获取电机功率管结温的方法、系统以及电机

技术领域

本申请涉及电机功率管结温检测技术领域，具体是涉及一种获取电机功率管结温的方法、系统以及电机。

背景技术

电机功率管结温即功率管在运行过程中的内部温度，是判断功率管处于安全运行的重要条件，功率管工作结温限制着控制器的最大输出能力。因此，在功率管的运行过程中，对功率管结温的实时检测至关重要。

目前，通常使用温度传感器采集功率管的散热片温度，以此估算出功率管结温。然而，在功率管实际运行过程中，功率管结温通常会高于散热片温度，通过温度传感器采集散热片温度具有延迟性，不能准确体现出功率管结温，不利于电机控制。

发明内容

本申请实施例一方面提供了一种获取电机功率管结温的方法，所述方法包括：根据PWM波控制电机运行；在所述PWM波的同一PWM周期的不同时刻分别采集电机的母线采样电阻电压值以及相电阻电压值；根据所述母线采样电阻电压值以及所述相电阻电压值获取功率管的内阻；根据所述功率管的内阻获取所述功率管的结温；其中，所述功率管能够根据所述PWM波导通，所述相电阻电压值为所述功率管的内阻电压值。

本申请实施例另一方面还提供了一种获取电机功率管结温的系统，所述系统包括控制模块、采集模块以及运算模块；所述控制模块用于根据PWM波控制电机运行；所述采集模块用于在所述PWM波的同一PWM周期的不同时刻分别采集电机的母线采样电阻电压值以及相电阻电压值；所述运算模块用于根据所述母线采样电阻电压值以及所述相电阻电压值获取功率管的内阻，所述运算模块进一步还用于根据所述功率管的内阻获取所述功率管的结温；其中，所述功率管能够根据所述PWM波导通，所述相电阻电压值为所述功率管的内阻电压值。

本申请实施例另一方面还提供了一种电机，所述电机包括定子、转子以及控制器，所述定子以及转子分别与所述控制器电性连接，所述控制器用于执行如上述实施例中所述的方法。

本申请实施例提供的获取电机功率管结温的方法、系统以及电机，舍弃了使用温度传感器检测温度的方案，通过采集母线采样电阻电压值以及相电阻电压值，并依此获取功率管的内阻，进一步根据功率管的内阻获取功率管的结温。不仅可以降低硬件成本，还可以增强功率管温度检测的准确性以及快速性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一些实施例中电机驱动硬件拓扑结构示意图；

图2是图1实施例中获取电机功率管结温的方法流程示意图；

图3是图1实施例中控制器输出的控制信号矢量空间分布示意图；

图4是本申请一些实施例中转子位于第一扇区时PWM波的示意图；

图5是本申请一些实施例中转子位于第二扇区时PWM波的示意图；

图6是本申请一些实施例中转子位于第三扇区时PWM波的示意图；

图7是本申请一些实施例中转子位于第四扇区时PWM波的示意图；

图8是本申请一些实施例中转子位于第五扇区时PWM波的示意图；

图9是本申请一些实施例中转子位于第六扇区时PWM波的示意图；

图10是本申请一些实施例中功率管内阻和结温的对应关系示意图；

图11是本申请另一些实施例中获取电机功率管结温的方法流程示意图；

图12是本申请一些实施例中相邻两个开关周期内控制信号波形图；

图13是本申请一些实施例中电机的结构示意框图；

图14是本申请一些实施例中获取电机功率管结温的系统结构示意框图；

图15是本申请一些实施例中计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

作为在此使用的“电机”包括但不限于被设置成依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。通常情况下，电机的基本结构包括定子和转子，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁场方向有关。电机的基本工作原理利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，即使得电机转动。

其中，永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Machine，PMSM)具有功率密度高、调速性能好、结构灵活多样等显著优点，因而已在驱动牵引、位置伺服、高效动力输出等领域获得了广泛应用。无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,BLDC/BLDCM)以电子换向器取代了机械换向器，具有良好的调速性能、电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。进一步地，无刷直流电机的实质是直流电源输入，采用电子逆变器将直流电转换为交流电，即无刷直流电机可以认为是永磁同步电机。

具体而言，永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成，定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗，其中装有三相交流绕组，称作电枢。转子可以制成实心的形式，也可以由叠片压制而成，其上装有永磁体材料。根据电机转子上永磁材料所处位置的不同，永磁同步电机可以分为表贴式与内置式两种结构形式。表贴式转子的磁路结构简单，制造成本低。

内置式转子的磁路结构主要有径向式、切向式和混合式3种，它们之间的区别主要在于永磁体磁化方向与转子旋转方向关系的不同。由于永磁体置于转子内部，转子表面便可制成极靴，极靴内置入铜条或铸铝等便可起到启动和阻尼的作用，稳态和动态性能都较好。又由于内置式转子磁路不对称，这样就会在运行中产生磁阻转矩，有助于提高电机本身的功率密度和过载能力，而且这样的结构更易于实现弱磁扩速。

