, Iwata