本发明涉及变速器设备技术领域，具体是一种电动车辆用自动换挡装置及其使用方法。
背景技术：
目前市场上的纯电动乘用车多为不变挡完全依靠电机变速的驱动系统，而低速电动四轮车多采用手动换档的驱动系统或为不变挡完全依靠电机变速的驱动系统。为了提高电动车辆的性能，近年来，城市电动大巴车开始采用e-amt自动变速箱，但由于e-amt自动变速箱换档动力中断时间略长，性价比等方面还不能满足纯电动乘用车的要求，造成目前市场上还没有真正成熟的纯电动乘用车自动换档变速器产品，低速电动四轮车目前也还没有真正成熟的自动换档变速器产品，自动换档装置仍是电动车辆技术上的瓶颈。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种电动车辆用自动换挡装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电动车辆用自动换挡装置，包括换档动力机构和换挡机构，所述换挡机构包括箱体，箱体由左箱体和右箱体组成，在左箱体和右箱体之间通过轴承安装有传动轴，传动轴的左侧端伸出左箱体并在末端安装设置有转速永磁铁，转速永磁铁上配合设置有霍尔转速传感器；在左箱体与右箱体之间的转动轴上的右侧安装有能够绕转动轴转动的低档齿轮，低档齿轮的右侧与棘轮配合设置且棘轮能够带动转动轴转动；低档齿轮左侧的转动轴上安装有能够在转动轴上进行左右滑动且能够带动转动轴转动的换档滑动卡爪，换档滑动卡爪左侧的转动轴上安装有能够绕转动轴转动的高档齿轮，高档齿轮的左侧安装有位于转动轴上且能够随着转动轴的转动而转动的动力输出齿轮；所述换档滑动卡爪上连接有能够带动换档滑动卡爪在转动轴上左右运动的拔叉的伸出端，左箱体与右箱体之间还设有与转动轴平行设置且位于转动轴上方的滑动轴，滑动轴与换档动力机构的输出端连接；拔叉的主体通过螺丝安装固定在滑动轴上，在拔叉主体或滑动轴上设有止动槽，止动槽与安装在箱体内侧面上的止动弹簧钢销配合设置。
作为本发明进一步的方案：所述棘轮与转动轴之间通过花键连接。
作为本发明进一步的方案：所述换档滑动卡爪与转动轴之间通过花键连接。
作为本发明进一步的方案：所述换档动力机构为组合电磁铁换档动力机构、变档电机、气动装置或液压装置。
作为本发明进一步的方案：所述组合电磁铁换档动力机构包括位置永磁铁、霍尔位置传感器、组合电磁铁外壳、左电磁铁、左顶套、高档电磁铁、高档滑动铁心、低档滑动铁心、低档电磁铁、右顶套和右电磁铁，组合电磁铁外壳安装在左箱体的外侧，滑动轴的左端伸出左箱体并伸入左箱体外部安装的组合电磁铁外壳内部，滑动轴的左端还向左伸出组合电磁铁外壳并在滑动轴的末端安装位置永磁铁，位置永磁铁上配合设置有霍尔位置传感器；所述组合电磁铁外壳内部的滑动轴上自右向左依次设置有右顶套、低档滑动铁心、高档滑动铁心、左顶套，组合电磁铁外壳内侧面上设置有与右顶套对应的右电磁铁，组合电磁铁外壳内侧面上设置有与低档滑动铁心对应的低档电磁铁，组合电磁铁外壳内侧面上设置有与高档滑动铁心相对应的高档电磁铁，组合电磁铁外壳内侧面上设置有与左顶套相对应的左电磁铁；所述右顶套与右电磁铁之间的接触面为斜面，低档滑动铁心与低档电磁铁之间的接触面为斜面，高档滑动铁心与高档电磁铁之间的接触面为斜面，左顶套与左电磁铁之间的接触面为斜面。
作为本发明进一步的方案：所述换档滑动卡爪与高档齿轮、低档齿轮结合用的凸齿端面与花键端面平齐或低于花键端面。
作为本发明进一步的方案：所述低档齿轮、高档齿轮与传动轴之间设有轴承结构。
一种如以上技术方案中的电动车辆用自动换挡装置的使用方法，包括以下步骤：
a、当车辆启动时，换档滑动卡爪与低档齿轮结合，此时处于低档状态；
