三相电机的电信号采集系统和采集方法与流程

1.本技术涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种三相电机的电信号采集系统和采集方法。


背景技术：

2.随着电子技术的发展，三相电机已经应用到各种各样的设备中，比如电子助力车、电动汽车、升降机等设备。一般地，通过控制三相电机的控制器中的三相桥臂驱动电路的输出电流可以控制三相电机的运行状态，为了保证三相电机的运行安全，就需要对三相电机的相电流进行采集监测。
3.相关技术中，三相电机的三相桥臂驱动电路一般有u相、v相和w相三个上桥臂和u相、v相和w相三个下桥臂，为了采集三相电机的三相电流，一般会在控制器的三相桥臂驱动电路的u相、v相或w相上桥臂至该三相电机之间分别串联一个采样电阻，或在三相桥臂驱动电路的u相、v相或w相下桥臂分别串联一个采样电阻，再通过mcu对各采样电阻进行电流采集，以达到实时监测三相电机的相电流的目的。
4.然而，这种方案存在使用元件多、电路复杂的问题，进而导致这种方案存在能耗较大、故障率较高以及成本较高的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种三相电机的电信号采集系统和采集方法，可以达到降低能耗、降低故障率和成本的效果。
6.本技术的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例的第一方面，提供一种三相电机的电信号采集系统，所述系统包括：三相桥臂驱动电路、微控制单元(microcontroller unit，简称mcu)和第一电阻；
8.所述三相桥臂驱动电路包括u相上半桥臂、u相下半桥臂、v相上半桥臂、v相下半桥臂、w相上半桥臂和w相下半桥臂；
9.所述u相上半桥臂的第一端、所述v相上半桥臂的第一端和所述w相上半桥臂的第一端均用于与第一电源连接，所述u相上半桥臂的控制端、所述v相上半桥臂的控制端和所述w相上半桥臂的控制端分别与所述微控制单元的第一控制端、第二控制端和第三控制端连接，所述u相上半桥臂的第二端和所述u相下半桥臂的第一端均用于与三相电机的u相接线柱连接，所述v相上半桥臂的第二端和所述v相下半桥臂的第一端均用于与所述三相电机的v相接线柱连接，所述w相上半桥臂的第二端和所述w相下半桥臂的第一端均用于与所述三相电机的w相接线柱连接；
10.所述u相下半桥臂的控制端、所述v相下半桥臂的控制端和所述w相下半桥臂的控制端分别与所述微控制单元的第四控制端、第五控制端和第六控制端连接，所述u相下半桥臂的第二端、所述v相下半桥臂的第二端和所述w相下半桥臂的第二端均与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端接地；
11.所述微控制单元的第一检测端分别与所述u相下半桥臂的第一端和所述三相电机的u相接线柱连接，所述微控制单元的第二检测端分别与所述v相下半桥臂的第一端和所述三相电机的v相接线柱连接，所述微控制单元的第三检测端分别与所述w相下半桥臂的第一端和所述三相电机的w相接线柱连接，所述微控制单元的第四检测端与所述第一电阻的第一端连接。
12.可选地，所述u相上半桥臂包括第二电阻和第一n沟道金属氧化物半导体(negative-channel metal-oxide-semiconductor，简称nmos)管，所述u相下半桥臂包括第三电阻和第二n沟道金属氧化物半导体管；
13.所述第一n沟道金属氧化物半导体管的漏极用于与所述第一电源连接，所述第一n沟道金属氧化物半导体管的源极与所述第二n沟道金属氧化物半导体管的漏极连接，所述第一n沟道金属氧化物半导体管的栅极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述微控制单元的第一控制端连接，所述第二n沟道金属氧化物半导体管的栅极与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第一端与所述微控制单元的第四控制端连接，所述第二n沟道金属氧化物半导体管的源极与所述第一电阻的第一端连接；
14.所述第一n沟道金属氧化物半导体管的源极和所述第二n沟道金属氧化物半导体管的漏极均用于与所述三相电机的u相接线柱连接。
15.可选地，所述u相上半桥臂还包括第四电阻和第一电容；
16.所述第四电阻和所述第一电容分别连接在所述第一n沟道金属氧化物半导体管的栅极和所述第一n沟道金属氧化物半导体管的源极之间；
17.所述u相下半桥臂还包括第五电阻和第二电容；
18.所述第五电阻和第二电容分别连接在所述第二n沟道金属氧化物半导体管的栅极和所述第二n沟道金属氧化物半导体管的源极之间。
19.可选地，所述v相上半桥臂包括第六电阻和第三n沟道金属氧化物半导体管，所述v相下半桥臂包括第七电阻和第四n沟道金属氧化物半导体管；
20.所述第三n沟道金属氧化物半导体管的漏极用于与所述第一电源连接，所述第三n沟道金属氧化物半导体管的源极与所述第四n沟道金属氧化物半导体管的漏极连接，所述第三n沟道金属氧化物半导体管的栅极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述微控制单元的第二控制端连接，所述第四n沟道金属氧化物半导体管的栅极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述微控制单元的第五控制端连接，所述第四n沟道金属氧化物半导体管的源极与所述第一电阻的第一端连接；
21.所述第三n沟道金属氧化物半导体管的源极和所述第四n沟道金属氧化物半导体管的漏极均用于与所述三相电机的v相接线柱连接。
22.可选地，所述v相上半桥臂还包括第八电阻和第三电容；
