本發(fā)明涉及交通工具，具體而言，尤其涉及一種自平衡車輛。

背景技術(shù)：

1、中國市場每年汽車產(chǎn)銷三千萬余輛，全球每年汽車產(chǎn)銷近億輛，其中大量車輛為四輪車輛；隨著四輪車輛數(shù)量的增加，給城市市政建設(shè)提出挑戰(zhàn)，然而在城市中，車輛往往作為代步工具使用，形成了大量資源浪費(fèi)。

2、經(jīng)過大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，作為代步工具來說，二輪車輛相較于四輪車輛具有大量優(yōu)勢：

3、二輪車輛的重心在直線，四輪車輛重心在平面上，二輪車輛天生穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)四輪車輛，所有二輪車輛在行駛中均存在微小的左右擺動，這種動態(tài)調(diào)整通過產(chǎn)生向心力抵消重心偏移。實(shí)驗(yàn)表明，即使以直線行駛時，車把仍會通過高頻抖動實(shí)現(xiàn)動態(tài)平衡。當(dāng)車體發(fā)生傾斜時，前輪會自然向傾斜方向偏轉(zhuǎn)，通過調(diào)整行進(jìn)軌跡使重心回歸支撐面，而四輪車輛不具有上述優(yōu)勢。

4、同時，二輪全封閉車體和傳統(tǒng)四輪車體相比，在發(fā)生碰撞或翻滾時，由于受力面減半，車體剛性大幅提升，車體不易變形，乘員更加安全。

5、另外，在駕駛過程中，駕駛員的視野更開闊，特別是右側(cè)視野。

6、電動二輪車輛可以使用輪轂電機(jī)來驅(qū)動，電動四輪汽車如果使用輪轂電機(jī)來驅(qū)動，則會遇到四輪協(xié)同配合技術(shù)難題，輪轂電機(jī)可以省去傳動部分，系統(tǒng)更加簡單但是效率會更高。并且操作更加靈活，反應(yīng)更靈敏，更加有駕駛樂趣。

7、其次，占用空間小，二輪車輛的全封閉車體和傳統(tǒng)四輪車輛的車體相比，占地面積縮小約占50%，相同的道路可以容納更多的車輛，對解決交通擁堵有重要意義，同時相同的停車位可以容納更多的車輛，對解決停車難問題有重要意義。

8、四輪車輛存在嚴(yán)重的空間浪費(fèi)常態(tài)化問題：5座車型日均使用中，單車單人出行比例超50%，整車空間利用率不足20%。即便滿載場景僅占全年出行頻次的15%以下。這使得四輪車輛存在能耗效率倒置問題：單人駕駛狀態(tài)下，5座車每百公里需消耗1.2噸金屬框架的無效運(yùn)力，能量轉(zhuǎn)換效率比滿載時低42%。

9、同時二輪車輛緩解城市配套失衡問題：單車單人出行模式使停車位日均使用時長壓縮至1.5小時，但每個標(biāo)準(zhǔn)車位仍持續(xù)占用10㎡城市用地資源。高峰期單車道路資源承載效率僅為設(shè)計載荷的20%。

10、因此，基于大量優(yōu)勢，二輪車輛亟需發(fā)展。然而中國的二輪車輛目前局限于電動自行車和摩托車，隨著而來的就是電動自行車和摩托車的安全問題，由于電動自行車和摩托車使用者的身體置于車輛上方，當(dāng)車輛傾倒，會使得使用者的身體置于危險環(huán)境，因此研究如何使二輪車輛保持平衡迫在眉睫；

11、福特上世紀(jì)60年代研發(fā)過兩輪汽車，2012年，美國加州的litmotors公司研發(fā)一款代號為c-1的全封閉兩輪“不倒翁”電動車，在中國只有北京凌云智能科技有限公司2016年-2019年二輪概念車發(fā)布。