可以理解的，永磁同步电机在运行过程中，电机功率管结温如果过高将会影响电机控制，因而在电机运行过程中会根据功率管结温来实现过温保护功能。目前，普遍获取功率管结温的方法是通过使用温度传感器采集功率管的散热片温度。此种做法实际上获取的是功率管的散热片温度，但实际上功率管内部温度要高于散热片温度，而过温保护主要的功能是防止功率管内部温度过高，导致热击穿损坏。所以采用上述方法并不能准确的起到功率管过温保护作用。其中，在本申请实施例中功率管可以是MOSFET管，例如可以是N型MOSFET管、P型MOSFET管等。

基于此，本申请实施例提供了一种获取电机功率管结温的方法，该方法无需设置温度传感器即可实现实时获取MOSFET管结温，节省硬件成本，同时还能增强过温保护功能的准确性，保证电机能够平稳运行。

基于上述发明思路，请参阅图1，图1是本申请一些实施例中电机驱动硬件拓扑结构示意图，该电机硬件拓扑结构至少包括三个半桥，每个半桥分别设置有MOSFET上管(Q1、Q3、Q5)和MOSFET下管(Q2、Q4、Q6)，对应设置的MOSFET上管源极和MOSFET下管(Q1和Q2、Q3和Q4、Q5和Q6)的漏极串联，MOSFET上管的栅极和MOSFET下管的栅极分别接收电机控制单元即控制器MCU输出的PWM高低平信号(PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6)。通过PWM高低平信号可以分别控制每个MOSFET管的通断以控制电机运行，从而可以采集已导通的每个MOSFET管两端的电压信号。在本申请实施例中，在每一电机电周期内根据电机控制的基本时序控制各个MOSFET管的导通，从而采集各个MOSFET管两端的电压值，进一步根据采集到的MOSFET管两端的电压值获取各个MOSFET管的内阻值。其中，电机转子每旋转一周的时间为机械周期，机械周期除以电机极对数即为电机电周期。

进一步地，电机驱动硬件拓扑结构还可以包括母线电源、母线采样电阻、第一采样电路、第二采样电路、第三采样电路以及第四采样电路。其中，第一采样电路用于采集母线采样电阻的电压值，第二采样电路用于采集A相MOSFET管两端的电压值，第三采样电路用于采集B相MOSFET管两端的电压值，第四采样电路用于采集C相MOSFET管两端的电压值。可以理解的，本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

具体而言，第二采样电路用于采集A相MOSFET下管两端的电压值，第三采样电路用于采集B相MOSFET下管两端的电压值，第四采样电路用于采集C相MOSFET下管两端的电压值。当然，在其他实施方式中，第二采样电路可以用于采集A相MOSFET下管或者MOSFET上管中的一者两端的电压值，第三采样电路可以用于采集B相MOSFET下管或者B相MOSFET上管中的一者两端的电压值，第四采样电路可以用于采集C相MOSFET下管或者C相MOSFET上管中的一者两端的电压值。

可以理解的，第一采样电路可以用于采集母线电信号，第二采样电路可以用于采集A相相电信号，第三采样电路可以用于采集B相相电信号，第四采样电路可以用于采集C相相电信号。其中，母线电信号可以为母线电流值或者母线采样电阻的电压值，相电信号可以为功率管导通时对应的相电流或者功率管的内阻电压值(相电阻电压值)。例如，A相MOSFET下管或者MOSFET上管导通时，相电信号可以为A相电流或者A相MOSFET下管或者MOSFET上管的内阻电压值。

在本申请实施例中，可以通过第一采样电路采集母线采样电阻两端电压值Ad_bus，并通过第二至第四采样电路分别采集三相MOSFET管两端的电压值Ad_ia、Ad_ib、Ad_ic。进一步地，第一采样电路的运放放大系数为K1，母线采样电阻的阻值为R_shunt，第二至第四采样电路的运放放大系数为K2。由于MOSFET管的开关周期极短，一般小于125us，所以可以认为在一个MOSFET管的开关周期内，相电流保持不变，可以近似认为在当前MOSFET管的开关周期内，相电流与母线电流相等，依此可以通过如下计算式分别得到各相MOSFET管内阻。

C相MOSFET管内阻计算式为：

R_Cmos＝(Ad_ic/K2)/(Ad_bus/K1/R_shunt)；

B相MOSFET管内阻计算式为：

R_Bmos＝(Ad_ib/K2)/(Ad_bus/K1/R_shunt)；

A相MOSFET管内阻计算式为：

R_Amos＝(Ad_ia/K2)/(Ad_bus/K1/R_shunt)。

可以理解的，在电机实际运行控制中，每个半桥的MOSFET上管和MOSFET下管产生的热量大致相同。MOSFET管的开关周期即为控制器MCU的控制周期或者PWM周期。