23.所述第八电阻和所述第三电容分别连接在所述第三n沟道金属氧化物半导体管的栅极和所述第三n沟道金属氧化物半导体管的源极之间；
24.所述v相下半桥臂还包括第九电阻和第四电容；
25.所述第九电阻和第四电容分别连接在所述第四n沟道金属氧化物半导体管的栅极和所述第四n沟道金属氧化物半导体管的源极之间。
26.可选地，所述w相上半桥臂包括第十电阻和第五n沟道金属氧化物半导体管，所述w
相下半桥臂包括第十二电阻和第六n沟道金属氧化物半导体管；
27.所述第五n沟道金属氧化物半导体管的漏极用于与所述第一电源连接，所述第五n沟道金属氧化物半导体管的源极与所述第六n沟道金属氧化物半导体管的漏极连接，所述第五n沟道金属氧化物半导体管的栅极与所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端与所述微控制单元的第三控制端连接，所述第六n沟道金属氧化物半导体管的栅极与所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述微控制单元的第六控制端连接，所述第六n沟道金属氧化物半导体管的源极与所述第一电阻的第一端连接；
28.所述第五n沟道金属氧化物半导体管的源极和所述第六n沟道金属氧化物半导体管的漏极均用于与所述三相电机的w相接线柱连接。
29.可选地，所述w相上半桥臂还包括第十二电阻和第五电容；
30.所述第十二电阻和所述第五电容连接在所述第五n沟道金属氧化物半导体管的栅极和所述第五n沟道金属氧化物半导体管的源极之间；
31.所述w相下半桥臂还包括第十三电阻和第六电容；
32.所述第十三电阻和第六电容连接在所述第六n沟道金属氧化物半导体管的栅极和所述第六n沟道金属氧化物半导体管的源极之间。
33.可选地，所述系统还包括：第七电容；
34.所述第七电容的第一极板用于与所述第一电源连接，所述第七电容的第二极板接地。
35.可选地，所述系统还包括第一运算放大电路、第二运算放大电路、第三运算放大电路和第四运算放大电路；
36.所述第一运算放大电路的第一端与所述u相下半桥臂的第一端连接，所述第一运算放大电路的输出端与所述微控制单元的第一检测端连接，所述第一运算放大电路的电源端用于与第二电源连接，所述第一运算放大电路的第二端接地；
37.所述第二运算放大电路的第一端与所述v相下半桥臂的第一端连接，所述第二运算放大电路的输出端与所述微控制单元的第二检测端连接，所述第二运算放大电路的电源端用于与所述第二电源连接，所述第二运算放大电路的第二端接地；
38.所述第三运算放大电路的第一端与所述w相下半桥臂的第一端连接，所述第三运算放大电路的输出端与所述微控制单元的第三检测端连接，所述第三运算放大电路的电源端用于与所述第二电源连接，所述第三运算放大电路的第二端接地；
39.所述第四运算放大电路的第一端分别与所述u相下半桥臂、所述v相下半桥臂和所述w相下半桥臂的第二端连接，所述第四运算放大电路的输出端与所述微控制单元的第四检测端连接，所述第四运算放大电路的电源端用于与所述第二电源连接，所述第四运算放大电路的第二端接地。
40.本技术实施例的第二方面，提供了一种三相电机的电信号采集方法，应用于上述第一方面所述的三相电机的电信号采集系统中的微控制单元，所述方法包括：
41.从所述微控制单元的多个检测端采集得到第一采集信号、第二采集信号和第三采集信号；
42.根据所述第一采集信号和所述第二采集信号确定导通的上桥臂和下桥臂，并根据导通的上桥臂和下桥臂确定导通的驱动桥臂回路；
43.根据所述第三采集信号确定母线电信号，并将所述母线电信号作为所述导通的驱动桥臂回路的电信号。
44.本技术实施例的有益效果包括：
45.本技术实施例提供的一种三相电机的电信号采集系统，将三相桥臂驱动电路的三相上半桥臂的第一端均与第一电源连接，三相上半桥臂的控制端分别与mcu的第一控制端、第二控制端和第三控制端连接，三相上半桥臂的第二端和三相下半桥臂的第一端分别与该三相电机的三相接线柱连接；三相下半桥臂的控制端分别与mcu的第四控制端、第五控制端和第六控制端连接，三相下半桥臂的第二端均通过第一电阻的接地；mcu的各检测端分别与三相下半桥臂的第一端和该三相电机的三相接线柱或第一电阻的第一端连接。其中，在通过mcu产生pwm驱动信号导通任一相的上半桥臂对应的一个管脚和另两相的下半桥臂之一的情况下，可以使得三相桥臂驱动电路和该三相电机形成电流回路，以使得该三相电机工作，这样可以减少电流波动和转矩脉动，还可以使得该三相电机输出较大的转矩。然后，在形成电流回路、该三相电机工作的情况下，mcu可以根据各检测端上的电信号确定上半桥臂和下半桥臂的具体相位信息以及确定电流回路的电流值，这样就可以采集到该三相电机的电信号。并且，本技术提供的三相电机的电信号采集系统仅仅使用一个电阻就可以采集到三相电机的各相的电信号，采用的元件较少且电路连接方式较为简单，如此，可以达到降低能耗、降低故障率和成本的效果。
附图说明
46.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例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技术的某些实施例，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。
47.图1为本技术实施例提供的第一种三相电机的电信号采集系统的电路示意图；
48.图2为本技术实施例提供的第二种三相电机的电信号采集系统的电路示意图；
49.图3为本技术实施例提供的第三种三相电机的电信号采集系统的电路示意图；
50.图4为本技术实施例提供的第四种三相电机的电信号采集系统的电路示意图；
51.图5为本技术实施例提供的第五种三相电机的电信号采集系统的电路示意图；
