CN113049890A - 电磁阀线圈的故障检测电路、方法和电磁阀线圈装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电磁阀线圈的故障检测电路、方法和电磁阀线圈装置。该电磁阀线圈的故障检测电路包括：电压检测模块、电流检测模块、脉动电压发生模块和处理模块；电压检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端，用于检测电磁阀线圈的瞬态电压；电流检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端，用于检测电磁阀线圈的瞬态电流；脉动电压发生模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端；处理模块用于根据瞬态电压和瞬态电流以及电磁阀线圈的电阻值，确定电磁阀线圈的电感值，并根据电感值，判断电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。通过本申请，解决了相关技术的电磁阀故障检测误差大的问题，提升了电磁阀故障检测的准确性，而且不增大电磁阀的体积。

Description

电磁阀线圈的故障检测电路、方法和电磁阀线圈装置

技术领域

本申请涉及电磁阀技术领域，特别是涉及一种电磁阀线圈的故障检测电路、电磁阀线圈装置和电磁阀线圈的故障检测方法。

背景技术

电磁阀(Electromagnetic Valve，简称EV)是一种利用电磁控制的工业设备，主要用于控制流体介质的方向、流量、速度等其他参数，出于控制对象的不同可分为液压阀、气动阀等。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，通常这些电路设置在控制系统中，并能够在控制系统中调整控制的精度和灵活性。

现有的电磁阀受限于低成本、设计简洁的要求，通常为开环控制，即控制系统的输出量不对电磁阀的控制产生任何影响，这种控制系统无反馈机制。而线圈作为核心元件之一，极易产生故障，涉及电磁阀线圈的故障一般表现为：电磁阀线圈通电后电磁阀不出油、线圈外形异常、线圈断路，或者是线圈两端的大小流量接反、膜片小孔堵塞、主阀先导阀关闭不严等。上述这些故障可能会导致阀门的工作状态产生异常开启或异常关闭，并且针对这种异常情况没有反馈渠道，控制系统无法感应到其异常情况，因此无法通过控制端检测电磁阀工作是否正常。另外，当压差过大，电压过小，电磁阀意外未开启时，控制系统无法获得反馈，这对于要求有故障反馈的系统是不可接受的。

针对上述问题，发明人研究了相关技术的解决方案，介绍如下：

(1)一种二线制实现电磁阀控制和状态检测的方法及装置，其主要原理是：通过电磁阀线圈与振荡电路单元中的电容组成LC振荡器，并产生振荡信号，检测该振荡信号的频率变化，判断电磁阀的接入状态和开关状态。然而，基于该方案的LC振荡器的频率稳定度较低，温漂和时漂都比较大，对电磁阀状态的检测结果误差大。

(2)一种传感器电磁阀，其主要原理是：设置了两个同轴安装的铁芯，其中一个铁芯固定，另一个铁芯可移动。还设置了两个磁传感器，其中一个磁传感器安装在与固定铁芯的端面相对应的位置处，另一个磁传感器安装在与可移动铁芯的端面相对应的位置处。通过这两个磁传感器分别检测励磁线圈产生的磁通量，得到漏磁通差。并根据漏磁通差和阈值磁通量判断电磁阀是否出现故障。然而，该方案涉及更改电磁阀制动器，造成电磁阀本身体积增大，不适合产品小型化；并且依赖于磁传感器的检测，不利于降低成本，不适合普遍应用。

因此，针对上述方案在解决开环控制电磁阀的弊端时，存在着故障检测结果有误差、电磁阀体积大的问题。

发明内容

基于此，本申请提供一种电磁阀线圈的故障检测电路、电磁阀线圈装置和电磁阀线圈的故障检测方法，以至少解决相关技术的电磁阀故障检测误差大的问题。

第一方面，本申请提供一种电磁阀线圈的故障检测电路，所述电磁阀线圈的故障检测电路包括：电压检测模块、电流检测模块、脉动电压发生模块和处理模块；其中，

所述电压检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端，用于检测所述电磁阀线圈的瞬态电压；

所述电流检测模块的输入端耦合至所述电磁阀线圈的两端，用于检测所述电磁阀线圈的瞬态电流；

所述脉动电压发生模块的输入端耦合至所述电磁阀线圈的两端，用于产生脉动电压；

所述处理模块用于根据所述瞬态电压和所述瞬态电流以及所述电磁阀线圈的电阻值，确定所述电磁阀线圈的电感值，并根据所述电感值，判断所述电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。

