XNUMX. XNUMX.Фон обзора

　Велосипеды с электроприводом в Японии стали популярными, поскольку это городские велосипеды (широко известные как мамачари) с добавленным электроприводом. Причина этого в том, что в 2009 году на велосипедах стало законно перевозить трех человек при условии, что они соответствуют стандартам для двухместных велосипедов, что позволяет детям удобно брать и оставлять велосипеды (требуется меньшее усилие на педалях). Велосипеды стали популярны. (Если бы везли двоих детей, вес был бы более 30 кг, что делало бы управление вручную неустойчивым, поэтому требовалась электроэнергия для усиления усилия на педалях.) Кроме того, в мире (особенно в Европе) упор делается на спортивность.Распространение велосипедов с электроприводом ускоряется. Как описано выше, спрос на велосипеды с электроприводом демонстрирует признаки роста как в Японии, так и за рубежом. В будущем вполне вероятно, что большинство велосипедов будут оснащены электроусилителями, и потребуется дальнейшее развитие электроприводов. Поэтому мы проанализируем статус патентных заявок, посвященных приводам, которые являются основными частями велосипедов с электроприводом, и спрогнозируем будущие тенденции в велосипедах с электроприводом.

*Количество производства велосипедов с электроприводом в Японии с 2015 по 2022 год изменилось примерно с 20 33 до XNUMX XNUMX единиц. (От Велосипедной ассоциации, General Incorporated Association)　

XNUMX.Технический обзор

　Существуют небольшие различия в стандартах для велосипедов с электроприводом в зависимости от страны. В частности, японские велосипеды с электроприводом должны контролировать вспомогательную силу так, чтобы она достигала нуля на скорости 24 км/ч. При этом в Европе нет необходимости контролировать вспомогательную силу, регулируются только максимальная вспомогательная скорость и максимальная мощность мотора. Из-за этих нормативных различий электрические велосипеды китайского производства, не требующие функций управления, завоевывают долю рынка в Европе. Однако в последние годы внимание было сосредоточено на велосипедах для спортсменов (здоровых людей), которые могут контролировать усилие на педалях с помощью ассистента, и растет спрос на электрические велосипеды, оснащенные приводами, которые могут контролировать необходимое количество вспомогательного усилия.

XNUMX. XNUMX.Стратегия исследования (обзор)

　В этом поиске была создана группа патентов в соответствии со следующей стратегией поиска.

・Во-первых, мы сосредоточились на Японии, чтобы понять тенденции отечественных производителей.
・Применимо к заявкам, поданным после 10 января 2015 г., то есть за последние 1 лет. (Потому что он на подъеме)
・Создайте группу приводов для велосипедов с электроприводом.
└ Велосипеды с электродвигателями В62М6/40, В62М6/80 классификационный код IPC (FI),
　Область применения IPC (FI): B60L15/00, которая широко охватывает велосипеды с электроприводом, и использовался термин F: 5H125, который дан с технической точки зрения «велосипедов с электроприводом».

Применяя вышеуказанные коды классификации IPC и F-терминов, были выполнены операции поиска и в качестве генеральной совокупности было установлено 1167 элементов.

<Классификация использованных патентов>
・ B62M6/40 ・Легковый велосипед со вспомогательным электродвигателем [2010.01]
・ 5H125AA18 Велосипед с электроприводом (тот, который помогает человеческой силе)
(Совместимый IPC (FI): B60L15/00 Средства управления для вождения транспортных средств с электроприводом на заданной скорости, например, скорости тягового двигателя)

4. Тенденции применения (анализ определенной совокупности)

·Тенденции применения в Японии
　Количество патентных заявок, касающихся приводов для велосипедов с электроприводом, составляет 955/1167 (исключая те, которые абстрактно приводятся в действие двигателями). В результате количество заявок с 2015 года росло, а в 2018 году количество заявок быстро увеличилось, достигнув 195 заявок. В последние годы во всем мире наблюдается тенденция увеличения спроса, поэтому, похоже, прилагаются усилия для развития. Будущие тенденции в приложениях будут внимательно отслеживаться.

*1) Неопределенный: поскольку он не будет опубликован до истечения одного года и шести месяцев с момента подачи заявления, год подачи заявления, включающий неопубликованные бюллетени на момент расследования, считается неопределенным годом.