52.图6为本技术实施例提供的第六种三相电机的电信号采集系统的电路示意图；
53.图7为本技术实施例提供的第一种运算放大电路的电路示意图；
54.图8为本技术实施例提供的第二种运算放大电路的电路示意图；
55.图9为本技术实施例提供的一种三相电机的电信号采集方法的流程图。
具体实施方式
56.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
57.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护
的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
58.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。
59.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
60.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
61.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
62.在三相电机运行时，可以通过控制三相电机的控制器中的三相桥臂驱动电路的输出电流可以控制三相电机的运行状态，为了保证三相电机的运行安全，就需要对三相电机的相电流进行采集监测。相关技术中，三相电机的三相桥臂驱动电路一般有u相、v相和w相三个上桥臂和u相、v相和w相三个下桥臂，为了采集三相电机的三相电流，一般会在控制器的三相桥臂驱动电路的u相、v相或w相上桥臂至该三相电机之间分别串联一个采样电阻，或在三相桥臂驱动电路的u相、v相或w相下桥臂分别串联一个采样电阻，再通过mcu对各采样电阻进行电流采集，以达到实时监测三相电机的相电流的目的。然而，这种方案使用了三个采样电阻，采样电阻会造成额外功耗，并且通过三个采样电阻进行电流采集会使得电路变得很复杂，这就造成了这种方案存在能耗较大以及成本较高的问题。另外，因为这种方案电路复杂且使用的元件多，这样就会使得整个电路的故障率较高。
63.为此，本技术实施例提供了一种三相电机的电信号采集系统，通过将三相上半桥臂的第一端均与第一电源连接，三相上半桥臂的控制端分别与微控制单元的第一控制端、第二控制端和第三控制端连接，三相上半桥臂的第二端和三相下半桥臂的第一端分别与三相电机的三相接线柱连接，将三相下半桥臂的控制端分别与微控制单元的第四控制端、第五控制端和第六控制端连接，三相下半桥臂的第二端均通过第一电阻的接地，并将微控制单元的各检测端分别与三相下半桥臂的第一端和三相电机的三相接线柱或第一电阻的第一端连接，可以达到降低能耗、降低故障率和成本的效果。
64.本技术实施例以应用在三相电机中的电信号采集系统为例进行说明。但不表明本技术实施例仅能应用于三相电机中的电信号采集。
65.下面对本技术实施例提供的三相电机的电信号采集系统进行详细地解释说明。
66.图1为本技术提供的一种三相电机的电信号采集系统的电路示意图，该系统可以应用于电动设备，该电动设备例如可以是安装有三相电机的电动助力车或电动汽车。参见图1，该系统100包括：三相桥臂驱动电路101、微控制单元(mcu)102和第一电阻r1。
67.三相桥臂驱动电路101包括u相上半桥臂1011、u相下半桥臂1012、v相上半桥臂1013、v相下半桥臂1014、w相上半桥臂1015和w相下半桥臂1016。
68.u相上半桥臂1011的第一端、v相上半桥臂1013的第一端和w相上半桥臂1015的第一端均用于与第一电源vcc连接，u相上半桥臂1011的控制端、v相上半桥臂1013的控制端和w相上半桥臂1015的控制端分别与mcu102的第一控制端、第二控制端和第三控制端连接，u相上半桥臂1011的第二端和u相下半桥臂1012的第一端均用于与三相电机的u相接线柱连接，v相上半桥臂1013的第二端和v相下半桥臂1014的第一端均用于与该三相电机的v相接线柱连接，w相上半桥臂1015的第二端和w相下半桥臂1016的第一端均用于与该三相电机的w相接线柱连接。
69.u相下半桥臂1012的控制端、v相下半桥臂1014的控制端和w相下半桥臂1016的控制端分别与mcu102的第四控制端、第五控制端和第六控制端连接，u相下半桥臂1012的第二端、v相下半桥臂1014的第二端和w相下半桥臂1016的第二端均与第一电阻r1的第一端连接，第一电阻r1的第二端接地。
70.mcu102的第一检测端分别与u相下半桥臂1012的第一端和该三相电机的u相接线柱连接，mcu102的第二检测端分别与v相下半桥臂1014的第一端和该三相电机的v相接线柱连接，mcu102的第三检测端分别与w相下半桥臂1016的第一端和该三相电机的w相接线柱连接，mcu102的第四检测端与第一电阻r1的第一端连接。
71.三相桥臂驱动电路101是一种驱动电路。三相桥臂驱动电路101可以采用三相六桥臂全桥的驱动方式，采用此方式可以减少电流波动和转矩脉动，使得该三相电机输出较大的转矩。
72.可选地，本技术实施例提到的该电信号可以是电流、电压和/或其他可以采集到的信号。该电信号具体可以是该三相电机的相电信号，该相电信号可以是相电流，也可以是相电压。本技术实施例对此不作限定。
73.mcu102是指把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器以及多种接口和电路都整合在单一芯片上形成的芯片级的处理器。
74.可选地，第一电源vcc可以是直接由电压等级为220v(伏特)或380v或其他电压值的市电供电的电源，也可以是由蓄电池或蓄电池组经过逆变器转换为电压等级为220v或380v或其他电压值的交流电供电的电源。另外，该蓄电池或该蓄电池组可以安装在该电动汽车上。本技术实施例对此不作限定。
