CN112154600A - 电机控制装置、设备、系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电机控制装置(10)、设备、系统及其控制方法。该电机控制装置包括(10)：相电压检测电路(11)、控制电路(12)和驱动电路(13)；相电压检测电路(11)，用于检测电机(20)的相电压；控制电路(12)，用于向驱动电路(13)提供控制信号，控制信号用于控制电机(20)的转速，一个电机(20)对应一路控制信号，以及根据相电压向驱动电路(13)提供转子位置信号，转子位置信号用于表示电机(20)的转子的当前位置；驱动电路(13)，用于根据转子位置信号以及控制信号，按照预设换相逻辑向开关电路提供驱动信号，驱动信号用于控制开关电路的开关状态，以控制电机(20)转动。该电机控制装置减少了控制电机(20)所需要的PWM输出端的数量。

Description

电机控制装置、设备、系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种电机控制装置、设备、系统及其控制方法。

背景技术

无刷直流电机相比于有刷直流电机具有电机结构简单、无换相火花等优点，其应用也越来越广泛。其中，无刷直流电机包括无位置传感器的无刷直流电机，简称无感无刷直流电机。

通常，以三相无感无刷直流电机为例，三相无感无刷直流电机中各相对应控制电路的不同脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)输出端，控制电路依据各相的电压，采用六步换相原理，分别控制各相对应PWM输出端的PWM信号，各相对应PWM输出端的PWM信号经过驱动器对应转换为各相桥臂的驱动信号后，控制各相桥臂的功率管的开关状态，从而实现控制三相无感无刷直流电机转动。

然而，上述无感无刷直流电机的控制方式，存在对控制电路的PWM输出端占用过多的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种电机控制装置、设备、系统及其控制方法，用以解决现有技术中无感无刷直流电机的控制方式，对控制电路的PWM输出端占用过多的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种电机控制装置，包括：相电压检测电路、控制电路和驱动电路；所述控制电路分别与所述驱动电路和所述相电压检测电路电连接；所述相电压检测电路和所述驱动电路分别用于与电机的开关电路电连接；

其中，所述相电压检测电路，用于检测所述电机的相电压；

所述控制电路，用于向所述驱动电路提供控制信号，所述控制信号用于控制所述电机的转速，一个所述电机对应一路控制信号，以及根据所述相电压向所述驱动电路提供转子位置信号，所述转子位置信号用于表示所述电机的转子的当前位置；

所述驱动电路，用于根据所述转子位置信号以及所述控制信号，按照预设换相逻辑向所述开关电路提供驱动信号，所述驱动信号用于控制所述开关电路的开关状态，以控制所述电机转动。

第二方面，本申请实施例提供一种动力系统，包括：电机以及第一方面任一项所述的电机控制装置。

第三方面，本申请实施例提供一种多旋翼无人飞行器，包括第一方面任一项所述的电机控制装置、多个电机以及多个螺旋桨，所述电机控制装置与多个电机电连接，用于同时控制多个所述电机工作，每个所述螺旋桨安装在一个所述电机上，使得所述电机能够驱动所述螺旋桨转动，提供所述多旋翼无人飞行器飞行的动力。

第四方面，本申请实施例提供一种电机控制装置的控制方法，应用于第一方面任一项所述的电机控制装置，所述方法包括：

向所述驱动电路提供控制信号，所述控制信号用于控制所述电机的转速，一个所述电机对应一路控制信号；根据所述电机的相电压向所述驱动电路提供所述电机的转子位置信号。

第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包含至少一段代码，所述至少一段代码可由计算机执行，以控制所述计算机执行上述第四方面任一项所述的方法。

第六方面，本申请实施例提供一种计算机程序，当所述计算机程序被计算机执行时，用于实现上述第四方面任一项所述的方法。

本申请实施例提供一种电机控制装置、设备、系统及其控制方法，通过电机控制装置包括相电压检测电路、控制电路和驱动电路；其中，相电压检测电路用于检测电机的相电压，控制电路用于向驱动电路提供用于控制电机的转速的控制信号，一个电机对应一路控制信号，以及根据相电压向驱动电路提供用于表示电机转子的当前位置的转子位置信号，驱动电路用于根据转子位置信号以及控制信号，按照预设换相逻辑向开关电路提供用于控制开关电路的开关状态的驱动信号，以控制电机转动，实现了通过控制电路输出用于表示电机转子的当前位置的转子位置信号和用于控制电机转速的控制信号，并由驱动电路根据转子位置信号以及控制信号按照预设换相逻辑向电机的开关电路提供驱动信号的电机控制方式，使得电子控制装置只需要一路控制信号例如PWM信号即可对一个电机进行控制，与传统技术中电机控制装置需要6路或3路PWM信号才能控制一个电机相比，减少了控制电机所需要的PWM输出端的数量，从而降低了对于电机控制装置的PWM输出端的数量限制，有利于节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本申请实施例提供的动力系统100的结构示意图；

