无刷直流电机驱动器的温度控制方法及装置与流程

本发明涉及电动机领域，特别涉及一种无刷直流电机驱动器的温度控制方法及其装置。

背景技术：

无刷直流电机的驱动器主要包括控制芯片、功率器件及通讯接口等。当电机高速运行或者环境温度异常时，容易引起功率器件因温度过高而烧毁。

为解决上述问题，在无刷直流电机系统中，大多会配置一个温度控制装置。现有的温度控制装置包括温度检测模块和电机启/停控制模块，当温度检测模块检测到功率器件温度低于保护温度时，电机启/停控制模块控制电机工作；当温度检测模块检测到功率器件的温度高于保护温度时，电机启/停控制模块控制电机停止工作。这样，就解决了功率器件因温度过高而烧毁的问题。

然而，电机的频繁启/停会造成电机的使用寿命缩短，进而降低无刷直流电机系统的可靠性。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种无刷直流电机驱动器的温度控制方法，旨在提高无刷直流电机系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明提出一种无刷直流电机驱动器的温度控制方法，该驱动器包括功率器件，所述无刷直流电机驱动器的温度控制方法包括以下步骤：

温度传感器获取被检测的所述功率器件的温度；

当获取的所述功率器件的温度处于预设的温度区间内时，根据所述功率器件的温度获取对应的转速调节量；

根据所述转速调节量调整无刷直流电机的运转速度，并控制所述无刷直流电机按照调整后的速度运转。

优选地，所述当获取的所述功率器件的温度处于预设的温度区间内时，根据所述功率器件的温度获取对应的转速调节量的步骤包括：

当获取的所述功率器件的温度处于预设的温度区间时，计算获取的所述功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值；

根据所述差值确定所述无刷直流电机的转速调节量。

优选地，所述根据所述转速调节量调整无刷直流电机的运转速度，并控制所述无刷直流电机按照调整后的速度运转步骤包括：

获取与所述转速调节量对应的第一预设转速；

在所述无刷直流电机的初始运转速度上减少所述第一预设转速，并控制所述无刷直流电机按照调整后的速度运转。

优选地，所述在所述无刷直流电机的初始运转速度上减少所述第一预设转速，并控制所述无刷直流电机按照调整后的速度运转的步骤之后还包括：

当获取的所述功率器件的温度小于所述预设的温度区间的最小值时，控制所述无刷直流电机以所述初始运转速度运转。

优选地，所述温度传感器获取被检测的所述功率器件的温度步骤之后还包括：

当获取的所述功率器件的温度大于所述预设的温度区间的最大值时，控制所述无刷直流电机停机。

对应地，本发明还提出一种直流电机驱动器的温度控制装置，该驱动器包括功率器件，所述无刷直流电机驱动器的温度控制装置包括：

温度获取模块，用于获取温度传感器检测的所述功率器件的温度；

转速调节量获取模块，用于在获取的所述功率器件的温度处于预设的温度区间内时，根据所述功率器件的温度获取对应的转速调节量；

第一转速控制模块，用于根据所述转速调节量调整无刷直流电机的运转速度，并控制所述无刷直流电机按照调整后的速度运转。

优选地，所述转速调节量获取模块包括：

差值计算单元，用于在获取的所述功率器件的温度处于预设的温度区间时，计算获取的所述功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值；

转速调节量确定单元，用于根据所述差值确定所述无刷直流电机的转速调节量。

优选地，所述第一转速控制模块包括：

获取单元，用于获取与所述转速调节量对应的第一预设转速；

第一转速控制单元，用于在所述无刷直流电机的初始运转速度上减少所述第一预设转速，并控制所述无刷直流电机按照调整后的速度运转。

优选地，所述第一转速控制模块还包括：

第二转速控制单元，用于在获取的所述功率器件的温度小于所述预设的温度区间的最小值时，控制所述无刷直流电机以所述初始运转速度运转。

优选地，所述无刷直流电机驱动器的温度控制装置还包括：

第二转速控制模块，用于在获取的所述功率器件的温度大于所述预设的温度区间的最大值时，控制所述无刷直流电机停机。

本发明技术方案通过根据功率器件的温度调整无刷直流电机的运转速度，使得功率器件的温度积累速率减缓，进而防止功率器件因温度过高而烧毁。相较于现有技术，本发明技术方案延长了无刷直流电机的持续运行时间，减小了功率器件的启停频率，延长了无刷直流电机的使用寿命，增强了无刷直流电机驱动系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明无刷直流电机驱动器的温度控制方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明无刷直流电机驱动器的温度控制方法一实施例的温度变化示意图；