75.可选地，mcu102可以直接地或通过驱动芯片间接地为三相桥臂驱动电路101中的u相上半桥臂1011、v相上半桥臂1013和/或w相上半桥臂1015提供脉冲宽度调制(pulse width modulation，简称pwm)驱动信号，并通过改变pwm驱动信号的占空比来实现该三相电机转速控制。mcu102还可以直接地或通过驱动芯片间接地为三相桥臂驱动电路101中的u相下半桥臂1012、v相下半桥臂1014和/或w相下半桥臂1016提供驱动信号，以使得u相下半桥臂1012、v相下半桥臂1014和/或w相下半桥臂1016导通或截止。
76.可选地，mcu102可根据连接或安装在该三相电机上的位置传感器输出的位置信
号，和/或连接或安装在该三相电机上的踏频传感器输出的踏频信号，和/或连接或安装在该三相电机上的力矩创感器输出的力矩信号生成pwm驱动信号，并且可以通过在每一个pwm驱动信号周期内的高电平信号的占空比大小来控制该三相电机的转速。本技术实施例对此不作限定。
77.示例性地，参见图2，在需要驱动该三相电机工作并采集该三相电机的电信号的情况下，该mcu102通过具有6个输入管脚和6个输出管脚的驱动芯片103提供pwm驱动信号，mcu102的6个控制端产生的pwm驱动信号对应连接至驱动芯片103的6路输入管脚，驱动芯片103可以根据mcu102产生的pwm信号从驱动芯片103的6路输出管脚分别对应输出uh、ul、vh、vl、wh和/或wl信号到三相桥臂驱动电路101中的u相上半桥臂1011、u相下半桥臂1012、v相上半桥臂1013、v相下半桥臂1014、w相上半桥臂1015和w相下半桥臂1016。然后，三相桥臂驱动电路101根据uh、ul、vh、vl、wh和/或wl信号的组合，在某一时刻产生u、v或w信号分别输出到该三相电机的u相接线柱、v相接线和/或w相接线柱,进而输出到该三相电机的绕组，以使得该三相电机工作。
78.具体地，uh、vh和wh信号分别为输出到u相上半桥臂1011、v相上半桥臂1013和w相上半桥臂1015的驱动信号，ul、vl和wl信号分别为输出到u相下半桥臂1012、v相下半桥臂1014和w相下半桥臂1016。
79.示例性地，在需要驱动该三相电机工作并采集该三相电机的电信号的情况下，在某一时刻或某一很短的时段内，mcu102可以根据该位置信号或踏频信号或力矩信号确定在mcu102的6个管脚中的两个管脚上产生pwm驱动信号，其中两个管脚可以是任一相的上半桥臂对应的一个管脚和另两相的下半桥臂之一对应的一个管脚，并将pwm驱动信号对应输出至驱动芯片103的两个输入管脚，驱动芯片103对应的两个输出管脚的输出高电平导通三相桥臂驱动电路101的一相上半桥臂和另一相的下半桥臂，形成电流回路。这样，就可以使得该三相电机工作。
80.也就是说，在需要驱动该三相电机工作并采集该三相电机的电信号的情况下，mcu102可以同时导通u相上半桥臂1011和v相下半桥臂1014、或u相上半桥臂1011和w相下半桥臂1016、或v相上半桥臂1013和u相下半桥臂1012、或v相上半桥臂1013和w相下半桥臂1016、或w相上半桥臂1015和v相下半桥臂1014、或w相上半桥臂1015和u相下半桥臂1012。而不能同时导通u相上半桥臂1011和u相下半桥臂1012、或v相上半桥臂1013和v相下半桥臂1014、或w相上半桥臂1015w相下半桥臂1016。
81.另外，在系统100形成电流回路、该三相电机工作的情况下，只有三相桥臂驱动电路101的一相上半桥臂和另一相的下半桥臂会有电流流过，而其他两相上半桥臂和其他两相下半桥臂中没有电流流过。mcu102的第一检测端、第二检测端和第三检测端中对应的两个检测端上就会有电信号产生，mcu102根据对应的检测端上的电信号，可以确定三相桥臂驱动电路101中导通的上半桥臂和下半桥臂的具体相位信息。并且，在形成电流回路、该三相电机工作的情况下，会有电流从导通的一个下半桥臂流入第一电阻r1，此时mcu102的第四检测端也会检测到流过第一电阻r1的电信号，根据流过第一电阻r1的电信号和第一电阻r1的阻值，mcu102可以确定在该时刻或该很短的时段内的电流回路的电流值，再根据mcu102输出的pwm驱动信号和导通的上半桥臂和下半桥臂的具体相位信息，可以确定采集到的电信号是哪一相的电信号。这样，就可以采集到该三相电机工作时该三相电机各相的
电信号。
82.又例如，在需要驱动该三相电机工作并采集该三相电机的电信号的情况下，在某一时刻或某一很短的时段内，mcu102控制u相上半桥臂和v相下半桥臂导通，形成电流回路，即电流由u相上半桥臂输出至该三相电机的u相接线柱，进而输出到该三相电机的绕组，再经过v相下半桥臂和第一电阻r1形成电流回路，此时mcu102的第一检测端和第二检测端可以采集到流过u相上半桥臂和v相下半桥臂的电信号以及mcu102的第四检测端可以采集到整个回路的电信号，也就是系统100的母线电信号。
83.理所当然地，在mcu102控制其他相上半桥臂和其他相下半桥臂导通的情况下，此时mcu102的对应的检测端可以采集到流过其他相上半桥臂和其他相下半桥臂的电信号以及mcu102的第四检测端也可以采集到整个回路的电信号，也就是系统100的母线电信号。
84.又例如，该pwm驱动信号为周期性信号，以某一个pwm驱动信号的周期为例，该pwm驱动信号的占空比，即高电平可认为占据t1-t2时段，理论上在t1-t2时段，该pwm驱动信号的高电平能够使得三相桥臂驱动电路101的一相上半桥臂和另一相的下半桥臂导通，与第一电阻r1形成回路电流，在t1-t2时段采集的第一电阻r1的电信号即可认为是该一相上半桥臂和另一相的下半桥臂的相电信号。
