本发明属于新能源节能汽车动力传动系统技术领域，特别设计多方式构型电动汽车集成式变速驱动器一体机。
背景技术：
2008年3月25日公告了发明专利200810086323.1“混合动力电动汽车集成式无级自动变速驱动装置”，该装置有无级自动变速驱动功能，但其结构中有一功率路径必须经过离合器，才能连接行星机构，增加了机构复杂程度和安装尺寸，尤其当采用ff发动机横置时，限制了其在机舱布置空间；同时，所开发的构型功能挖掘也不够充分；另外，在合理布置的条件下，输出大转矩也需要增设齿轮对。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构更简单、效率更高、制造成本更低，节能减排更优、实用性更强、并能在同一技术系统平台上，兼容更多种方式构型，且高度集成于同一机壳内的新型电动汽车集成式变速驱动器一体机。
为实现本发明的目的，电动汽车集成式变速驱动器一体机包括：双转子电机、行星机构、执行元件、减速齿轮对、集电环、传感器和电机控制器，且能够集成实现无级自动变速-变矩和各种驱动功能的一体机。
所述电动汽车集成式变速驱动器一体机，简称itd，即integratedtransmissiondrive；它是将一台双转子电机、行星机构、执行元件、齿轮对、集电环与传感器及电接口，集成安装于同一机壳空腔内，由输入机壳内的动力能源系统与储能动力源功率种类，和执行元件参与工况的不同组合，搭建出多种功能构型；由机壳内机件输出的机械功率，可以是动力能源系统与储能动力源之一种功率，抑或两种或多种混合动力联合功率。
itd执行元件作动与多模式切换，靠手动/电动操纵机构或电-液自动控制实现。
作为本发明的第一种实施方式，所述集成式变速驱动器无级自动变速器构型itd-cvt，它仅有动力能源系统与储能动力源中的燃油发动机输入机械功率；其一端与发动机缸体机械连接，另一端与传动轴机械连接，以保证驱动功率传递给车轮。
发动机曲轴经由带扭转减振器的输出轴，机械连接双转子电机第一转子后，机械串联行星机构之一元件，第二转子则机械连接行星机构之二元件；或发动机曲轴经由带扭转减振器的输出轴，一端通过电机中空轴管机械连接行星机构之一元件，另一端机械并联双转子电机第一转子，并通过电磁力连接第二转子，再机械连接行星机构之二元件。
在第一转子与扭转减振器间的轴径处，设有执行元件，用以限制第一转子与发动机曲轴逆转，保证发动机动力正常输出；在第二转子与所连行星机构元件间，设有执行元件，用以控制第二转子和行星机构该元件的转动及功率流；行星机构所余第三元件作为输出渠道，用于输出发动机机械功率。
当根据构型布置或大转矩需要设置减速齿轮对时，它或安装于行星机构之前，或安装于行星机构之后。
对于ff前置前驱动横置发动机，通过机壳腔内主减速器，与壳外2根传动半轴机械连接，用能源与管理系统的发动机一种功率，来驱动车轮行驶。
对于fr前置后驱动发动机，行星机构第三元件或直接或经过减速齿轮对，机械连接机壳外传动轴，再与安装于后轴桥壳内的主减速器机械连接，并最终通过两侧半轴，用能源与管理系统的发动机一种功率，来驱动车轮行驶。
集电环安装于带线圈转子旁的中心轴上，其静止端碳刷支架，通过电接口连接机壳外电机控制器或其它控制器；集电环旋转端，电连接带有三相绕组线圈的转子。
由发动机带动第一转子转动，通过两转子间的磁动力耦合带动第二转子转动，从而将发动机机械功率经过转子间的电功率，再次转化成机械功率，并传递至次级机件；电机控制器和非动力蓄电池组联合调节电功率，经由集电环引入转子绕组，三相绕组中旋转磁场的电磁力，参与两转子间的磁动力耦合调节电磁功率输出，调整转子运动，实现无级自动变速调节，达到调整发动机输出转速的目的。
两个旋转变压器的内环，分别安装在与两转子连接的转动轴上，外环则固接在机壳上；由内外环转动在外环绕组中产生的感应电信号，通过其导线，将各自的转速信号传输给电机控制器，以计算出两转子间相对转速，作为电机的控制参量。
机壳腔内转速、温度、液压及其它传感器测量之工况参数，通过机壳其它电接口，传递至相关记录装置，以供电机控制器或其它控制器或装置使用。
作为本发明的第二种实施方式，所述集成式变速驱动器混合动力驱动构型itd-hev，是在itd-cvt构型基础上，增加动力能源系统与储能动力源中的一种，譬如动力蓄电池组，可以或单独或与发动机联合驱动车轮运转。
