一种电动汽车架构的制作方法

1.本发明涉及一种电动汽车架构，属于电动汽车技术领域


背景技术：

2.电动汽车的发展趋势锐不可挡，l5级全自动驾驶是电动汽车的发展方向，多国将在2035年甚至更早停止销售以汽油为动力的汽车，人类从驾驶疲劳中解放出来已近在眼前，当每个人都可以无门槛地使用电动汽车，那么，电动汽车就从交通工具变身集合超级功能的超级空间成为可能，超级功能需要电动汽车有高度灵活性、高舒适性、超大的空间、强大的普适性能。
3.回顾手机发展史，功能机从板砖到能塞进上衣口袋的小巧轻薄手机，智能手机发展起来以后，则从3.5寸屏，到主流6.5寸屏，到12.9寸能基本替代电脑的工作学习用平板——大号手机。
4.同样，以交通为主要功能的汽车，也以小巧到只坐2个人的超跑作为发展的极致。但智能化是大趋势，多种功能集成的大空间大体量也是趋势，目前来看，发展速度远超预期。
5.目前，普遍落地的自动驾驶技术已经发展到l3级别，随着l4级别的自动驾驶逐步落地，在l5级别的全自动驾驶技术成熟前后，车辆的方向盘就成了功能手机时代的键盘，比如亚马逊旗下公司zoox已经发布了robotaxi自动驾驶出租概念车，取消了方向盘的设置，可以行驶在指定的城市道路上。当前的电动汽车行业相当于智能手机发展的前夜，行业飞速迭代，除实现单车智能驾驶和远程联网统筹车辆运行等软件突破以外，车辆硬件架构的突破也会近在眼前。
6.但目前市售的电动汽车除了电池的危险性造成人身安全隐患以外，在架构布局上从汽油车框架沿用而来，不仅空间狭小，灵活性、平衡舒适性和多用途属性也非常有限，在寒冷或炎热地区也存在电池性能受限的缺陷，同时存在充电不便的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决在l4-l5全自动驾驶技术条件下，针对当前电动汽车存在的问题，提出一种新型电动汽车架构，具有安全、高度灵活性、平衡舒适、大空间、温控合理、能源相对自给的特点，力求让电动汽车从交通工具变身成四海为家的超级空间。
8.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
9.一种电动汽车架构，包括车头、车尾及车舱，车头包括电池箱，水箱，轮控系统，电控区，监控区，行李区，超强钢梁，车轮，其中轮控系统包括动力驱动电机，减震弹簧，带制动系统的轮边框架，固定在轮边框架上的转轴，定位转轴的轴承，固定在转轴上的转向齿轮，与超强钢梁连接的轮上框架，固定在超强钢梁上的转向传动机构，固定在转向传动机构上的转向驱动电机，电池箱与水箱有共同的保温外壳，保温外壳上面有温控系统，车尾包括电池箱，水箱，轮控系统，电控区，监控区，行李区，超强钢梁，车轮，车头车尾与车舱通过平衡
连接结构连接，平衡连接结构由橡胶衬套，平衡传动机构，平衡驱动电机，减震弹簧组成，平衡连接结构连接车舱框架，形成舱内空间，车舱顶部装载抽屉式太阳能电池板，抽屉式太阳能电池板装有定位卡扣，车舱靠近电控区位置开有线路接口。车轮通过轮控系统的转向控制，在转向驱动电机的作用下，可分别向左、向右转向90度，使得车轮的最大转向及行进方向可与车辆长度方向垂直，车辆在静态时可以向任意方向整体移动，在低速时有极短的过弯距离。平衡连接结构有一定的倾斜角度，在平衡驱动电机、平衡传动机构的动作下，与减震弹簧协同工作，通过主动抬升或降低的动作，平衡车舱所受或即将所受外力的变化，具有主动防侧倾，主动消除或减小因启动和制动或爬坡和下坡引致的俯仰效应，使得车舱具有保持平稳运行的能力。舱内空间与车头或车尾的电池有两层舱壳和相当距离的隔离，提高了车辆安全性。电池箱中的电池与水箱中的水有共同的保温外壳，温控系统通过太阳能电池板的发电接入，对电池和水进行温度调节，使得电池和水都保持相对适宜的温度范围。车舱顶部装载抽屉式太阳能电池板，展开后的太阳能电池板能大面积接收太阳能，为车辆的能源自给提供了支持。车舱配置的大尺寸空间，可以像在家一样舒适，结合生活和工作用的器具，可随车学习、办公、健身、娱乐等。