在一种可能的实现方式中，所述脉动电压的波谷的幅值不低于所述电磁阀线圈的脱离电压。

在一种可能的实现方式中，所述电磁阀线圈的故障检测电路还包括：

第一接收模块，用于接收控制指令；所述控制指令用于指示所述处理模块、所述电压检测模块、所述电流检测模块和所述脉动电压发生模块启动故障检测；和/或

第二接收模块，用于接收配置信息；所述配置信息用于配置所述脉动电压发生模块产生的电压信号的波形、次数和/或频率。

在一种可能的实现方式中，所述电磁阀线圈的故障检测电路还包括：

输出模块，耦合至所述处理模块；所述输出模块用于输出用于指示所述电磁阀线圈或所述电磁阀是否发生故障的判断结果。

第二方面，本申请提供一种电磁阀线圈装置，所述电磁阀线圈装置包括电磁阀线圈和上述的电磁阀线圈的故障检测电路。

第二方面，本申请提供一种电磁阀线圈的故障检测方法，所述方法包括：

施加脉动电压至所述电磁阀线圈，检测所述电磁阀线圈的瞬态电压和瞬态电流；

根据所述所述瞬态电压和所述瞬态电流以及所述电磁阀线圈的电阻值，确定所述电磁阀线圈的电感值；

根据所述电感值，判断所述电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。

在一种可能的实现方式中，根据所述瞬态电压和所述瞬态电流以及所述电磁阀线圈的电阻值，确定所述电磁阀线圈的电感值包括：

获取所述电磁阀线圈的电阻值；

根据所述电阻值、所述瞬态电压和所述瞬态电流，使用阻抗法确定所述电磁阀线圈的电感值。

在一种可能的实现方式中，所述脉动电压的波谷的幅值不低于所述电磁阀线圈的脱离电压。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

接收控制指令，并根据所述控制指令启动所述电磁阀线圈的故障检测；和/或

接收配置信息，并根据所述配置信息配置所述脉动电压的波形、次数和/或频率。

在一种可能的实现方式中，根据所述电感值，判断所述电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障包括：

根据所述电磁阀线圈对应的电磁阀被指示的工作状态，确定所述电磁阀线圈的预设电感值范围；

判断所述电感值是否超出所述预设电感值范围；

在判断到所述电感值超出所述预设电感值范围的情况下，确定所述电磁阀线圈或所述电磁阀发生故障；否则，确定所述电磁阀线圈或所述电磁阀未发生故障。

本申请提供的电磁阀线圈的故障检测电路、电磁阀线圈装置和电磁阀线圈的故障检测方法，其中，电磁阀线圈的故障检测电路包括：电压检测模块、电流检测模块、脉动电压发生模块和处理模块；其中，电压检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端，用于检测电磁阀线圈的瞬态电压；电流检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端，用于检测电磁阀线圈的瞬态电流；脉动电压发生模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端，用于产生脉动电压；处理模块用于根据瞬态电压和瞬态电流以及电磁阀线圈的电阻值，确定电磁阀线圈的电感值，并根据电感值，判断电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。通过本申请，解决了相关技术的电磁阀故障检测误差大的问题，提升了电磁阀故障检测的准确性，而且不增大电磁阀的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据相关技术的一种电磁阀的工作状态示意图一；