12、然而上述諸多公司提出的二輪概念汽車為封閉結(jié)構(gòu)，封閉結(jié)構(gòu)駕駛員無法感知車輛平衡狀態(tài)，無法像自行車一樣通過車把轉(zhuǎn)動可保持平衡，一般采用安裝機(jī)械陀螺儀來保持衡，但機(jī)械陀螺儀存在致命的缺陷，其中一個是高速的機(jī)械陀螺儀轉(zhuǎn)子對乘客來說是一個巨大的安全隱患，因機(jī)械陀螺儀在使用過程中轉(zhuǎn)速調(diào)試（高達(dá)每分鐘上萬轉(zhuǎn)），極易導(dǎo)致導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)炸裂，飛濺金屬塊，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。同時機(jī)械陀螺儀工作時，一部分能量消耗在機(jī)械陀螺儀轉(zhuǎn)子上，機(jī)械陀螺儀在保持兩輪車移動時，其依靠大型機(jī)械陀螺儀維持平衡，為維持機(jī)械陀螺儀高速旋轉(zhuǎn)，需配合大功率發(fā)動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，使得機(jī)械陀螺儀保持的兩輪車輛存在巨大的弊端。

13、綜上所述，故現(xiàn)在迫切需要一種不使用機(jī)械陀螺儀的自平衡車輛，用來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種自平衡車輛，解決兩輪車輛無法感知車輛平衡狀態(tài)，難以控制平衡以及兼顧使用安全的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提出了一種自平衡車輛，包括底盤和平衡結(jié)構(gòu)；所述底盤上固定安裝有水平儀；所述平衡結(jié)構(gòu)固定安裝在所述底盤內(nèi)，所述平衡結(jié)構(gòu)通過所述水平儀的傾角進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3、所述底盤下方安裝有前輪和后輪；所述平衡結(jié)構(gòu)可控制所述前輪或后輪進(jìn)行沿底盤的寬度方向進(jìn)行移動。

4、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述底盤上安裝有第一安裝座；所述第一安裝座安裝在所述底盤對應(yīng)所述前輪的位置；所述第一安裝座和第二安裝座分別設(shè)置為兩個；兩個所述第一安裝座之間設(shè)置有第一通槽；所述第一安裝座為中空結(jié)構(gòu)；

5、所述平衡結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動結(jié)構(gòu)和連接桿，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括第一絲杠，所述第一絲杠的兩側(cè)分別可轉(zhuǎn)動得插接在兩個所述第一安裝座內(nèi)部；所述第一絲杠的一端安裝有第一電機(jī)；所述第一電機(jī)的工作帶動所述第一絲杠進(jìn)行轉(zhuǎn)動；所述第一絲杠上活動安裝第一安裝塊。

6、所述第一安裝塊上活動安裝有連接桿，所述連接桿的下方固定安裝有第一連接臂，所述第一連接臂的下方安裝有前輪；所述連接桿遠(yuǎn)離所述前輪的一端固定安裝有方向盤，所述方向盤的轉(zhuǎn)動帶動所述前輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動，所述底盤下方固定安裝有第二連接臂，所述第二連接臂的下方安裝有后輪。

7、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，移動輪為前輪時，所述連接桿采用扭矩傳遞軟管，扭矩傳遞軟管（torque?transmission?hose）是一種用于傳遞旋轉(zhuǎn)動力的特殊軟管，在機(jī)械系統(tǒng)中替代剛性軸實(shí)現(xiàn)柔性扭矩傳輸，尤其適用于需要彎曲、扭轉(zhuǎn)或振動的復(fù)雜工況環(huán)境）或線控eps系統(tǒng)；方向盤與所述扭矩傳遞軟管同步轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)前輪的轉(zhuǎn)動控制，同時扭矩傳遞軟管不影響所述第一電機(jī)控制第一安裝塊的移動不影響；當(dāng)所述水平儀檢測到車輛向一側(cè)傾倒，根據(jù)傾倒角度，所述第一電機(jī)驅(qū)動所述前輪向傾倒方向移動，進(jìn)而調(diào)整車輛恢復(fù)平衡。

8、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，移動輪為前輪時，所述方向盤與前輪之間設(shè)置有線控eps系統(tǒng)；方向盤通過所述線控eps系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前輪的轉(zhuǎn)動控制，同時線控eps不影響所述第一電機(jī)控制第一安裝塊的移動不影響；當(dāng)所述水平儀檢測到車輛向一側(cè)傾倒，根據(jù)傾倒角度，所述第一電機(jī)驅(qū)動所述前輪向傾倒方向移動，進(jìn)而調(diào)整車輛恢復(fù)平衡。