10.优选的，所用电池包括高倍率锂电池、三元锂电池、高镍锂电池、磷酸铁锂电池、固态锂电池、氢燃料电池、超级电容器电池。
11.优选的，在电池箱中，配置一定比例的高倍率锂电池或超级电容器电池回收制动能量。
12.优选的，动力驱动电机包括集成式电机、轮边电机、轮彀电机。
13.优选的，平衡驱动电机包括集成式电机、伺服电机。
14.优选的，单个车轮的驱动功率50-100千瓦。
15.可选的，只驱动车辆左侧或右侧的车轮，除动力驱动车轮以外的其它车轮为从动车轮，从动车轮装载制动系统或动能回收系统。
16.优选的，平衡电机单个功率2-5千瓦。
17.任选的，车舱的内净高1.5-2.6米，宽1.5-3.3米，长1米以上。
18.任选的，车辆高度1.8-4.2米。
19.优选的，平衡连接结构的安装方向，左右倾斜5-15度，前后倾斜5-30度，大型车加装的平衡连接结构左右倾斜5-15度。
20.优选的，轮边框架上的减震弹簧偏软，平衡连接结构上的减震弹簧偏硬。
21.优选的，在车辆静态基础上，连接结构可分别最大升高或降低10厘米，加上减震弹簧的弹性量，最大升降幅度大于20厘米。
22.优选的，平衡连接结构当中的橡胶衬套，有良好的缓震性能以及不同方向变形的能力，橡胶衬套直径10厘米以上。
23.优选的，微型车的车舱长1-2米，宽1.5-1.9米，高1.8-2.3米，整车长4-5米。
24.优选的，小型车的车舱长2-3米，宽1.9-2.3米，高2.2-2.8米，整车长5-8米。
25.优选的，中型车的车舱长3-6米，宽2.3-2.8米，高2.4-3.2米，整车长8-12米。
26.优选的，大型车的车舱长6米以上，宽2.8-3.3米，高2.8-4.2，整车长12米以上。
27.优选的，车舱设置最大厚度5-10厘米的保温舱体。
28.优选的，车顶装载的抽屉式太阳能电池板，采用透光型光伏阳光板。
29.优选的，抽屉式太阳能电池板安装电动机构执行抽出展开和送入动作。
30.优选的，取消车大灯，取消挡风玻璃，取消安全气囊，保留安全带。
31.可选的，车头和车侧覆盖柔性太阳能电池片。
32.优选的，车舱配置的车门包括旋转式、平移式车门。
33.优选的，水箱提供协同保温作用的同时提供生活用水，并装载高压水泵，冲洗车顶所装载的抽屉式太阳能电池板的积尘。
34.优选的，在车头装载足够容量的电池和水以后，车尾空间不设置电池箱和水箱，或者只装载少量电池和水，富余空间放置冰箱、洗衣机、饮用水机等大件设施。
35.优选的，车舱设置有线或无线显示屏，设置行驶目标后，经过车联网统筹导航以及实时路况互动，车辆全自动驾驶至目的地。
36.可选的，特别情况经请求允许后人工干预车辆，启动、转向、加速、制动等操作在车载显示屏或平板、电脑、手机上完成。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
38.1、本方案通过轮控系统的转向控制，车轮可分别向左、向右转向90度，使得车辆在静态时可以向任意方向整体移动，在低速时有极短的过弯距离。停车挪车非常灵活，提高停车场的面积利用率和运转效率，在拥挤的路段行车时也有良好的通过性，同时可简化全自动驾驶软件系统的行车指令。
39.2、本方案通过平衡连接结构，作出主动抬升或降低的动作，平衡车舱所受或即将所受外力的变化，具有主动防侧倾，主动消除或减小因启动和制动或爬坡和下坡引致的俯仰效应，保持车舱平稳运行的能力。