　До проведения опроса считалось, что в рейтинге лучших претендентов будут доминировать Panasonic и Yamaha, но оказалось неожиданным, что Shimano обогнала Panasonic и заняла первое место. Кроме того, компания Taiyo Yuden, производитель электронных деталей (индукторов и т. д.), заняла 4-е место и подтвердила, что занимается разработкой продукции, связанной с велосипедными электроагрегатами (деталями двигателей).

・Тенденции подачи заявок и количество заявок 7 лучших заявителей

　С 201 года в Shimano наблюдается резкий рост количества заявок. На данный момент в 2018 году было подано 99 заявок, причем наибольшее количество заявок связано с приводами для электровелосипедов, однако с 2019 года количество заявок снижается.
　При этом, хотя количество заявок от Panasonic, Yamaha и Honda Motor Co., Ltd. незначительно колебалось, оно достигло пика в 2018-2019 годах и в последние годы снижается. Предполагается, что процесс переходит от разработки к производству. Тайё Юден поддерживал количество приложений на уровне около 2019 до 10 года, но с 2020 года количество приложений уменьшилось, но разработка продолжалась.

XNUMX. результат поиска

　Panasonic и Yamaha, являющиеся ведущими производителями по подаче заявок, подтвердили, что Shimano стала компанией номер один по количеству заявок с 2017 года и сохраняет свою позицию номер один. Shimano — всемирно известный производитель запчастей для велосипедов, и в последние годы они сосредоточились на разработке электроприводов, и видно, что они работают над этим как над одним из основных продуктов Shimano. Кроме того, велосипедные детали, отличные от электроприводов, продаются по всему миру, и многие производители велосипедов (готовая велосипедная продукция) в Европе, Тайване, США и т. д. используют Shimano, поэтому электроприводы сейчас продаются по всему миру. мир.Могу сказать (из общей информации). Panasonic продавала большую часть своих велосипедов с электроприводом в основном для внутреннего спроса, но примерно с 2017 года она начала производить велосипеды с электроприводом (готовые изделия) для спортивных целей, а также начала производить велосипеды с электроприводом для спортивных целей. Было замечено множество применений. Кроме того, сообщалось, что спортивные электроприводы Yamaha поставляются примерно с 2015 года и в настоящее время демонстрируют свое присутствие в Европе.

　Как упоминалось выше, в числе патентов, связанных с электроприводами велосипедов, преобладали два основных производителя, но, похоже, Shimano недавно приступила к разработке приводов электровелосипедов, что привело к конкуренции между тремя производителями. Электроприводы Bosch и Yamaha широко используются в Европе, и будет интересно посмотреть, как Shimano, давний производитель велосипедных запчастей, будет разрабатывать приводы для электровелосипедов. Кроме того, Yamaha и Panasonic также сосредоточат внимание на тенденциях в своих усилиях по расширению. Кроме того, мы видим выход на рынок новых производителей (стартапы, китайские), поэтому необходимо следить за тенденциями развития электроприводов для велосипедов. Кроме того, почему сюда включена компания Honda Motor Co., если она не занимается разработкой приводов (механизмов) для велосипедов с электроприводом? Существует множество приложений, связанных с системами управления приводами (включая электрические велосипеды), в том числе патенты, связанные с системами управления приводами электрических велосипедов, поэтому они были включены в совокупность данного исследования.　
*Поясняется в отчетах о тенденциях крупных компаний.

5.1 Тенденции Shimano

　Велосипеды с электроприводом, разработанные Shimano примерно в 2010 году, в основном имели электропривод с двигателем, встроенным в ступицу (переднее колесо). В этой конфигурации к ступице переднего колеса был прикреплен электродвигатель для управления скоростью автомобиля и мощностью двигателя.
　Тот, который был подан в 2018 году, перемещает электрический вспомогательный блок на кривошип и имеет большее количество датчиков, контролирующих вспомогательную силу, определяя человеческую нагрузку, приложенную к педалям.

Ссылки:JP 2020-1578
　Настоящая заявка представляет собой приводной механизм одноосного типа и имеет характеристики, позволяющие осуществлять детальное вспомогательное управление с использованием различных датчиков. Кроме того, поскольку это одновальный приводной механизм, он имеет характеристику прямого вспомогательного выхода, что является предпочтительным в Европе и других странах.
*Заявки также были поданы в Германии, что говорит о том, что Shimano постепенно сосредотачивается на электрических деталях, используя силу своего бренда запчастей.