图2是根据相关技术的一种电磁阀的工作状态示意图二；

图3是根据本申请实施例的一种电磁阀线圈的故障检测电路的结构示意图；

图4是根据本申请实施例的一种电磁阀线圈装置结构示意图；

图5是根据本申请实施例的一种方波脉动电压/电流的示意图；

图6是根据本申请实施例的一种正弦波脉动电压/电流的示意图；

图7是根据本申请实施例的一种电磁阀线圈的故障检测方法流图；

图8是根据本申请实施例的一种判断电磁阀线圈是否发生故障的流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被认为是“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前，正常情况下使用的常开常闭型电磁阀采用的都是一个线圈，多通位和多用途甚至结构更加复杂的，采用二到十个线圈不等，为便于理解本方案的设计原理，以下将根据一个电磁阀线圈为例进行阐述。

图1是根据相关技术的一种电磁阀的工作状态示意图一，图2是根据相关技术的一种电磁阀的工作状态示意图二，图1为开阀状态，图2为关阀状态。如图1或者图2所示，该电磁阀包括电磁阀线圈201、活动铁芯202、弹簧203、固定芯铁204，电磁阀线圈201通电时产生的磁场可以作用于活动铁芯202，从而使活动铁芯202与固定芯铁204吸合，实现关阀；电磁阀线圈201断电时，弹簧203推动活动铁芯202与固定芯铁204分开，实现开阀。

电磁阀线圈两端通电时，一方面，其呈现电感性；另一方面，由于电磁阀本身存在电阻，其呈现电阻性。于是，根据电磁阀线圈两端通电时所呈现的两种电学特性，可以将电磁阀线圈等效为电感和电阻的串联电路。

一个空心线圈的电感量和在该线圈内加入铁芯后的电感量往往是不同的，通常，一个空心线圈的电感量小于在该线圈内加入铁芯后的电感量。对同一线圈而言，加上同一频率的交流激励时，线圈中的电感量将随铁芯位置不同而变化，具体而言，当电磁阀铁芯未吸合时，由于磁路未完全封闭，电磁阀线圈中的电感相对较小；当电磁阀吸合时，由于铁芯磁路完全封闭，电磁阀线圈中的电感明显增大。

本申请实施例提供了一种电磁阀线圈的故障检测电路。图3是根据本申请实施例的一种电磁阀线圈的故障检测电路的结构示意图，如图3所示，该电磁阀线圈的故障检测电路包括：电压检测模块101、电流检测模块102、脉动电压发生模块103和处理模块104；其中，

电压检测模块101的输入端耦合至电磁阀线圈105的两端，用于检测电磁阀线圈的瞬态电压；

电流检测模块102的输入端耦合至电磁阀线圈105的两端，用于检测电磁阀线圈的瞬态电流；

脉动电压发生模块103的输入端耦合至电磁阀线圈105的两端，用于产生脉动电压；

处理模块104，耦合至电压检测模块101和电流检测模块102，用于根据瞬态电压和瞬态电流以及电磁阀线圈的电阻值，确定电磁阀线圈105的电感值，并根据电感值，判断电磁阀线圈105或电磁阀是否发生故障。

本申请实施例在测量电感的过程中，可以根据电磁阀线圈的标定电阻确定其电阻值，也可以通过测量获取电磁阀线圈的电阻值。在一些较优的实施方式中，可以采取测量法以获取准确的电磁阀线圈电阻值。比如，先通过电压检测模块101测得电磁阀线圈105在进行一段时间通电后的线圈两端的稳态电压，同时，通过电流检测模块102测得电磁阀线圈105在进行一段时间通电后的线圈两端的稳态电流。通过处理模块104，根据测得的稳态电压和稳态电流，可以确定该电磁阀线圈105的电阻。通过脉动电压发生模块103为电磁阀线圈105增加脉动电压，并且通过电压检测模块101测得电磁阀线圈105两端的瞬态电压，通过电流检测模块102测得电磁阀线圈105两端的瞬态电流。处理模块104根据上述确定的电磁阀线圈105的电阻、瞬态电压和瞬态电流，确定电磁阀线圈105的电感值，并根据电感值，判断电磁阀线圈105或电磁阀是否发生故障。