动力能源系统与储能动力源中的动力蓄电池组电功率输入，经由集电环引入转子绕组，三相绕组中旋转磁场的电磁力，通过两转子间的磁动力耦合输出功率，实现转子的机械运动，达到独立驱动车轮的目的；当需要与发动机联合驱动时，亦即由电机控制器管理动力蓄电池组电功率，调整发动机转矩时，动力蓄电池组电功率转化成的机械功率，与发动机发出的机械功率叠加后输出。
其它结构与itd-cvt构型相同。
作为本发明的第三种实施方式，所述集成式变速驱动器插电混合动力驱动构型itd-phev，是将带线插头的车载充电机与动力蓄电池组连接起来，在itd-hev基础上构建出来，由电机控制器管理的构型。
所述插电式混合动力电动汽车itd-phev，利用外电网经由车载充电机，为汽车动力能源系统与储能动力源，譬如动力蓄电池组充电，保持足够的荷电状态，以便车辆正常运行。
其它结构与itd-hev构型相同。
作为本发明的第四种实施方式，所述集成式变速驱动器增程电力驱动构型itd-erev，它由一台小型发动机的曲轴，机械连接双转子电机的第一转子，并通过两转子间的电磁力连接第二转子，再机械连接行星机构之元件输出机械功率；发动机功率可以与动力能源系统与储能动力源中的动力蓄电池组电功率输入同一转子，亦可分别输入两个不同的转子；可以各自单独带动转子运转，也可以联合共同驱动转子运转，驱动车轮运转；但发动机不能与有次级功率输出端的转子直连，只能通过另一转子的电磁功率驱动该次级转子；此时，行星机构需要锁止其中一个元件。
对于itd-erev构型，仅有动力能源系统与储能动力源中的动力蓄电池组输入电功率，驱动车辆行驶，而所载小功率燃油发动机，主要用于驱动转子发电，为动力储能装置充电；但仅当特别需要工况时，才可参与驱动车辆行驶。
其它结构与itd-hev构型相同。
作为本发明的第五种实施方式，所述集成式变速驱动器纯电驱动构型itd-bev，仅有动力能源系统与储能动力源中一种动力蓄电池组电功率输入，经由集电环引入转子绕组，三相绕组中旋转磁场的电磁力，通过两转子间的磁动力耦合输出功率，实现输出转子的机械运动，达到驱动车轮的目的；它不设置发动机动力源。
用一根轴机械连接双转子电机第一转子后，机械串联行星机构之一元件，第二转子则机械连接行星机构之二元件；或一根轴一端通过电机中空轴管机械连接行星机构之一元件，另一端机械并联双转子电机第一转子，并通过电磁力连接第二转子，再机械连接行星机构之二元件。
在与第一转子连接前的轴径处，设有执行元件，当第一转子出现逆转时，能及时限制转动；在第二转子与所连行星机构元件间，设有执行元件，用以控制第二转子和行星机构该元件的转动及功率流；行星机构所余第三元件作为输出渠道，用于输出由动力蓄电池组转化来的机械功率。
当根据需要设置减速齿轮对时，它或安装于行星机构之前，或安装于行星机构之后。
通常，itd-bev安装在汽车前轴处，通过机壳内主减速器，与壳外2根传动半轴机械连接，用动力蓄电池组转化来的机械功率，来驱动车轮行驶。
其它结构与itd-cvt构型相同。
作为本发明的第六种实施方式，所述集成式变速驱动器燃料电池驱动构型itd-fcev，由动力能源系统与储能动力源中的燃料电池堆输入电功率，或独立或与动力蓄电池组b2输入电功率联合，将电能输出到功率变换器中，再通过集电环输入电功率使转子转动，从而输出机械功率，驱动车轮运转。itd-fcev实际上是由燃料电池堆与动力蓄电池组的混合动力构型；其结构除电池系统与电机控制器不同外，其它结构与itd-bev构型相同。
作为本发明的一种改进，在机壳本体内沿圆周方向，设有轴向走行的多条s形冷却液流通管道，环绕电机一周；它外接冷却-散热系统，内出口接液泵；冷却液可以是水，也可以是油。
当采用油冷却介质时，冷却油道与itd机件润滑系统联通，油存储于机壳底端油池中，供油泵抽取；在有发动机驱动的itd构型中，壳体内冷却-润滑液油靠机械泵工作推动循环；在发动机停转工况或无发动机配置的itd构型中，需要有电泵驱动；电泵或独立或与机械泵呈并联状。
当采用水冷却itd系统时，润滑与冷却两系统不相通。
作为本发明的另一种改进，电机外转子套壳外径向做成锯齿状，相对应的机壳内壁亦做成锯齿状，且两者尖峰相对并保持一定距离。
作为本发明的再进一步改进，集电环三对碳刷支架相对滑环圆周呈对称布置，其引出导线与电接口相连；在集电环下方装有电动微型吸尘器，用以收集碳刷接触磨耗的残屑。