图3为在获取的功率器件的温度处于预设的温度区间内时，根据功率器件的温度获取对应的转速调节量的细化流程示意图；

图4为根据转速调节量调整无刷直流电机的运转速度，并控制无刷直流电机按照调整后的速度运转的细化流程示意图；

图5为本发明无刷直流电机驱动器的温度控制装置一实施例的功能模块示意图；

图6为图5中转速调节量获取模块一实施例的功能模块示意图；

图7为图5中第一转速控制模块一实施例的功能模块示意图；

图8为图5中第一转速控制模块另一实施例的功能模块示意图；

图9为本发明无刷直流电机驱动器的温度控制装置另一实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种无刷直流电机驱动器的温度控制方法。该无刷直流电机驱动器包括功率器件。

参照图1，在一实施例中，该无刷直流电机驱动器的温度控制方法包括：

S100：温度传感器获取被检测的功率器件的温度；

需要说明的是，在无刷直流电机运行过程中，相较于驱动器中的其它器件，功率器件比较容易因温度过高而烧毁。出于保护功率器件的目的，在对无刷直流电机的温度进行控制时，优选以功率器件的温度作为参考。

温度传感器可以是一种集成的、可以独立安装的器件，也可以是由电子元器件组成的温度采集装置，此处不做限制。在一具体实施例中，温度传感器包括热敏电阻(图未示出)及其外围电路。在检测功率器件的温度时，使热敏电阻靠近功率器件，对于功率器件的不同温度，热敏电阻有不同的阻值。这样，就可以根据热敏电阻不同的分压值或者流过热敏电阻的不同电流来获取功率器件的温度。

S200：当获取的功率器件的温度处于预设的温度区间内时，根据功率器件的温度获取对应的转速调节量；

如图2所示，无刷直流电机驱动系统启动后，在0～t1时间段：功率器件温度比较低，无刷直流电机以初始运转速度V1运转，以使无刷直流电机驱动系统具有比较高的效率。在此过程中，功率器件温度持续升高，至t1时刻，功率器件的温度升至T1。

在t1～t2时间段：t1时刻，功率器件已经积累部分热量，若无刷直流电机保持此前的速度继续运转，则功率器件可能会在短时间内因温度过高而烧毁。此时，需要对功率器件的温度进行控制，以保护功率器件。在此过程中，功率器件的温度继续升高，至t2时刻，功率器件的温度升至T2，此后，若功率器件的温度升高至大于T2，则功率器件将会被烧毁。

本实施例中，预设的温度区间即为[T1，T2]，其中，T1为需要对功率器件实施保护的第一阈值温度，T2为需要对功率器件实施保护的第二阈值温度。

值得一提的是，预设的温度区间[T1，T2]包括多个温度子区间，比如[T1，Ta)、[Ta，Tb)以及[Tb，T2]。上述根据功率器件的温度获取对应的转速调节量，可以是指根据功率器件的具体温度获取对应的转速调节量，比如说，功率器件的温度为Ta，对应的转速调节量为Sa；功率器件的温度为Tb，对应的转速调节量为Sb。也可以是指根据功率器件的具体温度所处的温度子区间获取对应的转速调节量，比如说，功率器件的温度为Ta，所处的温度子区间为[Ta，Tb)，对应的转速调节量为Sa；功率器件的温度为Tb，所处的温度子区间为[Tb，T2]，对应的转速调节量为Sb。当然，还可以将获取的功率器件的温度进行一定规则的运算获取对应的转速调节量，比如说，当功率器件的温度为Ta，对应的转速调节量为T1/Ta；功率器件的温度为Tb，对应的转速调节量为T1/Tb。此处不做限制。

