新型双轮自平衡电动车的制作方法

本实用新型涉及电动汽车领域。

背景技术：

随着经济水平的提高，现在的城市里尤其大城市，尽管有轨道交通、限行和限牌等措施，依然拥挤不堪，特别是上下班高峰期几乎没有不堵的，甚至三四线城市也一样。目前国家在绿色能源电动车方面大力推进对于环保，城市空气质量的提升有很明显的效果。

但对于塞车拥堵基本上没有有效的解决办法，究其原因是因为现在的私家车占地4-8平方米，重达1000-2000公斤，而每辆车运送的人只有50-100公斤左右。市场目前比较前沿的个人城市交通工具两级分化，一部分是普通汽车电动化，其体型较大，不单耗能、阻塞交通，停放更是占用大量空间；一部分是电动自行车和电动摩托，虽然其体积小，但舒适性和安全性差，部分城市明令禁止上路。因此，进一步将电动车小型化并确保其舒适性和安全性是本领域的新需求。

技术实现要素：

为解决现有电动汽车的体型较大，占用空间大问题，本实用新型提供了一种新型双轮自平衡电动车。

本实用新型提供的新型双轮自平衡电动车，包括车身、减震装置、主控系统、电池模块、自平衡组件、及两个车轮组件；

所述车身采用外骨骼式笼型支撑结构，其内形成舱室，所述舱室内设有座椅和缓冲安全气囊系统；

两个所述车轮组件通过减震装置安装于所述车身上；每个所述车轮组件均包括轮毂电机、轮毂架及车胎；所述轮毂电机安装于轮毂架内，所述车胎安装于所述轮毂架上；

所述轮毂电机通过线缆与主控系统和电池模块电连接；

所述自平衡组件安装于所述主控系统内，通过主控系统控制轮毂电机的动作，以实现自平衡。

由于本实用新型实施例提供的新型双轮自平衡电动车，其车身采用人体工程学的外骨骼式笼型支撑结构，车轮组件采用轮毂电机作为驱动结构，采用双轮自平衡，且其内设置自平衡组件，体积只有现在电动汽车的四分之一左右，重量200-500公斤左右，可以零半径转弯，车辆运行过程中车态平稳，有效保证其行车安全性。尽可能的缩小占地面积而且更灵活。可有效的缓解交通堵塞。

进一步地，所述轮毂电机为直流无刷电机，所述直流无刷电机包括轮轴、定子、转子及轴承；

所述定子固定安装于所述轮轴上；

所述转子包括电机旋架底座、外旋架和永磁体；所述永磁体安装于所述外旋架内；所述电机旋架底座和所述外旋架均通过轴承安装于所述轮轴上，且位于定子外，由外旋架带动轮毂架转动。

上述结构的直流无刷电机，其结构简单，安装方便，可有效的节省安装空间。

进一步地，所述车身安装有用于安装车轮组件的车轴支架；

其中，所述减震装置为圆筒减震器，所述圆筒减震器包括减震片组、减震簧及簧套；

其中，所述减震簧套设于所述减震片组外，所述簧套套设在所述减震簧外；所述减震簧的一端与所述车轴支架连接，另一端与轮轴连接。

该圆筒形减震器可以实现车轮与车轴支架处于同一中轴线上，并能实现全方位、大角度减震，其结构简单，安装方便，占用空间小，减震效果优秀。

进一步地，所述车身包括车架及安装于车架上的外壳和舱罩；所述车架和外壳、舱罩组合形成封闭空间；

其中，所述车架包括中部的座椅支架、设于座椅支架外围的笼型的外框支架、设于外框支架前部的前挡支架、设于外框支架后部的后舱支架、设于外框支架后部的后舱支架和贯穿座椅支架和外框支架的车轴支架，其中座椅支架和外框支架为一体式结构；

所述外壳包括设于前挡支架上的前挡外壳和设于后舱支架上的后舱盖以及左右两侧的车身外壳。

进一步地，所述前挡支架为前挡伸缩支架，所述前挡伸缩支架下设有辅助轮，所述前挡伸缩支架可在辅助轮的作用下前后滑动。

当乘员需要上下车、中途需要长时间停下或有路障时辅助轮伸出形成稳定的支撑结构，便于停车时保持车体平衡，确保上下车安全。

进一步地，所述外框支架上安装有可收放的舱罩，舱罩上设有曲面透明触控屏，舱罩上设有转轴支架铰接安装在座椅支架两侧，将舱罩安装在该转轴支架上，打开方式为伸缩式，便于乘员上下车。

