永磁体在气隙中产生的磁场空间上按照正弦分布，定子三相绕组 为正弦分布绕组，电动机的反电动势及电动机的定子电流均为正弦波。 当定子绕组输入三相正弦交流电时，会产生一个旋转磁场，该磁场与 转子的永磁体磁场相互作用，使转子产生电磁转矩。由于转子的转动 与旋转磁场同步，所以称为永磁同步电动机。
三、丰田卡罗拉混合动力汽车电动机 2.永磁同步电机的控制系统
二、永磁电动机 2.永磁电动机的结构
（3）永磁材料
现在主要采用稀土钐-钴（Sm-Co）的合金永磁材料来制造永磁 电动机的磁极。它的能量密度远高于其他永磁材料制成的磁极。而钕 -铁-硼（Nd-Fe-B）稀土合金是目前最理想的永磁材料。它磁能积最 高，有最高的剩磁和矫顽立，具有较好的力学性能，资源广泛，且价 格相对便宜。但是该材料在高温时磁性会发生不可逆转的急速衰退， 以致完全失去磁性，因此，用钕-铁-硼稀土合金永磁材料制成的永磁 电动机的工作温度必须控制在150℃以下，一般需要对电动机采取强 制冷却。
一、丰田卡罗拉P410驱动桥 1.行星齿轮装置
（1）动力分配行星齿轮机构
动力分配行星齿轮机构如图所示。它将发动机的动力分成两部分， 一部分驱动车轮，另一部分驱动MG1用来发电。因此MG1可以作为发 电机使用。同时，混合动力车辆控制ECU总成持续监视发动机冷却液 温度、HV蓄电池SOC、HV蓄电池温度和电气负载情况，通过MG1启 动发动机。
知识拓展 比亚迪秦动力系统检修
比亚迪秦动力系统检修 1.动力系统原理
比亚迪秦的动力系统原理如图所示。
比亚迪秦动力系统检修
2.整车能量传递路线
比亚迪秦整车能量传递路线如图所示。
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情景导入
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任务目标
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任务准备
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知识链接
5 任务实施
情景导入
某丰田4S店接到一张任务工作单：一辆2016款丰田卡罗拉混合动 力汽车，行驶里程25 000 km，因车辆浸水，现在出现加速无力，发 动机经常停机，仪表主警告灯灯点亮，仪表显示屏显示混合动力系统 故障。经过诊断，显示故障码“P0A9000 驱动电机性能故障”。
任务目标
1.能说明P410驱动桥的结构，解释MG1/MG2的动力分配工 作过程。 2.能查阅维修手册，分析故障码含义，独立制定检修计划。 3.能小组合作，执行维修手册标准，实施拆装、检修驱动桥。
任务准备
1.丰田卡罗拉混合动力汽车维修手册 2.混合动力汽车检修学习工作页 3.汽车维修专用工具
一、丰田卡罗拉P410驱动桥
①解析器根据检测转子磁极的位置信号和矢量变换电路发出的控 制信号，共同通过电流分配信号发生器来对转子位置信号进行调节， 产生电流分配信号，将信号分别输入A、B乘法器中。
②速度传感器、速度变换电路和速度调节器，对电动机的运行状 态进行判别和处理，将电动机的运行状态信号分别输入A、B乘法器中。
③控制驱动器采用不同的控制方法，由直流分配信号发生器和速 度调节器分别对系统提供的信号，经过乘法器逻辑控制单元计算后产 生控制信号，并与电流传感器输入的电流信号，共同保持转子磁链与 定子电流之间的确定关系，将电流频率和相位变换信号分别输入到各 自独立的电流调节器中，然后PWM发生器控制IGBT开关元件的导通 与关断，为永磁同步电动机提供正弦波形的三相交流电，同时控制定 子绕组的供电频率、电压和电流的大小，使永磁同步电动机产生恒定 的转矩和对永磁同步电动机进行调速控制。
发电机（MG1）为HV蓄电池或驱动电动机（MG2）提供电源。此 外，发电机（MG1）还作为起动机。如果混合动力车辆控制ECU检测 到发动机或驱动桥挡位卡滞，则进行失效保护。
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任务目标
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任务准备
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5 任务实施
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知识拓展
情景导入
某丰田4S店接到一张任务工作单：一辆2016款丰田卡罗拉混合 动力汽车，行驶里程25 000 km，因车辆浸水，现出现加速无力，发 动机停机，仪表主警告灯灯点亮，仪表显示屏显示混合动力系统故障。 经过诊断，显示故障码“P1C7779 发动机无法动机械联动故障”。
二、永磁电动机
2.永磁电动机的结构
（1）磁性转子的结构
根据排列方式不同，磁性转子的结构分为径向式、切向式、U型 混合式、V型径向式，如图所示。丰田卡罗拉永磁电动机采用V型径向 式。
二、永磁电动机 2.永磁电动机的结构
（2）磁极的数量