图2为传统技术中电机控制装置控制电机的原理示意图；

图3为传统技术中电机控制装置控制电机的原理示意图；

图4为本申请一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图；

图6为本申请又一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的相电压检测电路的结构示意图；

图8为本申请又一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图；

图9为本申请又一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图；

图10为本申请一实施例提供的电机控制方法的流程示意图；

图11为本申请一实施例提供的多旋翼无人飞行器的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的动力系统100的结构示意图。如图1所示，该动力系统100可以包括电机控制装置10和电机20，电机控制装置10可以与电机20电连接，电机20可以为无感无刷直流电机，或者任何可以作为无感无刷直流电机使用的电机，例如位置传感器故障的有感无刷直流电机。电机控制装置10可以包括控制电路和驱动电路。

传统技术中，以电机20为三相电机为例，动力系统100通常采用图2或图3所示的方式，实现电机控制装置10对电机20的控制。如图2所示，对于一个电机，电机控制装置10的控制电路分别输出6路PWM信号，输出的1A和1B两路PWM信号用于控制电机的一组桥臂，2A和2B两路PWM信号用于控制电机M的另一组桥臂，3A和3B两路PWM信号用于控制电机M的又一组桥臂。其中，1A和1B两路PWM信号经驱动电路转换为两路驱动信号后用于驱动开关管Q1和开关管Q4对应的一组桥臂，2A和2B两路PWM信号经驱动电路转换为两路驱动信号后用于驱动开关管Q3和开关管Q6对应的一组桥臂，3A和3B两路PWM信号经驱动电路转换为两路驱动信号后用于驱动开关管Q5和开关管Q2对应的一组桥臂。

参考图2可以看出，采用传统技术中图2所示的无刷无感直流电机的控制方式，控制一个电机需要占用6个PWM输出端。

如图3所示，对于一个电机，电机控制装置10的控制电路分别输出3路PWM信号和3路输入输出信号，输出的一路PWM信号1A和一路输入输出信号IO1用于控制电机的一组桥臂，一路PWM信号2A和一路输入输信号出IO2用于控制电机的另一组桥臂，一路PWM信号3A和一路输入输出信号IO3用于控制电机的又一组桥臂。其中，1A和IO1两路信号经驱动电路转换成两路驱动信号后用于驱动开关管Q1和开关管Q4对应的一组桥臂，2A和IO2两路信号经驱动电路转换成两路驱动信号后用于驱动开关管Q3和开关管Q6对应的一组桥臂，3A和IO3两路信号经驱动电路转换成两路驱动信号后用于驱动开关管Q5和开关管Q2对应的一组桥臂。需要说明的是，图2、图3中R1表示电阻。

可以看出，采用传统技术中图2所示的无刷无感直流电机的控制方式，控制一个电机需要占用6个PWM输出端，采用传统技术中图3所示的无刷无感直流电机的控制方式，控制一个电机需要占用3个PWM输出端，均存在占用PWM输出端较多的问题。

本申请实施例提供的电机控制装置，通过对于一个电机，控制电路输出转子位置信号和一路控制信号(例如，PWM信号)，驱动电路根据转子位置信号以及控制信号，按照预设换相逻辑提供驱动信号，以控制所述电机转动，实现了一个电机只需要占用一个PWM输出端的无刷无感直流电机的控制方式，与传统技术中需要一个电机需要占用6个或3个PWM输出端相比，减少了控制电机所需要的PWM输出端的数量，有利于节省成本。

需要说明的是，图1中以动力系统100中与电机控制装置10电连接的电机20的个数为1个为例，电机21的个数也可以为多个，例如2个，3个等。

下面结合附图，对本申请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。

图4为本申请一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图，电机控制装置10用于与电机20电连接。如图4所示，电机控制装置10包括：相电压检测电路11、控制电路12和驱动电路13；所述控制电路12分别与所述驱动电路13和所述相电压检测电路11电连接；所述相电压检测电路11和所述驱动电路13分别用于与电机20的开关电路电连接。

其中，所述相电压检测电路11，用于检测所述电机20的相电压。所述控制电路12，用于向所述驱动电路13提供控制信号，所述控制信号用于控制所述电机的转速，一个所述电机20对应一路控制信号，以及根据所述相电压向所述驱动电路13提供转子位置信号，所述转子位置信号用于表示所述电机的转子的当前位置。所述驱动电路13，用于根据所述转子位置信号以及所述控制信号，按照预设换相逻辑向所述开关电路提供驱动信号，所述驱动信号用于控制所述开关电路的开关状态，以控制所述电机20转动。

