1.一种双向机械超越式永磁两挡变速器,其特征在于:所述变速器包括变速器壳体、驱动机构、磁场调制齿轮变速机构、变速机构连接件、换挡同步器和离合器;所述驱动机构、磁场调制齿轮变速机构、变速机构连接件、换挡同步器和离合器均设置在变速器壳体内部;
所述驱动机构包括驱动电机、输入轴、中间轴和输出轴;所述输入轴、中间轴和输出轴依次通过轴承与变速器壳体连接;所述输出轴与电动汽车主减速器固定连接;所述驱动电机主轴与输入轴固定连接;所述驱动电机与变速器壳体固定连接;
所述换挡同步器包括第二连接构件、普通花键轴段、第一端面棘齿盘、第二端面棘齿盘、内棘轮、内斜齿轮、螺旋花键轴段、外斜齿轮、第一复位弹簧、棘爪安装段、轴向移动构件和第二复位弹簧;所述第二连接构件与普通花键轴段同轴固定连接;所述第一端面棘齿盘通过棘齿盘上内直花键与普通花键轴段构成轴向滑动连接;所述第一端面棘齿盘沿普通花键轴段可向右滑动与第二端面棘齿盘构成单向接触连接;所述第二端面棘齿盘与内棘轮同轴固定连接;所述第二端面棘齿盘与内斜齿轮同轴固定连接;所述螺旋花键轴段与普通花键轴段同轴固定连接;所述螺旋花键轴段通过螺旋花键与外斜齿轮构成轴向旋转滑动连接;所述棘爪安装段通过螺旋花键与螺旋花键轴段构成轴向旋转滑动连接;所述第一复位弹簧与螺旋花键轴段同轴布置,其左侧与外斜齿轮右端面接触,右侧与螺旋花键轴段右侧轴肩的左端面接触;所述轴向移动构件下端与第一端面棘齿盘构成滑动连接,上端与变速器壳体构成滑动连接;所述第二复位弹簧与普通花键段同轴布置,其左侧与第二连接构件右侧接触,右侧与第一端面棘齿盘左侧端面接触;
所述棘爪安装段包括环形安装架、棘爪、惯性致动构件和拉簧;所述环形安装架与内棘轮同轴布置并可相对转动;所述环形安装架右侧与内斜齿轮左侧固定连接;所述棘爪通过中间铰链孔与安装环形安装架上的铰接柱铰接,并通过安装在环形安装架上的限位柱限制棘爪的转动范围;所述惯性致动构件通过中间铰接孔与安装在环形安装架上的另一铰接柱铰接;所述惯性制动构件右侧也设有固定于环形安装架上的限位柱;所述拉簧前端固定连接于惯性制动构件的尾端,后端与安装环形安装架上的第三个铰接柱铰接;所述棘爪的尾端与惯性致动构件的头部接触连接;
所述离合器与输出轴固定连接,并可选择性的与中间轴固定连接或断开;所述离合器与换挡同步器的内斜齿轮固定连接;
所述磁场调制齿轮变速机构同轴设置在输入轴和中间轴之间;
所述换挡同步器的普通花键轴段通过变速机构连接件与磁场调制齿轮变速机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种双向机械超越式永磁两挡变速器,其特征在于:所述磁场调制齿轮变速机构包括具有M对磁极的内磁轮、具有N对磁极的外磁轮和调磁环;所述调磁环设置在内磁轮和外磁轮之间;所述磁极对数满足M小于N;所述外磁轮或内磁轮与变速器壳体固定连接;所述输入轴与内磁轮或外磁轮同轴固连;所述中间轴与磁场调制齿轮变速机构中与输入轴固定连接的转动构件同轴固连;所述调磁环与换挡同步器的普通花键轴段连接。
3.根据权利要求2所述的一种双向机械超越式永磁两挡变速器,其特征在于:所述磁场调制齿轮变速机构采用轴向充磁或径向充磁。
4.根据权利要求3所述的一种双向机械超越式永磁两挡变速器,其特征在于:所述磁场调制齿轮变速机构采用径向充磁;所述输入轴与外磁轮固定连接;所述内磁轮与变速器壳体固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种双向机械超越式永磁两挡变速器,其特征在于:所述磁场调制齿轮变速机构采用轴向充磁;所述输入轴与内磁轮固定连接;所述外磁轮与变速器壳体固定连接。
6.一种根据权利要求1所述的双向机械超越式永磁两挡变速器的换挡方法,用于车辆前进速度切换与倒车,并在刹车过程中实现制动能量回收;其特征在于,包括以下步骤:S1:离合器与中间轴断开连接,轴向移动构件向左动作,令第一端面棘齿盘与第二端面棘齿盘断开连接,电机正向旋转,当速度达到一定数值时,换挡同步器内惯性致动构件在惯性力作用下,尾端被甩出与限位柱接触,从而不再对棘爪进行限位,棘爪在惯性力作用下被甩出,与内棘轮接触;此时,外斜齿轮在螺旋花键推动下与内斜齿轮啮合,车辆开始前进,此时,轴向移动构件处于卸载自由状态,第一端面棘齿盘在弹簧作用下,与第二端面棘齿盘啮合;至此,车辆挂入前进1挡,变速器减速比为M+N/M或M+N/N;若在该状态下进行车辆制动,则电机停止扭矩输出,并作为发电机接收从输出端经过第二端面棘齿、第一端面棘齿以及变速器传递来的扭矩,实现制动能量回收;
S2:在电动汽车1挡行驶过程中,若速度达到升挡要求,首先轴向移动构件向左动作,令第一端面棘齿盘与第二端面棘齿盘断开连接,离合器开始与中间轴接合,换挡同步器内斜齿轮推动外斜齿轮沿着螺旋花键做分离运动,最终,离合器与中间轴固定连接,内斜齿轮与外斜齿轮断开连接,车辆升挡为2挡,变速器速比为1;此时,若进行车辆制动,则电动机停止扭矩输出,发电机接收从输出端途径离合器传递来的扭矩,实现制动能量回收;
S3:在电动汽车2挡正常行驶过程中,当车辆行驶速度下降至1挡速度阈值时,离合器与中间轴断开连接,电机转速逐渐提升至换挡同步器内棘爪、棘爪安装段与内棘轮速度相等状态,致使外斜齿在螺旋花键推动下与内斜齿啮合,轴向移动构件处于卸载自由状态,第一端面棘齿盘在弹簧作用下,与第二端面棘齿盘啮合,车辆挡位降为1挡;
S4:在电动汽车进行泊车停靠完成之后,轴向移动构件向左动作,令第一端面棘齿盘与第二端面棘齿盘断开连接,离合器与中间轴始终断开连接,换挡同步器内棘爪处于未楔合状态,此时,无论外界如何推动车辆,转矩均无法转递到电动机,电动车处于空挡状态;
S5:离合器与中间轴断开连接,轴向移动构件处于自由状态,第一端面棘齿盘在弹簧作用下,与第二端面棘齿盘啮合;电机反向旋转,车辆处于倒挡状态,变速器速比为M+N/M或M+N/N。