XNUMX. XNUMX。調查背景

　電動輔助自行車在日本很受歡迎，因為它們是添加了電動輔助裝置的城市自行車（俗稱mamachari）。原因是，2009年，自行車只要符合兩輛自行車的標準，就可以承載三人，方便孩子取放自行車（所需踩力較小）自行車開始流行。 （如果攜帶兩個孩子，重量會超過30公斤，用手駕駛不穩定，因此需要電力來輔助踏板力。） 另外，在世界範圍內（尤其是歐洲），強調的是電動助力自行車的普及正在加速。如上所述，日本國內外對電動輔助自行車的需求都呈現成長的跡象。未來，大多數自行車很可能會配備電動輔助裝置，因此需要進一步開發電動驅動裝置。因此，我們將重點分析電動輔助自行車的主要部件驅動裝置的專利申請狀況，並預測電動輔助自行車的未來趨勢。

*2015年至2022年日本電動輔助自行車的產量從約20萬輛增加至33萬輛。 （取自自行車協會、一般社團法人協會）　

XNUMX。技術概述

　不同國家的電動輔助自行車標準略有不同。尤其是日本的電動輔助自行車，必須控制助力力，使其在24km/h時達到零。關於這一點，在歐洲，不需要控制助力力，只規定馬達的最大助力速度和最大輸出。由於這些監管差異，中國製造的不需要控制功能的電動自行車正在歐洲獲得市場份額。然而，近年來，可控制踏板力輔助的運動型（健康型）自行車受到關注，對配備可控制適當輔助力的驅動單元的電動自行車的需求不斷增加。

XNUMX. XNUMX。調查策略（概述）

　在此搜索中，根據以下搜索策略創建了一個專利群體。

・首先，我們以日本為中心，了解國內廠商的動向。
・適用於10年2015月1日（最近1年）之後提交的申請。 （因為還在上升）
・打造電動輔助自行車用驅動裝置組。
└ 配備電動馬達的自行車 B62M6/40、B62M6/80 IPC (FI) 分類代碼、
　適用範圍為IPC（FI）：B60L15/00，涵蓋了廣泛的電動輔助自行車，並使用了從「電動輔助自行車」技術角度給出的F術語：5H125。

應用上述IPC和F項分類代碼，進行搜尋操作，並將1167個項目設定為總體。

<使用的專利分類>
・ B62M6/40 ・輔助電動機載人自行車 [2010.01]
・ 5H125AA18 電動輔助自行車（輔助人力的一種）
（相容IPC（FI）：B60L15/00 以指定速度（例如牽引馬達速度）驅動電力推進車輛的控制裝置）

4.應用趨勢（分析確定人群）

·日本的應用趨勢
　與電動輔助自行車驅動裝置相關的專利申請數量為955/1167件（抽像中不包括由引擎驅動的專利申請）。因此，自2015年以來，申請數量不斷增加，2018年，申請數量迅速增加，達到195件。近年來，全球範圍內出現需求增加的趨勢，看來正在大力開發。未來的應用趨勢將受到密切關注。

*1) 未定：由於自申請起經過一年六個月才會公佈，因此調查時包含未公佈公報的申請年份被視為未定年份。

　在調查之前，人們認為申請量最高的排名將由松下和雅馬哈佔據，但沒想到的是，禧瑪諾超越了松下，奪得了第一名。此外，電子零件（電感器等）製造商太陽誘電名列第四，並被確認正在開發自行車電動裝置（馬達零件）相關產品。

・申請趨勢及前7名申請者的申請數量

　自 201 年以來，Shimano 的申請數量急劇增加。目前，2018年已提交99件申請，其中與電動自行車驅動裝置相關的申請數量最多，但自2019年以來，申請數量一直在下降。
　此外，松下、雅馬哈、本田汽車的申請數量也有小幅增減，但在2018-2019年達到峰值，近年來一直呈下降趨勢。假設該過程正在從開發轉向製造。太陽誘電直到2019年一直將申請數量維持在10個左右，但自2020年以來，申請數量有所減少，但發展仍在繼續。

