CN110806550B - 故障检测组件、方法及装置、电子调速器、无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种故障检测组件、方法及装置、电子调速器、无人机，用以对驱动桥臂的上下级功率器件进行故障检测，通过在驱动桥臂上级功率器件和下级功率器件未被使能导通时，采样上级功率器件和下级功率器件之间的电信号，并将采样信号发送至主控芯片，主控芯片根据该采样信号与上、下级功率器件在断路和短路状态下的电压理论值进行比对，若采样信号符合短路状态下的电压理论值，即可确定功率器件发生了短路故障；若采样信号符合断状态下的电压理论值，则可确定该功率器件处于断路状态，未发生短路故障。通过在上、下级功率器件未使能的状态下检测上、下级功率器件的故障状态，避免已出现故障的功率器件使能导通，造成更多的损失。

Description

故障检测组件、方法及装置、电子调速器、无人机

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体涉及一种故障检测组件、方法及装置、电子调速器、无人机。

背景技术

多旋翼无人机是目前市面上常见的一类无人机，一般包括三个及以上螺旋桨组成。螺旋桨由电机带动，电机由电子调速器驱动，三者构成了无人机的动力系统。飞行控制器通过发送信号给电子调速器，电子调速器根据飞控信号控制电机和螺旋桨的转速，为无人机提供飞行动力。当电子调速器发生故障时，启动无人机会造成无人机无法控制乃至炸机的情况发生。因此起飞前的故障检测十分必要。

无人机上使用的电子调速器由于高可靠性、安装维护便捷的要求，一般采用无速度传感器控制方案。一般采用MOSFET作为功率开关器件，MOSFET是否异常直接影响到无人机的安全运行。如某个MOSFET出现故障时，此时启动电子调速器可能导致MOSFET起火损坏和起飞异常等事故。

现有的电子调速器在进行故障检测时均需要使能MOSFET工作，通过检测MOSFET工作时的电压或电流来判断MOSFET是否出现故障，由于MOSFET的故障模型多为短路状态，当已经出现MOSFET故障时，如果再使能MOSFET工作，有可能会导致更多的MOSFET故障甚至引发安全事故。

发明内容

本申请提供了一种故障检测组件、方法及装置、电子调速器、无人机，以改善现有的故障检测方法的缺陷。本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种故障检测组件，所述故障检测组件应用于对桥式驱动电路中任一桥臂的上、下级功率器件故障检测，该桥式驱动电路的每一相驱动桥臂包括上级功率器件及下级功率器件，所述上级功率器件与直流母线电连接，所述下级功率器件接地；

所述故障检测组件包括主控芯片、偏置电路及采样电路，所述偏置电路的第一端与所述直流母线电连接，所述偏置电路的第二端连接于所述上级功率器件及所述下级功率器件之间；所述采样电路的第一端连接于所述上级功率器件及所述下级功率器件之间，所述采样电路的第二端接地；所述采样电路还与所述主控芯片电连接；

所述采样电路用于当所述上级功率器件和所述下级功率器件未被使能导通时，采样所述上级功率器件和所述下级功率器件之间的电信号，并将采样信号发送至所述主控芯片；

所述主控芯片用于根据所述采样信号判断所述上级功率器件及所述下级功率器件的故障情况。

进一步地，所述偏置电路包括偏置电阻R3，所述采样电路包括第一分压电阻R1及第二分压电阻R2，所述第一分压电阻R1的第一端连接于所述上级功率器件和所述下级功率器件之间，所述第一分压电阻R1的第二端通过所述第二分压电阻R2接地；所述采样信号为所述第二分压电阻R2上的分压；

所述主控芯片用于根据所述第二分压电阻R2上的分压判断所述上级功率器件及所述下级功率器件的故障情况。

进一步地，所述主控芯片用于当所述采样信号满足如下式子时，确定所述上级功率器件发生短路故障；

其中，所述V_采样为所述采样信号，V_BUS为所述直流母线的电压；式中所述R1为第一分压电阻R1的阻值，式中所述R2为第二分压电阻R2的阻值。

进一步地，所述主控芯片用于当所述采样信号满足如下式子时，判定所述上级功率器件及所述下级功率器件未发生短路故障；

其中，所述V_采样为所述采样信号，所述V_BUS为所述直流母线的电压；式中所述R1为第一分压电阻R1的阻值，式中所述R2为第二分压电阻R2的阻值，式中所述R3为所述偏置电阻R3的阻值。

