CN108414824B - 一种电流检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电流检测方法及装置，所述方法包括：将待测线路通过两片汇流排引出，汇流排之间用预设数量的导线连接；获取所有导线的电阻值，然后计算电路的总电阻值；在所述导线中随机选择两条导线，分别测量两条导线的模拟电流信号；对获得的所述模拟电流信号进行电平变换；将经过电平变换后的两条导线的模拟电流信号分别转换为数字电流信号值；对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流；根据总电阻值、最优支路电流对应的导线电阻值以及最优支路电流，计算总电流值。所述方法及装置同时保证了大电流和小电流检测的精度，降低了电流检测尤其是大电流检测的成本，并且安装方便。

Description

一种电流检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电流检测技术领域，更具体地，涉及一种电流检测方法及装置。
背景技术
蓄电池组成的直流系统中，电流的检测方式主要有两种：分流器电阻采样与电流传感器采样。采用分流器电阻采样的方式时，高低压电路不隔离引起的电源谐波会对测量芯片造成较大的干扰，甚至死机，直接导致不能测量。同时，由于采集信号为微弱电压信号，在对大电流进行检测时，电阻自身发热及接触点、导线发热，引起分压电阻网络、分流器电阻改变，使得采集信号受到干扰，从而影响测量精度。因此，在对大电流进行检测时，大多数用户选择采用电流传感器。在检测过程中，电流传感器的量程是根据实际工作电流的最大值来选择，若待测电路的电流较大，用户往往选择大量程的电流传感器，这就导致无法兼顾小电流测量时的精度；另一方面，大电流的直流导线一般由多根并联，而电流传感器的过孔直径小，不能同时穿过多根导线，所以会导致安装不便。并且，针对大电流检测的电流传感器成本较高。所以，如何设计一种低成本且同时保证大电流和小电流测量精度的电流检测方法，是目前需要解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电流检测方法及装置，解决目前电流检测方法对于大电流检测存在的测量成本高以及无法兼顾大电流和小电流测量精度的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种电流检测方法，包括以下步骤：
将待测线路通过两片汇流排引出，汇流排之间用预设数量的导线连接；
获取所有导线的电阻值，然后计算电路的总电阻值；
在所述导线中随机选择两条导线，分别测量两条导线的模拟电流信号；
对获得的两条导线的所述模拟电流信号进行电平变换；
将经过电平变换后的两条导线的模拟电流信号分别转换为数字电流信号值；
对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流；
根据所述电路的总电阻值、最优支路电流对应的导线电阻值以及最优支路电流，计算总电流值。
优选地，所述获取所有导线的电阻值，具体为，获取所有导线的内在电阻值以及导线与两个汇流排之间的接触电阻。
优选地，所述在所述导线中随机选择两条导线，分别测量两条导线的模拟电流信号，具体为，在所述导线中随机选择两条导线，通过两个不同量程的电流传感器，分别测量两条导线的电流。
优选地，所述对获得的两条导线的所述模拟电流信号进行电平变换，具体为，将获得的两条导线的双极性模拟信号加上一个大于双极性信号的最大幅值的直流电平，转换成单极性信号。
优选地，所述对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流，具体为，比较两条导线的数字电流信号值与测量电流时所用的电流传感器的量程上限的差值，取差值较小的导线的数字电流信号值作为最优支路电流。
本发明还提供了一种电流检测装置，包括：
汇流排，用于将待测线路引出，并在两片汇流排之间用预设数量的导线连接；
电阻计算模块，用于获取所有导线的电阻值，然后计算电路的总电阻值；
电流传感器，用于在所述导线中随机选择两条导线，分别测量两条导线的模拟电流信号；
信号处理器，用于对获得的两条导线的所述模拟电流信号分别进行电平变换；
AD采集电路，用于将经过电平变换后的两条导线的模拟电流信号分别转换为数字电流信号值；
微处理器，用于对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流；
电流计算模块，用于根据所述电路的总电阻值、最优支路电流对应的导线电阻值以及最优支路电流，计算总电流值。
优选地，所述电阻计算模块用于获取所有导线的电阻值，具体为，所述电阻计算模块获取所有导线的内在电阻值以及导线与两个汇流排之间的接触电阻。
优选地，用于分别测量两条导线的模拟电流信号的电流传感器的量程是不同的。