与相关技术比较可以发现，相较于LC振荡器远离检测电磁阀的工作状态的方式而言，本申请实施例的脉动电压稳定度高，不易受到温漂和时漂的影响，降低了检测结果的误差；相较于采用电磁传感器检测电磁阀工作状态的方式而言，本申请实施例不额外增添促使电磁阀体积过大的组件。通过本申请实施例，解决了相关技术在解决开环控制电磁阀的弊端时，存在着故障检测结果有误差、电磁阀体积大的问题，提升了故障检测的准确性，有利于电磁阀整体小型化

在一些情况下，稳态电压、稳态电流、瞬态电压和瞬态电流可能是数字信号，也可能是模拟信号，出于对不同信号状态的处理，处理模块可以包括数字电路或数字集成器件，比如TTL逻辑门电路、PLD可编程逻辑器件等；也可以包括模拟电路或模拟集成器件，比如包括由半导体器件、模拟信号运算电路、运算放大器构成的模拟信号处理电路或模拟集成器件；还可以包括数/模混合集成电路，以精简处理模块的电路设计。需要说明的是，本申请实施例所列举的电路和集成器件并不是旨在于限定处理模块，而是出于对稳态电压、稳态电流、瞬态电压和瞬态电流的信号状态的考虑，处理模块可以择优选取上述设计方案。

在其中一些实施例中，脉动电压的波谷的幅值不低于电磁阀线圈的脱离电压。参考图1或图2，其中，当电磁阀线圈201两端通电时，一方面，活动铁芯202受到电磁阀线圈201产生的电磁场对其产生的吸合力，另一方面，活动铁芯202受到弹簧203对抗磁场作用的弹力，在活动铁芯202与固定铁芯204相互吸合后，当电压低于脱离电压时，活动铁芯202受到的吸合力刚好小于弹力，使得活动铁芯202恰好脱离固定铁芯204，从而使电磁阀动作，与断电效果相同，此时电磁阀线圈201两端施加的电压为脱离电压。脉动电压的波谷的幅值表示脉动电压在周期时段内的最低电压，若此最低电压低于磁阀线圈201的脱离电压，则有可能导致在给电磁阀线圈201两端施加脉动电压时，在脉动电压周期性变化的过程中，电磁阀线圈产生的磁场不足以引起铁芯相对于电磁阀线圈移动，影响电磁阀线圈201的正常工作。

在其中一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路可以按照预先设定的周期进行电磁阀线圈的故障检测。故障检测开始命令通常由处理模块发起，电压检测模块、电流检测模块和脉动电压发生模块根据处理模块发起的故障检测开始命令进行故障检测。

在其中另一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路还可以包括第一接收模块，用于接收控制指令，该控制指令用于指示处理模块、电压检测模块、电流检测模块和脉动电压发生模块启动故障检测。通过上述方式，电磁阀线圈的故障检测电路可以根据控制端的指示按需启动故障检测，该控制端可以为电磁阀控制端。

在其中一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路还可以包括第二接收模块，用于接收配置信息，该配置信息用于配置脉动电压发生模块产生的电压信号的波形、次数和/或频率。配置信息可以控制端产生，该控制端可以为电磁阀控制端。配置信息可以用于配置脉动电压的波形类型，例如方波、正弦波、脉冲，也可以是其他脉动波形，并配置脉动电压的脉动次数和/或频率。在本申请实施例中，可以结合电压检测模块和电流检测模块的可测量精度配置脉动电压，使得可测量电感的精度达标即可。脉动次数和/或频率可以根据电磁阀线圈的电感大小进行调整，理论上而言脉动次数不限，但是考虑到检测模块的测量精度和速度，在尽可能使得测出的电感值可靠且测量精度达标的情况下，通常脉动次数越少越好，或者脉动频率越低越好，以获得更快的响应速度。

在其中一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路还包括输出模块，耦合至处理模块，用于输出指示电磁阀线圈是否发生故障的判断结果。该判断结果可以是检测得到的电磁阀线圈的电感值，也可以是指示电磁阀线圈是否发生故障的判决结果，还可以是根据电磁阀线圈的电感值确定的电磁阀的实际工作状态。