进一步地，所述主控芯片用于当所述采样信号电压为0时，判定所述下级功率器件短路故障。

第二方面，本发明还提供了一种电子调速器，所述电子调速器包括上述的故障检测组件。

第三方面，本发明还提供了一种无人机，所述无人机包括上述的电子调速器。

第四方面，本发明还提供了一种故障检测方法，所述故障检测组件应用于桥式驱动电路中任一桥臂的上、下级功率器件故障检测，该桥式驱动电路的每一相驱动桥臂包括上级功率器件及下级功率器件，所述上级功率器件与直流母线电连接，所述下级功率器件接地；

所述故障检测组件包括主控芯片、偏置电路及采样电路，所述偏置电路包括偏置电阻R3，所述采样电路包括第一分压电阻R1及第二分压电阻R2，所述第一分压电阻R1的第一端连接于所述上级功率器件和所述下级功率器件之间，所述第一分压电阻R1的第二端通过所述第二分压电阻R2接地；所述采样电路还与所述主控芯片电连接；所述方法包括：

获取采样信号，所述采样信号为在所述上级功率器件和所述下级功率器件未使能导通时，所述第二分压电阻R2上的电压信号；

根据所述采样信号判断所述上级功率器件及所述下级功率器件是否发生故障。

第五方面，本发明还提供了一种故障检测装置，所述故障检测装置用于执行上述的故障检测方法。所述故障检测装置包括：

获取模块，用以获取采样信号，所述采样信号为在所述上级功率器件和所述下级功率器件未使能导通时，所述第二分压电阻R2上的电压；

判断模块，用以根据所述采样信号判断所述上级功率器件及所述下级功率器件是否发生故障。

相对于现有技术，本申请提供的故障检测组件、方法及装置、电子调速器、无人机具有以下有益效果：通过在驱动桥臂上设置偏置电路，可以在上级功率器件和下级功率器件未被使能导通时，采样上级功率器件和所述下级功率器件之间的电信号，并将采样信号发送至所述主控芯片，主控芯片根据该采样信号与上级功率器件和下级功率器件在断路和短路状态下的电压理论值进行比对，若采样信号符合短路状态下的电压理论值，即可确定功率器件发生了短路故障；若采样信号符合断路状态下的电压理论值，则可确定该功率器件处于断路状态，未发生短路故障。在上级功率器件和下级功率器件未使能的状态下检测上下两级功率器件的故障状态，避免已经出现故障的功率器件被使能导通造成更多的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了现有的电子调速器的示意图。

图2示出了本实施例提供的故障检测组件的示意图。

图3示出了在一种故障状态下故障检测组件的示意图。

图4示出了在另一种故障状态下故障检测组件的示意图。

图5示出了在另一种故障状态下故障检测组件的示意图。

图6示出了本实施例提供的故障检测装置的电路结构示意图。

图7示出了本实施例提供的一种电子调速器的示意图。

图8示出了本实施例提供的一种无人机的示意图。

图9示出了本实施例提供的故障检测方法的流程示意图。

图10示出了本实施例提供的故障检测装置的功能模块示意图。

图11示出了本实施例提供的电子设备示意图。

图标：100-故障检测组件；110-主控芯片；120-偏置电路；130-采样电路；200-电子调速器；400-无人机；410-螺旋桨；420-电机；500-故障检测装置；510-采样模块；520-判断模块；600-电子设备；610-处理器；620-总线；630-存储器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

多旋翼无人机一般包括三个及以上螺旋桨，螺旋桨由电机带动，电机由电子调速器驱动，电子调速器、电机及螺旋桨三者构成了无人机的动力系统。飞行控制器通过发送信号给电子调速器，电子调速器根据飞控信号控制电机和螺旋桨的转速，为无人机提供飞行动力。

当电子调速器发生故障时，启动无人机可能会造成无人机无法控制乃至炸机的情况发生，因此起飞前的故障检测十分必要。

多旋翼无人机上使用的电子调速器，由于高可靠性、安装维护便捷的要求，一般采用无速度传感器控制方案。采用MOSFET等作为功率开关器件，功率开关器件的工作是否异常直接影响到无人机的安全运行。任意一个MOSFET出现故障都可能导致整个电子调速器工作异常，甚至还会导致无人机起火损坏等事故。