b、当车辆处于低档前进状态时，动力通过低档齿轮传递给棘轮，通过棘轮再将动力传递给传动轴，再通过传动轴上的动力输出齿轮提供输出动力；当车辆处于低档倒车状态时，动力通过低档齿轮传递给换档滑动卡爪，换档滑动卡爪再将动力传递给传动轴，再通过传动轴上的动力输出齿轮提供输出动力；
c、当需要从低档前进状态切换到高档前进状态时，通过换档动力机构控制滑动轴运动从而带动拔叉运动，推动换档滑动卡爪向左侧运动并与低档齿轮分离，换挡滑动卡爪进入中间过渡段位置，在这个过程中低档齿轮与棘轮相结合，通过棘轮将动力传递给传动轴，再通过传动轴上的动力输出齿轮提供输出动力，保证动力的持续且一直处于低档前进状态；然后继续通过换档动力机构控制滑动轴运动从而带动拔叉运动，推动换档滑动卡爪继续向左侧运动，此过程中车辆动力中断；换档滑动卡爪与高档齿轮结合，当换档滑动卡爪与高档齿轮结合完成后，车辆处于高档状态，此时车辆动力恢复；动力通过高档齿轮传递给换档滑动卡爪再由换档滑动卡爪传递给传动轴，再通过传动轴上的动力输出齿轮提供输出动力，此时，低档齿轮与棘轮分离，棘轮空转；
d、当需要从高档换至中间过渡段时，通过换档动力机构控制滑动轴运动从而带动拔叉运动，推动换档滑动卡爪向右侧运动，此过程中车辆动力中断，当从高档换至中间过渡段后，低档齿轮与棘轮相结合，通过棘轮将动力传递给传动轴，再通过传动轴上的动力输出齿轮提供输出动力，此时车辆已处于低档前进状态；
e、当需要进行拖车时，通过换档动力机构控制滑动轴运动从而带动拔叉运动，推动换档滑动卡爪至中间过渡段，此状态进行拖车，车辆处于空档。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中的电动车辆用自动换挡装置，装置可靠性高，换挡速度快，同时结构简单，便于制造；本发明用于电动车辆自动换挡变速箱中，提供电动车辆高速前进挡、低速前进挡、倒车档三个挡位，并且高速前进挡和低速前进挡适应使用环境，在电动车辆行驶过程中进行自动切换，换档时间短，换档效果好，传递扭矩大，操作快速方便；采用组合电磁铁作为换档的动力执行元件，换档可靠，换档速度快；换档动力中断时间短，车辆由低档切换到高档过程中，换档滑动卡爪由低档进入到中间过渡段状态时，车辆动力不中断，车辆由高档切换到低档过程中，换档滑动卡爪由高档进入到中间过渡段状态后，车辆动力恢复。
附图说明
图1为电动车辆用自动换挡装置的结构示意图。
图2为电动车辆用自动换挡装置中低档齿轮与棘轮配合的结构示意图。
图3为图2左视的结构示意图。
图4为图2右视的结构示意图。
图5为电动车辆用自动换挡装置中换档滑动卡爪的结构示意图。
图6为图5中a-a的结构示意图。
图中：1-右箱体、2-轴承、3-棘轮、4-低档齿轮、5-换档滑动卡爪、6-高档齿轮、7-动力输出齿轮、8-传动轴、9-转速永磁铁、10-霍尔转速传感器、11-位置永磁铁、12-霍尔位置传感器、13-组合电磁铁外壳、14-左电磁铁、15-左顶套、16-高档电磁铁、17-高档滑动铁心、18-低档滑动铁心、19-低档电磁铁、20-右顶套、21-右电磁铁、22-滑动轴、23-左箱体、24-拔叉、25-止动弹簧钢销。