一般感应电动机的磁极数量增多之后，电动机在同样的转速下， 工作频率随之增加，定子的铜耗和铁耗也相应增加，导致功率系数急 剧下降。而永磁电动机的磁极增至一定数量以后，不仅对电动机的性 能没有明显的影响，还可以有效地减少电动机的尺寸和重量。
二、丰田卡罗拉P410驱动桥的工作原理
3.混合动力汽车的动力传输
混合动力系统利用来自蓄电池 的电能为MG2补充原动力。发 动机扭矩正向（+）转动，作用 于行星齿轮架，使太阳齿轮 （MG1）在负扭矩的反作用力 下正向（+）转动。MG1利用作 用于太阳轮的负扭矩发电。
当发动机关闭原动力，此时车 轮驱动MG2，使MG2作为发电机 运行，为HV蓄电池充电。若车辆 从较高车速开始减速，发动机则 保持预订转速而非停止，以保护 行星齿轮。
（1）电动机系统特点
混合动力汽车利用电动机驱动作为辅助动力，来降低燃料的消耗 和实现“低污染”，或在纯电动驱动模式时实现“零污染”。与传统电动机 相比，混合动力汽车上的电动机需要具有：频繁切换性能好，比功率 大、体积小，抗震性、抗干扰性好，高效工作范围宽，容错能力强， 噪声小，以及对电压波动的适应能力和可以接受的成本等特点。
பைடு நூலகம்
永磁式电动机 高 300 95～97 97～85 90～93 1︰2.25 4000～10000 优良 一般 小 轻 好 高
开关磁阻式电动机 较高 300～500 90 78～86 60～65 1︰3 ＞15000 好 优良 小 轻 好 一般
二、永磁电动机 1.永磁电动机的种类
永磁电动机分两类，分别为永磁无刷直流电动机（BDCM）和永 磁磁阻同步电动机（PMSM）。这两种电动机的区别主要体现在它们 的电流波形形状上。永磁无刷直流电动机具有矩形脉冲波电流，如图 （a）所示。永磁磁阻同步电动机具有正弦波电流，如图（b）所示。 这两种永磁电动机在结构与工作原理上大致相同，转子都是永久磁铁， 定子为三相绕组线圈，通过输入对称的交流电来产生转矩。
由于发动机停止，行星齿轮架 的转速为0。此外，由于MG1未 产生任何扭矩，因此没有扭矩作 用于太阳轮（MG1），太阳轮沿 （-）方向自由旋转以平衡旋转的 齿圈，如图3-1-7所示
任务实施
1. 检查曲轴皮带轮旋转 2. 清除DTC 3.检查发动机高速空转 4.检查滑移 5.检查发动机转速 6.拆装混合动力驱动桥
二、丰田卡罗拉P410驱动桥的工作原理 3.混合动力汽车的动力传输
混合动力汽车在启动、低载荷定速巡航、加速、减速、倒车5种状态 的动力传输如图所示。
二、丰田卡罗拉P410驱动桥的工作原理
3.混合动力汽车的动力传输
所需驱动扭矩增加，激活MG1以启动发动机。发动机的动力由行星齿 轮分配。其中一部分动力直接输出，剩余动力用于MG1发电，通过逆 变器传输，电力输送到MG2用于输出动力。发动机扭矩正向转动（+） 作用于行星齿轮架，使太阳齿轮（MG1）在负扭矩的反作用力下正向 （+）转动。MG1利用作用于太阳轮的负扭矩发电。
一、丰田卡罗拉P410驱动桥 1.行星齿轮装置
（2）减速增扭行星齿轮机构
减速增扭行星齿轮机构如图所示。该减速机构虽然提升了电动机 在车辆较高车速行驶时的驱动效率，但是在一定程度上牺牲了车辆起 步、加速的性能。混合动力系统使用发动机和MG2提供原动力，同时， MG2还可以作为发电机实现制动能量的回收。
207 N·m/546 N·m（行星齿轮 机构增加了2.64倍的扭矩）
207 N·m/546 N·m（行星齿轮 机构增加了2.64倍的扭矩）
270 N·m/669 N·m（行星齿 轮机构增加了2.48倍的扭 矩）
最大系统电压
DC 650V
DC 650V
DC 650V
二、丰田卡罗拉P410驱动桥的工作原理 1.车辆行驶状态
任务目标
1.根据永磁电动机的结构特点，叙述永磁电动机控制系统的 工作过程。 2.根据解析器的工作原理，诊断与检修解析器故障。 3.根据电动机工作原理，诊断与检修MG1、MG2故障。
任务准备
1.丰田卡罗拉混合动力汽车维修手册 2.混合动力汽车检修学习工作页 3.汽车维修专用工具
一、混合动力汽车的电动机 1.电动机系统特点
二、永磁电动机 3.永磁电动机的特点
因为永磁电动机的转子上无绕组，无铜耗，磁通量小，在低 负荷时铁耗很小，所以永磁电动机具有较高的功率/质量比，比其 他类型的电动机有更高的工作频率、更大的输出转矩。转子电磁时 间常数小，电动机的动态特性好，极限转速和制动性能等都优于其 他类型的电动机。
三、丰田卡罗拉混合动力汽车电动机 1.永磁同步电动机的结构
（1）永磁磁阻同步电动机的控制系统的组成
永磁同步电动机的控制系统由直流电源、电容器、绝缘栅双极晶 体管（IGBT）、永磁同步电动机（PMSM）、电动机解析器、速度传 感器、电流检测器、驱动电路等共同组成，如图所示。
三、丰田卡罗拉混合动力汽车电动机 2.永磁同步电机的控制系统
（2）永磁同步电动机的控制系统的工作原理
永磁电动机的气隙直径和有效长度，取决于电动机的额定转矩、 气隙磁通密度、定子绕组的线电流密度等参数的变化。气隙磁通密度 主要受磁性材料的磁性限制，因此需要采用磁能密度高的磁性材料。 另外，在气隙磁通密度相同的条件下，增加磁极的数量，可以减小电 动机磁极的横截面面积，从而使电动机转子的铁芯直径减小。永磁电 动机的转子磁极一般分为二级、四级、六级，如图所示。