具体而言，控制器MCU输出的PWM高低平信号来控制MOSFET管的通断。设“0”表示MOSFET上管断开不通，MOSFET下管闭合导通；“1”表示MOSFET上管闭合导通，MOSFET下管断开不通；“x”表示“0”或“1”，Sa、Sb、Sc分别为ABC三相驱动信号，控制器MCU输出的高低电平信号共有八种情况，即{Sa,Sb,Sc}＝{1 0 0,1 1 0,0 1 0,0 1 1,0 0 1,1 0 1,0 0 0,1 11}。其中前六个为有效矢量，后两个为零矢量。

六个有效矢量在一个电机电周期所作用的时间相等，所以{1 x x}矢量与{0,x x}矢量的作用时间也相等，即A相MOSFET上管开通时间与A相MOSFET下管开通时间相等。当A相MOSFET上管开通时，A电流为流入电机方向，即A相正弦波电流的上半周期；当A相MOSFET下管开通时，A相电流为流出电机方向，即A相正弦电流波形的下半周期。所以在有效矢量作用时，A相上MOSFT管与MOSFET下管流经的电流对时间的积分相等，即产生的热量相等。

由于两个零矢量在一个电机电周期内作用时间相等。两个零矢量作用时，逆变电路处于续流状态。当A相电流流入电机时，A相MOSFET下管导通续流；当A相电流流出电机时，A相MOSFET上管导通续流。由此可见，零矢量作用时，A相MOSFET上管与A相MOSFET下管流经的续流电流对时间的积分相等，即产生的热量相等。

所以A相MOSFET上管与MOSFET下管所产生的总热量相等。同理可得B/C相MOSFET上管和MOSFET下管产生的热量也相等。又因为三相电流幅值、频率相等，所以六个MOSFET管所产生的热量均相等。

然而，在实际电机结构布局中，受限于电机结构设计，上述MOSFET管的散热速度并不能完全一致。一般而言，任意相的MOSFET上管和MOSFET下管紧邻设置，所以可以近似认为任意相的MOSFET上管和MOSFET下管的散热速度相同。

综上可知，若能获取到三相MOSFET下管或者三相MOSFET上管的结温，即可得到对应的三相MOSFET上管或者三相MOSFET下管的结温，最终可以获取到所有MOSFET管的结温。进一步地，MOSFET管的结温和MOSFET管内阻具有一定的关联性，因此可以通过获取三相MOSFET上管或者三相MOSFET下管的内阻，通过内阻和结温的关联性获取三相MOSFET上管或者三相MOSFET下管的结温。

基于上述电机驱动硬件拓扑结构，本申请实施例提供一种获取电机功率管结温的方法，通过周期性获取MOSFET管内阻，并通过MOSFET管内阻和其结温的对应关系可以获取MOSFET管的结温。可以理解的，本申请实施例提供的获取电机功率管结温的方法主要是用于获取MOSFET管的结温，且能够在电机运行的过程中同步获取。

具体而言，请参阅图2，图2是本申请一些实施例中即图1实施例中获取电机功率管结温的方法流程示意图，该方法大致包括如下步骤：

S201、根据PWM波控制电机运行。其中，控制器MCU输出PWM波来控制MOSFET管的通断即控制电机运行。根据控制器MCU输出的不同高低电平信号可以形成多种PWM波波形，不同的高低电平信号分别控制不同的MOSFET管导通进而使得电机运行。其中，控制器MCU输出的高低电平信号共有八种情况，即{Sa,Sb,Sc}＝{1 0 0,1 1 0,0 1 0,0 1 1,0 0 1,1 01,0 0 0,1 1 1}。在一个PWM周期中，{1 0 0,1 1 0,0 1 0,0 1 1,0 0 1,1 0 1}为有效矢量；{0 0 0,1 1 1}中的一者为零矢量、另一者为过渡矢量。

具体而言，控制器MCU根据电机控制的基本时序控制各个MOSFET管导通，结合参阅图3和表1，图3是图1实施例中控制器MCU输出的控制信号矢量空间分布示意图，表1为本申请实施例中控制器MCU输出PWM高低平信号和MOSFET导通的对应关系。其中，u

当对电机注入控制信号矢量u

当对电机注入控制信号矢量u

当对电机注入控制信号矢量u

当对电机注入控制信号矢量u

当对电机注入控制信号矢量u

当对电机注入控制信号矢量u

表1、控制信号矢量与MOSFET管通断的对应关系：

可以理解的，在电机转子转动过程中，需要相邻的有效矢量共同作用，即相邻的有效矢量经合成形成控制电机转子转动的合成矢量Uref。如图3所示，转子所在位置被划分为六个扇区，每个扇区分别对应两个有效矢量，即控制器MCU发出的有效矢量为离转子位置最近的两个有效矢量。当转子位于第一扇区时，合成矢量Uref由u