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-6，一种电动车辆用自动换挡装置，包括换档动力机构和换挡机构，所述换挡机构包括箱体，箱体由左箱体23和右箱体1组成，在左箱体23和右箱体1之间通过轴承2安装有传动轴8，传动轴8的左侧端伸出左箱体23并在末端安装设置有转速永磁铁9，转速永磁铁9上配合设置有霍尔转速传感器10；在左箱体23与右箱体1之间的转动轴8上的右侧安装有能够绕转动轴8转动的低档齿轮4，低档齿轮4的右侧与棘轮3配合设置且棘轮3能够带动转动轴8转动；所述棘轮3与转动轴8之间通过花键连接；低档齿轮4左侧的转动轴8上安装有能够在转动轴8上进行左右滑动且能够带动转动轴8转动的换档滑动卡爪5，所述换档滑动卡爪5与转动轴8之间通过花键连接；换档滑动卡爪5左侧的转动轴8上安装有能够绕转动轴8转动的高档齿轮6，高档齿轮6的左侧安装有位于转动轴8上且能够随着转动轴8的转动而转动的动力输出齿轮7；所述换档滑动卡爪5上连接有能够带动换档滑动卡爪5在转动轴8上运动的拔叉24的伸出端，左箱体23与右箱体1之间还设有与转动轴8平行设置且位于转动轴8上方的滑动轴22，滑动轴22与换档动力机构的输出端连接，拔叉24的主体通过螺丝安装固定在滑动轴22上，在拔叉24主体或滑动轴22上设有止动槽，止动槽与安装在箱体内侧面上的止动弹簧钢销25配合设置。
所述换档动力机构为组合电磁铁换档动力机构、变档电机、气动装置或液压装置。
所述组合电磁铁换档动力机构包括位置永磁铁11、霍尔位置传感器12、组合电磁铁外壳13、左电磁铁14、左顶套15、高档电磁铁16、高档滑动铁心17、低档滑动铁心18、低档电磁铁19、右顶套20和右电磁铁21，组合电磁铁外壳13安装在左箱体23的外侧，滑动轴22的左端伸出左箱体23并伸入左箱体23外部安装的组合电磁铁外壳13内部，滑动轴22的左端还向左伸出组合电磁铁外壳13并在滑动轴22的末端安装位置永磁铁11，位置永磁铁11上配合设置有霍尔位置传感器12；所述组合电磁铁外壳13内部的滑动轴22上自右向左依次设置有右顶套20、低档滑动铁心18、高档滑动铁心17、左顶套15，组合电磁铁外壳13内侧面上设置有与右顶套20对应的右电磁铁21，组合电磁铁外壳13内侧面上设置有与低档滑动铁心18对应的低档电磁铁19，组合电磁铁外壳13内侧面上设置有与高档滑动铁心17相对应的高档电磁铁16，组合电磁铁外壳13内侧面上设置有与左顶套15相对应的左电磁铁14；所述右顶套20与右电磁铁21之间的接触面为斜面，低档滑动铁心18与低档电磁铁19之间的接触面为斜面，高档滑动铁心17与高档电磁铁16之间的接触面为斜面，左顶套15与左电磁铁14之间的接触面为斜面。
所述换档滑动卡爪5与高档齿轮6、低档齿轮4结合用的凸齿端面与花键端面平齐或低于花键端面。
所述低档齿轮4、高档齿轮6与传动轴8之间设有轴承结构。
一种如以上技术方案中的电动车辆用自动换挡装置的使用方法，包括以下步骤：
a、当车辆启动时，换档滑动卡爪5与低档齿轮4结合，此时处于低档状态；
b、当车辆处于低档前进状态时，动力通过低档齿轮4传递给棘轮3，通过棘轮3再将动力传递给传动轴8，再通过传动轴8上的动力输出齿轮7提供输出动力；当车辆处于低档倒车状态时，动力通过低档齿轮4传递给换档滑动卡爪5，换档滑动卡爪5再将动力传递给传动轴8，再通过传动轴8上的动力输出齿轮7提供输出动力；
c、当需要从低档前进状态切换到高档前进状态时，通过换档动力机构控制滑动轴22运动从而带动拔叉24运动，推动换档滑动卡爪5向左侧运动并与低档齿轮4分离，换挡滑动卡爪5进入中间过渡段位置，在这个过程中低档齿轮4与棘轮3相结合，通过棘轮3将动力传递给传动轴8，再通过传动轴8上的动力输出齿轮7提供输出动力，保证动力的持续且一直处于低档前进状态；然后继续通过换档动力机构控制滑动轴22运动从而带动拔叉24运动，推动换档滑动卡爪5继续向左侧运动，此过程中车辆动力中断；换档滑动卡爪5与高档齿轮6结合，当换档滑动卡爪5与高档齿轮6结合完成后，车辆处于高档状态，此时车辆动力恢复；动力通过高档齿轮6传递给换档滑动卡爪5再由换档滑动卡爪5传递给传动轴8，再通过传动轴8上的动力输出齿轮7提供输出动力，此时，低档齿轮4与棘轮3分离，棘轮3空转；