　Кроме того, сообщалось, что компания продает компоненты вспомогательных устройств (см. изображение ниже) по всему миру под названием «SHIMANO STEPS».
*Использует одноосный приводной механизм.

　Shimano недавно подала заявку на технологию, которая механически изучает и контролирует данные, полученные из большого количества информации от датчиков (JP 2020-6834,JP 2023-151357 и т. д.), прогнозируется, что в будущем управление электрическими частями, включая электрические вспомогательные устройства, будет коммерциализировано с использованием AI/ML.

5.2 Тенденции Panasonic

　Panasonic уже известен как японский производитель велосипедов с электроприводом еще до 2010 года.
　Механизм электрического вспомогательного привода Panasonic, выпущенный примерно в 2010 году, имеет конфигурацию приводного блока, включающую коленчатый вал педали, но он состоит из двух осей: силовой оси человека для вращения педалей и оси создания крутящего момента (электродвигателя) для помощи. главное было то Однако в последние годы (2018 г.) в качестве приводов, на которые подавалась заявка, были разработаны агрегаты, которые можно использовать в двух конфигурациях: одновальная и двухвальная, а также агрегаты, которые являются только одновальными или двухвальными. что они разрабатывают различные приводы с двумя характеристиками: одновальный, обеспечивающий прямой вспомогательный крутящий момент, и двухвальный, обеспечивающий умеренный вспомогательный крутящий момент. Что касается будущих технологий управления, в настоящее время нет попыток использовать AI/ML для управления приводным блоком, но технология AI/ML от Panasonic уже используется в других продуктах и ​​необходима. Считается, что развитие будет быстрым, если появляется пол. Последняя модель (2024 г.) представляет собой велосипед с электроприводом, который прост в использовании, компактен, удобен в переноске (перевозке детей) и подходит для поездок в школу и для пожилых людей. Компания также продает электронную выпечку «XEALT», которая подчеркивает спортивность.

　Базовая конфигурация привода Panasonic. Первоначально это была конфигурация привода для велосипедов с электроприводом. *Патент 4906982.[Рисунок 2] См.

　Кроме того, на этой фигуре показан вид в разрезе приводного устройства, имеющего одноосную конфигурацию. Приводной блок, который можно использовать как в одноосной, так и в двухосной конфигурации. Эта конфигурация была зарегистрирована для конструкции (рис. 7), которая в основном представляет собой двухосную конфигурацию, но модифицированным примером является конфигурация, показанная на (рис. XNUMX).
Ссылки:JP 2020-79016
(Конфигурация, показанная на рис. 2, JP 2023-49765тоже принято)

5.3 Тенденции в Yamaha Motor

　Как и Panasonic, Yamaha Motor является крупным отечественным производителем велосипедов с электроприводом и первой компанией в Японии, которая разрабатывает и продает велосипеды с электроприводом. Известно, что в то время (1993 г.) он продавался под названием «PAS». После этого мы попытались выйти на Европу, но на момент продаж велосипеды с электроприводом в Европе не пользовались человеческой силой, а воспринимались как те, которые могут просто контролировать скорость и мощность (они также могли быть самоходными). Однако, поскольку электрическое управление в японском стиле не пользовалось популярностью, продажи были вялыми, и компании пришлось пересмотреть свою стратегию. В 2014 году мы разработали привод, который улучшил предыдущую проблему (пересмотрел метод управления электроусилителем) и снова распространил ее на Европу. Привод был разработан и коммерциализирован для Японии и Европы, и сообщается, что в 2019 году совокупное производство приводов достигло 500 миллионов единиц.
　В зависимости от статуса приложения привод Yamaha Motor разрабатывается в двух конфигурациях: одновальном и двухвальном. Одновальный тип легко вызывает прямое ощущение, а двухвальный тип хорош. Было подтверждено, что разработка велосипеда с электроприводом, использующего преимущества характеристик

Ссылки:JP 2019-147528
　Он имеет двухосную конфигурацию с осью педали и осью создания вспомогательного крутящего момента, а крутящий момент обнаруживается и контролируется с оси педали. *См. рисунок 1.