参阅图1，图1示出了现有的电子调速器的示意图。电子调速器包括电机驱动电路，以三相六桥臂的桥式驱动电路为例，该驱动电路包括三相桥臂，每一相桥臂对应与电机的一相输入端连接。

每一相桥臂又分为上桥臂及下桥臂，其中，上桥臂包括上级功率器件，下桥臂包括下级功率器件，上级功率器件和下级功率器件为完全相同两个功率器件，其可以是MOSFET、三极管、晶闸管、IGBT等器件，于本实施例中，以MOSFET作为功率器件进行说明，在以下叙述中，若未进行特殊说明，功率器件均是指MOSFET。

在电子调速器工作过程中，同一相上、下功率器件在控制器的使能下交替导通，各相开始导电的角度依次相差120°。这样可以保证在任一瞬间，将有3个桥臂同时导通。在电子调速器中，一般针对每一相电路均设置有输出电压采样电路，用以对每一相上输出至电机的电信号进行采集。

由于同一相上下2个桥臂只能交替导通，不可同时导通，若上级功率器件或下级功率器件中的任意一个出现故障短路时，则可能造成该相电路上下直通，有可能导致电子调速器损坏或者引发火灾。

现有的电子调速器故障检测方案需要使能MOSFET导通工作发出PWM波形后，通过检测工作时的MOSFT的电压或电流来判断MOSFET是否工作正常。由于MOSFET的失效模型多为短路状态，当已经出现MOSFET短路故障时，如果这时再使能MOSFET工作进行故障检测，会导致同一桥臂MOSFET上下直通的情况，出现类似整个桥臂短路的情况，有可能导致更多的MOSFET烧毁短路甚至起火的事故。

为了避免已经发生短路故障的MOSFET被使能，防止出现上下桥臂直通的状态，本申请提供了一种故障检测组件，用以在未对MOSFET使能的情况下判断MOSFET是否发生故障。在图1的基础上，参阅图2，图2示出了本实施例提供的故障检测组件100的示意图。本实施例提供的故障检测组件100应用于图1提供的电子调速器，用以对电子调速器的桥式驱动电路进行故障检测。

电子调速器中包括三相桥臂，每一相桥臂对应设置一个故障检测组件，该故障检测组件100用以检测该相桥臂上的上级功率器件和下级功率器件是否发生故障。本实施例以三相桥臂中的A相桥臂进行示例说明。需要说明的是，图2虽然仅示出了A相桥臂对应的故障检测组件，在B相、C相桥臂上也设置有相同的故障检测组件，图2及后续的附图中均未示出。

参阅图2，本实施例提供的故障检测组件100包括主控芯片110、偏置电路120及采样电路130。偏置电路120的第一端与电子调速器的直流母线电连接，偏置电路120的第二端连接于上级功率器件Q1与下级功率器件Q2之间。采样电路130的第一端连接于该上级功率器件Q1与下级功率器件Q2之间，采样电路130的第二端接地。采样电路130还与主控芯片110电连接，采样电路130用于在该上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未被使能导通时，采样上级功率器件Q1和所述下级功率器件Q2之间的电信号，并将采样信号发送至所述主控芯片110，主控芯片110根据该采样信号判断上级功率器件Q1或下级功率器件Q2是否发生短路故障。

一般而言，若上级功率器件Q1短路，则可以直接在上级功率器件Q1与下级功率器件Q2之间检测到相应的信号，也就是说，在上级功率器件Q1未使能导通的情况下，若在上级功率器件Q1与下级功率器件Q2之间检测到电信号，足以判断上级功率器件Q1发生短路故障。但若上级功率器件Q1未发生短路故障，处于断路状态，则无法通过电信号对下级功率器件Q2进行判断。本实施例中，设置有偏置电路120，偏置电路120的第一端与直流母线电连接，偏置电路120的第二端连接于上级功率器件Q1与下级功率器件Q2之间。当上级功率器件Q1未发生短路故障，处于断路状态时，偏置电路120将直流母线的信号引入以对下级功率器件Q2进行检测。

由于上级功率器件Q1和下级功率器件Q2在未使能导通的状态下为断路状态，若发生短路故障，则会成为短路状态。本实施例通过将采样信号与上级功率器件Q1和下级功率器件Q2在断路和短路状态下的电压理论值进行比对，若采样信号符合短路状态下的电压理论值，即可确定功率器件发生了短路故障；若采样信号符合断路状态下的电压理论值，则可确定该功率器件处于断路状态，未发生短路故障。