以转子位于第一扇区为例，在同一电周期内，控制信号矢量u

进一步地，请参阅表2，表2为本申请实施例中电机控制时序真值表。通过6个时间状态分别导通一个MOSFET上管或者一个MOSFET下管。其中，在时间状态为T4、T5、T6三个状态时，MOSFET下管都只有一路导通，通过第二至第四采样电路中的一者采集已导通的MOSFET下管两端的电压信号，并根据MOSFET下管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成对应的MOSFET下管内阻值。

例如，在当前电周期内，根据电机转子位置控制器MCU根据电机控制的基板时序控制相应的MOSFET管导通。在本申请实施例中，转子位于第一扇区，控制器MCU控制C相MOSFET下管Q6导通，通过第四采样电路采集C相MOSFET下管Q6两端的电压值，并根据C相MOSFET下管Q6两端的电压值、采样电阻两端的电压值以及采样电阻的阻值生成对应的C相MOSFET下管Q6的内阻值。当然，在其他实施方式中，也可通过上述方式获取其他MOSFET管的内阻。

表2、电机控制时序真值表：

S202、在PWM波的同一PWM周期的不同时刻分别采集电机的母线电信号以及相电信号。其中，母线电信号可以为母线采样电阻的电压值值，相电信号可以为功率管内阻的电压值即相电阻电压值。

请参阅图4，图4是本申请一些实施例中转子位于第一扇区时PWM波的波形示意图。在本申请实施例中，在电机进行转子磁链定向控制过程中，控制信号输出的波形在MOSFET管的一个开关周期即PWM周期内大致呈七段式发波。其中，七段式发波的控制信号可以是通过转子磁链定向控制算法输出的。

在本申请实施例中，{1 0 0,1 1 0}为有效矢量，{0 0 0}为零矢量，{1 1 1}为过渡矢量。在有效矢量作用时，可以采集母线采样电阻的电压值；在零矢量作用时，可以采集功率管内阻的电压值。PWM波输出的波形在一个PWM周期内大致包括顺序排列第一段至第七段区间，其中，零矢量作用于第一段区间和第七段区间，有效矢量作用于第二段区间、第三段区间、第五段区间和第六段区间，过渡矢量作用于第四段区间。

换言之，本申请实施例中的功率管能够根据PWM波导通，相电信号即功率管内阻的电压值为导通的功率管对应的相电信号。在功率管导通过程中的同一开关周期内的不同时刻分别采集母线采样电阻的电压值以及功率管内阻的电压值。具体而言，在功率管的一开关周期内，可以在PWM波的第二段区间、第三段区间、第五段区间或者第六段区间内采集母线采样电阻的电压值；可在PWM波的第一段区间或者第七段区间内采集功率管内阻的电压值。

可以理解的，控制器MCU可以被设置为在MOSFET管的开关周期内的任一时刻进行触发采样，即可以根据控制信号输出的不同波形设置不同的采样时刻。在本申请实施例中，控制器MCU被配置为在一个MOSFET管开关周期内能够进行两次信号采样，即该两次采样分别用于采集母线采样电阻的电压值以及功率管内阻的电压值。在控制信号的零矢量(0 00)作用下，三相MOSFET下管全部导通，三相MOSFET上管全部关断，此时，可以采集MOSFET下管两端的电压值。在控制信号的零矢量(1 1 1)作用下，三相MOSFET下管全部关断，三相MOSFET上管全部导通，此时，可以采集MOSFET上管两端的电压值。在控制信号的有效矢量作用下，采集母线采样电阻的电压值。

在本实施例中，MOSFET管的开关周期以零矢量(0 0 0)的作用时刻为起始点，控制信号输出PWM波波形的第一段和第七段均为零矢量(0 0 0)作用时刻，并可在第一段或者第七段区间内采集功率管两端的电压值。相应地，零矢量(1 1 1)为过渡矢量，即在第四段区间作用时效内控制器MCU不采样。

在控制信号输出波形的第二段区间内，A相MOSFET上管Q1、B相MOSFET下管Q4、C相MOSFET下管Q6导通。

在控制信号输出波形的第三段区间内，A相MOSFET上管Q1、B相MOSFET上管Q4、C相MOSFET下管Q6导通。

在控制信号输出波形的第五段区间内，A相MOSFET上管Q1、B相MOSFET上管Q4、C相MOSFET下管Q6导通。

在控制信号输出波形的第六段区间内，A相MOSFET上管Q1、B相MOSFET下管Q4、C相MOSFET下管Q6导通。

基于此，当在第三段或者第五段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在第七段区间内采集功率管两端的电压值时，此时功率管为C相MOSFET下管Q6。当在第二段或者第六段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在七段区间内采集功率管两端的电压值，此时功率管为A相MOSFET上管Q1；与此相应地，零矢量(1 1 1)作用与第一段区间和第七段区间，零矢量(0 0 0)为过渡矢量。

