CN102118014B - 一种基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对电子智能功率开关的配电管理系统，提出了一种基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法，本发明方法根据负载的工作模式设定负载额定电流和起动时间；通过对负载起动电流进行监测，只要在起动的时间内电流曲线为一抛物线且最终电流不大于额定电流，则不管电流的最大值是多少，都认为是正常启动；如果启动的时间内电流曲线为非抛物线，且负载电流大于额定电流的时间大于2/3Ts，则认为过流而进行保护。该方法应用于某特种车辆的电源电气管理系统中，综合考虑了过载电流与过载时间两方面因素，有效的避免了误保护，同时该方法在负载接通后，通过监控负载起动曲线来减小电流保护计算的复杂性，负载过流保护及时可靠。

Description

一种基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法

技术领域

本发明涉及电子智能功率开关应用技术，具体讲涉及一种基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法。

背景技术

车辆用电设备的负载具有多样性和复杂性，其中容性、感性及灯丝类负载在起动时会产生非常大的起动电流，且同一个负载由于其工作状态和环境温度等工况不同其产生最大的电流和时间也不同；特别是电机类负载往往会在起动过程中发生不同程度的堵转，其产生的电流也会不同。电机类负载的损害是由于电机的过热，电机的过热不会在瞬间产生，而是使电机在一段时间内处于过载状态，发热量累计到一定程度引起的负载过热。

负载过流保护的主要方式有：利用保险丝的热熔断原理实现过流保护，采用半导体功率器件的过流保护方法往往采用电流积分的方式。

第一种方法的原理为，当被检测电路中出现超过极限电流的较大电流时，检测装置即认为出现过流情况，从而负载停止驱动，进入保护状态。这种方法可能会造成误保护，即检测装置检测到超过极限电流的较大电流后停止负载驱动，由于诸如电机类的负载其所带载荷由于环境及电机本身原因变化较大导致起动时的电流变化较大。

第二种方式通过起动时计算每个积分周期的电流积分值来判断负载是否处于过流状态，这种方法的积分周期选择较为复杂，如果积分周期过短，会使计算量加大，进一步增加方法的复杂性；如果积分周期过长，会造成过载保护的时间延迟，导致过流保护不及时。例如，名称为“一种电机运行过载保护的方法”的CN101777754.A号发明专利申请，公开了一种在每个积分周期内实时计算电流积分值的方法，通过电流积分值与电流阀值相比较计算得出过载系数，其过载保护方法的步骤复杂，且没有给出确定积分周期的具体方法。

发明内容

为解决上述现有技术不足的问题，本发明针对于电子智能功率开关的配电管理系统，提出了一种基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法，该方法应用于某特种车辆的电源电气管理系统中，本发明方法是基于负载起动过程中特性曲线的保护方法，综合考虑了过载电流与过载时间两方面因素，有效的避免了误保护，同时该方法在负载接通后，通过监控负载起动曲线来减小电流保护计算的复杂性，负载过流保护及时可靠。

该方法是主要针对特种车辆上起动时会产生非常大的起动电流的负载。对于起动电流较大的负载，为保证其正常启动，过流保护策略应让过启动瞬间，该方法用软件对起动曲线上各点的起动时间和额定电流分析，实现对启动过程自适应的过流保护策略。

本发明方法根据负载的工作模式设定负载额定电流和起动时间；通过对负载启动电流进行监测，只要在启动的时间内电流曲线为一抛物线且最终电流不大于额定电流，则不管电流的最大值是多少都认为为正常启动；如果启动的时间内电流曲线为非抛物线，且负载电流大于额定电流的时间大于2/3Ts，则认为过流而进行保护。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：在电子开关接通开始后的时间Ts内，以5毫秒为采样时间间隔对负载电流进行采集；

步骤2：绘制时间Ts内负载电流曲线。

本发明采取的另一优选技术方案为：对所述步骤2中的所说时间Ts内负载电流曲线进行分析。

本发明采取的再一优选技术方案为：所说分析为：如果所说时间Ts内负载电流曲线为抛物线形：

当Ts时间点的负载电流大于最大电流时，为负载起动异常，需进行过流保护；

当Ts时间点的负载电流小于最大电流时，负载属于正常工作。

本发明采取的又一优选技术方案为：对所述步骤2中的所说时间Ts内负载电流曲线进行分析，如果时间Ts内负载电流曲线为非抛物线：

在起动时间Ts时间段内，电流小于额定电流，则负载属于正常工作；

负载电流大于最大电流的时间小于2/3Ts，则继续监测电流，如果负载电流大于最大电流的时间大于2/3Ts，为负载起动异常，进行过流保护；

由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果如下：

1)本发明方法通过监控负载起动曲线，对负载过流进行响应，从而减少了电流保护计算的复杂性，对负载形成及时可靠的过流保护。

2)该方法综合考虑了过载电流与过载时间两方面因素，通过对起动电流进行自适应和负载额定电流进行过流保护，排除由于环境温度、负载工况等引起的起动电流差异的影响，以保证负载能够正常起动。

3)通过对起动电流进行自适应和负载额定电流进行过流保护，排除由于环境温度、负载工况等引起的起动电流差异的影响，以保证负载能够正常起动。

4)基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法已应用到某特种车辆的电源电气管理系统中，实际应用效果良好。

附图说明

图1是负载起动电流曲线图

图2是基于自适应负载特性曲线的负载过流保护过程中的部件组成框图

图3是基于自适应负载特性曲线的负载过流保护的工作流程图

具体实施例

下面结合附图，对本发明方法进行进一步的描述：

实施例1：

如图2所示，基于自适应负载特性曲线的负载过流保护过程涉及到的部件组成框图，包括MIC总线主控器、MIC总线负载配电盒和负载，MIC总线主控器通过MIC总线发送负载控制命令并接收MIC总线负载配电盒发送的负载状态信息。

MIC总线负载配电盒接收到MIC总线主控器发出的负载接通命令后，判断负载是否处于起动状态，如果是就进入负载起动过程过流保护控制，通过基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法进行负载起动控制。负载起动后，MIC总线负载配电盒就开始对负载进行正常工作状态过流保护。

如图3所示，基于自适应负载特性曲线的负载过流保护的工作流程图，包括以下步骤：

1)接收负载配电接通命令；

2)按固定时间间隔采集负载电流；

3)判断负载电流处于起动曲线的哪一部分；

4)判断是否进行起动阶段过流保护；

基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法已应用到某特种车辆的电源电气管理系统中，实际应用的结果表明：本方法计算简单，对CPU的计算压力轻，一个单片机可以对多路负载进行实时保护处理。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，结合上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (1)

1.一种基于自适应负载特性曲线的负载过流保护方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：在电子开关接通开始后的时间Ts内，以5毫秒为采样时间间隔对负载电流进行采集；

步骤2：绘制时间Ts内负载电流曲线；

对所述步骤2中的所说时间Ts内负载电流曲线进行分析；

所说分析为：如果所说时间Ts内负载电流曲线为抛物线形：

当Ts时间点的负载电流大于最大电流时，为负载起动异常，需进行过流保护；

当Ts时间点的负载电流小于最大电流时，负载属于正常工作；

对所述步骤2中的所说时间Ts内负载电流曲线进行分析，如果时间Ts内负载电流曲线为非抛物线：

在起动时间Ts时间段内，电流小于额定电流，则负载属于正常工作；

负载电流大于最大电流的时间小于2/3Ts，则继续监测电流，如果负载电流大于最大电流的时间大于2/3Ts，为负载起动异常，进行过流保护。

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