本实施例提供的故障检测组件100，在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未被使能导通时，采样上级功率器件Q1和所述下级功率器件Q2之间的电信号，并将采样信号发送至所述主控芯片110，主控芯片110根据该采样信号与上级功率器件Q1和下级功率器件Q2在断路和短路状态下的电压理论值进行比对，若采样信号符合短路状态下的电压理论值，即可确定功率器件发生了短路故障；若采样信号符合断路状态下的电压理论值，则可确定该功率器件处于断路状态，未发生短路故障。本实施例提供的故障检测组件100可以在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未使能的状态下检测上下两级功率器件的故障状态，避免已经出现故障的功率器件被使能导通，避免造成更多的损失。

在上、下级功率器件不同的状态下，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2连接点具有不同的电压。通过检测级功率器件和下级功率器件Q2连接点的电压水平，与上、下级功率器件不同的状态下的理论电压值进行比对，实现故障的检测。

在一种可能的实现方式中，故障检测组件100还包括母线电压采样电路，在本实施例的附图中未示出母线电压采样电路，母线电压采样电路用以采样直流母线电压，将采样的直流母线电压传输至主控芯片以进行计算。需要说明的是，若电子调速器的母线电压是恒定的，则也可以直接在故障检测组件100内配置直流母线电压，无须进行采样。

下面分别以几种可能的故障情况，对本实施例提供的故障检测组件100的工作原理进行介绍。第一种，若上级功率器件Q1和下级功率器件Q2均未发生故障，则在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未使能导通的情况下，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2均处于断路状态。在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2均未发生故障的情况下，本实施例提供的故障检测组件100可以被简化为图3所示的模型。

显然，此时直流母线的电信号经过偏置电路120及采样电路130到地，此时上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间的连接点的电压即为直流母线的电压在采样电路130上的分压。

即

式中，V_A1指上级功率器件Q1和下级功率器件Q2均处于断路状态下，A相桥臂上级功率器件Q1和下级功率器件Q2连接点的电压，V_BUS是指直流母线的电压，R_采是指采样电路的电阻，R_偏是指偏置电路的电阻。

也即是说，在故障检测过程中，若主控芯片接收的采样电压为

时，即可确定，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2均处于断路状态，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未发生短路故障。

若上级功率器件Q1发生短路故障，则此时的电路模型可以等效为图4所示的电路模型。

由于上级功率器件Q1出现短路故障，等同于导线，偏置电路120被短路；下级功率器件Q2为断开状态，直流母线上的信号不会经过偏置电路120和下级功率器件Q2，直接通过短路的上级功率器件Q1、采样电路130到地。

显然，此时上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间连接点的电压即为直流母线的电压在采样电路上的分压，由于上级功率器件Q1为断路状态，直流母线的电压完全作用在采样电路130上，此时采样电路130上的分压即为直流母线的电压。即：

V_A2＝V_BUS。

式中，V_A2指上级功率器件Q1短路、下级功率器件Q2断路状态下A相桥臂上级功率器件Q1和下级功率器件Q2连接点的电压，V_BUS是指直流母线的电压。

也即是说，如果检测到A点的电压为直流母线的电压，即可判定上级功率器件Q1发生短路故障。

若下级功率器件Q2发生短路故障，则此时的电路模型可以等效为图5所示的电路模型。

由于下级功率器件Q2处于短路状态，采样电路被短路，直流母线上的电信号经过偏置电路然后直接通过短路的下级功率器件Q2导地。此时上级功率器件Q1与下级功率器件Q2之间的采样信号电压为0。

也即是说，当采样获取上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间的电信号为0时，即可判定下级功率器件Q2发生故障。

通过在电子调速器的每一相桥臂上设置本实施例提供的故障检测组件100，在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未使能导通的状态下采样上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间的电信号，即可在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未使能导通的状态下，根据采样信号判断上级功率器件Q1和下级功率器件Q2的故障情况。

当采样信号为母线电压时，则可以判定上级功率器件Q1短路故障。若采样信号为0时，即可判定下级功率器件Q2发生短路故障。若采样信号为

时，即可判定上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未发生短路故障。

在一种可能的实现方式中，该主控芯片110可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。例如，该主控芯片110可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件。该主控芯片110还可以是微处理器、单片机等具有相同或相似功能的器件，本实施例对此不作限定。

