XNUMX. XNUMX。调查背景

　电动助力自行车在日本很受欢迎，因为它们是添加了电动助力装置的城市自行车（俗称mamachari）。原因是，2009年，自行车只要符合两座自行车的标准，就可以承载三人，方便孩子取放自行车（所需踩踏力较小）自行车开始流行。 （如果携带两个孩子，重量将超过30公斤，用手驾驶不稳定，因此需要电力来辅助踏板力。）此外，在世界范围内（尤其是欧洲），重点是电动助力自行车的普及正在加速。如上所述，日本国内外对电动助力自行车的需求都呈现出增长的迹象。未来，大多数自行车很可能会配备电动助力装置，因此需要进一步开发电动驱动装置。因此，我们将重点分析电动助力自行车的主要部件驱动装置的专利申请状况，并预测电动助力自行车的未来趋势。

*2015年至2022年日本电动助力自行车的产量从约20万辆增至33万辆。 （来自自行车协会、一般社团法人协会）　

XNUMX。技术概述

　不同国家/地区的电动助力自行车标准略有不同。尤其是日本的电动助力自行车，必须控制助力力，使其在24km/h时达到零。关于这一点，在欧洲，不需要控制助力力，只规定电机的最大助力速度和最大输出。由于这些监管差异，中国制造的不需要控制功能的电动自行车正在欧洲获得市场份额。然而，近年来，能够通过辅助控制踏力的运动者（健康人）用的自行车受到关注，对配备能够控制适当的辅助力的驱动装置的电动自行车的需求不断增加。

XNUMX. XNUMX。调查策略（概述）

　在此搜索中，根据以下搜索策略创建了一个专利群体。

・首先，我们以日本为中心，了解国内厂商的动向。
・适用于10年2015月1日（最近1年）之后提交的申请。 （因为还在上升）
・打造电动助力自行车用驱动装置组。
└ 配备电动马达的自行车 B62M6/40、B62M6/80 IPC (FI) 分类代码、
　适用范围为IPC（FI）：B60L15/00，广泛涵盖电动助力自行车，并使用从“电动助力自行车”技术角度给出的F术语：5H125。

应用上述IPC和F项分类代码，进行搜索操作，并将1167个项目设置为总体。

<使用的专利分类>
・ B62M6/40 ・辅助电动机载人自行车 [2010.01]
・ 5H125AA18 电动助力自行车（辅助人力的一种）
（兼容IPC（FI）：B60L15/00 以指定速度驱动电力推进车辆的控制装置，例如牵引电机速度）

4.应用趋势（分析确定人群）

·日本的应用趋势
　与电动助力自行车驱动装置相关的专利申请数量为955/1167件（抽象中不包括由发动机提供动力的专利申请）。因此，自2015年以来，申请数量一直呈上升趋势，2018年，申请数量迅速增加，达到195件。近年来，全球范围内出现需求增加的趋势，看来正在大力开发。未来的应用趋势将受到密切关注。

*1) 未定：由于自申请起经过一年零六个月才会公布，因此调查时包含未公布公报的申请年份被视为未定年份。

　调查之前，人们认为申请量最高的排名将由松下和雅马哈占据，但没想到的是，禧玛诺超越了松下，夺得了第一名。此外，电子部件（电感器等）制造商太阳诱电名列第四，并被确认正在开发自行车电动装置（电机部件）相关产品。

・申请趋势及前7名申请者的申请数量

　自 201 年以来，Shimano 的申请数量急剧增加。目前，2018年已提交99件申请，其中与电动自行车驱动装置相关的申请数量最多，但自2019年以来，申请数量一直在下降。
　此外，松下、雅马哈、本田汽车公司的申请数量虽然略有波动，但在2018-2019年达到峰值，近年来一直在下降。假设该过程正在从开发转向制造。太阳诱电直到2019年一直将申请数量维持在10个左右，但自2020年以来，申请数量有所减少，但发展仍在继续。