具体的，对于一个电机20，控制电路12能够向驱动电路13提供一路用于控制该电机20转速的控制信号，并能够根据该电机20的相电压向驱动电路13提供用于表示该电机20转子的当前位置的转子位置信号，驱动电路13能够根据该控制信号和该转子位置信号，按照预设换相逻辑向电机20的开关电路提供用于控制开关电路的开关状态的驱动信号，从而控制电机20转动。

以电机20为三相无感无刷直流电机为例，控制电路12能够向驱动电路13提供一路用于控制一个三相无感无刷直流电机转速的控制信号，并能够根据该三相无感无刷直流电机的相电压向驱动电路13提供用于表示该三相无感无刷直流电机转子的当前位置的转子位置信号，驱动电路13能够根据该控制信号和该转子位置信号，按照预设换相逻辑向三相无感无刷直流电机的开关电路提供用于控制开关电路的开关状态的6路驱动信号，该6路驱动信号用于控制三组桥臂，从而控制三相无感无刷直流电机转动。其中，对于三相无刷无感直流电机，开关电路例如可以图2、图3中的三组桥臂。

其中，控制信号具体可以为能够用于控制电机20转速的任意类型信号，示例性的，控制信号包括通过占空比控制电机转速的PWM信号。一路控制信号可以对应一个或多个电机20，具体的，当需要实现多个电机的独立控制时，多个电机可以与多个控制信号一一对应。

转子位置信号具体为能够用于表示电机转子的位置信息的任意类型信号。可选的，为了简化实现，转子位置信号具体可以为能够模拟特定位置传感器输出的信号，以特定位置传感器为霍尔传感器为例，转子位置信号例如可以为霍尔信号。例如假设电机20为三相电机且特定位置传感器为霍尔传感器，且霍尔传感器相互之间间隔120°则三相分别为A相、B相和C相时，一个电机20可以对应的转子位置信号可以包括3路信号，分别为A相对应的霍尔信号HA、B相对应的路霍尔信号HB和C相对应的路霍尔信号HC。

预设换相逻辑为控制电机20转动需要满足的电子换相逻辑，预设换相逻辑具体可以根据需求灵活实现。以电机20为三相电机，其开关电路如图2、图3中所示为例，六步换相原理例如可以如下表1所示。

表1

转子位置的变化	Q1	Q3	Q5	Q4	Q6	Q2
							位置1→位置2	1	0	0	0	0	1
位置2→位置3	0	1	0	0	0	1
							位置3→位置4	0	1	0	1	0	0
位置4→位置5	0	0	1	1	0	0
							位置5→位置6	0	0	1	0	1	0
位置6→位置1	1	0	0	0	1	0

以表1为例，驱动电路13在根据转子位置信号确定转子的位置处于位置1→位置2时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q1和Q4采用上下管互补的方式斩波，Q2恒通，Q3、Q5和Q6关闭；驱动电路13在根据转子位置信号确定转子的位置处于位置2→位置3时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q3和Q6采用上下管互补的方式斩波，Q2恒通，Q1、Q4和Q5关闭；驱动电路13在根据转子位置信号确定转子的位置处于位置3→位置4时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q3和Q6采用上下管互补的方式斩波，Q4恒通，Q1、Q2和Q5关闭；驱动电路13在根据转子位置信号确定转子的位置处于位置4→位置5时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q2和Q5采用上下管互补的方式斩波，Q4恒通，Q1、Q3和Q6关闭；驱动电路13在根据转子位置信号确定转子的位置处于位置5→位置6时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q2和Q5采用上下管互补的方式斩波，Q6恒通，Q1、Q3和Q4关闭；驱动电路13在根据转子位置信号确定转子的位置处于位置6→位置1时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q1和Q4采用上下管互补的方式斩波，Q6恒通，Q2、Q3和Q5关闭。

在表1的基础上，假设转子位置信号模拟120°霍尔传感器输出的信号，则六步换相原理例如可以如下表2所示。

表2

HA	HB	HC	Q1	Q3	Q5	Q4	Q6	Q2
									1	0	0	1	0	0	0	0	1
1	1	0	0	1	0	0	0	1
									0	1	0	0	1	0	1	0	0
0	1	1	0	0	1	1	0	0
									0	0	1	0	0	1	0	1	0
1	0	1	1	0	0	0	1	0