于本实施例中，为了尽可能地利用电子调速器已有的资源，降低故障检测组件100的成本，因此直接通过直流母线作为偏置电路120的电源以进行对电子调速器的故障检测。但在无人机系统中，直流母线的电压往往较高，可以达到50V以上，因此在实际采样过程中，若上级功率器件Q1发生短路故障，直接采集上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间的电信号可能会达到母线电压，无人机系统中的母线电压大多超出主控芯片110能够正常工作或检测的电压水平，因此，在一种可能的实现方式中，通过在采样电路130上设置分压电阻，将分压后的信号作为采样信号传输至主控芯片110进行检测判断。

参阅图6，在一种可能的实现方式中，偏置电路120包括偏置电阻R3，采样电路130包括第一分压电阻R1及第二分压电阻R2，第一分压电阻R1的第一端连接于上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间，第一分压电阻R1的第二端通过第二分压电阻R2接地；将采样点设置于第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间，利用第一分压电阻R1进行分压，可以将采样信号的电压降低，避免损坏主控芯片110。

将采样点设置于第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间，则采样信号为第二分压电阻R2上的分压；于本实施例中，采样电路130还包括滤波电容C，滤波电容C可以与第二分压电阻R2形成RC滤波电路，对采样的信号进行滤波。采样电路130将采样信号，即第二分压电阻R2上的分压发送至主控芯片110，控主控芯片110根据采样信号，即第二分压电阻R2上的分压判断上级功率器件Q1及下级功率器件Q2的短路故障情况。

例如，若上级功率器件Q1和下级功率器件Q2均未发生故障，则在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未使能导通的情况下，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2均处于断路状态。此时直流母线的电信号经过R3、R1及R2到地，第二分压电阻R2上的分压的理论值应为：

即，在故障检测过程中，若主控芯片110接收的采样信号(即第二分压电阻R2上的分压)的电压为

即可确定，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2处于断路状态，未发生短路故障。

当上级功率器件Q1发生短路故障，下级功率器件Q2未发生短路故障时，偏置电路120被短路，电流不经偏置电阻R3流过。此时直流母线上的电信号通过短路的上级功率器件Q1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2导地。

此时第二分压电阻R2上的分压理论值应为：

若主控芯片110接收的采样信号的电压为

即可确定上级功率器件Q1发生短路故障。

若下级功率器件Q2发生故障时，上级功率器件Q1与下级功率器件Q2的连接点等同于接地。采样电路130的第一端连接于上级功率器件Q1与下级功率器件Q2的连接点，采样电路130的第二端接地。因此采样电路130的两端电势均为0，采样电路130之中没有电势差，不会有电流经过。因此，此时第二分压电阻R2上的分压理论值应为0。

若主控芯片110接收的采样信号的电压V_采＝0时，即可确定下级功率器件Q2发生故障。

第一分压电阻R1、第二分压电阻R2作为采样电路130，其需要对采样的信号进行分压，以避免采样的信号损坏主控芯片110。在一种可能的实现方式中，以直流母线的电压为50V为例进行说明，第一分压电阻R1、第二分压电阻R2受输入电压范围及ADC采样最高电压限制，在本实例中第二分压电阻R2的阻值可以为1.5KΩ，第一分压电阻R1的阻值可以30KΩ。为了减少静态功耗，偏置电阻R3可取较大的阻值，在本实例中R3的阻值选为50KΩ。

当上、下级功率器件为正常断开状态，直流母线电压为50V，可以得到

在故障检测过程中，如果实际采样电压在0.92V附近，则可判断上、下级功率器件为正常断开状态，没有出现故障，此时电子调速器可以正常接受飞控发出的启动信号，发出PWM信号并使能MOSFET工作。

当上级功率器件Q1出现短路故障时，直流母线电压为50V，可以得到：

在故障检测过程中，如果实际采样电压在2.38V附近，说明该相桥臂的上级功率器件Q1出现了短路故障。

当实际采样电压为0V时，说明该相桥臂的下级功率器件Q2出现了短路故障。

需要说明的是，由于在实际检测过程中，由于各电路元件无法达到绝对的一致，电路元件的参数随着工作时间的增加也会稍有变化，为了避免因电路元件参数变化而造成的误差，本申请设定了±10％的误差范围，当采样电压落入理论值的±10％的范围时，即判定采样电压与该理论值匹配。

