XNUMX. XNUMX.Histórico da pesquisa

　As bicicletas eletricamente assistidas no Japão tornaram-se populares por serem bicicletas urbanas (comumente conhecidas como mamachari) com uma unidade de assistência elétrica adicionada. A razão para isso é que, em 2009, tornou-se legal que as bicicletas transportassem três pessoas, desde que atendessem aos padrões para bicicletas de dois lugares, tornando mais conveniente para as crianças pegarem e deixarem suas bicicletas (é necessária menos força ao pedalar). As bicicletas tornaram-se populares. (Se fossem transportadas duas crianças, o peso seria superior a 30 kg, tornando instável a condução manual, pelo que era necessária energia eléctrica para auxiliar a força do pedal.) Além disso, no mundo (especialmente na Europa), é dada ênfase à esportividade.A disseminação de bicicletas eletricamente assistidas está se acelerando. Tal como descrito acima, a procura de bicicletas eletricamente assistidas está a mostrar sinais de aumento da procura, tanto no Japão como no estrangeiro. No futuro, é provável que a maioria das bicicletas seja equipada com assistência elétrica e será necessário um maior desenvolvimento de unidades de acionamento elétrico. Portanto, analisaremos o status dos pedidos de patentes com foco em unidades de acionamento, que são as principais partes das bicicletas eletricamente assistidas, e preveremos tendências futuras em bicicletas eletricamente assistidas.

*O número de produção de bicicletas eletricamente assistidas no Japão de 2015 a 2022 mudou de aproximadamente 20 para 33 unidades. (Da Associação de Bicicletas, Associação Geral Incorporada)　

XNUMXVisão geral técnica

　Existem pequenas diferenças nos padrões para bicicletas com assistência elétrica, dependendo do país. Em particular, as bicicletas eletricamente assistidas japonesas devem controlar a força de assistência para que chegue a zero a 24 km/h. Neste ponto, na Europa, não há necessidade de controlar a força de assistência, apenas são reguladas a velocidade máxima de assistência e a potência máxima do motor. Devido a estas diferenças regulamentares, as bicicletas eléctricas fabricadas na China, que não requerem funções de controlo, estão a ganhar quota de mercado na Europa. No entanto, nos últimos anos, a atenção tem sido focada em bicicletas desportivas (orientadas para a saúde) que podem controlar a força assistida do pedal, e a procura por bicicletas eléctricas equipadas com unidades de propulsão que podem controlar a quantidade adequada de força assistida está a aumentar.

XNUMX. XNUMX.Estratégia de pesquisa (visão geral)

　Nessa pesquisa, uma população de patentes foi criada com a seguinte estratégia de pesquisa.

・Primeiro, focamos no Japão para entender as tendências dos fabricantes nacionais.
・Aplicável a pedidos apresentados após 10º de janeiro de 2015, que corresponde aos 1 anos mais recentes. (Porque está em ascensão)
・Crie um grupo de unidades de propulsão para bicicletas eletricamente assistidas.
└ Bicicletas equipadas com motores elétricos B62M6/40, código de classificação B62M6/80 IPC (FI),
　O âmbito de aplicação é IPC (FI): B60L15/00, que abrange uma vasta gama de bicicletas eletricamente assistidas, e foi utilizado o termo F: 5H125, que é dado do ponto de vista técnico de "bicicletas eletricamente assistidas".

Aplicando os códigos de classificação IPC e termo F acima, foram realizadas operações de pesquisa e 1167 itens foram definidos como uma população.

<Classificação das patentes utilizadas>
・ B62M6/40 ・Bicicleta de propulsão de passageiros com motor elétrico auxiliar [2010.01]
・ 5H125AA18 Bicicleta eletricamente assistida (aquela que auxilia a força humana)
(IPC compatível (FI): B60L15/00 Meio de controle para conduzir veículos de propulsão elétrica a uma velocidade especificada, por exemplo, velocidade do motor de tração)

4. Tendências de aplicação (analisando a população determinada)

·Tendências de aplicação no Japão
　O número de pedidos de patente relacionados a unidades de acionamento para bicicletas eletricamente assistidas é de 955/1167 (excluindo aquelas movidas por motores em abstrato). Como resultado, o número de candidaturas tem aumentado desde 2015 e, em 2018, o número de candidaturas aumentou rapidamente, atingindo 195 candidaturas. Nos últimos anos, tem havido uma tendência de aumento da procura a nível mundial, pelo que parece que estão a ser envidados esforços no desenvolvimento. As tendências futuras em aplicações serão observadas de perto.

*1) Indeterminado: Como não será publicado antes de decorrido um ano e seis meses desde a aplicação, o ano de aplicação que inclui diários não publicados no momento da investigação é tratado como o ano indeterminado.