当然，在另一些实施方式中，也可以在第二段或者第三段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，或者，在第五段或者第六段区间内任意点采集母线采样电路两端的电压值。此时，需确认相应的功率管及采集该功率管两端电压值的时机。

进一步地，为了便于在电周期内控制器MCU采样的一致性，母线采样电阻两端的电压值可以在第三段或者第五段的中点进行采样，C相MOSFET下管Q6两端的电压值可以在第一段或者第七段的中点进行采用。换言之，母线采样电阻两端的电压值可以在控制信号的有效矢量作用时效的中点进行采样，功率管两端的电压值可以在控制信号的零矢量作用时效的中点进行采样。

在本申请实施例中，控制器MCU被配置为在一个MOSFET管开关周期内能够进行两次信号采样，即该两次采样分别用于采集母线采样电阻的电压值以及功率管内阻的电压值。在其他实施方式中，控制器MCU还可以被配置为能够进行多次信号采样，即可在每个MOSFET管开关周期再增加一次母线采样电阻两端的电压值采样。以转子位于第一扇区为例，除在第三段或第五段进行母线采样电阻两端的电压值采样外，还在第二段或第六段进行母线采样电阻两端的电压值采样，此时可估算得到C相MOSFET上管的内阻值。同理，一个电周期后，六个MOSFET管均可估算得到MOSFET管的内阻值。

S203、根据母线电信号以及相电信号获取功率管的内阻。

其中，母线电信号可以为母线采样电阻的电压值，相电信号可以为功率管内阻的电压值。

在本申请实施例中，在第三段区间的中点(如图4所示的A点)采集母线采样电阻两端的电压值Ad_bus。在零矢量(0 0 0)作用时效的中点(如图4所示的B点)采集三相MOSFET管内阻两端的电压值Ad_ia、Ad_ib、Ad_ic，然后通过计算式R_Cmos＝(Ad_ic/K2)/(Ad_bus/K1/R_shunt)计算得到C相MOSFET下管Q6的内阻。

请参阅图5，图5是本申请另一些实施例中转子位于第二扇区时PWM波的波形示意图。在本申请实施例中，当转子位于第二扇区时，基于图4实施例所示的原理同样可以获得C相MOSFET下管Q6的内阻，或者B相MOSFET上管Q3的内阻。

当在第三段或者第五段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在第七段区间内采集功率管两端的电压值时，此时功率管为C相MOSFET下管Q6。当在第二段或者第六段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在七段区间内采集功率管两端的电压值，此时功率管为B相MOSFET上管Q3。

请参阅图6，图6是本申请另一些实施例中转子位于第三扇区时PWM波的波形示意图。在本申请实施例中，当转子位于第三扇区时，基于图4实施例所示的原理可以获得A相MOSFET下管Q2的内阻，或者B相MOSFET上管Q3的内阻。

当在第三段或者第五段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在第七段区间内采集功率管两端的电压值时，此时功率管为A相MOSFET下管Q2。当在第二段或者第六段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在七段区间内采集功率管两端的电压值，此时功率管为B相MOSFET上管Q3。

请参阅图7，图7是本申请另一些实施例中转子位于第四扇区时PWM波的波形示意图。在本申请实施例中，当转子位于第四扇区时，基于图4实施例所示的原理可以获得A相MOSFET下管Q2的内阻，或者C相MOSFET上管Q5的内阻。

当在第三段或者第五段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在第七段区间内采集功率管两端的电压值时，此时功率管为A相MOSFET下管Q2。当在第二段或者第六段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在七段区间内采集功率管两端的电压值，此时功率管为C相MOSFET上管Q5。

请参阅图8，图8是本申请另一些实施例中转子位于第五扇区时PWM波的波形示意图。在本申请实施例中，当转子位于第五扇区时，基于图4实施例所示的原理可以获得B相MOSFET下管Q4的内阻，或者C相MOSFET上管Q5的内阻。

当在第三段或者第五段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在第七段区间内采集功率管两端的电压值时，此时功率管为B相MOSFET下管Q4。当在第二段或者第六段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在七段区间内采集功率管两端的电压值，此时功率管为C相MOSFET上管Q5。

请参阅图9，图9是本申请另一些实施例中转子位于第六扇区时PWM波的波形示意图。在本申请实施例中，当转子位于第六扇区时，基于图4实施例所示的原理可以获得B相MOSFET下管Q4的内阻，或者A相MOSFET上管Q1的内阻。

当在第三段或者第五段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在第七段区间内采集功率管两端的电压值时，此时功率管为B相MOSFET下管Q4。当在第二段或者第六段区间内任意点采集母线采样电阻两端的电压值，以及在七段区间内采集功率管两端的电压值，此时功率管为A相MOSFET上管Q1。