例如，当上级功率器件Q1出现短路故障时，直流母线电压为50V，可以得到理论电压：

若实际采样电压落入2.38±10％的范围内，即2.142V～2.618V的范围内，即可判定上级功率器件Q1出现短路故障。

由于故障检测组件100在使用时需要在电子调速器内部增设接线，在电子调速器200已经安装或调试完成的情况下，不便于将电子调速器拆卸以进行故障检测，在一种可能的实现方式中，上述实施例提供的故障检测组件100可以直接提集成设置在电子调速器内部。

在图1和图2的基础上，参阅图7，本实施例提供了一种电子调速器200。本实施例提供的电子调速器设置有上述实施例提供的故障检测组件。需要说明的是，本实施例提供的电子调速器，其所要解决的技术问题，以及采用的技术方案与前述实施例基本相同，未简要描述，本实施例不再进行详细说明，本实施例未介绍相近之处，请参阅前述实施例中的相关内容。

电子调速器200包括功率驱动电路，在一种可能的实现方式中，该功率驱动电路为桥式驱动电路，包括三相桥臂，每一相桥臂设置有一个上述各个图中的故障检测组件100，以对该相桥臂上的功率器件进行故障检测。需要说明的是，图7仅示出了在A相桥臂上设置故障检测组件100，但并非是对本实施例的方案进行限定，在电子调速器200的桥式驱动电路的每一相桥臂均设置有上述故障检测组件100。每一相桥臂对应的故障检测组件100用以检测该相桥臂上、下级功率器件的故障状态。

在一种可能的实时方式中，故障检测组件100的主控芯片110可以通过通信线与电子调速器200的控制器连接，以将检测的故障情况传输至电子调速器200的控制器。在电子调速器200的控制器的IO端口数量充足的情况下，该故障检测组件100的主控芯片110也可以集成设置在该电子调速器200的控制器内或者该故障检测组件100可以使用该电子调速器200的控制器作为主控芯片。

参阅图8，本实施例还提供了一种无人机400，该无人机400包括螺旋桨410、电机420及上述实施例提供的电子调速器200，螺旋桨410由电机420带动，电机420由电子调速器200驱动。

该电子调速器200内设置有前述实施例提供的故障检测组件100，该故障检测组件100用于对电子调速器200中的桥式驱动电路进行故障检测，例如，检测桥式驱动电路中每一相桥臂上下功率器件的故障情况。

需要说明的是，本申请实施例所提供的无人机400包括但不限于农用无人机、勘探无人机、巡查无人机、气象无人机以及测绘无人机等。

在一种可能的实现方式中，本实施例还提供了一种故障检测方法，故障检测方法用于上述实施例提供的故障检测组件100，该故障检测组件100包括主控芯片110、偏置电路120及采样电路130，用以对电子调速器200进行故障检测。该电子调速器200包括桥式驱动电路，该桥式驱动电路包括多相驱动桥，每一相驱动桥包括上级功率器件Q1及下级功率器件Q2，其中，上级功率器件Q1与直流母线电连接，下级功率器件Q2接地。

在一种可能的实现方式中，以故障检测方法应用于图6所示的故障检测组件100为例，对故障检测方法进行示例性说明。在图6所示的故障检测组件100中，偏置电路120包括偏置电阻R3，偏置电路120的第一端与直流母线电连接，偏置电路120的第二端连接于上级功率器件Q1及下级功率器件Q2之间；采样电路130的第一端连接于上级功率器件Q1及下级功率器件Q2之间，采样电路130的第二端接地；采样电路130还与主控芯片110电连接；采样电路130用于当上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未被使能导通时，采样上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间的电信号，并将采样信号发送至主控芯片110。采样电路130包括第一分压电阻R1及第二分压电阻R2，第一分压电阻R1的第一端连接于上级功率器件Q1和下级功率器件Q2之间，第一分压电阻R1的第二端通过第二分压电阻R2接地。

在图6的基础上，参阅图9，该故障检测方法包括：步骤310～步骤320。

步骤310：获取采样信号。

该采样信号为在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未使能导通时，第二分压电阻R2上的电压信号。

步骤320：根据采样信号判断上级功率器件Q1及下级功率器件Q2是否发生故障。

在故障检测过程中，若主控芯片110接收的采样信号(即第二分压电阻R2上的分压)的电压为

即可确定，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2处于断路状态，未发生短路故障。

在故障检测过程中，若主控芯片110接收的采样信号(即第二分压电阻R2上的分压)的电压为

即可确定上级功率器件Q1发生短路故障。

在故障检测过程中，若主控芯片110接收的采样信号的电压V_采＝0时，即可确定下级功率器件Q2发生故障。

为了实现上述实施例提供的故障检测方法及各个可能的实现方式中的相应步骤，下面给出一种故障检测装置的实施方式，参阅图10，图10为本申请实施例提供的一种故障检测装置500的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的故障检测装置500，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例提供的故障检测方法相同，为简要描述，本实施例不再进行详细说明，本实施例未介绍详尽之处，可参考上述实施例中的相应内容。

