CN103872648A - 用于电动工具的过载保护方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于电动工具的过载保护方法与电路，其先采集流经电机的实际电流，然后将采集得到的实际电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间，最后将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，对电动工具进行过载保护。这样可以有效保护电动工具中的电池与电机不会因为电路中负载过大且不稳定而产生损害。
Description
技术领域
本发明涉及一种保护电路，特别是涉及一种用于电动工具的过载保护方法及电路。
背景技术
在电动工具的中，为了保护电动工具中的电机不会因为电路中电流过大而被损坏，在进行电动工具的电路设计时，一般都会设计过流保护电路。过流保护电路可以在电路中出现电流过大时切断电路或者减小电流等起到保护的作用。
常用的过流保护电路一般都是在电路中的实际电流超过预设值并持续一段预设时间后，进入保护状态。例如，过流保护电路中所设置的预设电流是20A（安培），预设时间是2S（秒）。过流保护电路会采集电路中的实际电流值，当出现实际电流值达到或超过20A且持续时间达到2S时，过流保护电路会启动保护功能。
但在实际使用时，对于部分工况，例如切割草坪等，由于其负载不均匀，有时很难出现实际电流大于预设电流且一直维持达到预设时间的情况出现。例如，预设电流是20A、预设时间是2S时，可能会出现实际电流21A，持续1S后变为19A，然后再达到21A，并持续0.8S的情况。这样导致实际负载虽然很大，超过了电机、电池的承受范围，但由于未达到负载保护的预设要求，无法发生过载保护。从而对电机或者电池造成损害。
发明内容
基于此，有必要提供一种用于电动工具的过载保护方法及电路，其能够有效保护电机与电池，使电机与电池不易损坏。
一种用于电动工具的过载保护方法，包括以下步骤：设定预设电流、统计时长和预设过载比值；采集流经电机的实际电流；将采集得到的实际电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间；将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，对电动工具进行过载保护。
在其中一个实施例中，所述进行过载保护的方法包括断开电机与电源的连接。
在其中一个实施例中，所述预设过载比值为50%。
在其中一个实施例中，所述统计时长为5秒至10秒。
一种用于电动工具的过载保护电路，包括与电动工具的电机相连的电机电流检测模块、与电机电流检测模块相连的控制模块及与电机和控制模块相连的过载保护模块，所述电机电流检测模块检测通过电机的电流，所述控制模块将所述电机电流检测模块检测到的电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间，将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，所述控制模块控制过载保护模块对电动工具进行过载保护
在其中一个实施例中，所述控制模块为单片机。
在其中一个实施例中，所述过载保护模块包括金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极或者漏极与电机相连，栅极与控制模块相连，控制模块控制金属氧化物半导体场效应晶体管打开或者关闭与电机的连接。
在其中一个实施例中，所述用于电动工具的过载保护电路还包括与电源相并联用于检测电源电压的电源电压检测模块。
在其中一个实施例中，所述用于电动工具的过载保护电路还包括与控制模块和电源相连用于为控制模块提供电能的能量提供模块。
上述用于电动工具的过载保护方法及电路先采集流经电机的实际电流，然后将采集得到的实际电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间，最后将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，对电动工具进行过载保护。这样可以有效保护电动工具中的电池与电机不会因为电路中负载过大且不稳定而产生损害。
附图说明
图1为一个实施例的用于电动工具的过载保护方法流程图；
图2为一个实施例的用于电动工具的过载保护电路电路示意图。
具体实施方式
请参考图1，一个实施例提供一种用于电动工具的过载保护方法。该用于电动工具的过载保护方法包括以下步骤：
步骤S110，设定预设电流、统计时长和预设过载比值。在该实施例中，此处的预设功率为电机的最大功率。预设电流为电机的额定电流，预设过载比值为50%，统计时长为5秒至10秒，此处为10秒。预设电流、预设过载比值与统计时长可以根据不同的电机及实际的实验情况进行设定，此处是举例说明。
步骤S120，采集流经电机的实际电流。
步骤S130，将采集得到的实际电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间。此处的总过载时间是将在统计时长内实际电流超过预设电流的时间全部加在一起所得到的时间。
步骤S140，将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，对电动工具进行过载保护。在该实施例中，对电动工具进行过载保护的方法为断开电机与电源的连接，这样电机就能停止工作，从而防止电机与电源被损坏。当然，此处也可以通过降低电机两端的电压或者电流等方法来达到保护电机与电源的目的。