优选地，所述信号处理器用于对获得的两条导线的所述模拟电流信号分别进行电平变换，具体为，所述信号处理器将获得的两条导线的双极性模拟信号加上一个大于双极性信号的最大幅值的直流电平，转换成单极性信号。
优选地，所述微处理器，用于对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流，具体为，微处理器比较两条导线的数字电流信号值与测量电流时所用的电流传感器的量程上限的差值，取差值较小的导线的数字电流信号值作为最优支路电流。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
本发明提供的电流检测方法及装置，将待测线路通过汇流排分成多个小电流进行测量，并同时选用较大量程和较小量程的电流传感器对随机选择的两个导线进行测量，从而兼顾了大电流和小电流的检测；然后对比分析，选择和所用电流传感器的量程上限的差值最小的测量结果作为用来计算总电流的支路电流值，保证了电流检测的精度。所述方法检测成本小，测量过程中安装方便，同时适用于大电流检测和小电流检测。
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获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种电流检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一种电流检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种电流检测方法，包括以下步骤：
S101，将待测线路通过两片汇流排引出，汇流排之间用预设数量的导线连接，因此在测试大电流时，就将大电流分成了多个小电流进行测量。在本实施例中，待测线路的电流是1000A，两片汇流排之间用四根导线连接，这样1000A的电流就被分成了四个近似250A的小电流来进行测试，就可以用量程范围上限大约为250A的电流传感器来测量1000A的电流。本实施例中的汇流排采用的是铜排，铜排电阻小导电性能好，并且铜排上各个点位的电位是相等的；同时由于在同一铜排上的温度接近，所以温度对分流电流的影响可以忽略，那么只需要考虑电阻对分流电流的影响。
根据欧姆定律：I＝U/R可知，支路电流与总电流的关系为：
Figure BDA0001565692300000041
电阻R表示电路的总电阻，I表示电路的总电流大小，电阻Ra包括导线a的电阻以及导线a与两个铜排之间的接触电阻。因此，只要测出任意一条支路的电流，就可以计算出总电流，从测量的精确度考虑，本实施例随机选择两条支路进行测量，然后根据最优测量结果计算总电流值。
S102，获取所有导线的电阻值，该电阻值包括所有导线的内在电阻值以及导线与两个汇流排之间的接触电阻，在本实施例中，采用内阻仪测量四根导线的电阻值，分别表示为Ra、Rb、Rc、Rd，然后计算电路的总电阻值，总电阻值为
Figure BDA0001565692300000042
S102，在所有导线中随机选择两条导线，即导线a和导线b，分别用两个不同量程的电流传感器测量导线a和导线b的模拟电流信号，测量前，先预估导线a和导线b的电流大小，然后选择量程上限等于预估电流值上限的0.7倍和1.1倍的电流传感器作为测量时使用的电流传感器。本实施例中，电流传感器采用霍尔传感器，导线a和导线b的电流上限预估结果为265A，因此，选用的两个电流传感器，即电流传感器1和电流传感器2的量程范围分别为0～185A和0～300A。
S103，利用信号处理器对获得的导线a和导线b的模拟电流信号进行电平变换，即将获得的两条导线的双极性模拟信号加上一个大于双极性信号的最大幅值的直流电平，转换成单极性信号。
S104，利用AD采集电路将经过电平变换后的两条导线的模拟电流信号分别转换为数字电流信号值。
S105，利用微处理器对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流，即比较两条导线的数字电流信号值与测量电流时所用的电流传感器的量程上限的差值，取差值较小的导线的数字电流信号值作为最优支路电流。在本实施例中，电流传感器1和电流传感器2的测量结果转换后的数字电流信号值分别是100A和105A，所以电流传感器1的量程范围和上述两个测量结果更接近，于是将电流传感器1的检测结果作为最优支路电流。本实施例中，导线a的电流即为最优支路电流。
S106，根据S102中的电路总电阻值、导线a的电阻值、导线a的电流，以及S101中的支路电流与总电流的关系，计算总电流值，总电流大小
Figure BDA0001565692300000051
如图2所示，本发明实施例公开了一种电流检测装置，包括：
汇流排201，用于将待测线路引出，并在两片汇流排之间用预设数量的导线连接。
电阻计算模块202，用于获取所有导线的电阻值，然后计算电路的总电阻值，导线的电阻值包括导线的内在电阻值以及导线与两个汇流排之间的接触电阻。
