具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本公开和简化描述，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公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

相关技术通常是通过对三相反电势进行分压，然后分别采集各相分压之后的电压值，通过计算来判断反电势的“过零点”，进行判断出换相点。但是对于一些情况，譬如对于无法改变ADC采样通道顺序的MCU来说，如果不导通相在ADC采样通道的最后一路，在占空比比较小的时候，会存在采不到不导通相反电势的准确值的情况，进而影响过零点和换相点的判断，导致电机不能正常运行。

本公开实施例通过第一电压检测模块检测所述电机的母线电压，通过第二电压检测模块的检测电阻单元及分压电阻单元检测到准确的反电动势检测电压，并通过控制模块根据所述母线电压及所述反电动势检测电压进行反电动势过零检测，可以得到准确的过零检测结果，以提高电机控制的准确性、高效性，使得电机运行更加平顺。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施例的电机过零检测装置的框图。

如图1所示，所述装置包括：

第一电压检测模块20，用于检测所述电机10的母线电压；

第二电压检测模块30，包括检测电阻单元310及分压电阻单元320，所述电机的各相定子绕组均通过所述检测电阻单元310连接到连接点，所述连接点连接到所述分压电阻单元320，所述分压电阻单元320用于输出反电动势检测电压；

控制模块40，连接于所述第一电压检测模块20及所述第二电压检测模块30，用于根据所述母线电压及所述反电动势检测电压进行反电动势过零检测，得到过零检测结果。

本公开实施例的第一电压检测模块20、检测电阻单元310、分压电阻单元320、控制模块40可以具有多种可能的实现方式，本公开实施例对此不作限定，下面对各个模块、单元的可能实现方式进行示例性介绍。应该说明的是，本公开实施例的各个模块、单元均可以通过硬件电路实现，或者利用通用硬件电路结合相关现有的逻辑实现。

请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施例的电机过零检测装置的框图。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，本公开实施例的电机10可以为三相电机，电机10可以由三相全桥逆变器提供的交流电驱动。

首先对三相全桥逆变器50的可能实现方式进行示例性介绍，应该说明的是，本公开实施对三相全桥逆变器50的可能实现方式不做限定，在其他的实施方式中，三相全桥逆变器50也可以有其他的实现方式。

如图2所示，三相全桥逆变器50可以包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6，所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4组成第一桥臂、且所述第四晶体管Q4为下半桥，所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5组成第二桥臂、且所述第五晶体管Q5为下半桥，所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6组成第三桥臂、且所述第六晶体管Q6为下半桥，其中，所述电机10的各个绕组的一端电连接，各个绕组的另一端分别电连接于所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4之间、所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5之间、所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6之间。

在一种可能的实施方式中，第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，其中，晶体管可以是基于碳化硅SiC，氮化镓GaN实现，以提高性能。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，所述三相全桥逆变器50还可以包括多个第一输入电阻、多个第二输入电阻、多个输入电容以对输入信号进行滤波，电机的各项定子绕组包括第一相定子绕组A、第二相定子绕组B及第三相定子绕组C，其中，所述三相全桥逆变器50的各个晶体管的栅极电连接于第一输入电阻的第二端、第二输入电阻的第一端及输入电容的第一端，所述三相全桥逆变器50的各个晶体管的源极电连接于所述输入电容的第二端、所述第二输入电阻的第二端，第一输入电阻的第一端用于输入控制信号，

其中，所述第一晶体管Q1的漏极、所述第二晶体管Q2的漏极、所述第三晶体管Q3的漏极电连接，所述第四晶体管Q4的源极、所述第五晶体管Q5的源极、所述第六晶体管Q6的源极电连接，

所述第一晶体管Q1的源极电连接于所述第四晶体管Q4的漏极及第一相定子绕组的第一端，所述第二晶体管Q2的源极电连接于所述第五晶体管Q5的漏极及第二相定子绕组的第一端，所述第三晶体管Q3的源极电连接于所述第六晶体管Q6的漏极及第三相定子绕组的第一端，

所述第一相定子绕组A的第二端、所述第二相定子绕组B的第二端及所述第三相定子绕组C的第二端接地。

在一个示例中，如图2所示，第一输入电阻可以包括第一电阻R1、第三电阻R3、第五电阻R5、第七电阻R7、第九电阻R9、第十一电阻R11，第二输入电阻可以包括第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6、第八电阻R8、第十电阻R10、第十二电阻R12，输入电容可以包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6。