S300：根据转速调节量调整无刷直流电机的运转速度，并控制无刷直流电机按照调整后的速度运转。

本实施例中，无刷直流电机调整后的运转速度是指无刷直流电机的初始运转速度V1与转速调节量按照某一规则运算后得到的定值。比如说，当获取的转速调节量为Sa时，调整后的运转速度为V1*Sa；当获取的转速调节量为Sb时，调整后的运转速度为V1*Sb。或者，当获取的转速调节量为Sa时，调整后的运转速度为V1-K*Sa；当获取的转速调节量为Sb时，调整后的运转速度为V1-K*Sb；其中，K为常数。无刷直流电机的初始运转速度、转速调节量及调整后的运转速度的具体运算规格此处不做限制。

本发明技术方案通过根据功率器件的温度调整无刷直流电机的运转速度，使得功率器件的温度积累速率减缓，进而防止功率器件因温度过高而烧毁。相较于现有技术，本发明技术方案延长了无刷直流电机的持续运行时间，减小了功率器件的启停频率，延长了无刷直流电机的使用寿命，增强了无刷直流电机驱动系统的可靠性。

参照图3，在一优选实施例中，上述当获取的功率器件的温度处于预设的温度区间内时，根据功率器件的温度获取对应的转速调节量具体包括：

S210：当获取的功率器件的温度处于预设的温度区间时，计算获取的功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值；

S220：根据差值确定无刷直流电机的转速调节量。

可以理解的是，当功率器件的温度比较高时，对应的转速调节量比较大；当功率器件的温度比较低时，对应的转速调节量比较小。也就是说，功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值越大，对应的转速调节量越大。计算方便。当然，也可以根据获取的功率器件的温度与预设的温度区间的最大值的比值确定对应的转速调节量，此处不做限制。

参照图4，在一优选实施例中，上述根据转速调节量调整无刷直流电机的运转速度，并控制无刷直流电机按照调整后的速度运转具体包括：

S310：获取与转速调节量对应的第一预设转速；

本实施例中，转速调节量是指获取的功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值，第一预设转速为单位温度转速衰减K和转速调节量的乘积。比如，当获取的功率器件的温度为Tx时，对应的转速调节量为(Tx-T1)，对应的第一预设转速为K*(Tx-T1)。

此外，转速调节量还可以指预设的温度区间的最大值和获取的功率器件的温度的差值与预设的温度区间的最大值的比值，第一预设转速为初始运转速度V1与转速调节量的乘积。比如，当获取的功率器件的温度为Tx时，对应的转速调节量为Tx/T2，对应的第一预设转速为V1*Tx/T2。此处不对转速调节量进行限制，也不对第一预设转速与转速调节量的对应关系进行限制。

S320：在无刷直流电机的初始运转速度减少第一预设转速，并控制无刷直流电机按照调整后的速度运转。

可以理解的是，当转速调节量是指获取的功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值时，第一预设转速为单位温度转速衰减K和转速调节量的乘积时，若获取的功率器件的温度为Tx，则调整后的运转速度为：V＝V1-K*(Tx-T1)。

当转速调节量是指预设的温度区间的最大值和获取的功率器件的温度的差值与预设的温度区间的最大值的比值，第一预设转速为初始运转速度V1与转速调节量的乘积时，若获取的功率器件的温度为Tx，则调整后的运转速度为：V＝V1*(1-Tx/T2)。

进一步地，参照图4，在无刷直流电机的初始运转速度减少第一预设转速，并控制无刷直流电机按照调整后的速度运转步骤之后还包括：

S330：当获取的功率器件的温度小于预设的温度区间的最小值时，控制无刷直流电机以初始运转速度运转。

需要说明的是，在功率器件温度升至T2以后，需要对功率器件进行降温处理，在此过程中，若检测到功率器件的温度在预设的温度范围内，不根据检测到的功率器件的温度控制无刷直流电机的运转速度，以免无刷直流电机长时间低速运行，进而降低无刷直流电机驱动系统的效率。直到检测到功率器件的温度小于预设的温度区间的最小值时，控制无刷直流电机以上述的初始运转速度V1运转。

进一步地，参照图1，在一优选实施例中，上述温度传感器获取被检测的功率器件的温度步骤之后还包括：

S400：当获取的功率器件的温度大于预设的温度区间的最大值时，控制无刷直流电机停机。

参照图2，在t2～t3时间段：t2时刻时，功率器件的温度已经升至T2，需要保证功率器件的温度不再升高，以保护功率器件。在此过程中，无刷直流电机停止运转，以使功率器件快速散热。或者，无刷直流电机的运转速度使得功率器件的温度积累速率等于散热速率，功率器件的温度保持在T2。