电流传感器203，用于在所有导线中随机选择两条导线，并用两个不同量程的电流传感器分别测量两条导线的模拟电流信号。
信号处理器204，用于对获得的两条导线的模拟电流信号分别进行电平变换，即将获得的两条导线的双极性模拟信号加上一个大于双极性信号的最大幅值的直流电平，转换成单极性信号。
AD采集电路205，用于将经过电平变换后的两条导线的模拟电流信号分别转换为数字电流信号值。
微处理器206，用于对两条导线的数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流，即比较两条导线的数字电流信号值与测量电流时所用的电流传感器的量程上限的差值，取差值较小的导线的数字电流信号值作为最优支路电流。
计算处理模块207，用于根据电路总电阻值、最优支路电流对应的导线电阻值以及最优支路电流，计算总电流值。
本发明实施例公开的电流检测方法及装置，通过将待测线路通过汇流排引出，然后同时使用较大量程和较小量程的电流传感器对随机选择的两条支路进行检测，实现了通过使用小量程的电流传感器对大电流的检测，以及同时保证了大电流和小电流检测的精度；并且通过选取与所用电流传感器的量程上限差值较小者作为计算总电流的参考值，保证了计算结果的可靠性，降低了电流检测尤其是大电流检测的成本。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电流检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待测线路通过两片汇流排引出，汇流排之间用预设数量的导线连接；
获取所有导线的电阻值，然后计算电路的总电阻值；
在所述导线中随机选择两条导线，分别测量两条导线的模拟电流信号；
对获得的两条导线的所述模拟电流信号进行电平变换；
将经过电平变换后的两条导线的模拟电流信号分别转换为数字电流信号值；
对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流；
根据所述电路的总电阻值、最优支路电流对应的导线电阻值以及最优支路电流，计算总电流值；
所述对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流，具体为，比较两条导线的数字电流信号值与测量电流时所用的电流传感器的量程上限的差值，取差值更小的导线的数字电流信号值作为最优支路电流。
2.如权利要求1所述的一种电流检测方法，其特征在于，所述获取所有导线的电阻值，具体为，获取所有导线的内在电阻值以及导线与两个汇流排之间的接触电阻。
3.如权利要求1所述的一种电流检测方法，其特征在于，所述在所述导线中随机选择两条导线，分别测量两条导线的模拟电流信号，具体为，在所述导线中随机选择两条导线，通过两个不同量程的电流传感器，分别测量两条导线的电流。
4.如权利要求1所述的一种电流检测方法，其特征在于，所述对获得的两条导线的所述模拟电流信号进行电平变换，具体为，将获得的两条导线的双极性模拟信号加上一个大于双极性信号的最大幅值的直流电平，转换成单极性信号。
5.一种电流检测装置，其特征在于，包括：
汇流排，用于将待测线路引出，并在两片汇流排之间用预设数量的导线连接；
电阻计算模块，用于获取所有导线的电阻值，然后计算电路的总电阻值；
电流传感器，用于在所述导线中随机选择两条导线，分别测量两条导线的模拟电流信号；
信号处理器，用于对获得的两条导线的所述模拟电流信号分别进行电平变换；
AD采集电路，用于将经过电平变换后的两条导线的模拟电流信号分别转换为数字电流信号值；
微处理器，用于对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流；
电流计算模块，用于根据所述电路的总电阻值、最优支路电流对应的导线电阻值以及最优支路电流，计算总电流值；
所述微处理器，用于对两条导线的所述数字电流信号值进行分析对比，获得最优支路电流，具体为，微处理器比较两条导线的数字电流信号值与测量电流时所用的电流传感器的量程上限的差值，取差值更小的导线的数字电流信号值作为最优支路电流。
6.如权利要求5所述的一种电流检测装置，其特征在于，所述电阻计算模块用于获取所有导线的电阻值，具体为，所述电阻计算模块获取所有导线的内在电阻值以及导线与两个汇流排之间的接触电阻。
7.如权利要求5所述的一种电流检测装置，其特征在于，用于分别测量两条导线的模拟电流信号的电流传感器的量程是不同的。
8.如权利要求5所述的一种电流检测装置，其特征在于，所述信号处理器用于对获得的两条导线的所述模拟电流信号分别进行电平变换，具体为，所述信号处理器将获得的两条导线的双极性模拟信号加上一个大于双极性信号的最大幅值的直流电平，转换成单极性信号。
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