在输出模块输出的判断结果为电磁阀线圈的电感值的情况下，控制端(例如电磁阀的控制端)通过输出模块接收到该电感值之后，控制端可以先根据电磁阀被指示的工作状态确定该工作状态对应的预设电感值范围，再判断从输出模块接收到的电感值是否落入该预设电感值范围内；如是，则说明电磁阀的实际工作状态与其被指示的工作状态一致，电磁阀未发生故障；否则说明电磁阀的实际工作状态与其被指示的工作状态不一致，电磁阀发生了故障。

在输出模块输出的判断结果为指示电磁阀线圈是否发生故障的判决结果的情况下，控制端(例如电磁阀控制端)接收到判决结果后，即可根据判决结果确定电磁阀是否发生故障。在本实施例中，处理模块预先获取了电磁阀被指示的工作状态，以及该工作状态对应的电磁阀线圈的预设电感值范围；处理模块通过判断检测到的电磁阀线圈的电感值是否落入该预设电感值范围的方式来判断电磁阀的工作状态与其被指示的工作状态是否一致，从而生成判决结果。

在输出模块输出的判断结果为电磁阀的实际工作状态的情况下，控制端(例如电磁阀的控制端)通过输出模块接收到电磁阀的实际工作状态后，通过比较控制端指示电磁阀的工作状态与接收到的电磁阀的实际工作状态是否一致的方式来判断电磁阀是否发生故障。在本实施例中，处理模块预先获取了在电磁阀处于各个工作状态下时电磁阀线圈分别对应的预设电感值范围。

在上述实施例中，电磁阀的工作状态是指电磁阀的阀芯所处的工作位置。例如二通阀具有两个工作状态：开阀状态和关阀状态。在多位电磁阀中，电磁阀具有更多的工作位置，也即有更多的工作状态。

在本实施例中的电磁阀线圈的故障检测电路，可以是独立于电磁阀控制端和电磁阀线圈的电路，而通过导线与电磁阀控制端或者电磁阀线圈电连接。在一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路可以与电磁阀控制端集成为一体，并且，电磁阀线圈的故障检测电路的部分模块或单元可以复用电磁阀控制端的模块或单元。在另一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路可以与电磁阀线圈集成为一体，从而构成具有故障检测功能的电磁阀线圈。

本申请实施例提供了一种电磁阀线圈装置。该电磁阀线圈装置包括电磁阀线圈和上述任一实施例所描述的电磁阀线圈的故障检测电路。图4是根据本申请实施例的一种电磁阀线圈装置结构示意图，如图4所示，电磁阀线圈401本体包含线圈绕组，可视为电感和电阻的串联电路，需要说明的是，附图中的电阻仅为线圈绕组的等效电阻示意图，并非实际电阻。

电磁阀线圈的故障检测电路402与电磁阀线圈401共用电源，电磁阀线圈401通过无线通讯的形式与电磁阀控制端进行信息交互。此时，电磁阀线圈401可视为带通讯功能和反馈功能的线圈，可以控制电磁阀的开关，并实时检测电磁阀线圈401的电感，判断开关阀情况，并反馈给电磁阀控制端。

电磁阀线圈的故障检测电路401包括电压检测模块、电流检测模块、脉动电压发生模块、处理模块。在本实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路401所述包括的以上各个功能模块的形式优选为集成芯片。

除上述这些模块以外的其他功能模块为优选添加模块，而且图4中的其他接口为示意接口，不局限于图示接口数量和形式，一般会多于图示接口数量，但经过特定优化的芯片接口也可能少于图示接口数量，输出型号可以是数字信号也可以是模拟信号，但由于需要检测瞬时值，通常需要带一定计算功能，以直接输出数字信号，更有利于读取，减少电磁阀控端的计算量。

在一些实施例中，通过芯片优化或组合，数字信号输入和输出可以集成为一个端口。

电压检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈401的两端，用于检测电磁阀线圈401的稳态电压u₀和瞬时电压u(t)；

电流检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈401的两端，用于检测电磁阀线圈401的稳态电流i₀和瞬时电流i(t)；