d、当需要从高档换至中间过渡段时，通过换档动力机构控制滑动轴22运动从而带动拔叉24运动，推动换档滑动卡爪5向右侧运动，此过程中车辆动力中断，当从高档换至中间过渡段后，低档齿轮4与棘轮3相结合，通过棘轮3将动力传递给传动轴8，再通过传动轴8上的动力输出齿轮7提供输出动力，此时车辆已处于低档前进状态；
e、当需要进行拖车时，通过换档动力机构控制滑动轴22运动从而带动拔叉24运动，推动换档滑动卡爪5至中间过渡段，此状态进行拖车，车辆处于空档。
在实际进行使用时，电动车辆通电后，启动车辆前进，车辆处于低档前进状态，如果按下倒车按钮，此时启动车辆时，则车辆处于倒车状态。
车辆处于低档前进状态，换档滑动卡爪5与低档齿轮4结合，此时棘轮3处于工作状态，传递动力，当车辆转速及驱动电机电流达到设定值时，车辆需要切换到高档时，左电磁铁14、右电磁铁21通电，左顶套15、右顶套20被吸合，带动滑动轴22、拔叉24将换档滑动卡爪5推到中间过渡段位置，换档滑动卡爪5与低档齿轮4分离，在此过程中车辆动力不中断，棘轮3传递动力；在换档滑动卡爪5与高档齿轮6结合过程中，车辆动力中断，左电磁铁14、右电磁铁21断电，高档电磁铁16通电，高档滑动铁心17被吸合，带动滑动轴22、拔叉24将换档滑动卡爪5推入与高档齿轮6结合，车辆动力恢复，完成低档到高档的切换，高档电磁铁16断电，车辆处于高档中，此时棘轮3处于空转状态，不传递动力。
车辆处于高档前进状态，需要爬坡时，此时电机输出扭矩增大，车辆转速下降，当车辆转速降到设定值时，进行高档向低档的切换，车辆动力中断，左电磁铁14、右电磁铁21通电，左顶套15、右顶套20被吸合，带动滑动轴22、拔叉24将换档滑动卡爪5推到中间过渡段位置，换档滑动卡爪5与高档齿轮6分离，车辆动力恢复，车辆已处于低档前进中，棘轮3恢复工作状态，传递动力，左电磁铁14、右电磁铁21断电。此状态下，如果车辆不爬坡了需要高速前进，当车辆转速及驱动电机电流达到设定值时，换档滑动卡爪5可以又切回高档；此状态下，如不踩加速踏板或电门踏板时，车辆动力中断，低档电磁铁19通电、低档滑动铁心18被吸合，带动滑动轴22、拔叉24将换档滑动卡爪5推入与低档齿轮4结合，此时车辆处于低档滑行，能量回馈中，低档电磁铁19断电；如再踩加速踏板或电门踏板时，车辆仍处于低档前进状态。
车辆出现故障需被拖行，左电磁铁14、右电磁铁21通电，左顶套15、右顶套20被吸合，带动滑动轴22、拔叉24将换档滑动卡爪5推到中间过渡段位置，此时车辆被拖行时，车辆处于空档状态。
本发明中的电动车辆用自动换挡装置，装置可靠性高，换挡速度快，同时结构简单，便于制造；本发明用于电动车辆自动换挡变速箱中，提供电动车辆高速前进挡、低速前进挡、倒车档三个挡位，并且高速前进挡和低速前进挡适应使用环境，在电动车辆行驶过程中进行自动切换，换档时间短，换档效果好，传递扭矩大，操作快速方便；采用组合电磁铁作为换档的动力执行元件，换档可靠，换档速度快；换档动力中断时间短，车辆由低档切换到高档过程中，换档滑动卡爪由低档进入到中间过渡段状态时，车辆动力不中断，车辆由高档切换到低档过程中，换档滑动卡爪由高档进入到中间过渡段状态后，车辆动力恢复。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种修改变动，这些修改变动也应视为本发明的保护范围。