40.3、本方案通过车舱的相对独立、高平稳能力和大空间的设计，可以容纳足够的办公及生活设施，使得日常工作生活、健身娱乐所需空间均能在车辆上得到满足，使得车辆的功能扩充成为可能，车辆已不仅仅是交通工具，全自动驾驶的电动汽车成为房车的时代有望开启。
41.4、本方案通过车舱与电池的两层舱壳和相当距离的隔离，提高了安全性。
42.5、本方案通过电池箱及水箱的独立保温与控温，减少环境温度对电池的影响，保持适宜于电池高性能工作的温度范围，使得电池性能和整车续航能力尽量不受极端气候条件的影响。
43.6、本方案通过车舱的独立设置和保温，节约舱内空调能耗。
44.7、本方案通过把电池箱、水箱、前后行李箱以及可选的冰箱洗衣机等比较重的设备设置在车头和车尾，减轻车舱的重量，进而降低平衡驱动电机的负荷，有利于平衡能力的更好实现。
45.8、本方案通过车舱顶部装载的抽屉式太阳能电池板，展开后的太阳能电池板大面积接收太阳能，让相当部分用户消除续航焦虑，为车辆的能源自给提供了支持。
附图说明
46.图1为本发明提出的电动汽车架构侧视结构示意图
47.图2为本发明提出的车头车尾俯视结构示意图
48.图3为本发明提出的轮控系统结构示意图
49.图4为本发明提出的带平衡连接结构的车舱截面及抽屉式太阳能电池板展开后的截面示意图
50.图5为本发明提出的车头与车尾有超强钢梁连接的侧视结构示意图
51.图6为本发明提出的车头与车尾有超强钢梁连接的车舱中间截面示意图
52.图7为本发明提出的车头与车尾有超强钢梁连接的车头车尾俯视结构示意图
53.图8为本发明提出的微型和大型电动汽车架构侧视结构示意图
54.图9为本发明提出的大型电动汽车架构车舱中间俯视结构示意图
55.图中：1、电池箱；26、水箱；2、轮控系统；3、电控区；4、监控区；5、行李区；6、超强钢梁；7、车轮；8、动力驱动电机；9、减震弹簧；10、带制动系统的轮边框架；11、转轴；12、轴承；13、轮上框架；14、转向齿轮；15、转向驱动电机；16、转向传动机构；27、保温外壳；17、温控系统；18、橡胶衬套；19、平衡传动机构；20、平衡驱动电机；21、车舱框架；22、舱内空间；23、抽屉式太阳能电池板；34、定位卡扣；25、线路接口。
具体实施方式
56.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
57.除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
58.参照图1-9，所述电动汽车架构，车头包括电池箱1，水箱26，轮控系统2，电控区3，监控区4，行李区5，超强钢梁6，车轮7，所述的轮控系统包括动力驱动电机8，减震弹簧9，带制动系统的轮边框架10，固定在带制动系统的轮边框架10上的转轴11，定位在轴承12上的转轴11，固定在转轴11上的转向齿轮14，与超强钢梁6连接的轮上框架13，固定在超强钢梁6上的转向传动机构16，固定在转向传动机构16上的转向驱动电机15，所述的电池箱1与水箱26周围有共同的保温外壳27，保温外壳27上面有温控系统17，车尾包括电池箱1，水箱26，轮控系统2，电控区3，监控区4，行李区5，超强钢梁6，车轮7，车头车尾与车舱通过平衡连接结构连接，平衡连接结构由橡胶衬套18，平衡传动机构19，平衡驱动电机20，减震弹簧9以及橡胶衬套18组成，平衡连接结构连接到车舱框架21，形成舱内空间22，所述的车舱顶部装载抽屉式太阳能电池板23，装有定位卡扣24，车舱靠近电控区3位置开有线路接口25，大型车的车舱中间加装车轮7和轮控系统2，并加装平衡连接结构。