85.可选地，可以采用t2时刻作为该一相上半桥臂和另一相的下半桥臂的相电信号的采样时刻，即t2时刻系统100的母线电流。也就是说，在pwm驱动信号的每一周期内，可以选择占空比所在时段的末端作为采样时刻，采样的母线电流为对应导通的一相上半桥臂和另一相的下半桥臂的相电流。获取任一采样时刻各相下半桥臂的第一端和对应该三相电机的各相接线柱的电信号，这样，还可以对该任一采样时刻的母线电流进行比对验证。
86.另外，由于该三相电机的转速周期一般远大于该pwm驱动信号周期，连续的多个pwm驱动信号周期会对应导通相同的一相上半桥臂和另一相的下半桥臂的相电流，所以可以选择该pwm驱动信号占空比最大的那个周期，在这个周期中选择所在时段的末端作为采样时刻。
87.可选地，mcu102可以实时检测三相桥臂驱动电路101的输出电流和整个回路的电流的变化情况，以保障该三相电机的安全运行。
88.在本技术实施例中，通过将三相桥臂驱动电路101的三相上半桥臂的第一端均与第一电源vcc连接，三相上半桥臂的控制端分别与mcu102的第一控制端、第二控制端和第三控制端连接，三相上半桥臂的第二端和三相下半桥臂的第一端分别与该三相电机的三相接线柱连接；三相下半桥臂的控制端分别与mcu102的第四控制端、第五控制端和第六控制端连接，三相下半桥臂的第二端均通过第一电阻r1的接地；mcu102的各检测端分别与三相下半桥臂的第一端和该三相电机的三相接线柱或第一电阻r1的第一端连接。其中，在通过mcu102产生pwm驱动信号导通任一相的上半桥臂对应的一个管脚和另两相的下半桥臂之一的情况下，可以使得三相桥臂驱动电路101和该三相电机形成电流回路，以使得该三相电机工作，这样可以减少电流波动和转矩脉动，还可以使得该三相电机输出较大的转矩。然后，在形成电流回路、该三相电机工作的情况下，mcu102可以根据各检测端上的电信号确定上半桥臂和下半桥臂的具体相位信息以及确定电流回路的电流值，这样就可以采集到该三相电机的电信号。并且，本技术提供的三相电机的电信号采集系统仅仅使用一个电阻就可以采集到三相电机的各相的电信号，采用的元件较少且电路连接方式较为简单，如此，可以达
到降低能耗、降低故障率和成本的效果。另外，通过mcu102采集各相下半桥臂的第一端和该三相电机的各相接线柱之间的电信号，还可以对该任一采样时刻的母线电流进行比对验证，这样，还能提高采集到的相电信号的准确性。
89.一种可能的实现方式中，参见图3，u相上半桥臂1011包括第二电阻r2和第一n沟道金属氧化物半导体(nmos)管q1，u相下半桥臂1012包括第三电阻r3和第二nmos管q3。
90.第一nmos管q1的漏极用于与第一电源vcc连接，第一nmos管q1的源极与第二nmos管q2的漏极连接，第一nmos管q1的栅极与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端与mcu102的第一控制端连接，第二nmos管q2的栅极与第三电阻r3的第一端连接，第三电阻r3的第一端与mcu102的第四控制端连接，第二nmos管q2的源极与第一电阻r1的第一端连接。
91.第一nmos管q1的源极和第二nmos管q2的漏极均用于与该三相电机的u相接线柱连接。
92.nmos管是可以使用在模拟电路与数字电路的场效应晶体管，可以用作电子开关、可控整流等，是一种电压驱动型的器件。nmos管一般具有导通阈值，nmos管的导通阈值是指nmos管进入恒流区的阈值，在nmos管进入恒流区的情况下，nmos管的源极和漏极之间相当于一个电流源。nmos管截止的情况下，nmos管的源极和漏极之间相当于开路。
93.在需要导通u相上半桥臂1011的情况下，mcu102直接地或通过驱动芯片间接地向第二电阻r2输出电信号，由于第一nmos管q1的漏极与第一电源vcc连接，此时第一nmos管q1被导通，也就是u相上半桥臂1011被导通，同时向v相下半桥臂1014和/或w相下半桥臂1016输出电信号以使得v相下半桥臂1014或w相下半桥臂1016任一个下半桥臂导通。这样，第一电源vcc输出的电能通过第一nmos管q1输出到该三相电机的u相接线柱，并从该三相电机的v相接线柱或w相接线柱流入对应的与该三相电机的v相接线柱或w相接线柱连接的v相下半桥臂1014或w相下半桥臂1016，再通过第一电阻r1流入地线，形成电流回路。在这种情况下，mcu102的第一检测端可以检测到u相上半桥臂1011的电信号，mcu102的第四检测端可以检测到u相上半桥臂1011与v相下半桥臂1014或w相下半桥臂1016的相电信号。
94.在v相上半桥臂1013或w相上半桥臂1015任一上半桥臂导通，且需要导通u相下半桥臂1012的情况下，mcu102直接地或通过驱动芯片间接地向第三电阻r3输出电信号，由于v相上半桥臂1013或w相上半桥臂1015任一上半桥臂已经导通，此时第二nmos管q2被导通，也就是u相下半桥臂1012被导通。这样，第一电源vcc输出的电能通过v相上半桥臂1013或w相上半桥臂1015任一上半桥臂输出到该三相电机的v相接线柱或w相接线柱，并从该三相电机的u相接线柱流入第二nmos管q2的漏极，再通过第二nmos管q2的源极流入第一电阻r1，最后流入地线，形成电流回路。在这种情况下，mcu102的第一检测端可以检测到u相下半桥臂1012的电信号，mcu102的第四检测端可以检测到v相上半桥臂1013或w相上半桥臂1015与u相下半桥臂1012的相电信号。
95.这样，就可以利用u相电驱动该三相电机工作，且可以采集到u相上的电信号。
96.一种可能的实现方式中，参见图4，u相上半桥臂1011还包括第四电阻r4和第一电容c1。
97.第四电阻r4和第一电容c1分别连接在第一nmos管q1的栅极和第一nmos管q1的源极之间。