XNUMX. 搜索结果

　申请数量最多的制造商松下和雅马哈已确认，自 2017 年以来，岛野已成为申请数量第一的公司，并继续保持第一的位置。 Shimano是世界著名的自行车零部件制造商，近年来他们一直专注于电力驱动单元的开发，可见他们正在将此作为Shimano的主打产品之一。另外，电动驱动装置以外的自行车零部件也销往世界各地，欧洲、台湾、美国等许多自行车制造商（自行车成品）都在使用Shimano，因此电动驱动装置现在也销往世界各地。世界。我可以告诉（从一般信息）。松下的电动助力自行车大部分以国内需求为主，但从2017年左右开始生产运动用电动助力自行车（成品），并开始生产运动用电动助力自行车，并出现了多种应用。此外，据报道，雅马哈的运动型电动驱动装置自 2015 年左右开始发货，目前正在欧洲展示其身影。

　如上所述，电动自行车驱动装置相关专利数量由两家主要申请制造商主导，但 Shimano 似乎新进入电动自行车驱动装置的开发，导致三大制造商之间展开开发竞争。博世和雅马哈的电动驱动装置在欧洲得到广泛应用，作为老牌自行车零部件制造商的禧玛诺将如何开发电动自行车的驱动装置，值得关注。此外，雅马哈和松下也将重点关注其扩张的趋势。此外，我们看到新的制造商（初创企业、中国）进入市场，因此我们必须密切关注自行车电力驱动装置的发展趋势。另外，如果本田汽车公司不开发电动助力自行车的驱动装置（机构），为什么会被纳入其中呢？与驱动单元（包括电动自行车）控制系统相关的申请有很多，其中包括与电动自行车驱动单元控制系统相关的专利，因此它们被纳入本次调查的总体中。　
*主要公司的趋势报告中进行了解释。

5.1 禧玛诺的趋势

　2010年左右Shimano开发的电动助力自行车主要采用电动驱动装置，电机内置于轮毂（前轮）。这种配置有一个连接到前轮轮毂的电动机来控制车速和电动机输出。
　2018 年提交的一项专利将电动辅助装置移至曲柄上，并具有更多数量的传感器，通过感测施加在踏板上的人体负载来控制辅助力。

参考：JP 2020-1578
　本申请是单轴型驱动机构，具有能够利用各种传感器进行详细的辅助控制的规格。另外，由于是单轴驱动机构，因此具有直接辅助输出的特点，在欧洲等国家受到青睐。
*德国也已提出申请，可见Shimano利用其零部件品牌力，逐渐专注于电动零部件。

　此外，据报道，该公司正在全球范围内以“SHIMANO STEPS”的名义销售辅助装置组件（见下图）。
*采用单轴驱动装置机构。

　Shimano 最近申请了一项技术，可以机械地学习和控制从大量传感器信息中获得的数据（JP 2020-6834，JP 2023-151357 等），预计未来，包括电动辅助装置在内的电气部件的控制将实现商业化，并结合AI/ML。

5.2 松下的趋势

　自 2010 年起，松下就已成为日本电动助力自行车制造商。
　松下2010年左右的电动助力驱动机构，虽然是包含踏板曲轴的驱动单元配置，但它是由两个轴组成：用于踩踏的人力轴，以及用于产生助力的扭矩（电动机）的轴。那是然而，近年来（2018年），已申请的驱动单元已开发出可用于单轴和双轴两种配置的单元，以及仅单轴或双轴的单元。他们正在开发多种驱动装置，有两种规格：一种是单轴型提供直接辅助扭矩，另一种是两轴型提供温和辅助扭矩。至于未来的控制技术，目前还没有尝试使用AI/ML来控制驱动单元，但松下的AI/ML技术已经在其他产品中采用，并且是必要的，如果能够的话，相信发展会很快。性别出现。目前最新型号（2024）是一款电动辅助自行车，使用方便，结构紧凑，便于携带（携带儿童），适合通勤上学和老年人。该公司还销售强调运动性的 e-BAKE“XEALT”。

　松下的基本驱动单元配置。最初，驱动单元配置用于电动助力自行车。 *专利4906982[图2]见

　此外，该图是具有单轴构造的驱动单元的剖视图。一种可用于单轴配置和双轴配置的驱动装置。该结构已针对主要为两轴结构的结构(图7)提出申请，但修改示例为(图XNUMX)所示的结构。
参考：JP 2020-79016
（图2的配置是 JP 2023-49765也被采纳）