可以理解的是，在功率器件的温度升至T2后，若无刷直流电机长期保持低速运行，则会降低无刷直流电机驱动系统的效率，因此，在功率器件温度升至T2时，优选地，无刷直流电机停止运行；进一步地，还可以输出报警信号。

对应地，本发明还提出一种无刷直流电机驱动器的温度控制装置，该驱动器包括功率器件。

参照图5，在一实施例中，上述无刷直流电机驱动器的温度控制装置包括：

温度获取模100，用于获取温度传感器检测的功率器件的温度；

需要说明的是，在无刷直流电机运行过程中，相较于驱动器中的其它器件，功率器件比较容易因温度过高而烧毁。出于保护功率器件的目的，在对无刷直流电机的温度进行控制时，优选以功率器件的温度作为参考。

温度传感器可以是一种集成的、可以独立安装的器件，也可以是由电子元器件组成的温度采集装置，此处不做限制。在一具体实施例中，温度传感器包括热敏电阻(图未示出)及其外围电路。在检测功率器件的温度时，使热敏电阻靠近功率器件，对于功率器件的不同温度，热敏电阻有不同的阻值。这样，就可以根据热敏电阻不同的分压值或者流过热敏电阻的不同电流来获取功率器件的温度。

转速调节量获取模块200，用于在获取的功率器件的温度处于预设的温度区间内时，根据功率器件的温度获取对应的转速调节量；

如图2所示，无刷直流电机驱动系统启动后，在0～t1时间段：功率器件温度比较低，无刷直流电机以初始运转速度V1运转，以使无刷直流电机驱动系统具有比较高的效率。在此过程中，功率器件温度持续升高，至t1时刻，功率器件的温度升至T1。

在t1～t2时间段：t1时刻，功率器件已经积累部分热量，若无刷直流电机保持此前的速度继续运转，则功率器件可能会在短时间内因温度过高而烧毁。此时，需要对功率器件的温度进行控制，以保护功率器件。在此过程中，功率器件的温度继续升高，至t2时刻，功率器件的温度升至T2，此后，若功率器件的温度升高至大于T2，则功率器件将会被烧毁。

本实施例中，预设的温度区间即为[T1，T2]，其中，T1为需要对功率器件实施保护的第一阈值温度，T2为需要对功率器件实施保护的第二阈值温度。

值得一提的是，预设的温度区间[T1，T2]包括多个温度子区间，比如[T1，Ta)、[Ta，Tb)以及[Tb，T2]。上述根据功率器件的温度获取对应的转速调节量，可以是指根据功率器件的具体温度获取对应的转速调节量，比如说，功率器件的温度为Ta，对应的转速调节量为Sa；功率器件的温度为Tb，对应的转速调节量为Sb。也可以是指根据功率器件的具体温度所处的温度子区间获取对应的转速调节量，比如说，功率器件的温度为Ta，所处的温度子区间为[Ta，Tb)，对应的转速调节量为Sa；功率器件的温度为Tb，所处的温度子区间为[Tb，T2]，对应的转速调节量为Sb。当然，还可以将获取的功率器件的温度进行一定规则的运算获取对应的转速调节量，比如说，当功率器件的温度为Ta，对应的转速调节量为T1/Ta；功率器件的温度为Tb，对应的转速调节量为T1/Tb。此处不做限制。

第一转速控制模块300，用于根据转速调节量调整无刷直流电机的运转速度，并控制无刷直流电机按照调整后的速度运转。

本实施例中，无刷直流电机调整后的运转速度是指无刷直流电机的初始运转速度V1与转速调节量按照某一规则运算后得到的定值。比如说，当获取的转速调节量为Sa时，调整后的运转速度为V1*Sa；当获取的转速调节量为Sb时，调整后的运转速度为V1*Sb。或者，当获取的转速调节量为Sa时，调整后的运转速度为V1-K*Sa；当获取的转速调节量为Sb时，调整后的运转速度为V1-K*Sb；其中，K为常数。无刷直流电机的初始运转速度、转速调节量及调整后的运转速度的具体运算规格此处不做限制。