　Antes da pesquisa, pensava-se que a classificação dos principais candidatos seria dominada pela Panasonic e Yamaha, mas foi inesperado que a Shimano ultrapassasse a Panasonic para ficar em primeiro lugar. Além disso, a Taiyo Yuden, fabricante de peças eletrônicas (indutores, etc.), ficou em 4º lugar, e foi confirmado que está desenvolvendo produtos relacionados a unidades elétricas de bicicletas (peças de motor).

・Tendências de inscrições e número de inscrições dos 7 principais candidatos

　A Shimano viu um aumento acentuado no número de aplicações desde 201. Atualmente, foram apresentados 2018 pedidos em 99, sendo o maior número de pedidos relacionados com unidades de transmissão para bicicletas elétricas, mas o número de pedidos tem diminuído desde 2019.
　Além disso, Panasonic, Yamaha e Honda Motor Co., Ltd. registaram um ligeiro aumento ou diminuição no número de aplicações, mas atingiram o pico em 2018-2019 e têm diminuído nos últimos anos. Supõe-se que o processo esteja passando do desenvolvimento para a fabricação. Taiyo Yuden manteve o número de inscrições em torno de 2019 até 10, mas desde 2020 o número de inscrições diminuiu, mas o desenvolvimento continuou.

XNUMX. resultado da pesquisa

　Panasonic e Yamaha, que são os principais fabricantes no registo de pedidos, confirmaram que a Shimano se tornou a empresa número um em número de pedidos desde 2017 e mantém a sua posição número um. A Shimano é um fabricante mundialmente famoso de peças para bicicletas e, nos últimos anos, tem se concentrado no desenvolvimento de unidades de acionamento elétrico, e pode-se perceber que está trabalhando nisso como um dos principais produtos da Shimano. Além disso, outras peças de bicicletas que não unidades de acionamento elétrico estão sendo vendidas em todo o mundo, e muitos fabricantes de bicicletas (produtos acabados para bicicletas) na Europa, Taiwan, Estados Unidos, etc. o mundo. Posso dizer (a partir de informações gerais). A Panasonic tem vendido a maior parte das suas bicicletas eletricamente assistidas principalmente para a procura doméstica, mas a partir de cerca de 2017 começou a produzir bicicletas eletricamente assistidas (produtos completos) para fins desportivos e começou a produzir bicicletas eletricamente assistidas para fins desportivos. Além disso, foi relatado que as unidades de propulsão eléctrica desportiva da Yamaha têm sido comercializadas desde cerca de 2015 e estão actualmente a mostrar a sua presença na Europa.

　Como mencionado acima, o número de patentes relacionadas com unidades de transmissão de bicicletas eléctricas foi dominado pelos dois principais fabricantes de registo, mas parece que a Shimano entrou recentemente no desenvolvimento de unidades de transmissão de bicicletas eléctricas, levando a uma competição de desenvolvimento entre os três fabricantes. As unidades de transmissão elétrica da Bosch e da Yamaha são amplamente utilizadas na Europa e será interessante ver como a Shimano, como fabricante de peças de bicicletas de longa data, desenvolverá unidades de transmissão para bicicletas elétricas. Além disso, a Yamaha e a Panasonic também se concentrarão nas tendências nos seus esforços de expansão. Também estamos vendo novos fabricantes (start-ups, chineses) entrarem no mercado, por isso devemos ficar atentos às tendências no desenvolvimento de unidades de acionamento elétrico para bicicletas. Além disso, por que a Honda Motor Co. é incluída se não desenvolve unidades de acionamento (mecanismos) para bicicletas eletricamente assistidas? Existem muitas aplicações relacionadas com sistemas de controlo para unidades de transmissão (incluindo bicicletas elétricas), e estas incluem patentes relacionadas com sistemas de controlo para unidades de transmissão de bicicletas elétricas, pelo que foram incluídas na população deste estudo.　
*Explicado em relatórios de tendências de grandes empresas.

5.1 Tendências da Shimano

　As bicicletas eletricamente assistidas desenvolvidas pela Shimano por volta de 2010 tinham principalmente uma unidade de acionamento elétrico com motor embutido no cubo (roda dianteira). Esta configuração tinha um motor elétrico acoplado ao cubo da roda dianteira para controlar a velocidade do veículo e a potência do motor.
　O apresentado em 2018 movimenta a unidade de assistência elétrica até a manivela e possui maior número de sensores, controlando a força de assistência ao detectar a carga humana aplicada aos pedais.

Referências:JP 2020-1578
　O presente pedido é um mecanismo de acionamento do tipo eixo único e possui especificações que permitem controle detalhado de assistência usando vários sensores. Além disso, por ser um mecanismo de acionamento de eixo único, possui a característica de saída de assistência direta, preferida na Europa e em outros países.
*Os pedidos também foram apresentados na Alemanha, o que sugere que a Shimano está gradualmente a concentrar-se nas peças eléctricas, aproveitando o poder da sua marca de peças.