进一步地，所述外框支架上安装有可收放的舱罩，舱罩上设有曲面透明触控屏，舱罩打开方式为掀盖式结构，舱罩与前挡支架融为一体，内衬加强式支撑结构，以掀盖方式铰接安装在外框支架上部，可通过铰链掀开，便于乘员上下车。

舱罩可以是透明和非透明，打开方式根据需要可分为收缩式或者掀盖式，当打开方式为伸缩式时，可与前挡支架形成闭合，当舱罩上打开方式为掀盖式时，舱罩与前挡支架融为一体，可通过铰链掀开，方便乘员上下车。

进一步地，上述曲面透明触控屏根据需要可显示数字地图、电子前视、后视画面以及其他人机交互功能等功能。

进一步地，车舱内还设有控制手柄，用于实现手动操作。所述车身上设有用于自动泊车的泊车接口。结合特定的立体泊车系统可以实现立体泊车，节省泊车空间，使泊车更加智能。

进一步地，还包括自动驾驶传感组件，与主控系统连接；所述自动驾驶传感组件检测车辆的行使状态，感知四周的环境变化，结合主控系统实现无人自动驾驶。本例中的全智能无人驾驶可采用深度学习人工智能技术结合数字地图和卫星导航、无线通信等，实现智能预约至指定地点等候、无人行驶、全自动寻位泊车、智能道路优化、智能行人和车辆避让，甚至可实现自动行驶到电池更换处，自动充电或更换电池。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车的侧视示意图；

图2为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车后部立体示意图；

图3为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车打开状态立体示意图；

图4为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车整体分解示意图；

图5为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车笼型支架侧面示意图；

图6为图4中提供的新型双轮自平衡电动车车轮组件处放大示意图；

图7为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车的车轴支架及圆筒减震器分解示意图；

图8为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车正面车内结构示意图；

图9为本实用新型具体实施方式中提供的新型双轮自平衡电动车主控系统和电池模块结构示意图。

其中，1、外框支架；2、座椅支架；3、前档伸缩支架；4、前挡外壳；5、后舱支架；6、后舱盖；7、舱罩；8、触控屏；9、座椅；10、缓冲气囊；11、辅助轮；12、主控系统；13、电池模块；14、线缆；15、摄像、激光雷达组件；16、车态感知组件；17、泊车接口；18、电源接口；19、控制手柄；20、车轮组件；21、轮轴；22、车轴支架；23、轮毂架；24、车胎；25、金属保护罩；26、透明保护罩；27、圆筒减震器；28、螺栓；29、减震片组；30、减震簧；31、簧套；32、轮毂电机；33、电机旋架底座；34、定子；35、永磁体；36、外旋架；37、轴承；38、垫片。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本实用新型的优选实施方式之一，并不用于限定本实用新型。

下面结合具体实施例对本实用新型公开的双轮自平衡电动车进行具体解释说明。

如图1-图3所示，本例公开的双轮自平衡电动车，包括车身、减震装置、主控系统12、电池模块13、摄像、激光雷达组件15、车态感知组件16、自平衡组件(图中未示出)、及两个车轮组件20；

所述车身采用外骨骼式笼型支撑结构，其内形成舱室，所述舱室内设有座椅9和缓冲安全气囊系统(见图3、图4、图6、图8)；所谓外骨骼式笼形支撑结构，指其采用整体中空车架材料一体成型或者焊接工艺加工成笼型整体式车架，车架即是支撑结构，又是车身外部组成部分，车架内形成高强度的座舱区(或舱室)。确保被撞击时乘员的安全。

如图4-图6所示，两个所述车轮组件20通过减震装置安装于所述车身上；每个所述车轮组件20均包括轮毂电机32、轮毂架23及车胎24；所述轮毂电机32安装于所述轮毂架23内，所述车胎24安装于所述轮毂架23上；

如图7-9所示，所述轮毂电机32通过线缆14与主控系统12和电池模块13连接；

所述自平衡组件安装于所述主控系统12内，通过主控系统12控制轮毂电机32的动作，以实现自平衡。

本例公开的新型双轮自平衡电动车，其车身采用人体工程学的外骨骼式笼型支撑结构，车轮组件20采用轮毂电机32作为驱动结构，采用双轮自平衡，且其内设置自平衡组件，体积只有现在电动汽车的四分之一左右，重量200-500公斤左右，可以零半径转弯，非常灵活，使车辆运行过程中平稳，有效保证其行车安全性。尽可能的缩小占地面积而且更灵活。可有效的缓解交通堵塞。