以表2为例，驱动电路13在A、B和C三相的转子位置信号分别为“100”时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q1和Q4采用上下管互补的方式斩波，Q2恒通，Q3、Q5和Q6关闭；驱动电路13在A、B和C三相的转子位置信号分别为“110”时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q3和Q6采用上下管互补的方式斩波，Q2恒通，Q1、Q4和Q5关闭；驱动电路13在A、B和C三相的转子位置信号分别为“010”时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q3和Q6采用上下管互补的方式斩波，Q4恒通，Q1、Q2和Q5关闭；驱动电路13在A、B和C三相的转子位置信号分别为“011”时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q2和Q5采用上下管互补的方式斩波，Q4恒通，Q1、Q3和Q6关闭；驱动电路13在A、B和C三相的转子位置信号分别为“001”时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q2和Q5采用上下管互补的方式斩波，Q6恒通，Q1、Q3和Q4关闭；驱动电路13在A、B和C三相的转子位置信号分别为“101”时，根据表1以及控制信号输出驱动信号，以控制Q1和Q4采用上下管互补的方式斩波，Q6恒通，Q2、Q3和Q5关闭。

需要说明的是，表1以及表2所述的情况仅为代表实施例，当然，在其他实施例中，上述表格中的映射关系可能不相同。

本实施例中，通过电机控制装置包括相电压检测电路、控制电路和驱动电路；其中，相电压检测电路用于检测电机的相电压，控制电路用于向驱动电路提供用于控制电机的转速的控制信号，一个电机对应一路控制信号，以及根据相电压向驱动电路提供用于表示电机转子的当前位置的转子位置信号，驱动电路用于根据转子位置信号以及控制信号，按照预设换相逻辑向开关电路提供用于控制开关电路的开关状态的驱动信号，以控制电机转动，实现了通过控制电路输出用于表示电机转子的当前位置的转子位置信号和用于控制电机转速的控制信号，并由驱动电路根据转子位置信号以及控制信号按照预设换相逻辑向电机的开关电路提供驱动信号的电机控制方式，使得电子控制装置只需要一路控制信号例如PWM信号即可对一个电机进行控制，与传统技术中电机控制装置需要6路或3路PWM信号才能控制一个电机相比，减少了控制电机所需要的PWM输出端的数量，从而降低了对于电机控制装置的PWM输出端的数量限制，有利于节省成本。

在图4所示实施例的基础上，进一步的，所述控制电路12，具体可以用于根据所述相电压确定所述转子的当前位置，并根据所述转子的当前位置向所述驱动电路提供所述转子位置信号。

其中，转子位置信号是用于向驱动电路指示如何根据预设换相逻辑进行换相控制，以使驱动电路能够按照预设换相逻辑控制开关电路的开关状态。例如，假设转子转动一圈依次经过位置1至位置6，则当控制电路12根据相电压确定转子的当前位置处于位置1到位置2之间时，可以向驱动信号提供的转子位置信号“100”；当控制电路12根据相电压确定转子的当前位置处于位置2到位置3之间时，可以向驱动信号提供的转子位置信号“110”；当控制电路12根据相电压确定转子的当前位置处于位置3到位置4之间时，可以向驱动信号提供的转子位置信号“010”；当控制电路12根据相电压确定转子的当前位置处于位置4到位置5之间时，可以向驱动信号提供的转子位置信号“011”；当控制电路12根据相电压确定转子的当前位置处于位置5到位置6之间时，可以向驱动信号提供的转子位置信号“001”；当控制电路12根据相电压确定转子的当前位置处于位置6到位置1之间时，可以向驱动信号提供的转子位置信号“101”。需要说明的是，驱动电路和控制电路对于转子位置信号的理解应一致，例如，当转子位置信号为“100”，驱动电路可以确定转子的当前位置处于位置1到位置2之间。

需要说明的是，对于根据相电压确定转子的当前位置的具体方式，本申请实施例不做限定。

在图4所示实施例的基础上，进一步的，所述控制电路12，具体可以用于在根据所述相电压确定所述电机20的反电动势过零点之后，根据所述相电压更新所述转子位置信号的电平状态。由于在电机的反电动势过零点时，表示需要进行换相，因此通过在根据相电压确定反电动势过零点之后，再根据相电压更新转子位置信号的电平状态，避免了控制电路需要频繁确定转子位置信号导致实现复杂的问题，有利于简化实现。例如，首先，控制电路12确定电机的反电动势过零点之后，可以根据相电压更新转子位置信号的电平状态为“100”，转子位置信号的电平状态可以维持为“100”直至控制电路12再次确定电机的反电动势过零点之后，再根据相电压更新转子位置信号的电平状态为“110”。需要说明的是，对于根据相电压确定电机的反电动势过零点的具体方式，本申请实施例不做限定。

图5为本申请另一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图，本实施例在图4所示实施例的基础上，主要描述了控制电路12提供控制信号可选实现方式。如图5所示，所述控制电路12可以包括第一连接端121和信号产生子电路122；所述第一连接端121分别与所述信号产生子电路122和所述驱动电路13电连接；所述信号产生子电路122，用于产生所述控制信号。