98.u相下半桥臂1012还包括第五电阻r5和第二电容c2。
99.第五电阻r5和第二电容c2分别连接在第二nmos管q2的栅极和第二nmos管q2的源极之间。
100.可选地，第四电阻r4和第五电阻r5可以是阻值较大的电阻。
101.可选地，第一电容c1和第二电容c2可以是电容值较小的电容。
102.值得说明的是，第四电阻r4、第一电容c1、第五电阻r5和第二电容c2可以起到抗干扰、稳定电路的作用。这样，可以避免第一nmos管q1和第二nmos管q2出现误动作的情况。
103.一种可能的实现方式中，继续参见图3，v相上半桥臂1013包括第六电阻r6和第三nmos管q3，v相下半桥臂1014包括第七电阻r7和第四nmos管q4。
104.第三nmos管q3的漏极用于与第一电源vcc连接，第三nmos管q3的源极与第四nmos管q4的漏极连接，第三nmos管q3的栅极与第六电阻r6的第一端连接，第六电阻r6的第二端与mcu102的第二控制端连接，第四nmos管q4的栅极与第七电阻r7的第一端连接，第七电阻r7的第二端与mcu102的第五控制端连接，第四nmos管q4的源极与第一电阻r1的第一端连接。
105.第三nmos管q3的源极和第四nmos管q4的漏极均用于与该三相电机的v相接线柱连接。
106.在需要导通v相上半桥臂1013的情况下，mcu102直接地或通过驱动芯片间接地向第六电阻r6输出电信号，由于第三nmos管q3的漏极与第一电源vcc连接，此时第三nmos管q3被导通，也就是v相上半桥臂1013被导通，同时向u相下半桥臂1012和/或w相下半桥臂1016输出电信号以使得u相下半桥臂1012或w相下半桥臂1016任一个下半桥臂导通。这样，第一电源vcc输出的电能通过第三nmos管q3输出到该三相电机的v相接线柱，并从该三相电机的u相接线柱或w相接线柱流入对应的与该三相电机的u相接线柱或w相接线柱连接的u相下半桥臂1012或w相下半桥臂1016，再通过第一电阻r1流入地线，形成电流回路。在这种情况下，mcu102的第二检测端可以检测到v相上半桥臂1013的电信号，mcu102的第四检测端可以检测到v相上半桥臂1013与u相下半桥臂1012或w相下半桥臂1016的相电信号。
107.在u相上半桥臂1011或w相上半桥臂1015任一上半桥臂导通，且需要导通v相下半桥臂1014的情况下，mcu102直接地或通过驱动芯片间接地向第七电阻r7输出电信号，由于u相上半桥臂1011或w相上半桥臂1015任一上半桥臂已经导通，此时第四nmos管q4被导通，也就是v相下半桥臂1014被导通。这样，第一电源vcc输出的电能通过u相上半桥臂1011或w相上半桥臂1015任一上半桥臂输出到该三相电机的u相接线柱或w相接线柱，并从该三相电机的v相接线柱流入第四nmos管q4的漏极，再通过第四nmos管q4的源极流入第一电阻r1，最后流入地线，形成电流回路。在这种情况下，mcu102的第二检测端可以检测到v相下半桥臂1014的电信号，mcu102的第四检测端可以检测到u相上半桥臂1011或w相上半桥臂1015与v相下半桥臂1014的相电信号。
108.这样，就可以利用v相电驱动该三相电机工作，且可以采集到v相上的电信号。
109.一种可能的实现方式中，继续参见图4，v相上半桥臂还1013包括第八电阻r8和第三电容c3。
110.第八电阻r8和第三电容c3分别连接在第三nmos管q3的栅极和第三nmos管q3的源极之间。
111.v相下半桥臂1014还包括第九电阻r9和第四电容c4。
112.第九电阻r9和第四电容c4分别连接在第四nmos管q4的栅极和第四nmos管q4的源极之间。
113.可选地，第八电阻r8和第九电阻r9可以是阻值较大的电阻。
114.可选地，第三电容c3和第四电容c4可以是电容值较小的电容。
115.值得说明的是，第八电阻r8、第三电容c3、第九电阻r9和第四电容c4可以起到抗干扰、稳定电路的作用。这样，可以避免第三nmos管q3和第四nmos管q4出现误动作的情况。
116.一种可能的实现方式中，继续参见图3，w相上半桥臂1015包括第十电阻r10和第五nmos管q5，w相下半桥臂1016包括第十一电阻r11和第六nmos管q6。
117.第五nmos管q5的漏极用于与第一电源vcc连接，第五nmos管q5的源极与第六nmos管q6的漏极连接，第五nmos管q5的栅极与第十电阻r10的第一端连接，第十电阻r10的第二端与mcu102的第三控制端连接，第六nmos管q6的栅极与第十一电阻r11的第一端连接，第十一电阻r11的第二端与mcu102的第六控制端连接，第六nmos管q6的源极与第一电阻r1的第一端连接。
118.第五nmos管q5的源极和第六nmos管q6的漏极均用于与该三相电机的w相接线柱连接。
119.在需要导通w相上半桥臂1015的情况下，mcu102直接地或通过驱动芯片间接地向第十电阻r10输出电信号，由于第五nmos管q5的漏极与第一电源vcc连接，此时第五nmos管q5被导通，也就是w相上半桥臂1015被导通，同时向u相下半桥臂1012和/或v相下半桥臂1014输出电信号以使得u相下半桥臂1012或v相下半桥臂1014任一个下半桥臂导通。这样，第一电源vcc输出的电能通过第五nmos管q5输出到该三相电机的w相接线柱，并从该三相电机的u相接线柱或v相接线柱流入对应的与该三相电机的u相接线柱或v相接线柱连接的u相下半桥臂1012或v相下半桥臂1014，再通过第一电阻r1流入地线，形成电流回路。在这种情况下，mcu102的第三检测端可以检测到w相上半桥臂1015的电信号，mcu102的第四检测端可以检测到w相上半桥臂1015与u相下半桥臂1012或v相下半桥臂1014的相电信号。