结合参阅图4-图9，在一个电周期内，可以根据控制器MCU输出的波形信号，在MOSFET管的同一开关周期内的不同时刻分别采集母线采样电阻的电压值以及MOSFET下管内阻两端的电压值，并通过计算获取MOSFET下管的内阻。可以理解的，本申请实施例以获取MOSFET下管的内阻为例进行示例性说明，但不局限于只能获取MOSFET下管的内阻。参照本申请实施例的具体实施方式，本领域技术人员很容易想到也可以通过获取MOSFET上管的内阻的方式来实现本申请实施例的技术效果。

在本申请实施例中，在完成母线采样电阻的电压值以及功率管内阻的电压值的采集后，进入转子磁链定向控制中断，并执行电机控制程序以及运行功率管内阻估算代码，以获取功率管的内阻。

S204、根据功率管的内阻获取功率管的结温。

请参阅图10，图10是本申请一些实施例中功率管内阻和结温的对应关系示意图，其中，MOSFET管的结温和MOSFET管内阻大致上呈线性对应关系。母线的采样电阻温漂较小而MOSFET管内阻值具有随温度变化的特性如图10所示。所以在不同的温度条件下，MOSFET管内阻值是不同的，根据MOSFET管内阻值可以获取当前MOSFET的结温。

在本申请实施例中，在获取到三相MOSFET下管内阻值后，可以通过查表的方式即可获取对应的MOSFET管结温。其中，数据表有两种获取方式，第一种可通过MOSFET管手册中提供的MOSFET管内阻值与结温关系，如图10所示。第二种可在温箱中实验标定不同温度对应的MOSFET管内阻值。基于上述两种方式获取的数据表，并预先导入程序中，根据三相MOSFET下管内阻值即可查表得到三相MOSFET管的结温。

本申请实施例提供的获取电机功率管结温的方法，舍弃了使用温度传感器检测温度的方案，通过采用电路采集母线采样电阻的电压值以及功率管两端的电压值，并通过计算得到功率管的内阻值，进一步根据功率管的内阻和结温的对应关系获取功率管的结温。不仅可以降低硬件成本，还可以增强MOSFET管温度检测的准确性以及快速性。

进一步地，可以在一时间段内获取多个PWM周期对应的功率管的结温，并取多个结温的平均值，以获取上述时间段内的功率管的平均结温。具体而言，在电机运行过程中，重复步骤S203-S204，可获取多个功率管的结温，然后进行平均得到平均结温，可以得到较为准确的结温。

例如，电机运行的某一时间段包括依次经过的第一PWM周期、第二PWM周期以及第三PWM周期，重复步骤S203-S204，分别得到第一PWM周期的C相MOSFET下管Q6的第一结温T1、第二PWM周期的C相MOSFET下管Q6的第二结温T2、第三PWM周期的C相MOSFET下管Q6的第三结温T3。然后取第一结温T1、第二结温T2、第三结温T3的平均值(T1+T2+T3)/3以得到上述时间段内C相MOSFET下管Q6的平均结温，从而使得获取的功率管结温更为准确，波动更小。

可以理解的，上述实施例中详细说明了电机转子位于某一扇区时获取相应MOSFET管的内阻值，并以此获取其结温。下述实施例将进一步叙述电机运转过程中即转子连续转动过程中如何获取不同MOSFET的内阻以及结温。请参阅图11，图11是本申请另一些实施例中获取电机功率管结温的方法的流程示意图，该方法大致包括如下步骤：

S1101、开始，即启动电机，使得电机转子能够连续运行。该步骤可参考前述实施例中的步骤S201。

S1102、采集电机的母线电信号。

S1103、采集电机的相电信号。步骤S1102和步骤S1103可参考前述实施例中的步骤S202。

S1104、获取电机的转子位置。其中，电机转子位置可以通过位置传感器或者无传感角度算法获取。

如前述图4-图9实施例中所述，可以根据电机转子所在扇区的不同，获取不同MOSFET管的内阻以及结温。其中，可以通过位置传感器或者无传感算法获取电机转子位置角度，并根据电机转子位置角度确定电机转子所在的扇区。

S1105、判断电机转子是否位于第一扇区或者第二扇区。若是，则可以根据母线电信号和相电信号获取C相MOSFET下管Q6的内阻，即进入步骤S1106。基于此，步骤S1105可以是首先判断电机转子是否位于第一扇区或者第二扇区。若是即转子位于第一扇区或者第二扇区，则进入步骤S1106，若不是即转子位于第三至第六扇区，则进入步骤S1109。

S1106、获取C相MOSFET下管Q6的内阻。该步骤可参考前述实施例中的步骤S203。

如前述，当电机转子位于第一扇区或者第二扇区时，可以获得C相MOSFET下管Q6的内阻，即控制器MCU发出相应波形的控制信号(图4和图5所示的波形信号)以控制C相MOSFET下管Q6导通。