在集电环三对碳刷支架上方的机壳上，开有两个长方孔，为维修拆解碳刷支架和吸尘器提供出口；其上面有密封盖紧固。
采用本发明方案，令产品的节能减排效果更优，续航里程更长，实用性更强，与国内外常用构型双电机相比，在实现同等功能条件下，省略一个电机，大幅降低制造成本，性价比明显占优；尤其对于ff发动机横置的构型，十分有利于空间布置；由于设置了齿轮对，可以有效增加itd的转矩输出；又因实现了在一个技术系统平台上兼容多种构型方案，并可高度集成于同一机壳内，显著缩短研发周期；凡此种种，本发明有利于企业产品标准化、系列化、通用化，使其更具国内外市场竞争力。
附图说明
下面结合附图，对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
图1是本发明的集成式变速驱动器无级自动变速器构型itd-cvt方案。
图2是本发明的集成式变速驱动器混合动力驱动构型itd-hev方案。
图3是本发明的集成式变速驱动器插电混合动力驱动构型itd-phev方案。
图4是本发明的集成式变速驱动器增程电力驱动构型itd-erev方案。
图5是本发明的集成式变速驱动器纯电驱动构型itd-bev方案。
图6是本发明的集成式变速驱动器燃料电池驱动构型itd-fcev方案。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式并不仅限于此。
图1所示集成式变速驱动器无级自动变速器构型itd-cvt，是电动汽车集成式变速驱动器一体机，简称itd，即integratedtransmissiondrive；它是将一台双转子电机m1-m2、行星机构p、执行元件c1、c2、齿轮对a、集电环h与传感器t1、t2及电接口r，集成安装于同一机壳空腔内，由输入机壳内的动力能源系统与储能动力源和非动力蓄电池组功率种类，及执行元件参与工况的不同组合，搭建出多种功能构型；由机壳内机件输出的机械功率，可以是动力能源系统与储能动力源之一种功率，抑或两种或多种混合动力联合功率。
itd执行元件c1、c2作动与多模式切换，靠手动/电动操纵机构或电-液自动控制实现。
所述集成式变速驱动器无级自动变速器构型itd-cvt，它仅有动力能源系统与储能动力源中的燃油发动机ice输入机械功率；其一端与发动机ice缸体机械连接，另一端与传动轴s机械连接，以保证驱动功率传递给车轮。
发动机曲轴q经由带扭转减振器j的输出轴，机械连接双转子电机第一转子m1后，机械串联行星机构p之一元件，第二转子m2则机械连接行星机构p之二元件；或发动机曲轴q经由带扭转减振器j的输出轴，一端通过电机中空轴管机械连接行星机构p之一元件，另一端机械并联双转子电机第一转子m1，并通过电磁力连接第二转子m2，再机械连接行星机构p之二元件。
在第一转子m1与扭转减振器j间的轴径处，设有执行元件c1，用以限制第一转子m1与发动机曲轴q逆转，保证发动机动力正常输出；在第二转子m2与所连行星机构p元件间，设有执行元件c2，用以控制第二转子m2和行星机构p该元件的转动及功率流；行星机构p所余第三元件作为输出渠道，用于输出发动机ice机械功率。
当根据构型布置或大转矩需要设置减速齿轮对a时，它或安装于行星机构p之前，或安装于行星机构p之后。
对于ff前置前驱动横置发动机，通过机壳腔内主减速器d，与壳外2根传动半轴s机械连接，用动力能源系统与储能动力源的发动机ice一种功率，来驱动车轮行驶。
对于fr前置后驱动发动机，行星机构p第三元件或直接或经过减速齿轮对a，机械连接机壳外传动轴，再与安装于后轴桥壳内的主减速器机械连接，并最终通过两侧半轴，用动力能源系统与储能动力源的发动机一种功率，来驱动车轮行驶。
集电环h安装于带线圈转子旁的中心轴上，其静止端碳刷支架，通过电接口r连接机壳外功率变换器f、电机控制器e或其它控制器与非动力蓄电池组b1；集电环h旋转端，电连接带有三相绕组线圈的转子m2。
由发动机带动第一转子m1转动，通过两转子间的磁动力耦合带动第二转子m2转动，从而将发动机机械功率经过转子间的电功率，再次转化成机械功率，并传递至次级机件；电机控制器e和非动力蓄电池组b1联合调节电功率，经由集电环h引入转子绕组，三相绕组中旋转磁场的电磁力，参与两转子m1-m2间的磁动力耦合调节电磁功率输出，调整转子运动，实现无级自动变速调节，达到调整发动机输出转速的目的。