该故障检测装置500包括采样模块510及判断模块520。

该采样模块510，用以获取采样信号。

在一种可能的实现方式中，以图6所示的该采样信号为在上级功率器件Q1和下级功率器件Q2未使能导通时，第二分压电阻R2上的电压信号。

可选地，该采样模块具体可以用于执行上述各个图中的步骤310，以实现对应的技术效果。

该判断模块520，用以根据采样信号判断上级功率器件Q1或下级功率器件Q2是否发生故障。

在故障检测过程中，若获取的采样信号(即第二分压电阻R2上的分压)的电压为

即可确定，上级功率器件Q1和下级功率器件Q2处于断路状态，未发生短路故障。

在故障检测过程中，若获取的采样信号(即第二分压电阻R2上的分压)的电压为

即可确定上级功率器件Q1发生短路故障。

在故障检测过程中，若获取的采样信号的电压V_采＝0时，即可确定下级功率器件Q2发生故障。

可选地，该判断模块520可以用于执行上述各个图中的步骤320，以实现对应的技术效果。

参阅图11，图11示出了本申请实施例提供的电子设备600的示意框图。电子设备包括处理器610及存储器630。处理器610通过总线620与存储器630连接。

该电子设备可以是电子调速器，还可以是上述实施例提供的故障检测组件，二者均可以用于实现本实施例提供的故障检测方法。当该电子设备600为电子调速器时，该电子调速器包括桥式驱动电路以及上述实施例提供的故障检测组件，故障检测组件安装在电子调速器内部，用于对桥式驱动电路进行故障检测。当电子设备为故障检测组件时，其可以与电子调速器集成设置在同一物理空间内。

存储器630用于存储程序，例如图10所示的故障检测装置，故障检测装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器630中或固化在电子设备600的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块，处理器610在接收到执行指令后，执行所述程序以实现发明上述实施例揭示的电池充电控制方法。

存储器630可能包括高速随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失存储器(non-volatile memory，NVM)。

处理器610可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器610中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器610可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，CPLD)、现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)、嵌入式ARM等芯片。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例揭示的故障检测方法。

综上所述，本发明提供了一种故障检测组件、电子调速器无人机、故障检测方法及装置，该故障检测组件通过在驱动桥臂上设置偏置电路，可以在上级功率器件和下级功率器件未被使能导通时，采样上级功率器件和下级功率器件之间的电信号，并将采样信号发送至主控芯片，主控芯片根据该采样信号与上级功率器件和下级功率器件在断路和短路状态下的电压理论值进行比对，若采样信号符合短路状态下的电压理论值，即可确定功率器件发生了短路故障；若采样信号符合断路状态下的电压理论值，则可确定该功率器件处于断路状态，未发生短路故障。在上级功率器件和下级功率器件未使能的状态下检测上下两级功率器件的故障状态，避免已经出现故障的功率器件被使能导通造成更多的损失。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块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，本申请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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种故障检测组件，其特征在于，所述故障检测组件应用于桥式驱动电路中任一桥臂的上、下级功率器件故障检测，该桥式驱动电路的每一相驱动桥臂包括上级功率器件及下级功率器件，所述上级功率器件与直流母线电连接，所述下级功率器件接地；

所述故障检测组件包括主控芯片、偏置电路及采样电路，所述偏置电路的第一端与所述直流母线电连接，所述偏置电路的第二端连接于所述上级功率器件及所述下级功率器件之间；所述采样电路的第一端连接于所述上级功率器件及所述下级功率器件之间，所述采样电路的第二端接地；所述采样电路还与所述主控芯片电连接；

所述采样电路用于当所述上级功率器件和所述下级功率器件未被使能导通时，采样所述上级功率器件和所述下级功率器件之间的电信号，并将采样信号发送至所述主控芯片；

所述主控芯片用于根据所述采样信号判断所述上级功率器件及所述下级功率器件的故障情况。

2.根据权利要求1所述的故障检测组件，其特征在于，所述偏置电路包括偏置电阻R3，所述采样电路包括第一分压电阻R1及第二分压电阻R2，所述第一分压电阻R1的第一端连接于所述上级功率器件和所述下级功率器件之间，所述第一分压电阻R1的第二端通过所述第二分压电阻R2接地；