S1107、获取C相MOSFET下管Q6的结温。该步骤可参考前述实施例中的步骤S204。随后进入步骤S1108，即在该电周期内结束获取C相MOSFET下管的结温。

S1108、结束，即在该电周期内停止获取功率管结温。

S1109、判断电机转子是否位于第三扇区或者第四扇区。若是即转子位于第三扇区或者第四扇区，则进入步骤S1110，若不是即转子位于第五扇区或者第六扇区，则进入步骤S1112。

S1110、获取A相MOSFET下管Q2的内阻。该步骤可参考前述实施例中的步骤S203。

如前述，当电机转子位于第三扇区或者第四扇区时，可以获得A相MOSFET下管Q2的内阻，即控制器发出相应波形的控制信号(图6和图7所示的波形信号)以控制A相MOSFET下管Q2导通。

S1111、获取A相MOSFET下管Q2的结温。该步骤可参考前述实施例中的步骤S204。随后进入步骤S1108，即在该电周期内结束获取A相MOSFET下管Q2的结温。

S1112、获取B相MOSFET下管Q4的内阻。该步骤可参考前述实施例中的步骤S203。

如前述，当电机转子位于第五扇区或者第六扇区时，可以获得B相MOSFET下管Q4的内阻，即控制器MCU发出相应波形的控制信号(图8和图9所示的波形信号)以控制B相MOSFET下管Q4导通。

S1113、获取B相MOSFET下管Q4的结温。该步骤可参考前述实施例中的步骤S204。随后进入步骤S1108，在该电周期内结束获取B相MOSFET下管Q4的结温。

当然，在其他实施方式中，当电机转子位于第一扇区时，可以获取C相MOSFET下管的内阻或者A相MOSFET上管的内阻；当电机转子位于第二扇区时，可以获取C相MOSFET下管的内阻或者B相MOSFET上管的内阻；当电机转子位于第三扇区时，可以获取A相MOSFET下管的内阻或者B相MOSFET上管的内阻；当电机转子位于第四扇区时，可以获取A相MOSFET下管的内阻或者C相MOSFET上管的内阻；当电机转子位于第五扇区时，可以获取B相MOSFET下管的内阻或者C相MOSFET上管的内阻；当电机转子第六扇区时，可以获取B相MOSFET下管的内阻或者A相MOSFET上管的内阻。本申请实施例仅以获取MOSFET下管的内阻为例对获取电机功率管结温的方法进行示例性说明。

可以理解的，控制器MCU在MOSFET管的同一开关周期内的不同时刻分别采集母线采样电阻的电压值以及MOSFET下管内阻两端的电压值，并通过计算获取MOSFET下管的内阻以及结温。其中，控制器MCU在MOSFET管的当前开关周期内获取的MOSFET管结温一般用于对当前开关周期的下一开关周期进行过温保护。

进一步地，图11中示出的流程图中可能暗示了采集母线电信号以及相电信号的步骤即步骤S1102和S1103一定位于步骤S1104和S1105的前面。基于此，申请人对此作进一步说明。具体而言，在实际电机运行过程中，采集母线电信号、相电信号的步骤与获取电机转子位置、判断电机转子位于哪一扇区的步骤可以同步进行，二者之间可以没有明确的先后顺序。图11中示出步骤依次往下进行是为了更好地进行说明。换言之，可以将步骤S1102、步骤S1103、步骤S1104、步骤S1105合并为一个步骤，即在电机开始运行后，执行采集母线电信号、相电信号以及获取电机转子位置并判断电机转子位于哪一扇区的步骤，然后根据电机转子所在扇区分别执行步骤S1106或者步骤S1109或者步骤S1112。

请参阅图12，图12是本申请一些实施例中相邻两个开关周期内控制信号的波形示意图，以转子位于第一扇区获取C相MOSFET下管Q6的内阻为例。其中，C相MOSFET下管Q6的开关周期包括顺次接续的第一周期Period 1和第二周期Period 2。控制信号输出的波形在第一周期Period 1和第二周期Period 2内均大致呈七段式发波，七段式发波的控制信号大致包括第一段至第七段区间。可以理解的，本申请实施例仅示例性说明C相MOSFET下管Q6的开关周期包括顺次接续的第一周期Period 1和第二周期Period 2，并非是限定C相MOSFET下管Q6的开关周期仅仅具有顺次接续的第一周期Period 1和第二周期Period 2。

具体而言，第一周期Period 1和第二周期Period 2的控制信号的波形相同，且第一周期Period 1的第七段区间和第二周期Period 2的第一段区间接续，并形成第一周期Period 1和第二周期Period 2的过渡区间。