120.在u相上半桥臂1011或v相上半桥臂1013任一上半桥臂导通，且需要导通w相下半桥臂1016的情况下，mcu102直接地或通过驱动芯片间接地向第十一电阻r11输出电信号，由于u相上半桥臂1011或v相上半桥臂1013任一上半桥臂已经导通，此时第四nmos管q4被导通，也就是w相下半桥臂1016被导通。这样，第一电源vcc输出的电能通过u相上半桥臂1011或v相上半桥臂1013任一上半桥臂输出到该三相电机的u相接线柱或v相接线柱，并从该三相电机的w相接线柱流入第六nmos管q6的漏极，再通过第六nmos管q6的源极流入第一电阻r1，最后流入地线，形成电流回路。在这种情况下，mcu102的第二检测端可以检测到w相下半桥臂1016的电信号，mcu102的第四检测端可以检测到u相上半桥臂1011或w相上半桥臂1015与w相下半桥臂1016的相电信号。
121.这样，就可以利用w相电驱动该三相电机工作，且可以采集到w相上的电信号。
122.一种可能的实现方式中，继续参见图4，w相上半桥臂1015还包括第十二电阻r12和第五电容c5。
123.第十二电阻r12和第五电容c5连接在第五nmos管q5的栅极和第五nmos管q6的源极之间。
124.w相下半桥臂1016还包括第十三电阻r13和第六电容c6。
125.第十三电阻r13和第六电容c6连接在第六nmos管q6的栅极和第六nmos管q6的源极之间。
126.可选地，第十二电阻r12和第十三电阻r13可以是阻值较大的电阻。
127.可选地，第五电容c5和第六电容c6可以是电容值较小的电容。
128.值得说明的是，第十二电阻r1、第五电容c5、第十三电阻r13和第六电容c6可以起到抗干扰、稳定电路的作用。这样，可以避免第五nmos管q5和第六nmos管q6出现误动作的情况。
129.一种可能的实现方式中，参见图5，该系统还包括：第七电容c7。
130.第七电容c7的第一极板用于与第一电源vcc连接，第七电容c7的第二极板接地。
131.在第一电源vcc需要向三相桥臂驱动电路101或该三相电机输出电能的情况下，也即是，在三相桥臂驱动电路101中的任一相上半桥臂和另一相下半桥臂导通的情况下，第一电源vcc的电流流入第七电容c7，第七电容c7可以起到稳定第一电源vcc输出到三相桥臂驱动电路101的电压的作用，也即是第七电容c7可以起到第一电源vcc向该三相电机输出的电压的作用。
132.一种可能的实现方式中，参见图6，系统100还包括第一运算放大电路1041、第二运算放大电路1042、第三运算放大电路1043和第四运算放大电路1044。
133.具体地，第一运算放大电路1041的第一端与u相下半桥臂1011的第一端连接，第一运算放大电路1041的输出端与mcu102的第一检测端连接，第一运算放大电路1041的电源端用于与第二电源vcc2连接，第一运算放大电路1041的第二端接地。
134.第二运算放大电路1042的第一端与v相下半桥臂的第一端连接，第二运算放大电路1042的输出端与mcu102的第二检测端连接，第二运算放大电路1042的电源端用于与第二电源vcc2连接，第二运算放大电路1042的第二端接地。
135.第三运算放大电路1043的第一端与w相下半桥臂的第一端连接，第三运算放大电路1043的输出端与mcu102的第三检测端连接，第三运算放大电路1043的电源端用于与第二电源vcc2连接，第三运算放大电路1043的第二端接地。
136.可选地，第二电源vcc2可以是直接由蓄电池或蓄电池组提供的电压等级为5v或10v或其他电压值的直流电进行供电的电源，也可以是由第一电源vcc经过整流器转换为电压等级为5v或10v或其他电压值的直流电进行供电的电源。本技术实施例对此不作限定。
137.可选地，参见图7，第一运算放大电路1041、第二运算放大电路1042和第三运算放大电路1043都可以包括电阻ra、电阻rb、电阻rc、电阻rd、二极管d以及放大器u1。
138.电阻ra的第一端用于与第二电源vcc2连接，电阻ra的第二端分别与电阻rb的第一端、放大器u1的负相输入端和二极管d的正极连接，电阻rb的第二端，如图7所示的a点，可以用于连接u相下半桥臂的第一端、v相下半桥臂的第一端或w相下半桥臂的第一端，二极管d的负极分别与电阻rc的第一端和放大器u1的正相输入端连接，电阻rc的第二端接地，电阻rd连接在放大器u1的输出端和正相输入端之间，放大器u1的输出端用于与mcu102的第一检测端、第二检测端或第三检测端连接。
139.值得说明的是，在形成电流回路、该三相电机工作的情况下，三相桥臂驱动电路101中的电信号流入电阻rb的第二端，如图7所示的a点，并将该电信号经过放大器u1放大之
后输出至mcu102的第一检测端、第二检测端或第三检测端，这样可以提高mcu102采集电信号的准确性。
140.第四运算放大电路1044的第一端分别与u相下半桥臂、v相下半桥臂和w相下半桥臂的第二端连接，第四运算放大电路1044的输出端与mcu102的第四检测端连接，第四运算放大电路1044的电源端用于与第二电源vcc2连接，第四运算放大电路1044的第二端接地。
141.可选地，参见图8，第四运算放大电路1044都可以包括电阻re、电阻rf、电阻rg、电阻rh、第八电容c8以及放大器u2。
142.电阻re的第一端用于与第二电源vcc2连接，电阻re的第二端分别与电阻rf的第一端、放大器u2的负相输入端和第八电容c8的第一极板连接，电阻rf的第二端，如图8所示的b点，可以用于连接第一电阻r1的第一端，第八电容c8的第二极板与电阻rg的第一端均接地，电阻rg的第二端与放大器u2的正相输入端连接，电阻rh连接在放大器u2的输出端和正相输入端之间，放大器u2的输出端用于与mcu102的第四检测端连接。