具体的，对于一个电机20，信号产生子电路122能够产生一路用于控制该电机20的转速的控制信号，并通过第一连接端121向驱动电路13提供该控制信号。其中，信号产生子电路122具体为能够产生控制信号的任意类型电路。第一连接端121具体为能够实现将所述信号产生子电路122与所述驱动电路13电连接的任意类型端。

示例性的，信号产生子电路122可以根据电机20的目标转速，确定控制信号的特征信息，并根据所确定的特征信息产生控制信号。示例性的，信号产生子电路可以受控于其他电路或器件(例如，控制器)，获得其他电路或器件指示的控制信号的特征信息，并根据指示的特征信息产生控制信号。以控制信号为PWM信号为例，特征信息可以包括占空比。

需要说明的是，第一连接端121与信号产生子电路122和驱动电路13可以直接电连接，或者也可以通过其他器件间接电连接。

示例性的，一个所述信号产生子电路122能够独立输出多路信号，所述多路信号中的一路信号用于作为所述电机20的控制信号。示例性的，一个信号产生子电路能够独立输出两路PWM信号。通过多路信号中的一路信号用于作为电机20的控制信号，实现了虽然一个信号产生子电路能够产生多路信号，但在进行电机控制时只使用多路信号中的一路，避免了在实现时考虑一个信号产生子电路输出的不同路信号之间的限制问题，有利于简化实现。进一步的，一个所述电机20可以对应一个所述信号产生子电路122，即电机20与信号产生子电路122可以一一对应。通过电机20与信号产生子电路122一一对应，既能够简化实现，又能够实现不同电机的独立控制。

示例性的，一个所述信号产生子电路能够独立输出多路信号，所述多路信号用于作为不同所述电机的控制信号，此时多个电机对应一个信号产生子电路。通过多路信号用于作为不同电机20的控制信号，实现了能够最大限度利用一个信号产生子电路所能够产生的信号，有利于减少控制电机所需的信号产生子电路的数量，降低了对信号产生子电路的数量要求，有利于节省成本。

示例性的，所述控制电路12包括控制器(controller)；所述信号产生子电路122为所述控制器内置的信号产生模块。以控制信号为PWM信号为例，控制器可以内置的信号产生模块可以为PWM模块。通过信号产生子电路为控制器内置的信号产生模块，实现了由控制器完成产生控制信号的功能，有利于简化硬件实现。示例性的，所述控制器包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。由于MCU具有集成度高、体积小、价格低等特点，从而有利于减小电机控制装置的体积、降低电机控制装置的成本。

示例性的，所述第一连接端为所述控制器的所述信号产生模块对应的引脚。以信号产生模块为PWM模块为例，第一连接端具体可以为PWM对应的引脚，即PWM引脚。通过第一连接端为控制器的信号产生模块对应的引脚，使得控制器内置的信号产生模块产生控制信号能够通过信号产生模块对应的引脚提供给驱动电路。

本实施例中，通过控制电路包括第一连接端和信号产生子电路，其中，第一连接端分别与信号产生子电路和驱动电路电连接，信号产生子电路用于产生控制信号，实现了对于一个电机，信号产生子电路能够产生控制信号并通过第一连接端向驱动电路提供该控制信号，从而使得控制电路能够向驱动电路提供控制信号。

图6为本申请另一实施例提供的电机控制装置10的结构示意图，本实施例在图4所示实施例的基础上，主要描述了控制电路12提供转子位置信号的可选实现方式。如图6所示，所述控制电路12可以包括第二连接端123和位置子电路124；所述第二连接端123分别与所述位置子电路124和所述驱动电路13电连接；所述位置子电路124，用于根据所述电机20的相电压产生转子位置信号。

具体的，位置子电路124能够根据电机20的相电压产生转子位置信号，并通过第二连接端123将转子位置信号提供给驱动电路13。其中，位置子电路124具体为能够根据电机20的相电压产生转子位置信号的任意类型电路。第二连接端123具体为能够实现将所述位置子电路124与所述驱动电路13电连接的任意类型端。

示例性的，所述位置子电路包括控制器。由于根据电机的相电压产生转子位置信号，通过对控制器进行编程容易实现，因此通过位置子电路包括控制器有利于简化实现。示例性的，所述控制器包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。

示例性的，所述第二连接端为所述控制器的引脚。示例性的，所述第二连接端具体可以为控制器的通用型之输入输出(General-purpose input/output，GPIO)引脚。通过第二连接端为控制器的引脚，使得控制器产生的转子位置信号能够通过其引脚提供给驱动电路。