该用于电动工具的过载保护方法先采集流经电机的实际电流，然后将采集得到的实际电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间，最后将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，对电动工具进行过载保护。这样，当电机两端出现实际电流间断性的超过预设电流时，可以将超过预设电流的时间全部累积起来，所累积的时间占预设时间达到一定比例时进行过载保护。这样相对于传统电流保护模式需要实际电流连续超过预设电流一定时间才能进行过载保护的方式，该用于电动工具的过载保护方法可以有效防止不稳定大负载对电机与电池造成损坏，即当电路中的实际电流不断超过预设电流但持续时间未超过预设时间时，只要这些非连续的实际电流超过预设电流的时间累加在一起占预设时间的比例达到预设过载比值就可以对电机与电池进行过载保护。因此，该用于电动工具的过载保护方法可以有效保护电动工具中的电池与电机不会因为电路中负载过大且不稳定而产生损害。
请参考图2，一个实施例提供一种用于电动工具的过载保护电路。该用于电动工具的过载保护电路包括与电动工具的电机M1相连的电机电流检测模块120、与电机电流检测模块120相连的控制模块110及与电机M1和控制模块110相连的过载保护模块160。
使用时，该用于电动工具的过载保护电路会与电机M1相连。请参考图2，此处的过载保护模块160包括一个金属氧化物半导体场效应晶体管Q1。该金属氧化物半导体场效应晶体管Q1的源极或者漏极分别与电机M1和电源U1相连，栅极与控制模块110相连。控制模块110控制金属氧化物半导体场效应晶体管Q1打开或者关闭与电机M1的连接。电机电流检测模块120与电机M1的一端相连接，用于采集流经电机M1的电流。该用于电动工具的过载保护电路还包括能量提供模块140与电源电压检测模块150。能量提供模块140与控制模块和电源U1相连，用于将电源U1的电压转化成控制模块110所需要的电压，以供应控制模块110工作所需要的电能。电源电压检测模块150可以检测电源U1两端的电压，用于判断电源U1的工作是否正常。当电源U1的工作出现异常时，控制模块110会控制金属氧化物半导体场效应晶体管Q1断开，从而使电机M1停止工作。
当使用电动工具时，开关S1会合上，从而使电机M1开始工作。工作过程中，首先，电机电流检测模块120检测通过电机M1的电流；然后，控制模块110将电机电流检测模块120检测到的电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间；最后控制模块110将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，控制模块110控制金属氧化物半导体场效应晶体管Q1断开与电机M1的连接，从而对电机M1与电源U1进行保护。此处的控制模块110可以为单片机或者其它合适的芯片。使用前，可以在控制模块110里预先设定好预设电流、预设过载比值与统计时长等参数。例如，可以设定预设电流为电机的额定电流，预设过载比值为50％，统计时长为10秒。这样当电机电流检测模块120检测到的电流达到预设电流。
该用于电动工具的过载保护方法及电路首先采集流经电机的实际电流，然后将采集得到的实际电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间，最后将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，对电动工具的电机与电池进行过载保护。由于是将过载时间累加在一起然后判断是否需要过载保护，因此能够更加有效的保护电动工具中的电机与电池不被损坏。因此，该用于电动工具的过载保护方法及电路具有对电动工具保护效果好的优点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种用于电动工具的过载保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定预设电流、统计时长和预设过载比值；
采集流经电机的实际电流；
将采集得到的实际电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间；
将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，对电动工具进行过载保护。
2.根据权利要求1所述的用于电动工具的过载保护方法，其特征在于，所述进行过载保护的方法包括断开电机与电源的连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于电动工具的过载保护方法，其特征在于，所述预设过载比值为50%。
4.根据权利要求1或2所述的用于电动工具的过载保护方法，其特征在于，所述统计时长为5秒至10秒。
5.一种用于电动工具的过载保护电路，其特征在于，包括与电动工具的电机相连的电机电流检测模块、与电机电流检测模块相连的控制模块及与电机和控制模块相连的过载保护模块，所述电机电流检测模块检测通过电机的电流，所述控制模块将所述电机电流检测模块检测到的电流与预设电流相比较，并统计在统计时长内实际电流超过预设电流的总过载时间，将总过载时间与统计时长相比得到实际过载比值，当实际过载比值大于预设过载比值时，所述控制模块控制过载保护模块对电动工具进行过载保护。
6.根据权利要求5所述的用于电动工具的过载保护电路，其特征在于，所述控制模块为单片机。
7.根据权利要求5所述的用于电动工具的过载保护电路，其特征在于，所述过载保护模块包括金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极或者漏极与电机相连，栅极与控制模块相连，控制模块控制金属氧化物半导体场效应晶体管打开或者关闭与电机的连接。
8.根据权利要求5所述的用于电动工具的过载保护电路，其特征在于，所述用于电动工具的过载保护电路还包括与电源相并联用于检测电源电压的电源电压检测模块。
9.根据权利要求5所述的用于电动工具的过载保护电路，其特征在于，所述用于电动工具的过载保护电路还包括与控制模块和电源相连用于为控制模块提供电能的能量提供模块。
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