两个旋转变压器t1、t2的内环，分别安装在与两转子m1、m2连接的转动轴上，外环则固接在机壳上；由内外环转动在外环绕组中产生的感应电信号，通过其导线，将各自的转速信号传输给电机控制器e，以计算出两转子m1-m2间相对转速，作为电机的控制参量。
机壳腔内转速、温度、液压及其它传感器测量之工况参数，通过机壳其它电接口，传递至相关记录装置，以供电机控制器e或其它控制器或装置使用。
图2所示集成式变速驱动器混合动力驱动构型itd-hev，是在itd-cvt构型基础上，增加动力能源系统与储能动力源中的一种，譬如动力蓄电池组b2，可以象发动机ice一样，或单独或与发动机联合驱动车轮运转。
动力能源系统与储能动力源中的动力蓄电池组b2电功率输入，经由集电环h引入转子m2绕组，三相绕组中旋转磁场的电磁力，通过两转子m1-m2间的磁动力耦合输出功率，实现转子的机械运动，达到独立驱动车轮的目的；当需要与发动机联合驱动时，亦即由电机控制器e管理动力蓄电池组b2电功率，调整发动机ice转矩时，动力蓄电池组b2电功率转化成的机械功率，与发动机ice发出的机械功率叠加后输出。
其它结构与itd-cvt构型相同。
图3所示集成式变速驱动器插电混合动力驱动构型itd-phev，是将带线插头的车载充电机g与动力蓄电池组b2连接起来，在itd-hev基础上构建出来，由电机控制器e管理的构型。
所述插电混合动力电动汽车itd-phev，利用外电网l经由车载充电机g，为汽车动力能源系统与储能动力源，譬如动力蓄电池组b2充电，保持足够的荷电状态，以便车辆正常运行。
其它结构与itd-hev构型相同。
图4所示集成式变速驱动器增程电力驱动构型itd-erev，它由一台小型发动机的曲轴q，机械连接双转子电机的第一转子m1，并通过两转子m1-m2间的电磁力连接第二转子m2，再机械连接行星机构p之元件输出机械功率；发动机ice功率可以与动力能源系统与储能动力源中的动力蓄电池组b2电功率输入同一转子，亦可分别输入两个不同的转子m1、m2；可以各自单独带动转子运转，也可以联合共同驱动转子转动，驱动车轮运转；但发动机ice不能与有次级功率输出端的转子m2直连，只能通过另一转子m1的电磁功率驱动该次级转子m2；此时，行星机构p需要锁止其中一个元件。
对于itd-erev构型，仅有动力能源系统与储能动力源中的动力蓄电池组b2输入电功率，驱动车辆行驶，而所载小功率燃油发动机ice，主要用于驱动转子发电，为动力储能装置充电；但仅当特别需要工况时，才可参与驱动车辆行驶。
其它结构与itd-hev构型相同。
图5所示集成式变速驱动器纯电驱动构型itd-bev，仅有动力能源系统与储能动力源中一种动力蓄电池组b2电功率输入，经由集电环r引入转子绕组，三相绕组中旋转磁场的电磁力，通过两转子m1-m2间的磁动力耦合输出功率，实现输出转子的机械运动，达到驱动车轮的目的。它不设置发动机动力源。
用一根轴机械连接双转子电机第一转子m1后，机械串联行星机构p之一元件，第二转子m2则机械连接行星机构p之二元件；或一根轴一端通过电机中空轴管机械连接行星机构之一元件，另一端机械并联双转子电机第一转子，并通过电磁力连接第二转子，再机械连接行星机构之二元件。
在与第一转子m1连接前的轴径处，设有执行元件c1，当第一转子出现逆转时，能及时限制转动；在第二转子m2与所连行星机构p元件间，设有执行元件c2，用以控制第二转子m2和行星机构p该元件的转动及功率流；行星机构p所余第三元件作为输出渠道，用于输出由动力蓄电池组b2转化来的机械功率。
当根据需要设置减速齿轮对a时，它或安装于行星机构p之前，或安装于行星机构p之后。
通常，itd-bev安装在汽车前轴处，通过机壳内主减速器d，与壳外2根传动半轴s机械连接，用动力蓄电池组b2转化来的机械功率，来驱动车轮行驶。
其它结构与itd-hev构型相同。
图6所示集成式变速驱动器燃料电池驱动构型itd-fcev，由动力能源系统与储能动力源中的燃料电池堆y输入电功率，或独立或与动力蓄电池组b2输入电功率联合，输入到功率变换器f中，再通过集电环r输入电功率使转子转动，从而输出机械功率，驱动车轮运转。
itd-fcev实际上是由燃料电池堆y与动力蓄电池组b2的混合动力构型；其结构除电池系统与电机控制器不同外，其它结构与itd-bev构型相同。