需要说明的是，第二连接端123与位置子电路124和驱动电路13可以直接电连接，或者也可以通过其他器件间接电连接。

示例性的，如图6所示，所述控制电路23还可以包括：第三连接端125和模数转换(Analog-to-digital conversion，ADC)子电路126；所述第三连接端125分别与所述相电压检测电路11和所述模数转换子电路126电连接；所述模数转换子电路126还与所述位置子电路124电连接；所述模数转换子电路126，用于将所述相电压由模拟信号转换为数字信号，得到转换后的相电压；所述位置子电路124，具体用于根据所述转换后的相电压产生转子位置信号。

具体的，模数转换子电路126将相电压检测电路11检测到的相电压由模拟信号转换为数字信号，得到转换后的相电压，并通过第三连接端125将转换后的相电压提供给位置子电路124，进一步的，位置子电路124根据转换后的相电压产生转子位置信号。由于数字信号相比于模拟信号便于进一步处理通过模数转换子电路能够实现将相电压检测电路检测到的相电压由模拟信号转换为数字信号，能够便于位置子电路的进一步处理。

需要说明的是，第三连接端125与模数转换子电路126和位置子电路124可以直接电连接，或者也可以通过其他器件间接电连接。

其中，模数转换子电路126具体为能够实现模数转换功能的任意类型电路。第三连接端125具体为能够实现将模数转换子电路126与位置子电路124电连接的任意类型端。

示例性的，所述控制电路包括控制器，所述模数转换子电路126为所述控制器内置的模数转换模块。通过模数转换子电路为控制器内置的模数转换模块，实现了由控制器完成产生模数转换的功能，有利于简化硬件实现。示例性的，所述控制器包括MCU。

示例性的，所述第三连接端125为所述控制器的所述模数转换模块对应的引脚。通过第三连接端为控制器的模数转换模块对应的引脚，使得相电压检测电路检测到的模拟相电压能够通过控制器内置的模数转换模块对应的引脚提供给模数转换模块。其中，以电机20为三相电机为例，相电压检测电路11例如可以如图7所示。参考图7，开关电路的a相桥臂的电压Ua可以经电阻R5和R6分压，通过R6的分压可以检测得到a相的相电压，a相的相电压可以经过控制器内置的模数转换模块对应的模数AD3引脚输入至模数转换模块；开关电路的b相桥臂的电压Ub可以经电阻R3和R4分压，通过R4的分压可以检测得到b相的相电压，b相的相电压可以经过控制器内置的模数转换模块对应的模数AD2引脚输入至模数转换模块；开关电路的c相桥臂的电压Uc可以经电阻R1和R2分压，通过R2的分压可以检测得到c相的相电压，c相的相电压可以经过控制器内置的模数转换模块对应的AD1引脚输入至模数转换模块。

本实施例中，通过控制电路包括第二连接端和位置子电路，其中，第二连接端分别与位置子电路和所述驱动电路电连接，位置子电路用于根据电机的相电压产生转子位置信号，实现了位置子电路能够产生转子位置信号并通过第二连接端向驱动电路提供该转子位置信号，从而使得控制电路能够向驱动电路提供转子位置信号。

在上述实施例的基础上，可选的，电机控制装置还可以包括：所述开关电路；所述开关电路与所述驱动电路12电连接；所述开关电路，用于驱动所述电机20转动；通过电机控制装置包括开关电路，实现了电机控制装置能够直接与电机本体电连接，使得电机控制装置能够用于对电机本体的控制，扩大了电机控制装置的使用场景。

在上述实施例的基础上，可选的，电机控制装置还可以包括：电流检测电路，所述电流检测电路用于与所述开关电路电连接；所述电流检测电路，与所述控制电路12电连接，用于检测所述电机20的母线电流；所述控制电路12，还用于在确定所述母线电流异常时，进行第一异常保护处理。通过电机控制装置包括电流检测电路，能够实现母线电流异常时的保护处理，有利于提高电机控制的安全性。

具体的，电流检测电路可以通过开关电路检测获得电机的母线电流，进一步的，控制电路12可以根据电机的母线电流在确定母线电流异常时进行第一异常保护处理。其中，母线电流异常例如可以包括母线电流过大。

电流检测电路具体为能够检测母线电流的任意类型电路，例如可采用运放搭建的差分放大电路实现，又例如对于内置运放的控制器，可使用内置运放实现，减少运放芯片。第一异常保护处理可以根据需求灵活实现，例如，可以包括取消向驱动电路提供控制信号，以停止驱动电机转动。

在上述实施例的基础上，可选的，所述驱动电路13，还用于在确定所述开关电路异常时，向所述控制电路12提供异常信号；所述控制电路12，还用于在接收到所述异常信号时，进行第二异常保护处理。通过驱动电路在开关电路异常时向控制电路提供异常信号，控制电路在接收到异常信号时进行第二异常保护处理，能够实现开关电路异常时的保护处理，有利于提高电机控制的安全性。