本发明技术方案通过根据功率器件的温度调整无刷直流电机的运转速度，使得功率器件的温度积累速率减缓，进而防止功率器件因温度过高而烧毁。相较于现有技术，本发明技术方案延长了无刷直流电机的持续运行时间，减小了功率器件的启停频率，延长了无刷直流电机的使用寿命，增强了无刷直流电机驱动系统的可靠性。

参照图6，在一具体实施例中，上述转速调节量获取模块包括：

差值计算单元210，用于在获取的功率器件的温度处于预设的温度区间时，计算获取的功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值；

转速调节量确定单元220，用于根据差值确定无刷直流电机的转速调节量。

可以理解的是，当功率器件的温度比较高时，对应的转速调节量比较大；当功率器件的温度比较低时，对应的转速调节量比较小。也就是说，功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值越大，对应的转速调节量越大。计算方便。当然，也可以根据获取的功率器件的温度与预设的温度区间的最大值的比值确定对应的转速调节量，此处不做限制。

参照图7，在一具体实施例中，上述第一转速控制模块包括：

获取单元310，用于获取与转速调节量对应的第一预设转速；

本实施例中，转速调节量是指获取的功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值，第一预设转速为单位温度转速衰减K和转速调节量的乘积。比如，当获取的功率器件的温度为Tx时，对应的转速调节量为(Tx-T1)，对应的第一预设转速为K*(Tx-T1)。

此外，转速调节量还可以指预设的温度区间的最大值和获取的功率器件的温度的差值与预设的温度区间的最大值的比值，第一预设转速为初始运转速度V1与转速调节量的乘积。比如，当获取的功率器件的温度为Tx时，对应的转速调节量为Tx/T2，对应的第一预设转速为V1*Tx/T2。此处不对转速调节量进行限制，也不对第一预设转速与转速调节量的对应关系进行限制。

第一转速控制单元320，用于在无刷直流电机的初始运转速度上减少第一预设转速，并控制无刷直流电机按照调整后的速度运转。

可以理解的是，当转速调节量是指获取的功率器件的温度和预设的温度区间的最小值的差值时，第一预设转速为单位温度转速衰减K和转速调节量的乘积时，若获取的功率器件的温度为Tx，则调整后的运转速度为：V＝V1-K*(Tx-T1)。

当转速调节量是指预设的温度区间的最大值和获取的功率器件的温度的差值与预设的温度区间的最大值的比值，第一预设转速为初始运转速度V1与转速调节量的乘积时，若获取的功率器件的温度为Tx，则调整后的运转速度为：V＝V1*(1-Tx/T2)。

进一步地，参照图8，上述第一转速控制模块还包括：

第二转速控制单元330，用于在获取的功率器件的温度小于预设的温度区间的最小值时，控制无刷直流电机以初始运转速度运转。

需要说明的是，在功率器件温度升至T2以后，需要对功率器件进行降温处理，在此过程中，若检测到功率器件的温度在预设的温度范围内，不根据检测到的功率器件的温度控制无刷直流电机的运转速度，以免无刷直流电机长时间低速运行，进而降低无刷直流电机驱动系统的效率。直到检测到功率器件的温度小于预设的温度区间的最小值时，控制无刷直流电机以上述的初始运转速度V1运转。

进一步地，参照图9，本发明提出的无刷直流电机驱动器的温度控制装置还包括：

第二转速控制模块400，用于在获取的功率器件的温度大于预设的温度区间的最大值时，控制无刷直流电机停机。

参照图3，在t2～t3时间段：t2时刻时，功率器件的温度已经升至T2，需要保证功率器件的温度不再升高，以保护功率器件。在此过程中，无刷直流电机停止运转，以使功率器件快速散热。或者，无刷直流电机的运转速度使得功率器件的温度积累速率等于散热速率，功率器件的温度保持在T2。

可以理解的是，在功率器件的温度升至T2后，若无刷直流电机长期保持低速运行，则会大大降低无刷直流电机驱动系统的效率，因此，在功率器件温度升至T2时，优选地，无刷直流电机停止运行；进一步地，还可以输出报警信号。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。