如图3所示，所谓舱室，一方面用于安装座椅9、操作组件等车身附件，使舱室形成乘员容纳空间；乘员或者驾驶员可进入该舱室内乘坐或主动驾驶，此外，该舱室内还可形成物品容纳腔室(比如放置行李等)等。故舱室一方面包括驾驶舱或者乘员舱，另一方面还包括用于容纳行李的后舱。

具体的，本例中车身包括车架及安装于车架上的外壳和舱罩；所述车架和外壳、舱罩形成封闭空间；

其中，所述车架包括中底部的座椅支架2、设于座椅支架2外围的笼型的外框支架1、设于外框支架1前部的前挡支架、设于外框支架后部的后舱支架5和贯穿座椅支架和外框支架的车轴支架22；

所述外壳包括设于所述前挡支架上的前挡外壳4和设于所述后舱支架5上的后舱盖6以及左右两侧车身外壳(图中未标记)。

本例中，上述车架可以采用一体式结构，或者车架的部分采用一体式结构，比如，所述座椅支架2和外框支架1为一体式结构。其中，车架的材质并不特别限定，可采用汽车领域公知的材料，本例中，优选采用合金或碳纤维复合材料。采用合金或碳纤维复合材料，可进一步降低其车身的重量。

其中，座椅支架2主要用来安装座椅9和电池模块13和控制系统等，本例中，其电池模块13和控制系统安装在座椅9下，本例中的座椅9采用可调姿座椅。本例中，舱室内的座椅9个数可以根据双轮自平衡电动车的规格进行增减。本例中设有双座椅9。

所述外框支架1上安装有可收放的舱罩7，舱罩7上设有曲面透明触控屏8，可收放的舱罩7的转轴支架铰接安装在座椅支架2两侧，将舱罩7安装在该转轴支架上，打开方式为伸缩式，便于乘员上下车。本例中，在所述外框支架1或者座椅支架2上安装可收放的舱罩7。该舱罩7优选为拥有大广角视野的全景式透明舱罩7，比如，座椅支架2两边铰接安装可收放舱罩7的转轴支架，将舱罩7安装在该转轴支架上。该透明舱罩7打开，乘员即可进入，关闭则可作为保护罩，乘员可通过该透明舱罩7向外观察。作为优选的方式，本例中所述前挡支架被设计成可前后滑动以打开或者关闭的结构，即所述前挡伸缩支架3，所述前挡伸缩支架3下设有辅助轮11，所述前挡伸缩支架3可在辅助轮11的作用下前后滑动。如此，该前挡伸缩支架3和上述舱罩7作为车门结构；方便乘员的进出。。当需要上下车时，前挡伸缩支架3伸出，下部的辅助轮11伸出形成稳定的支撑结构，舱罩7收回便于乘员上下车。当乘员上车后前挡支架收回，舱罩7伸出，同前挡支架完美楔合。

同时舱罩7也可以采用掀盖式结构，舱罩7下部为复合材料，合并前挡支架部分(与前挡支架做成一体)，内衬加强式支撑结构，以掀盖方式铰接安装在外框支架1的上部，同时其前挡支架取消前挡伸缩支架3，改为在外框支架1底部安装辅助轮11，便于停车时保持车体平衡。

优选的，所述舱罩7上设有曲面透明触控屏8。该曲面透明触控屏8可根据需要显示数字地图、电子前视、后视画面以及其他人机交互功能。

自平衡组件包括陀螺仪，进一步地，还包括加速度计，用来实现对车辆平衡状态的检测。本例中陀螺仪采用MEMS(英文全称：Micro Electro Mechanical systems，中文全称：微电子机械系统)陀螺仪。

主控系统12用来实现对车辆的自平衡和运动进行控制。该主控系统12包括控制箱，所述控制箱内设有工控主机，工控主机内安装有智能芯片和操作系统。该主控系统12内设有无线通信模块，用于实现本双轮自平衡电动车与网络的通信连接。该主控系统12中优选还包括惯性导航器、卫星导航设施等，以实现其导航功能。作为优选的方式，本例中，优选将自平衡组件安装在该控制箱内。该主控系统12内可集成智能驾驶系统，该智能驾驶系统通过内置的卫星导航系统，并通过外置的摄像、激光雷达组件15、车态感知组件16，智能优化路径方案，实现自动无人行驶，可实现智能行人、车辆避让。