具体的，驱动电路13可以在确定开关电路异常时，向控制电路12提供异常信号，进一步的，控制电路12可以在接收到所述异常信号时，进行第二异常保护处理。

其中，开关电路异常例如可以包括开关管短路、过温、欠压等，开关管可以为金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)管。异常信号例如可以作为控制电路12的中断处理信号，通过异常信号作为中断处理信号可以提高控制电路对开关电路异常的响应速度。第二异常保护处理可以根据需求灵活实现，例如，可以包括取消向驱动电路提供控制信号，以停止驱动电机转动。

在上述实施例的基础上，可选的，所述驱动电路13包括内置转子位置信号输入和预设换相逻辑的驱动器(Driver)。该驱动器例如可以为内置霍尔(HALL)输入及120°换相逻辑的MOS管驱动器。通过驱动电路包括内置转子位置信号输入和预设换相逻辑的驱动器，使得能够基于支持根据转子位置信号按照预设换相逻辑提供驱动信号的驱动器，实现前述驱动电路13的功能，有利于简化实现。

以控制信号为PWM信号，控制电路包括MCU，控制器内置PWM模块和ADC模块，控制电路输出的转子位置信号模拟霍尔信号，驱动电路包括内置霍尔输入及120°换相逻辑的驱动器，且电机控制装置控制1个三相电机20为例，电机控制装置10控制电机20的示意图可以如图8所示。参考图8，对于一个电机M1，相电压检测电路通过M1的开关电路检测M1的相电压获得相电压信号，控制器内置的ADC将相电压信号由模拟信号转换为数字信号，控制器根据转换后的相电压信号产生转子位置信号HA、HB和HC并通过GPIO输出三路IO信号HA、HB和HC，另外，控制器控制内置的PWM1模块输出一路PWM信号1A。进一步的，内置霍尔输入及120°换相逻辑的驱动器根据一路PWM信号1A和三路IO信号HA、HB和HC，按照120°换相逻辑向电机M1的开关电路提供6路驱动信号，分别用于驱动开关电路Q1和Q4组成的一组桥臂，Q3和Q6组成的另一组桥臂，Q5和Q2组成的又一组桥臂，从而控制电机M1转动。在电机M1转动的过程中，电路检测电路通过M1的开关电路检测电机M1的母线电流获得母线电流信号，控制器内置的ADC将母线电流信号由模拟信号转换为数字信号，进一步的控制器能够根据转换后的母线电流信号进行异常保护。

需要说明的是，图8中开关电路中的R表示电阻。

在图8的基础上，假设电机的个数等于4，且四个电机之间独立控制，则电机控制装置10控制电机20的示意图可以如图9所示。参考图9，对于电机M1、M2、M3和M4，4个电机，每个电机均有对应的开关电路、驱动器、电流检测电路和相电压检测电路，电机M2-电机M4的控制原理与M1类似，区别主要在于：控制器内置的PWM1模块独立输出的两路PWM信号1A和1B分别作为电机M1和电机M2的控制信号，控制器内置的PWM2模块独立输出的两路PWM信号2A和2B分别作为电机M4和M3的控制信号，以降低对PWM模块的数量要求。

需要说明的是，图9中电机M1、M2、M3和M4开关电路的结构与图8中电机M1开关电路的结构类似，均可以包括三组桥臂，在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种动力系统，包括电机20以及上述实施例所述的电机控制装置10。

示例性的，所述系统应用于可移动平台。示例性的，可移动平台可以包括无人飞行器。

示例性的，所述电机20的个数为4个，且4个所述电机的控制信号相互独立。

示例性的，所述电机20包括无感无刷直流电机。

图10为本申请一实施例提供的电机控制方法的流程示意图；本实施例的方法可以应用于前述电机控制装置10，具体可以由电机控制装置10中的控制电路执行。如图10所示，本实施例的方法可以包括：

步骤1001，向所述驱动电路13提供控制信号，所述控制信号用于控制所述电机的转速，一个所述电机对应一路控制信号。

步骤1002，根据所述电机的相电压向所述驱动电路13提供所述电机的转子位置信号。

需要说明的是，步骤1001与步骤1002可以没有先后顺序限制。

本实施例提供的电机控制方法，可以实现前述电机控制装置10中控制电路的技术方案，其实现原理和技术效果与装置实施例类似，在此不再赘述。

图1所示的动力系统100可以应用于多旋翼无人飞行器，图11为本申请一实施例提供的多旋翼无人飞行器110的结构示意图。如图11所示，该多旋翼无人飞行器包括上述实施例所述的电机控制装置10、多个电机20以及多个螺旋桨30，所述电机控制装置10与多个电机20电连接，用于同时控制多个所述电机20工作，每个所述螺旋桨30安装在一个所述电机20上，使得所述电机20能够驱动所述螺旋桨30转动，提供所述多旋翼无人飞行器飞行的动力。需要说明的是，电机控制装置10的具体内容可以参见前述实施例的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，图11中以电机20的个数为4个为例。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (29)