Ссылки:JP 2019-31257
　Была подана заявка на приводной блок с одновальной конфигурацией, в которой вал педали и вал создания вспомогательного крутящего момента имеют общий вал. *См. рисунок 1.

　Кроме того, в заявках, поданных после 2022 года, имеется множество изобретений, связанных с управлением эффективной подачей электроэнергии (аккумулятора) в описанной выше конфигурации электропривода.Япония 2022-118600,JP 2023-30689 и т. д. также можно увидеть.

5.4 Тенденции в Honda Motor Co., Ltd.

　В марте 2023 года появилась информация о том, что Honda Motor Co., Ltd. выходит на рынок велосипедов с электроприводом. Было объявлено о «СмаЧари», связанном с управлением велосипедами с электроприводом. Изобретение, связанное с управлением, представляет собой способ управления приводной силой двигателя в соответствии с усилием на педали, оцененным вычислительным блоком, который оценивает усилие на педали, без усложнения конструкции для определения усилия на педали или необходимости модификации велосипеда. контроль. Использованная литература:JP 2020-124945

　На рисунке 100 показана конфигурация электроусилителя. На фиг.XNUMX блок XNUMX управления управляет приводом двигателя на основе данных, обнаруженных различными датчиками. Похоже, что этот тип управления, связанный с приложением для смартфона, был коммерциализирован как «SmaChari».

5.5 Тенденции Нидек

　В 2023 году название компании Nidek было изменено с названия компании Nidec на «Nidek». Патент 2023 года зарегистрирован под старым названием компании.
　Nidek разрабатывает бесщеточные двигатели постоянного тока и прогнозирует спрос на двигатели, используемые в велосипедах с электроприводом.
　Электромобиль 100 представляет собой велосипед с электроприводом, который усиливает силу педалирования пользователя, а приводное устройство 10 сконфигурировано с механизмом 103 передачи мощности для формирования приводного механизма для велосипеда с электроприводом.

Ссылки:JP 2022-121335
　Фиг. 100 Электромобиль 101 включает в себя кузов 102 транспортного средства, два колеса 103, механизм 10 передачи мощности, приводное устройство 104 и секцию XNUMX электропитания. Фиг.XNUMX представляет собой вид в перспективе внутренней части приводного устройства.

5.6 Тенденции Bosch

　Bosch производит электроприводы для спортивных велосипедов с электроприводом. В последние годы компания сосредоточила свое внимание на поставках приводов для велосипедов с электроприводом «Bosch eBike Systems». Технология, применяемая в Японии, включает в себя способ управления велосипедом с электроприводом, который может приводиться в движение за счет мышечной силы и, кроме того, мощности двигателя, вспомогательную силу от моторного привода, а также способ преодоления препятствий на полосе препятствий в соответствии с препятствиями. Однако вспомогательное управление выполняется для более легкого и надежного решения этой проблемы, чем в обычном случае. Таким образом, мы концентрируемся на разработке привода с электроприводом, который позволяет детально контролировать вспомогательную силу.
Ссылки:JP 2023-81345

5.7 Тенденции ZF

　Компания является производителем автомобильных запчастей и производит приводы (для транспортных средств), совместимые с электрификацией. В этом исследовании мы обнаружили патент, связанный с приводом велосипеда, который был подан ZF, поэтому мы представим его здесь.
Ссылки:Специальный стол 2023-519268

«Приводной блок (10) для транспортного средства с приводом от человека, в частности для велосипеда или EPAC, содержащий вал каретки (14), электрический вспомогательный привод (16) и выходной вал, выполненный в виде полого вала. (22) ) расположены соосно друг с другом».

XNUMX.Резюме

　Анализ тенденций патентных заявок подтвердил, что управление двигателем велосипедов с электроприводом развивается год от года.
　В будущем возникнет потребность в контроле, который можно будет применить к более широкому спектру человеческой власти.
　Технология обработки данных, обнаруженных датчиками, включает в себя технологию AI/ML для обеспечения удобного для человека управления (например, реагирования на усилие педали, реагирования на окружающую среду, соблюдения законов и правил) и требует оптимального вспомогательного управления в ответ на постоянно меняющиеся изменения. Ожидается, что. (По состоянию на 2023 год некоторые производители велосипедов уже приняли его на вооружение, но этого недостаточно)

Расследование. Часть 1. Ивата