　Além disso, foi relatado que a empresa está vendendo componentes de unidades de assistência (veja a imagem abaixo) em todo o mundo sob o nome “SHIMANO STEPS”.
*Usa um mecanismo de unidade de acionamento de eixo único.

　A Shimano solicitou recentemente uma tecnologia que aprende e controla mecanicamente dados obtidos de um grande número de informações de sensores (JP 2020-6834,JP 2023-151357 etc.), prevê-se que no futuro seja comercializado o controle de peças elétricas, incluindo unidades de assistência elétrica que incorporem AI/ML.

5.2 Tendências da Panasonic

　A Panasonic já é conhecida por ser um fabricante japonês de bicicletas eletricamente assistidas desde antes de 2010.
　O mecanismo de acionamento de assistência elétrica da Panasonic por volta de 2010 tem uma configuração de unidade de acionamento que inclui um virabrequim de pedal, mas é composto por dois eixos: um eixo de força humana para pedalar e um eixo para gerar torque (um motor elétrico) para auxiliar. foi isso No entanto, nos últimos anos (2018), as unidades de acionamento solicitadas desenvolveram unidades que podem ser usadas em duas configurações, eixo único e eixo duplo, e unidades que são apenas de eixo único ou eixo duplo. que eles estão desenvolvendo uma variedade de unidades de acionamento com duas especificações: uma que fornece torque de assistência direta com um tipo de eixo único e outra que fornece torque de assistência suave com um tipo de dois eixos. Quanto à tecnologia de controle futura, atualmente não há esforços para usar IA/ML para controlar a unidade de acionamento, mas a tecnologia AI/ML da Panasonic já foi adotada em outros produtos e é necessária. Pensa-se que o desenvolvimento será rápido se um gênero emerge. O modelo mais recente (2024) é uma bicicleta motorizada fácil de usar, compacta, fácil de transportar (transportando crianças) e adequada para o deslocamento para a escola e para idosos. A empresa também vende o e-BAKE ``XEALT'', que enfatiza o caráter esportivo.

　Configuração básica da unidade de acionamento da Panasonic. Inicialmente, a configuração da unidade motriz para bicicletas eletricamente assistidas. *Patente 4906982[Figura 2] Veja

　Além disso, esta figura é uma vista em corte de uma unidade de acionamento tendo uma configuração uniaxial. Uma unidade de acionamento que pode ser usada em uma configuração de eixo único e em uma configuração de dois eixos. Esta configuração foi arquivada para uma estrutura (Fig. 7) que é principalmente uma configuração de dois eixos, mas um exemplo modificado é a configuração mostrada na (Fig. XNUMX).
Referências:JP 2020-79016
(A configuração da Figura 2 é JP 2023-49765também adotado)

5.3 Tendências na Yamaha Motor

　Tal como a Panasonic, a Yamaha Motor é um grande fabricante nacional que desenvolve bicicletas eletricamente assistidas e foi a primeira empresa no Japão a desenvolver e vender bicicletas eletricamente assistidas. É famoso que na época era vendido com o nome "PAS" (1993). Depois disso, tentámos expandir-nos para a Europa, mas quando foram vendidas pela primeira vez na Europa, as bicicletas eletricamente assistidas não necessitavam de assistência manual, mas eram aceites como aquelas que podiam simplesmente controlar a velocidade e a potência do veículo (também podiam ser auto-suficientes). impulsionado).No entanto, como o controle de assistência elétrica de estilo japonês não era popular, as vendas foram lentas e a empresa teve que reconsiderar sua estratégia. Em 2014, desenvolvemos uma unidade de acionamento que melhorou o problema anterior (revimos o método de controle do mecanismo de assistência elétrica) e estamos mais uma vez implantando-a na Europa. A unidade de acionamento foi desenvolvida e comercializada para o Japão e a Europa, e é relatado que em 2019, a produção acumulada de unidades de acionamento atingiu 500 milhões de unidades.
　Com base no status da aplicação, a unidade de acionamento da Yamaha Motor está sendo desenvolvida em duas configurações: um tipo de eixo único e um tipo de dois eixos. O tipo de eixo único é fácil de produzir uma sensação direta, e o tipo de dois eixos é bom com rendimento moderado. Foi confirmado que o desenvolvimento de uma bicicleta eletricamente assistida que aproveite as características de

Referências:JP 2019-147528
　Possui uma configuração de dois eixos com um eixo do pedal e um eixo de geração de torque auxiliar, e o torque é detectado e controlado a partir do eixo do pedal. *Ver Figura 1

Referências:JP 2019-31257
　Foi depositado um pedido para uma unidade de acionamento com uma configuração de eixo único em que o eixo do pedal e o eixo de geração de torque auxiliar compartilham um eixo comum. *Ver Figura 1

　Além disso, em pedidos depositados após 2022, existem muitas invenções relacionadas ao controle para fornecimento eficiente de energia elétrica (bateria) na configuração da unidade de acionamento elétrico conforme descrito acima.JP 2022-118600,JP 2023-30689 etc. também podem ser vistos.