1.一种电机控制装置，其特征在于，包括：相电压检测电路、控制电路和驱动电路；所述控制电路分别与所述驱动电路和所述相电压检测电路电连接；所述相电压检测电路和所述驱动电路分别用于与电机的开关电路电连接；

其中，所述相电压检测电路，用于检测所述电机的相电压；

所述控制电路，用于向所述驱动电路提供控制信号，所述控制信号用于控制所述电机的转速，一个所述电机对应一路控制信号，以及根据所述相电压向所述驱动电路提供转子位置信号，所述转子位置信号用于表示所述电机的转子的当前位置；

所述驱动电路，用于根据所述转子位置信号以及所述控制信号，按照预设换相逻辑向所述开关电路提供驱动信号，所述驱动信号用于控制所述开关电路的开关状态，以控制所述电机转动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路，具体用于根据所述相电压确定所述转子的当前位置，并根据所述转子的当前位置向所述驱动电路提供所述转子位置信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路，具体用于在根据所述相电压确定所述电机的反电动势过零点之后，根据所述相电压更新所述转子位置信号的电平状态。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括第一连接端和信号产生子电路；所述第一连接端分别与所述信号产生子电路和所述驱动电路电连接；

所述信号产生子电路，用于产生所述控制信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，一个所述信号产生子电路能够独立输出多路信号，一个所述电机对应一个所述信号产生子电路。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，一个所述信号产生子电路能够独立输出多路信号，多个所述电机对应一个所述信号产生子电路。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括控制器；所述信号产生子电路为所述控制器内置的信号产生模块。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一连接端为所述控制器的所述信号产生模块对应的引脚。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括第二连接端和位置子电路；所述第二连接端分别与所述位置子电路和所述驱动电路电连接；

所述位置子电路，用于根据所述电机的相电压产生转子位置信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述位置子电路包括控制器。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二连接端为所述控制器的引脚。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制电路还包括：第三连接端和模数转换子电路；所述第三连接端分别与所述相电压检测电路和所述模数转换子电路电连接；所述模数转换子电路还与所述位置子电路电连接；

所述模数转换子电路，用于将所述相电压由模拟信号转换为数字信号，得到转换后的相电压；

所述位置子电路，具体用于根据所述转换后的相电压产生转子位置信号。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括控制器，所述模数转换子电路为所述控制器内置的模数转换模块。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第三连接端为所述控制器的所述模数转换模块对应的引脚。

15.根据权利要求7、8、10、11、13或14中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器包括微控制单元MCU。

16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：所述开关电路；所述开关电路与所述驱动电路电连接；

所述开关电路，用于驱动所述电机转动。

17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：电流检测电路，所述电流检测电路用于与所述开关电路电连接；

所述电流检测电路，与所述控制电路电连接，用于检测所述电机的母线电流；

所述控制电路，还用于在确定所述母线电流异常时，进行第一异常保护处理。

18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电路，还用于在确定所述开关电路异常时，向所述控制电路提供异常信号；

所述控制电路，还用于在接收到所述异常信号时，进行第二异常保护处理。

19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电路包括内置转子位置信号输入和预设换相逻辑的驱动器。

20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子位置信号包括霍尔信号。

21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制信号包括脉冲宽度调制PWM信号。

22.一种动力系统，其特征在于，包括电机以及权利要求1-21任一项所述的电机控制装置。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统应用于可移动平台。

24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述电机的个数为4个，且4个所述电机的控制信号相互独立。

25.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述电机包括无感无刷直流电机。

26.一种多旋翼无人飞行器，其特征在于，包括权利要求1-21任一项所述的电机控制装置、多个电机以及多个螺旋桨，所述电机控制装置与多个电机电连接，用于同时控制多个所述电机工作，每个所述螺旋桨安装在一个所述电机上，使得所述电机能够驱动所述螺旋桨转动，提供所述多旋翼无人飞行器飞行的动力。

27.一种电机控制装置的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-21任一项所述的电机控制装置，所述方法包括：

向所述驱动电路提供控制信号，所述控制信号用于控制所述电机的转速，一个所述电机对应一路控制信号；

根据所述电机的相电压向所述驱动电路提供所述电机的转子位置信号。

28.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包含至少一段代码，所述至少一段代码可由计算机执行，以控制所述计算机执行如权利要求27所述的方法。

29.一种计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被计算机执行时，用于实现如权利要求27所述的方法。

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