9、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述底盤上安裝有第二安裝座；所述第二安裝座安裝在所述底盤對應(yīng)所述后輪的位置；所述第一安裝座和第二安裝座分別設(shè)置為兩個；兩個所述第二安裝座之間設(shè)置有第二通槽；所述第二安裝座為中空結(jié)構(gòu)；

10、所述平衡結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括第二絲杠，所述第二絲杠的兩側(cè)分別可轉(zhuǎn)動得插接在兩個所述第二安裝座內(nèi)部；所述第二絲杠的一端安裝有第二電機(jī)；所述第二電機(jī)的工作帶動所述第二絲杠進(jìn)行轉(zhuǎn)動；所述第二絲杠上活動安裝有第二安裝塊。

11、所述底盤上活動安裝有連接桿，所述連接桿的下方固定安裝有第一連接臂，所述第一連接臂的下方安裝有前輪；所述連接桿遠(yuǎn)離所述前輪的一端固定安裝有方向盤，所述方向盤的轉(zhuǎn)動帶動所述前輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

12、所述第二安裝塊下方固定安裝有第二連接臂，所述第二連接臂的下方安裝有后輪。

13、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述底盤頂部的中央設(shè)置固定安裝有座椅，所述座椅設(shè)置在后輪的上方。

14、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述水平儀水平狀態(tài)下，所述前輪和后輪設(shè)置在車輛軸對稱面上。

15、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，移動輪為后輪時，方向盤控制轉(zhuǎn)向角度；當(dāng)所述水平儀檢測到車輛向一側(cè)傾倒，根據(jù)傾倒角度，所述第二電機(jī)驅(qū)動所述后輪向傾倒方向移動，進(jìn)而調(diào)整車輛恢復(fù)平衡。

16、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述車輛底部安裝有輔助結(jié)構(gòu)；所述輔助結(jié)構(gòu)包括固定塊和支撐輪，所述支撐輪可進(jìn)行收起和放下動作。

17、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述支撐輪的收起和放下動作為圓周式；所述固定塊固定安裝在所述底盤的底部，所述固定塊的一端安裝有第三電機(jī)，所述第三電機(jī)的輸出端固定連接有控制桿，所述控制桿沿所述固定塊的軸向插接入所述固定塊，所述控制桿上固定安裝有兩個支撐腿；兩個所述支撐腿沿車輛軸對稱面對稱設(shè)置；所述支撐腿在所述第三電機(jī)作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)動，所述支撐腿遠(yuǎn)離所述控制桿的一端固定連接有支撐輪。

18、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述支撐輪的收起和放下動作為垂直伸縮；所述固定塊固定安裝在所述底盤的底部，所述固定塊的下方固定安裝有沿車輛軸對稱面對稱分布的伸縮桿，所述伸縮桿下方安裝有支撐輪。

19、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述支撐輪的控制模式為：當(dāng)車輛速度低于傾倒速度或靜止時，支撐輪進(jìn)行放下動作，當(dāng)車輛正常行駛時，支撐輪進(jìn)行收起動作。

20、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述車體為全封閉式，所述底盤上方安裝有車體。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的技術(shù)方案具備以下有益效果：

22、本發(fā)明所展示的自平衡車輛，不采用傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀控制平衡，避免了機(jī)械陀螺儀帶來的潛在人身威脅和能量消耗，本技術(shù)采用電機(jī)帶動前輪或后輪左右移動來保持車輛運(yùn)動時的平衡，安全性高的同時降低能耗。車輛安裝水平儀，可實(shí)時測試車輛運(yùn)動時的傾斜角度，給控制電機(jī)信號，使移動輪與車輛傾斜狀態(tài)聯(lián)動，使車輛保持平衡。在靜止或低速運(yùn)動時，使用輔助結(jié)構(gòu)保持平衡，實(shí)現(xiàn)了車輛全時全狀態(tài)下的穩(wěn)定平衡。

23、同時本發(fā)明提供兩種自平衡車輛，分別具備不同調(diào)節(jié)平衡方式：左右移動輪是前輪時，方向盤與前輪為可傳遞扭矩的軟連接，可傳遞轉(zhuǎn)動，不影響左右移動；左右移動輪為后輪，那前輪負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向，方向盤與車輪不需要軟連接，設(shè)置兩種模式，滿足不同使用環(huán)境和適用人群，適應(yīng)性強(qiáng)。