5.3 雅马哈汽车的趋势

　与松下一样，雅马哈汽车是国内开发电动助力自行车的主要制造商，也是日本第一家开发和销售电动助力自行车的公司。众所周知，它当时（1993年）以“PAS”的名称出售。之后我们尝试向欧洲扩张，但当时欧洲的电动助力自行车并不是靠人力辅助，而是被认为是可以简单控制速度和功率的自行车（也可以自行行走）但由于日式电动助力控制并未普及，销量低迷，公司不得不重新考虑策略。 2014年，我们开发了一种驱动装置，改进了之前的问题（回顾了电动助力机构的控制方法），并再次扩展到欧洲。该驱动单元已针对日本和欧洲开发并商业化，据悉，2019年驱动单元累计产量达到500万台。
　根据应用状况，雅马哈电机的驱动单元正在开发两种配置：单轴式和两轴式。单轴式容易输出直接的感觉，两轴式很好已证实，利用弱输出特性开发电动助力自行车

参考：JP 2019-147528
　它具有踏板轴和辅助扭矩产生轴的两轴配置，并且从踏板轴检测和控制扭矩。 *见图1

参考：JP 2019-31257
　已经提交了具有单轴构造的驱动单元的申请，其中踏板轴和辅助扭矩产生轴共用公共轴。 *见图1

　另外，在2022年之后提交的申请中，存在许多与在如上所述的电动驱动单元的配置中有效地供应电力（电池）的控制相关的发明。JP 2022-118600，JP 2023-30689 等也可见。

5.4、本田技研工业株式会社动向

　2023年3月，有消息称本田技研工业株式会社正在进军电动助力自行车市场。宣布的是“SmaChari”，与电动助力自行车的控制相关。与控制相关的发明是一种根据由估计踏板力的计算单元估计的踏板力来控制马达驱动力的方法，而不需要使检测踏板力的结构复杂化或不需要对自行车进行改造。控制。参考：JP 2020-124945

　图100显示了电动助力器的配置。在图XNUMX中，控制单元XNUMX基于各种传感器的检测来控制电机的驱动。看来这种与智能手机应用程序相连的控制类型已被商业化，称为“SmaChari”。

5.5 尼德克趋势

　尼德克公司名称于2023年由公司名称Nidec变更为“Nidek”。 2023年的专利以旧公司名称注册。
　Nidek 正在开发无刷直流电机，并预计电动辅助自行车中使用的电机的需求。
　电动车100是对使用者的踩踏力进行辅助的电动助力自行车，驱动装置10配置有动力传递机构103，从而构成电动助力自行车的驱动机构。

参考：JP 2022-121335
　图100电动车辆101包括车体102、两个车轮103、动力传递机构10、驱动装置104以及电源部XNUMX。图XNUMX是驱动装置的内部的立体图。

5.6 博世趋势

　博世生产用于运动型电动助力自行车的电力驱动装置。近年来，该公司一直专注于提供电动助力自行车的驱动装置“Bosch eBike Systems”。日本应用的技术包括一种操作电动助力自行车的方法，该电动助力自行车可以通过肌肉力量和额外的电机动力、来自电机驱动单元的辅助力来驱动，以及根据障碍物处理障碍路线中的障碍物的方法。然而，执行辅助控制以比传统情况更容易且可靠地克服该问题。因此，我们致力于开发可对辅助力进行详细控制的电动辅助驱动装置。
参考：JP 2023-81345

5.7 采埃孚趋势

　它是一家汽车零部件制造商，生产与电气化兼容的驱动装置（车辆用）。在这次研究中，我们发现了采埃孚申请的一项与自行车驱动装置相关的专利，所以在这里介绍一下。
参考：特价表2023-519268

“用于人力车辆的驱动单元（10），特别是用于自行车或 EPAC，包括底部支架轴（14）、电动辅助驱动器（16）和设计为空心轴的输出轴。（22 ）彼此同轴排列。”

XNUMX。概要

　对专利申请的趋势分析证实，电动助力自行车的电机控制正在逐年发展。
　未来，需要能够应用于更广泛的人类力量的控制。
　处理传感器检测到的数据的技术结合了AI/ML技术来执行人性化控制（例如响应踏板力、响应周围环境、遵守法律法规），并需要最佳的辅助控制以响应不断变化的情况预计条件。 （截至2023年，一些自行车制造商已经采用，但还不够）

调查第 1 部 岩田