5.4 Tendências na Honda Motor Co., Ltd.

　Foi em março de 2023 que surgiu a informação de que a Honda Motor Co., Ltd. estava a entrar no mercado de bicicletas eletricamente assistidas. O que foi anunciado foi o “SmaChari”, que está relacionado ao controle de bicicletas eletricamente assistidas. A invenção relacionada ao controle é um método para controlar a força de acionamento de um motor de acordo com uma força no pedal estimada por uma unidade de cálculo que estima a força no pedal, sem complicar a estrutura de detecção da força no pedal ou exigir modificação da bicicleta. ao controle. Referências:JP 2020-124945

　A Figura 100 mostra a configuração da assistência elétrica. Na FIG. XNUMX, uma unidade de controle XNUMX controla o acionamento de um motor com base no que é detectado por vários sensores. Parece que este tipo de controle vinculado a um aplicativo de smartphone foi comercializado como ``SmaChari''.

5.5 Tendências Nidek

　O nome da empresa Nidek foi alterado do nome da empresa Nidec para "Nidek" em 2023. A patente em 2023 está registrada com o antigo nome da empresa.
　A Nidek está desenvolvendo motores CC sem escovas e antecipa a demanda por motores usados ​​em bicicletas eletricamente assistidas.
　O veículo elétrico 100 é uma bicicleta eletricamente assistida que auxilia a força de pedalada do usuário, e o dispositivo de acionamento 10 é configurado com um mecanismo de transmissão de energia 103 para formar um mecanismo de acionamento para uma bicicleta eletricamente assistida.

Referências:JP 2022-121335
　FIG. 100 Um veículo elétrico 101 inclui uma carroceria de veículo 102, duas rodas 103, um mecanismo de transmissão de energia 10, um dispositivo de acionamento 104 e uma seção de fonte de alimentação XNUMX. A FIG. XNUMX é uma vista em perspectiva do interior do dispositivo de acionamento.

5.6 Tendências da Bosch

　A Bosch produz unidades de acionamento elétrico para bicicletas esportivas com assistência elétrica. Nos últimos anos, a empresa tem se concentrado no fornecimento de unidades de acionamento para bicicletas eletricamente assistidas, ``Bosch eBike Systems''. A tecnologia aplicada no Japão inclui um método de operar uma bicicleta eletricamente assistida que pode ser conduzida pela força muscular e adicionalmente pela força motora, uma força auxiliar da unidade de acionamento motorizado e um método para lidar com obstáculos em uma pista de obstáculos de acordo com os obstáculos. Contudo, o controle assistido é realizado para superar este problema de forma mais fácil e confiável do que no caso convencional. Desta forma, estamos nos concentrando no desenvolvimento de uma unidade de acionamento eletricamente assistida que permita o controle detalhado da força assistida.
Referências:JP 2023-81345

5.7 Tendências da ZF

　É fabricante de peças automotivas e fabrica unidades de propulsão (para veículos) compatíveis com eletrificação. Durante esta pesquisa, encontramos uma patente relacionada a uma unidade de tração de bicicleta que foi registrada pela ZF, por isso gostaríamos de apresentá-la aqui.
Referências:Mesa especial 2023-519268

``Unidade de acionamento (10) para um veículo de tração humana, em particular para uma bicicleta ou EPAC, compreendendo um eixo de movimento central (14), um acionamento auxiliar elétrico (16) e um eixo de saída concebido como um eixo oco. (22 ) estão dispostos coaxialmente entre si.”

XNUMXResumo

　Uma análise de tendências dos pedidos de patentes confirmou que o controle do motor para bicicletas eletricamente assistidas está evoluindo ano após ano.
　No futuro, haverá necessidade de controlo que possa ser aplicado a uma gama mais ampla de poder humano.
　A tecnologia para processamento de dados detectados por sensores incorpora tecnologia AI/ML para realizar um controle amigável ao ser humano (por exemplo, responder à força do pedal, responder ao ambiente circundante, cumprir leis e regulamentos, etc.) e requer controle de assistência ideal em resposta a condições em constante mudança. Espera-se que isso aconteça. (A partir de 2023, alguns fabricantes de bicicletas já o adotaram, mas não é suficiente)

Investigação Parte 1 Iwata