所述采样信号为所述第二分压电阻R2上的分压；

所述主控芯片用于根据所述第二分压电阻R2上的分压判断所述上级功率器件及所述下级功率器件的故障情况。

3.根据权利要求2所述的故障检测组件，其特征在于，所述主控芯片用于当所述采样信号满足如下式子时，确定所述上级功率器件发生短路故障；

其中，所述V_采样为所述采样信号，V_BUS为所述直流母线的电压；式中所述R1为第一分压电阻R1的阻值，式中所述R2为第二分压电阻R2的阻值。

4.根据权利要求2所述的故障检测组件，其特征在于，所述主控芯片用于当所述采样信号满足如下式子时，判定所述上级功率器件及所述下级功率器件未发生短路故障；

其中，所述V_采样为所述采样信号，所述V_BUS为所述直流母线的电压；式中所述R1为第一分压电阻R1的阻值，式中所述R2为第二分压电阻R2的阻值，式中所述R3为所述偏置电阻R3的阻值。

5.根据权利要求1所述的故障检测组件，其特征在于，所述主控芯片用于当所述采样信号电压为0时，判定所述下级功率器件短路故障。

6.根据权利要求2所述的故障检测组件，其特征在于，所述采样电路还包括电容C，所述电容C并联于所述第二分压电阻R2的两端，所述电容C用于对所述采样信号进行滤波。

7.一种电子调速器，其特征在于，所述电子调速器包括如权利要求1～6任意一项所述的故障检测组件。

8.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括如权利要求7所述的电子调速器。

9.一种故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法应用于如权利要求1～6任意一项所述的故障检测组件，所述故障检测组件应用于桥式驱动电路中任一桥臂的上、下级功率器件故障检测，该桥式驱动电路的每一相驱动桥臂包括上级功率器件及下级功率器件，所述上级功率器件与直流母线电连接，所述下级功率器件接地；

所述故障检测组件包括主控芯片、偏置电路及采样电路，所述偏置电路包括偏置电阻R3，所述采样电路包括第一分压电阻R1及第二分压电阻R2，所述第一分压电阻R1的第一端连接于所述上级功率器件和所述下级功率器件之间，所述第一分压电阻R1的第二端通过所述第二分压电阻R2接地；所述采样电路还与所述主控芯片电连接；所述方法包括：

获取采样信号，所述采样信号为在所述上级功率器件和所述下级功率器件未使能导通时，所述第二分压电阻R2上的电压信号；

根据所述采样信号判断所述上级功率器件及所述下级功率器件是否发生故障。

10.根据权利要求9所述的故障检测方法，其特征在于，根据所述采样信号判断所述上级功率器件或所述下级功率器件是否发生故障的步骤包括：

当所述采样信号满足如下式子时，判定所述上级功率器件发生短路故障；

其中，所述V_采样为所述采样信号，V_BUS为所述直流母线的电压；所述R1为第一电阻R1的阻值，所述R2为第二分压电阻R2的阻值。

11.根据权利要求9所述的故障检测方法，其特征在于，根据所述采样信号判断所述上级功率器件或下级功率器件是否发生故障的步骤包括：

当所述采样信号满足如下式子时，判定所述上级功率器件及所述下级功率器件未发生短路故障；

其中，所述V_采样为所述采样信号压，V_BUS为所述直流母线的电压；所述R1为第一电阻R1的阻值，所述R2为第二分压电阻R2的阻值，所述R3为偏置电阻R3的阻值。

12.根据权利要求9所述的故障检测方法，其特征在于，根据所述采样信号判断所述上级功率器件或下级功率器件是否发生故障的步骤包括：

当所述采样信号电压为0时，判定所述下级功率器件发生短路故障。

13.一种故障检测装置，其特征在于，所述故障检测装置用于执行如权利要求9～12任意一项所述的故障检测方法，所述故障检测装置包括：

获取模块，用以获取采样信号，所述采样信号为在所述上级功率器件和所述下级功率器件未使能导通时，所述第二分压电阻R2上的电压；

判断模块，用以根据所述采样信号判断所述上级功率器件及所述下级功率器件是否发生故障。

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