脉动电压发生模块的输入端耦合至电磁阀线圈401的两端，用于产生脉动电压；

处理模块用于根据稳态电压、稳态电流、瞬态电压和瞬态电流，确定电磁阀线圈401的电感值，并根据电感值，判断电磁阀线圈401是否发生故障。

处理模块根据电感值，判断电磁阀线圈401是否发生故障，并将判断结果通过无线通讯的形式反馈至电磁阀控制端。

在本申请实施例中，测试电感时的脉动电压可以是方波也可以是正弦波。还可以是其他脉动波形，只要芯片能读取到电压脉动即可。由于脉动频率与电感大小相关，在本申请实施例中，可以结合电压检测模块和电流检测模块的可测量精度，使得可测量电感的精度达标即可。脉动次数不限，但是考虑到检测模块的测量精度和速度，在尽可能使得测出的电感值可靠且测量精度达标的情况下，通常脉动次数越少越好，以获得更快的响应速度。

当电磁阀线圈两端施加脉动电压后，通常需要截取合适的求解波形段，以获得最佳求解时间。以下将以方波脉动电压/电流、正弦波脉动电压/电流为例进行介绍。

图5是根据本申请实施例的一种方波脉动电压/电流的示意图，如图5所示，其中，图5上半部分代表方波脉动电压示意图，图5下半部分代表与其对应的方波脉动电流示意图。方波脉动需注意电压突变处产生电流拐点，由于此处电流不可导，会导致电感计算在此处存在歧义，因此需避开此点的电感计算值。在芯片处理速度和测量速度允许的情况下，方波型号最好在一个周期内计算完成，避开电流拐点，最佳求解时间如虚线框所示。

图6是根据本申请实施例的一种正弦波脉动电压/电流的示意图，如图6所示，其中，图6上半部分代表正弦波脉动电压示意图，图5下半部分代表与其对应的正弦波脉动电流示意图。电压脉动半个周期后电流脉动趋于稳定，通过计算电流的变化率(比如计算电流导数)、瞬时电流、瞬时电压及稳态电阻，可计算较准确的电感值，此方法的优点是对芯片处理速度和测量速度要求相对较低，电感测量值相对较准确可靠，抗干扰能力较强。在一些较优的实施方式中，可取一段正弦脉动的电流的周期内的平均值进行计算，以提升计算效率，最佳求解时间如虚线框所示。

电磁阀线圈装置的结构不局限于上述提供的实施例，在其中一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测电路可以集成于电磁阀控制端，电磁阀线圈的故障检测电路与电磁阀控制端共用电源，此时，线圈为普通线圈，电磁阀控制端通过电磁阀线圈的故障检测电路，获得实际开关的反馈信号，并根据实际反馈信号控制电磁阀的开关。

另外，本申请实施例还提供了一种电磁阀线圈的故障检测方法。图7是根据本申请实施例的一种电磁阀线圈的故障检测方法流图，如图7所示，该流程包括如下步骤：

步骤S701，施加脉动电压至电磁阀线圈，检测电磁阀线圈的瞬态电压和瞬态电流；

步骤S702，根据瞬态电压和瞬态电流以及电磁阀线圈的电阻值，确定电磁阀线圈的电感值；

步骤S703，根据电感值，判断电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。

在上述步骤中，可以通过增加脉动电压，测得电磁阀线圈两端的瞬态电压，测得电磁阀线圈两端的瞬态电流。然后对该瞬态电流进行微分，结合电磁阀线圈的电阻值和瞬态电压，确定电磁阀线圈的电感值，并根据电感值，判断电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。

与相关技术比较可以发现，相较于LC振荡器远离检测电磁阀的工作状态的方式而言，本申请实施例的脉动电压稳定度高，不易受到温漂和时漂的影响，降低了检测结果的误差；相较于采用电磁传感器检测电磁阀工作状态的方式而言，本申请实施例无需不额外增添促使电磁阀体积过大的组件。通过本申请实施例，解决了相关技术在解决开环控制电磁阀的弊端时，存在着故障检测结果有误差、电磁阀体积大的问题，提升了故障检测的准确性，有利于电磁阀整体小型化。