所谓轮毂电机32为公众所知，轮毂电机32又称车轮内装电机，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置等都整合到轮毂电机32内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂电机32根据电机的转子型式主要分成两种结构型式：内转子式和外转子式。本例并不局限具体的轮毂电机32结构，本领域技术人员可自行采用各种公知技术。本例中，制动装置可以采用本领域技术人员所公知的技术，此处不再赘述。

作为优选的方式，本例中，所述轮毂电机32为外转子式直流无刷电机，该轮毂电机32整体形状如图5、图9所示，其分解示意图4、图6。所述直流无刷电机包括轮轴21、定子34、转子及轴承；

所述定子34固定安装于所述轮轴21上；

所述转子包括电机旋架底座33、外旋架36和永磁体35；所述永磁体35安装于所述外旋架36内；所述电机旋架底座33和所述外旋架36均通过轴承37安装于所述轮轴21上，且位于定子34外，可绕定子34旋转；具体的，电机旋架底座33和所述外旋架36均通过轴承37和垫片38组装于轮轴21上，外旋架36与轮毂架23动连接。

所述轮毂架23安装于转子外(即外旋架36外)。

如图7所示，本例中轮轴21为中空管道结构；其中空管道内可穿入所述线缆14；然后在中空管道上打孔引出，使其与轮毂电机32的定子34电连接；同时，也可从该中空管道中引出其他连接传感器的线缆14。

所述电机旋架底座33和所述外旋架36位于所述定子34的外围。与永磁体35合并成为转子。

所述车身安装有用来安装车轮组件20的车轴支架22；具体的该车轴支架22用来通过减震装置安装车轮组件20。具体的，在该车身上设有车轴支架22安装孔(图中未标记)；该车轴支架22安装入该车轴支架22安装孔内。

减震装置的结构并不特别限定，其可以采用公众所知的各种现有技术。

本例中，申请人提出了一种新型的减震装置。如图7所示，所述减震装置为圆筒减震器27，所述圆筒减震器27包括减震片组29、减震簧30及簧套31；

其中，所述减震簧30套设于所述减震片组29外，所述簧套31套设在所述减震簧30外；所述减震簧30的一端与所述车轴支架22连接，另一端与轮毂电机32(其内的轮轴21)连接。具体的，减震片组29的两端上设有螺孔(图中未标记)；对应的，在轮轴21和车轴支架22上也同样设置有螺孔(图中未标记)，两端上的螺孔分别通过螺栓28连接车轴支架22和轮轴21，簧套31由橡胶材质做成，两边由金属材质包边，用以保护减震片组29和减震簧30。

该圆筒形减震器可以实现车轮与车轴支架22处于同一中轴线上，并能实现全方位、大角度减震，其结构简单，安装方便，占用空间小，减震效果优秀。

本例中，所述车身上设有用于自动泊车的泊车接口17。该泊车接口17可以结合智能立体式或壁挂式泊车系统可以实现自动立体泊车，节省泊车空间，使泊车更加智能。壁挂式泊车系统是指配有升降装置的智能多层式泊车系统，因为本例车体小，沿道路两旁和楼房旁边设置即可，具体实施方式：本例平衡车通过车身的车态感知组件16、摄像、激光雷达组件15到达指定位置精准对位，通过泊车系统的挂钩和本例车身的泊车接口17挂接，并摆放至空位即可。

本例中，车身上还优选设有电源接口18(见图2)；本例中该电源接口18设置在车身尾部，当需要充电时，通过该电源接口18与外部充电设备电连接进行充电即可。

本例中，该缓冲气囊系统可进一步保护乘员的安全。所述缓冲气囊系统包括布置于车身内的安全气囊10；所述安全气囊10的安装位置并不做限制，可根据其车身的具体结构安置，使其能起到车辆被撞击时，能及时释放以保护驾乘人员即可。本例中，优先将该安全气囊10设置与前挡支架上，或者外框支架1的内表面，紧急时弹出保护乘员。比如，在辅助伸缩支架3上安装有安全气囊10，用于紧急时弹出，保护乘员头部安全；在可调姿座椅9的扶手部或者外框支架1内表面上同时安装有安全气囊10，紧急时弹出保护乘员侧面。