143.值得说明的是，在该系统形成电流回路、该三相电机工作的情况下，三相桥臂驱动电路101中的电信号流入电阻rf的第二端，如图8所示的b点，并将该电信号经过放大器u1放大之后输出至mcu102的第四检测端，这样可以提高mcu102采集电信号的准确性。
144.下述对用以执行的本技术所提供一种三相电机的电信号采集方法进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。
145.图9是本技术实施例提供的一种三相电机的电信号采集方法的流程图，该方法可以应用于前述的三相电机的电信号采集系统中，执行主体可以为前述三相电机的电信号采集系统中的mcu。参见图9，该方法包括：
146.步骤s101：从mcu的多个检测端采集得到第一采集信号、第二采集信号和第三采集信号。
147.可选地，该mcu可以是上述三相电机的电信号采集系统中的mcu102。
148.可选地，该多个检测端可以包括mcu102的第一检测端、第二检测段、第三检测端和/或第四检测端。
149.可选地，在该三相电机工作的情况下，该第一采集信号或该第二采集信号可以是上述三相电机的电信号采集系统形成电流回路之后，u相下半桥臂1012的第一端和该三相电机的u相接线柱之间的电信号，也就是mcu102的第一检测端检测到的电信号，也可以是v相下半桥臂1014的第一端和该三相电机的v相接线柱之间的电信号，也就是mcu102的第二检测端检测到的电信号，还可以是w相下半桥臂1016的第一端和该三相电机的w相接线柱之间的电信号，也就是mcu102的第三检测端检测到的电信号。
150.可选地，该第三采集信号可以是上述三相电机的电信号采集系统形成电流回路之后第一电阻r1的第一端的电信号，也就是mcu102的第四检测端检测到的电信号。
151.步骤s102：根据第一采集信号和第二采集信号确定导通的上桥臂和下桥臂，并根据导通的上桥臂和下桥臂确定导通的驱动桥臂回路。
152.例如，在该三相电机工作的情况下，第一采集信号为u相下半桥臂1012的第一端和该三相电机的u相接线柱之间的电信号，第二采集信号为v相下半桥臂1014的第一端和该三相电机的v相接线柱之间的电信号，再根据mcu102的控制端输出的pwm驱动信号，就可以确定三相桥臂驱动电路101中的u相上半桥臂和v相下半桥臂导通，或者确定三相桥臂驱动电
路101中的v相上半桥臂和u相下半桥臂导通。
153.步骤s103：根据第三采集信号确定母线电信号，并将母线电信号作为导通的驱动桥臂回路的电信号。
154.可选地，该母线电信号可以是整个回路的电信号。
155.通过采集流过各相上半桥臂和各相下半桥臂的电信号以及整个回路的母线电信号，这样，就可以确定采集到的电信号是哪一相的电信号，进而可以采集到该三相电机工作时该三相电机各相的电信号。
156.一种可能的实现方式中，该方法还包括：根据预设规则控制mcu的第一控制端向u相上半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第二控制端向v相上半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第三控制端向w相上半桥臂的控制端输出电平。
157.可选地，该预设规则可以是根据连接或安装在该三相电机上的位置传感器输出的位置信号，和/或连接或安装在该三相电机上的踏频传感器输出的踏频信号，和/或连接或安装在该三相电机上的力矩创感器输出的力矩信号制定的规则，也可以是其他可能的规则。另外，该预设规则可以是提前进行设置的。本技术实施例对此不作限定。
158.可选地，该电平可以是pwm驱动信号。
159.例如，可以根据连接或安装在该三相电机上的位置传感器输出的位置信号的不同，确定该mcu的第一控制端向u相上半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第二控制端向v相上半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第三控制端向w相上半桥臂的控制端输出电平。
160.基于该预设规则和该mcu的第一控制端、第二控制端和第三控制端输出电平的情况，控制该mcu的第四控制端向u相下半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第五控制端向v相下半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第六控制端向w相下半桥臂的控制端输出电平。
161.例如，在根据该预设规则控制该mcu的第一控制端向u相上半桥臂的控制端输出电平的情况下，只可以控制该mcu的第五控制端向v相下半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第六控制端向w相下半桥臂的控制端输出电平。
162.又例如，在根据该预设规则控制该mcu的第二控制端向v相上半桥臂的控制端输出电平的情况下，只可以控制该mcu的第四控制端向u相下半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第六控制端向w相下半桥臂的控制端输出电平。
163.又例如，在根据该预设规则控制该mcu的第三控制端向w相上半桥臂的控制端输出电平的情况下，只可以控制该mcu的第四控制端向u相下半桥臂的控制端输出电平或控制该mcu的第五控制端向v相下半桥臂的控制端输出电平。
164.上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
165.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。