在一个示例中，三相全桥逆变器50还可以包括多个续流二极管，设置在各个晶体管的源极及漏极之间，用于在晶体管关断是提供续流通路，防止晶体管损坏。

在一种可能的实现方式中，所述电机10可以为三相直流无刷电机。

在一个示例中，本公开实施例通过将所述定子的各个绕组的一端电连接，各个绕组的另一端分别电连接于所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4之间、所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5之间、所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6之间，实现了电机10的Y接法(或可称之为星形接法)。

在一个示例中，如图2所示，电机10可以包括第一相定子绕组A、第二相定子绕组B和第三相定子绕组C，第一相定子绕组A的一端电连接于所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4之间，第二相定子绕组B的一端电连接于所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5之间，第三相定子绕组C的一端电连接于所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6之间。

在一个示例中，如图2所示，本公开实施例的第一电压检测模块20可以连接到所述第一晶体管Q1的漏极、所述第二晶体管Q2的漏极、所述第三晶体管Q3的漏极，以采集电机的母线电压。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述第一电压检测模块20可以包括第一母线电压检测电阻Rm1、第二母线电压检测电阻Rm2、第三母线电压检测电阻Rm3、母线电压检测电容Cm1，其中，

所述第一母线电压检测电阻Rm1的第一端连接于所述电机10的母线(所述第一晶体管Q1的漏极、所述第二晶体管Q2的漏极、所述第三晶体管Q3的漏极)，所述第一母线电压检测电阻Rm1的第二端连接于所述第二母线电压检测电阻Rm2的第一端、所述第三母线电压检测电阻Rm3的第一端，

所述第二母线电压检测电阻Rm2的第二端连接于所述母线电压检测电容Cm1的第一端并接地；

所述第三母线电压检测电阻Rm3的第二端连接于所述母线电压检测电容Cm1的第二端及所述控制模块40。

通过以上第一电压检测模块20，本公开实施例可以快速采集到准确的母线电压。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述检测电阻单元310可以包括第一检测电阻Rn1、第二检测电阻Rn2、第三检测电阻Rn3，所述分压电阻单元320包括第一分压电阻Rf1、第二分压电阻Rf2，其中，

所述第一检测电阻Rn1的第一端连接于所述电机的第一相定子绕组A，所述第二检测电阻Rn2的第一端连接于所述电机的第二相定子绕组B，所述第三检测电阻Rn3的第一端连接于所述电机的第三相定子绕组C，

所述第一检测电阻Rn1的第二端、所述第二检测电阻Rn2的第二端、所述第三检测电阻Rn3的第二端均连接于所述第一分压电阻Rf1的第一端，

所述第一分压电阻Rf1的第二端连接于所述第二分压电阻Rf2的第一端及所述控制模块40，

所述第二分压电阻Rf2的第二端接地。

通过所述第二电压检测模块30，本公开实施例可以实现反电动势的实时快速、准确的采集。

下面对通过第二电压检测模块30采集反电动势的原理进行示例性介绍。

在一个示例中，电机的三相定子绕组分别通过三个电阻连接在所述连接点，再通过分压电阻单元320进行分压后即可得到反电动势，例如，可以通过戴维南定理可以分析出ABC三相电压和三个检测电阻对外的二端口网络的等效电压和等效电阻，进而可以分析出反电动势的电压大小。

请参阅图3a及图3b，图3a及图3b示出了计算反电动势的二端口网络示意图。

根据戴维南定理，可以将图3a所示的二端口网络转换为图3b所示的二端口网络，即A_PHASE*(第一相定子绕组的电压)和B_PHASE(第二相定子绕组的电压)组成的二端口网络。

假设Rm1＝Rm2＝Rm3，则Rab＝Rm1*Rm2/(Rm1+Rm2)＝1/2Rm2，且A_B＝Rm2*i2+B_PHASE＝(A_PHASE-B_PHASE)/(Rm1+Rm2)*Rm2+B_PHASE＝1/2(A_PHASE+B_PHASE)。