XNUMX. 搜索結果

　申請數量最多的製造商松下和雅馬哈已確認，自 2017 年以來，禧瑪諾已成為申請數量第一的公司，並繼續保持第一的位置。 Shimano是世界著名的自行車零件製造商，近年來他們一直專注於電力驅動單元的開發，可見他們正在將此作為Shimano的主打產品之一。另外，電動驅動裝置以外的自行車零件也銷往世界各地，歐洲、台灣、美國等許多自行車製造商（自行車成品）都在使用Shimano，因此電動驅動裝置現在也銷往世界各地。世界。我可以告訴（從一般資訊）。松下的電動輔助自行車大部分以國內需求為主，但從2017年左右開始生產運動用電動輔助自行車（成品），並開始生產運動用電動輔助自行車，並出現了多種應用。此外，據報道，雅馬哈的運動型電動驅動裝置自2015年左右開始出貨，目前正在歐洲展示其身影。

　如上所述，電動自行車驅動裝置相關專利數量由兩家主要申請製造商主導，但 Shimano 似乎新進入電動自行車驅動裝置的開發，導致三大製造商之間展開開發競爭。博世和雅馬哈的電動驅動裝置在歐洲廣泛應用，作為老牌自行車零件製造商的禧瑪諾將如何開發電動自行車的驅動裝置，值得關注。此外，雅馬哈和松下也將重點關注其擴張的趨勢。我們也看到新的製造商（新創公司、中國）進入市場，因此我們必須密切注意自行車電力驅動裝置的發展趨勢。另外，如果本田汽車公司不開發電動輔助自行車的驅動裝置（機構），為什麼會被納入其中呢？與驅動單元（包括電動自行車）控制系統相關的申請有很多，其中包括與電動自行車驅動單元控制系統相關的專利，因此它們被納入本次調查的總體中。　
*主要公司的趨勢報告中進行了解釋。

5.1 禧瑪諾的趨勢

　2010年左右Shimano開發的電動輔助自行車主要採用電動驅動裝置，馬達內建於輪轂（前輪）。這種配置有一個連接到前輪輪轂的電動馬達來控制車速和電動馬達輸出。
　2018 年提交的一項專利將電動輔助裝置移至曲柄處，並具有更多數量的感測器，透過感測施加在踏板上的人體負載來控制輔助力。

參考文獻：JP 2020-1578
　本申請是單軸型驅動機構，具有能夠利用各種感測器進行詳細的輔助控制的規格。另外，由於是單軸驅動機構，因此具有直接輔助輸出的特點，在歐洲等國家受到青睞。
*德國也已提交申請，這表明禧瑪諾正在利用其零件品牌力量逐漸專注於電動零件。

　此外，據報道，該公司正在全球範圍內以「SHIMANO STEPS」的名義銷售輔助裝置組件（見下圖）。
*採用單軸驅動裝置機構。

　Shimano 最近申請了一項技術，可以機械地學習和控制從大量感測器資訊中獲得的數據（JP 2020-6834，JP 2023-151357 等），預計未來，包括電動輔助裝置在內的電氣部件的控制將實現商業化，並結合AI/ML。

5.2 松下的趨勢

　自 2010 年起，松下就已成為日本電動輔助自行車製造商。
　松下2010年左右的電動輔助驅動機構，雖然是包含踏板曲軸的驅動單元結構，但它是由兩個軸組成：用於踩踏的人力軸，以及用於產生助力的扭矩（電動機）的軸。那是然而，近年來（2018年），已申請的驅動單元已開發出可用於單軸和雙軸兩種配置的單元，以及僅單軸或雙軸的單元。他們正在開發多種驅動裝置，有兩種規格：一種是單軸型提供直接輔助扭矩，另一種是兩軸型提供溫和輔助扭矩。至於未來的控制技術，目前還沒有嘗試使用AI/ML來控制驅動單元，但松下的AI/ML技術已經在其他產品中採用，並且是必要的，如果能夠的話，相信發展會很快。性別出現。目前最新型號（2024）是一款電動輔助自行車，使用方便，結構緊湊，便於攜帶（攜帶兒童），適合通勤上學和老年人。該公司還銷售強調運動性的 e-BAKE“XEALT”。

　松下的基本驅動單元配置。最初，驅動單元配置用於電動輔助自行車。 *專利4906982[圖2]見

　此外，該圖是具有單軸構造的驅動單元的剖面圖。一種可用於單軸配置和雙軸配置的驅動裝置。此結構已針對主要為兩軸結構的結構(圖7)提出申請，但修改範例為(圖XNUMX)所示的結構。
參考文獻：JP 2020-79016
（圖2的配置是 JP 2023-49765也被採​​納）