59.本实施例中，全自动驾驶系统指令轮控系统2作出转向动作，在转向驱动电机15的作用下，车轮7可分别向左或向右转向90度，使得车辆在静止时可以向任意方向整体移动，在低速时有极短的过弯距离。在车辆静态时，车轮7都向右转向90度的时候，车轮7可以行驶的方向与车辆长度方向垂直，车辆可以向左或向右横向行驶，也可以原地掉头或转圈，车轮7转向任意的角度，车辆可以向任意方向整体移动。在车辆低速行驶时，通过前后轮的转向配合，可以在极短的过弯距离实现过弯或掉头。在车辆中高速行驶时，全自动驾驶系统通过禁止后轮的转向以及限制前轮的转向角度，可以实现车辆的行驶安全。
60.本实施例中，在平衡驱动电机20配合平衡传动机构19的动作下，与减震弹簧9协同
工作，通过主动抬升或降低车舱框架21的动作，平衡车舱所受和即将所受外力的变化，具有主动防侧倾功能，主动消除或减小因启动和制动引致的俯仰效应，使得车舱保持平稳运行的能力。在车辆的全自动驾驶系统作出要快速启动或加速时，系统根据将要发生的车辆加速度和历史类似加速模式对比分析作出判断，指令车尾的平衡驱动电机20作出相应幅度的向上抬升动作，抵消车舱的后部惯性下沉，同时指令车头的平衡驱动电机20作出适当向下降低动作，抵消车舱前面的惯性抬起，在车辆的全自动驾驶系统作出要快速制动或减速时，系统根据将要发生的车辆减速和历史类似减速模式对比分析作出判断，指令车头的平衡驱动电机20作出相应幅度的向上抬升动作，抵消车舱的前面惯性下沉，同时指令车尾的平衡驱动电机20作出适当向下降低动作，抵消车舱后部的惯性抬起。同理，车辆向左过弯时，车辆右边的平衡驱动电机20作出适当幅度的向上抬升动作，车辆左边的平衡驱动电机20作出适当幅度的向下降低动作，为车舱提供向左的向心力，抵消向右的侧倾感。车辆向右过弯时，车辆左边的平衡驱动电机20作出适当幅度的向上抬升动作，车辆右边的平衡驱动电机20作出适当幅度的向下降低动作，为车舱提供向右的向心力，抵消向左的侧倾感。当车辆上坡时，车头的平衡驱动电机20作出适当幅度的向下降低动作，车尾的平衡驱动电机20作出适当幅度的向上抬升动作，当车辆下坡时，车头的平衡驱动电机20作出适当幅度的向上抬升动作，车尾的平衡驱动电机20作出适当幅度的向下降低动作，消减车辆上下坡导致的车舱倾斜。当监控到路面不平时，依照同样的原理可提前预判并指令平衡驱动电机20作出相对应的动作，消减车舱的颠簸。全自动驾驶系统指令给平衡驱动电机20的输出动作是有预见的、非线性的、有补偿的，始终保持车舱的平稳，提升乘坐人员的舒适度，极大改善晕车人士的用车体验。
61.本实施例中，舱内空间22与电池箱1当中的电池有两层舱体和相当距离的隔离，大大提高乘车人员的安全度。
62.本实施例中，电池箱1中的电池与水箱26中的水有共同的保温外壳27，温控系统17通过抽屉式太阳能电池板23的发电接入，对电池和水进行温度调节，维持较优电池性能的温度范围。
63.本实施例中，车舱顶部装载抽屉式太阳能电池板23，经定位卡扣24卡位固定，展开后可以大面积地接收太阳能，为车辆的能源自给提供了支持。抽屉式太阳能电池板23共有三层太阳能电池板，上面一层固定不动，下面两层可分别向车辆两侧展开伸出，展开后的太阳能电池板接收太阳能，通过温控系统17维持电池和水的温度，富余部分为车辆补充电力。以中型车为例，展开后面积达30平米左右，在日照良好的天气，每天可提供25度左右的电力，若全部用在车辆续航，可行驶100-200公里。
64.本实施例中，车舱的相对独立、超高平稳能力和超大空间的设计，可以容纳足够的办公及生活设施，使得日常工作学习、生活、健身娱乐所需空间均能在车辆上得到满足，使得车辆的功能扩充成为可能，车辆已不止于交通工具，全自动驾驶的电动汽车成为房车的时代开启。
65.上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。