同理可以得到相A、相B、相C对外的二端口网络的等效电阻R_ABC及等效电压A_B_C：

R_ABC＝1/2Rm1*Rm3/(1/2Rm2+Rm3)＝1/3Rm3；

A_B_C＝(1/2(A_PHASE+B_PHASE)-C_PHASE)/(1/2Rm2+Rm3)*Rm3+C_PHASE＝1/3(A_PHASE+B_PHASE+C_PHASE)。

据此，可以得到需要的反电动势电压BEMFVS。

当然，以上描述是示例性的，不应视为是对本公开实施例的限定。

在一种可能的实施方式中，控制模块40可以包括对电极进行控制、运算的部件，例如可以包括过零检测单元，以根据反电动势检测电压及母线电压确定是否过零。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块40还可以用于：

当所述反电动势检测电压达到所述母线电压的一半时，确定反电动势过零。

通过以上装置，当所述反电动势检测电压达到所述母线电压的一半时，本公开实施例可以确定反电动势过零，具有较高的准确性。

在一个示例中，本公开实施例可以根据母线电压一半设置一个阈值范围，如(U0-Uf，U0+Uf)，其中，U0可以表示母线电压的一半，Uf可以表示调整值，即，本公开还可以将反电动势检测电压与该阈值范围的上下限进行比较，以判断反电动势检测电压是否在该阈值范围内，当反电动势检测电压在该阈值范围内时，可以确定反电动势过零(电机过零)；当反电动势检测电压不在该阈值范围内时，可以确定反电动势未过零，这样，可以提高过零判断的灵活性及适应性。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块40还可以用于：

当所述反电动势检测电压下降到所述母线电压时，确定反电动势过零；或

当所述反电动势检测电压上升到所述母线电压时，确定反电动势过零。

在一个示例中，反电动势检测电压达到所述母线电压的一半可以具有不同的形式，例如可以根据控制信号的上升沿和下降沿的不同进行区分，当所述反电动势检测电压下降到所述母线电压时(下降沿)，确定反电动势过零；或当所述反电动势检测电压上升到所述母线电压时(上升沿)，确定反电动势过零。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块40还可以用于：

当检测到反电动势过零时，确定换相位置；

根据确定的换相位置对所述电机进行换相控制。

在一个示例中，控制模块40还可以包括位置确定单元、换相控制单元，利用位置确定单元确定换相位置，例如通过计算前一个60°扇区的时间，计算出延迟30°换相的时间，并利用换相控制单元根据确定的换相位置对所述电机进行换相控制，以使得电机正常稳定的运行。

示例性的，本公开实施例可以采用SVPWM((Space Vector Pulse WidthModulation，空间矢量脉宽调制)控制电机转动。在一个示例中，当如图2所示的第一晶体管Q1～第六晶体管Q6这六个开关器件组合起来(同一个桥臂的上下半桥的信号相反)时，共有8种安全的开关状态，它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。

在一个示例中，SVPWM采用伏秒平衡原理，首先判断调制矢量电压所在扇区，然后利用矢量电压所在扇区相邻两个矢量合成所需的矢量电压，使定子磁链为圆形旋转的调制方式。在一个示例中，驱动模块在产生控制信号时，通常采用三角计数的定时器运行方式。

本公开实施例对控制模块40的实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要实现，示例性的，控制模块40可以包括处理组件，在一个示例中，处理组件包括但不限于单独的处理器，或者分立元器件，或者处理器与分立元器件的组合。所述处理器可以包括电子设备中具有执行指令功能的控制器，所述处理器可以按任何适当的方式实现，例如，被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。在所述处理器内部，可以通过逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等硬件电路执行所述可执行指令。

在一种可能的实施方式中，所述电机为三相直流无刷电机。

根据本公开的一方面，提供了一种驱动组件，所述驱动组件包括所述的电机过零检测装置。

根据本公开的一方面，提供了一种电动工具，所述电动工具包括权利要求8所述的驱动组件。

本公开实施例的电动工具可以包括电钻、电吹风、交通工具(如电动自行车、电动车等)及其他设置有电机的工具、终端、设备等。终端例如可以包括可穿戴设备，虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、增强现实(Augmentedreality，AR)设备、工业控制(Industrial Control)中的无线终端、无人驾驶(Selfdriving)中的无线终端、远程手术(Remote medical Surgery)中的无线终端、智能电网(Smart Grid)中的无线终端、运输安全(Transportation Safety)中的无线终端、智慧城市(Smart City)中的无线终端、智慧家庭(Smart Home)中的无线终端、车联网中的无线终端等。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。