5.3 雅馬哈汽車的趨勢

　與松下一樣，雅馬哈汽車是國內開發電動輔助自行車的主要製造商，也是日本第一家開發和銷售電動輔助自行車的公司。眾所周知，它當時（1993年）以“PAS”的名稱出售。之後我們嘗試向歐洲擴張，但當時歐洲的電動輔助自行車並不是靠人力輔助，而是被認為是可以簡單控制速度和功率的自行車（也可以自行行走）但由於日式電動助力控制並未普及，銷售低迷，公司不得不重新考慮策略。 2014年，我們開發了一種驅動裝置，改進了先前的問題（回顧了電動輔助機構的控制方法），並再次擴展到歐洲。該驅動單元已針對日本和歐洲開發並商業化，據悉，2019年驅動單元累計產量達500萬台。
　根據應用狀況，雅馬哈馬達的驅動單元正在開發兩種配置：單軸式和兩軸式。單軸式容易輸出直接的感覺，兩軸式很好已證實，利用弱輸出特性開發電動輔助自行車

參考文獻：JP 2019-147528
　它具有踏板軸和輔助扭矩產生軸的兩軸配置，並且從踏板軸檢測和控制扭矩。 *見圖1

參考文獻：JP 2019-31257
　已經提交了具有單軸構造的驅動單元的申請，其中踏板軸和輔助扭矩產生軸共用公共軸。 *見圖1

　另外，在2022年之後提交的申請中，存在許多與在如上所述的電動驅動單元的配置中有效地供應電力（電池）的控制相關的發明。JP 2022-118600，JP 2023-30689 等也可見。

5.4.本田技研工業株式會社動向

　2023年3月，有消息指出本田技研工業株式會社正在進軍電動輔助自行車市場。宣布的是“SmaChari”，與電動助力自行車的控制有關。與控制相關的發明是一種根據由估計踏板力的計算單元估計的踏板力來控制馬達驅動力的方法，而不需要使檢測踏板力的結構複雜化或不需要對自行車進行改造。控制。參考：JP 2020-124945

　圖100顯示了電動助力器的配置。在圖XNUMX中，控制單元XNUMX基於各種感測器的偵測來控制馬達的驅動。看來這種與智慧型手機應用程式相連的控制類型已被商業化，稱為「SmaChari」。

5.5 尼德克趨勢

　尼德克公司名稱於2023年由公司名稱Nidec變更為「Nidek」。 2023年的專利以舊公司名稱註冊。
　Nidek 正在開發無刷直流電機，並預計電動輔助自行車中使用的電機的需求。
　電動車100是對使用者的踩踏力進行輔助的電動輔助自行車，驅動裝置10配置有動力傳遞機構103，從而構成電動輔助自行車的驅動機構。

參考文獻：JP 2022-121335
　圖100電動車輛101包括車體102、兩個車輪103、動力傳遞機構10、驅動裝置104以及電源供應器XNUMX。圖XNUMX是驅動裝置的內部的立體圖。

5.6 博世趨勢

　博世生產用於運動型電動輔助自行車的電力驅動裝置。近年來，該公司一直專注於提供電動輔助自行車的驅動裝置「Bosch eBike Systems」。日本應用的技術包括一種操作電動助力自行車的方法，該電動助力自行車可以通過肌肉力量和額外的電機動力、來自電機驅動單元的輔助力來驅動，以及根據障礙物處理障礙路線中的障礙物的方法。然而，執行輔助控制以比傳統情況更容易且可靠地克服該問題。因此，我們致力於開發可對輔助力進行詳細控制的電動輔助驅動裝置。
參考文獻：JP 2023-81345

5.7 採埃孚趨勢

　它是一家汽車零件製造商，生產與電氣化相容的驅動裝置（車輛用）。在這項研究中，我們發現了一項由ZF申請的與自行車驅動裝置相關的專利，所以我們在這裡介紹一下。
參考文獻：特價表2023-519268

「用於人力車輛的驅動單元（10），特別是用於自行車或 EPAC，包括底部支架軸（14）、電動輔助驅動器（16）和設計為空心軸的輸出軸。（22 ）彼此同軸排列。”

XNUMX。概要

　對專利申請的趨勢分析證實，電動輔助自行車的馬達控制正在逐年發展。
　未來，需要能夠應用於更廣泛的人類力量的控制。
　處理感測器檢測到的資料的技術結合了AI/ML技術來執行人性化控制（例如響應踏板力、響應周圍環境、遵守法律法規），並需要最佳的輔助控制以響應不斷變化的情況。預計（截至2023年，一些自行車製造商已經採用，但還不夠）

調查第 1 部 岩田