在本申请实施例中，在第一周期Period 1的第三段区间的中点(如图12所示的A1点)采集母线采样电阻两端的电压值Ad_bus1。在零矢量(0 0 0)作用时效的中点(如图12所示的B1点)采集三相MOSFET管内阻两端的电压值Ad_ia1、Ad_ib1、Ad_ic1，然后通过计算式R_Cmos 1＝(Ad_ic1/K2)/(Ad_bus1/K1/R_shunt)计算得到C相MOSFET下管Q6的内阻。可以理解的，在第一周期Period 1内获取C相MOSFET下管Q6的内阻R_Cmos 1后，并依此内阻R_Cmos 1获取C相MOSFET下管Q6的结温，该结温作为C相MOSFET下管Q6在第二周期Period 2内导通时过温保护的参考参数。

基于此，为了更为准确地体现第一周期Period 1内C相MOSFET下管Q6的结温，采集三相MOSFET管内阻两端的电压值Ad_ia1、Ad_ib1、Ad_ic1的采集点选取为第一周期Period1的第七段区间。同理，在第二周期Period 2的第三段区间的中点(如图12所示的A2点)采集母线采样电阻两端的电压值Ad_bus2。在零矢量(0 0 0)作用时效的中点(如图12所示的B2点)采集三相MOSFET管内阻两端的电压值Ad_ia2、Ad_ib2、Ad_ic2，然后通过计算式R_Cmos2＝(Ad_ic2/K2)/(Ad_bus2/K1/R_shunt)计算得到C相MOSFET下管Q6的内阻。在第二周期Period 2内获取C相MOSFET下管Q6的内阻R_Cmos 2后，并依此内阻R_Cmos 2获取C相MOSFET下管Q6的结温，该结温作为C相MOSFET下管Q6在第二周期Period 2的下一开关周期内导通时过温保护的参考参数。

可以理解的，在第一周期Period 1结束时获取到C相MOSFET下管Q6的结温，该结温为C相MOSFET下管Q6在第二周期Period 2的起始温度。由于MOSFET管的开关周期极短，一般小于125us，在第一周期Period 1结束时获取到C相MOSFET下管Q6的结温可以近似看作为C相MOSFET下管Q6在第二周期Period 2内的结温，通过判断是否需要对该结温执行过温保护功能，可以有效增强MOSFET管温度检测的准确性以及快速性，避免因温度检测延迟而影响电机正常运转。

另外，本申请实施例还提供了一种电机100，请参阅图13，图13是本申请一些实施例中电机100的结构示意框图，该电机100大致上可以包括定子110、转子120以及控制器130。其中，控制器130用于控制电机运转，例如，对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行控制。

具体而言，定子110以及转子120分别与控制器130电性连接，控制器130用于执行上述实施例中所述的方法。可以理解的，本申请实施例中控制器130控制驱动电机的硬件拓扑结构可参考图1所示的实施例，故本申请实施例不再赘述。

此外，本申请实施例还提供了一种检测电机转子初始位置的系统，请参阅图14，图14是本申请一些实施例中获取电机功率管结温的系统200的结构示意框图，该系统200大致上可以包括控制模块210、采集模块220以及运算模块230。其中，运算模块230分别与采集模块220以及控制模块210耦接。

具体而言，控制模块210用于根据PWM波控制电机运行。可以理解的，控制模块210可以为前述实施例中的控制器MCU，通过输出PWM波控制电机运行即控制功率管的通断。采集模块220用于在PWM波的同一PWM周期内的不同时刻分别采集电机的母线电信号即母线采样电阻的电压值以及电机的相电信号即功率管内阻的电压值，并将采集到的信息传送至运算模块230进行运算处理。运算模块230用于根据母线电信号即母线采样电阻的电压值以及相电信号即功率管内阻的电压值获取功率管的内阻，即运算模块230可以采用前述实施例中的计算式计算得出功率管的内阻。运算模块230还进一步用于根据功率管的内阻获取功率管的结温，即运算模块230可以通过查阅功率管的结温和内阻的对应关系获取功率管的结温。

其中，采集模块220采集到的母线采样电阻的电压值以及功率管内阻的电压值发送至运算模块230，运算模块230根据接收到的母线采样电阻的电压值以及功率管内阻的电压值执行相应的运算，并将运算结果发送至控制模块210，控制模块210根据接收到的运算结构执行相应的控制功能。可以理解的，运算模块230的运算结果大致上包括功率管的内阻以及结温。

可以理解的，本申请实施例中的控制模块、采集模块以及运算模块与前述方法实施例中的相关步骤是对应关系，本领域技术人员采用本申请实施例的系统可以实现上述方法实施例中的相应功能。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质300，具体地，请参阅图15，图15是本申请一些实施例中计算机可读存储介质300的结构示意图，其中，该计算机可读存储介质300存储用于电子数据交换的计算机程序301，该计算机程序301使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分步骤或者全部步骤。可以理解的，上述计算机包括电子设备。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于计算机可读存储介质中。

本申请实施例以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

可以理解的，在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设置固有的其他步骤或单元。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。