本例中，优选的方式，还包括自动驾驶传感组件，与主控系统12连接，该自动驾驶传感组件检测车辆的行使状态，通过主控系统12实现无人自动驾驶。所谓自动驾驶传感组件包括摄像、激光雷达组件15和车态感知组件16等；其中摄像、激光雷达组件15包括激光雷达传感器、大视角动态摄像系统；车态感知组件16包括障碍物检测传感器、车速传感器及车态传感器等；所述自动驾驶传感组件连接至主控系统12，通过主控系统12实现无人自动驾驶功能；无人自动驾驶功能可包括无人驾驶、自动泊车、自动充放电等。进行自动驾驶时，车内乘员通过语音或触屏发出指令，主控系统12通过自平衡组件达到自平衡，作为前挡支架的辅助伸缩支架3收回，车辆开始自动无人行驶。本例中的全智能无人驾驶可采用深度学习人工智能技术结合数字地图和卫星导航等，实现智能预约至指定地点等候、无人行驶、全自动寻位泊车、智能道路优化、智能行人和车辆避让，甚至可实现自动行驶到电池更换处，自动充电或更换电池。

具体的，如图1-图5中所示，本例中，其在外框支架1的顶部安装有摄像、激光雷达组件15；具体的，该摄像、激光雷达组件15包括激光雷达传感器、大视角动态摄像系统。本例中，如图1、图3、图4、图8所示，在前挡支架上和车轮组件20上还分别安装有车态感知组件16；具体的，在前挡支架的前部安装有车态感知组件16(比如障碍物检测传感器，本例中为毫米波雷达)，以实现对障碍物的检测；在车轮组件20上设有车态感知组件16(比如车速传感器和车态传感器)等。本例中，为对该车轮组件20上的车态感知组件16进行保护，在车态感知组件16外还安装有保护罩；本例中，该保护罩包括圆环形的金属保护罩25和安装于金属保护罩25上的圆形的透明保护罩26。

其中，车舱内还设有控制手柄19，用于实现手动操作，可以切换控制手柄19简单操纵，用于特殊情况时人工操作。具体的，其在座椅9的扶手上设置该控制手柄19，通过该控制手柄19可以实现对双轮自平衡电动车的操控。

本例中，其双轮自平衡电动车工作场景描述如下：

当乘员需要上下车时，前挡伸缩支架3伸出，其下部可收放的辅助轮11伸出形成稳定的支撑结构，可收放的舱罩7收缩便于乘员上下车。当乘员上车后，前挡伸缩支架3收回、可收放的舱罩7伸出同辅助伸缩支架3完美楔合。车内乘员通过语音或曲面透明触控屏8发出指令，主控系统12通过内置的MEMS陀螺仪达到自平衡，可收放辅助轮11收起，通过主控系统12内置的卫星导航系统智能优化路径方案，车辆开始自动无人行驶，并通过自动驾驶传感组件进行车态检测，实现智能行人、车辆避让，自动驾驶等功能。

当中途需要长时间停下或有路障时可收放辅助轮11放出形成支撑，前挡伸缩支架3伸出，乘员下车后，后舱盖6弹起，取出行李。乘员离开后主控系统12会通过主控系统12内置的AI算法、卫星导航系统和外置的自动驾驶传感组件自动搜索附近合适的停车位自行泊车，同时外框支架1上带有壁挂式泊车接口17，结合特定的立体泊位可以实现立体泊车，当车辆电量不足时，主控系统12会自动搜索附近的智能充电装置，然后自行前往并通过电源接口充电，或是自动更换电池，被更换下来的电池自动入库充电。

综上，本例公开的新型双轮自平衡电动车，其个头小、重量轻；尽可能的缩小占地面积，可以零半径转弯，非常灵活、方便。体积只有现在车的四分之一，重量200-500公斤左右，采用外骨骼式笼型支撑结构加内置缓冲气囊系统的全天候座舱，以确保安全。且在主控系统内集成智能驾驶系统，高度智能化，可智能避让行人、车辆，结合卫星导航，自动无人行驶，特殊时可以通过控制手柄简单操纵。可手机遥控，按预约提前到达地点等候，车主下车后可自动寻位泊车，通过设置泊车接口，通过立体泊车系统自动泊车，不占空间。可通过语音和视频进行人机交互，可联接外部智能设备，主控系统功能强大可升级，自动导航、道路优化，可以真正缓解交通堵塞，采用电池驱动，在下一代高能电池出来前采用可更新电池模块技术，电池电量不足时可自动行驶到电池更换处，短时间内自动更换电池，然后电池自动入库充电，环保无污染。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。