在步骤S702中，还可以结合电磁阀线圈的电阻值来确定其电感值。其中，电磁阀线圈的电阻值可以根据电磁阀线圈的标定值来确定，也可以通过实际测量获取来确定。在一些较优的实施方式中，往往采取实际测量法，以获取更加准确可靠的电磁阀线圈电阻值。比如，先测得电磁阀线圈在进行一段时间通电后的线圈两端的稳态电压，测得电磁阀线圈在进行一段时间通电后的线圈两端的稳态电流。根据测得的稳态电压和稳态电流，可以确定该电磁阀线圈的电阻。

以下将介绍如何根据稳态电压、稳态电流、瞬态电压和瞬态电流，确定电磁阀线圈的电感值。

首先根据稳态电压和稳态电流，确定电磁阀线圈的电阻值。先测得长时间通电时线圈两端的稳态电压u₀和稳态电流i₀，计算可得线圈的电阻

然后根据电阻值、瞬态电压和瞬态电流，使用阻抗法确定电磁阀线圈的电感值。在线圈输入电压上增加脉动电压，而且脉动电压的波谷的幅值不低于电磁阀线圈的脱离电压，以保证在脉动电压周期性变化的过程中，即使当脉动电压波形变化到其最小值时，电磁阀线圈产生的磁场能够引起铁芯相对于电磁阀线圈移动，使得对电磁阀线圈的故障检测可以正常运行。此时测得瞬时电压u(t)及流过线圈的瞬时电流i(t)，同时对瞬时电流i(t)进行微分，根据下式可计算电感值：

从上式可知，当输入电压没有波动时，上式会成为0/0的无解方程，因此只有当电压脉动足够明显，电压检测模块和电流检测模块的测量精度足够时，通过计算可得线圈电感值。在需要测量线圈电感时输入脉动电压即可。

在本申请实施例中，电感测量间隔可根据需求而定。

瞬时电压和瞬时电流是相对而言的，表示可测得较准确的瞬时电压波动值及瞬时电流波动值，实际输出为各个时间点的电压及电流值。若是数字信号输出，则可截取相应时间点的电压及电流值，时间分辨率由电压检测模块和电流检测模块的能力决定。

在其中一些实施例中，脉动电压的波谷的幅值不低于电磁阀线圈的脱离电压。脉动电压的波谷的幅值表示脉动电压在周期时段内的最低电压，若此最低电压低于磁阀线圈的脱离电压，则有可能导致在给电磁阀线圈两端施加脉动电压时，在脉动电压周期性变化的过程中，电磁阀线圈产生的磁场对铁芯的吸合力小于其受到的弹力，导致铁芯脱离触点，而使铁芯的动作电路断开，影响对电磁阀线圈的故障检测。

在其中一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测方法还包括接收控制指令，并根据控制指令启动电磁阀线圈的故障检测。比如，接收从电磁阀控制端发起的控制指令，并根据控制指令启动电磁阀线圈的故障检测。又比如，接收从电磁阀线圈的故障检测电路发起的控制指令，并根据控制指令启动处理模块、电压检测模块、电流检测模块和脉动电压发生模块启动故障检测。

在其中一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测方法还包括接收配置信息，并根据配置信息配置脉动电压的波形、次数和/或频率。比如，接收从电磁阀控制端直接产生或其他功能模块产生的配置信息，配置信息所配置的脉动电压可以是方波、正弦波、脉冲，也可以是其他脉动波形，只要第二接收模块能够接收到脉动电压即可。由于脉动频率与电磁阀线圈的电感大小相关，在本申请实施例中，可以结合电压检测模块和电流检测模块的可测量精度，使得可测量电感的精度达标即可。脉动次数不限，但是考虑到检测模块的测量精度和速度，在尽可能使得测出的电感值可靠且测量精度达标的情况下，通常脉动次数越少越好，以获得更快的响应速度。

在其中一些实施例中，电磁阀线圈的故障检测方法还可以同时包括：接收控制指令，并根据控制指令启动电磁阀线圈的故障检测；接收配置信息，并根据配置信息配置脉动电压的波形、次数和/或频率。

在其中一些实施例中，可以通过设置预设电感值的方式，将实际电感值与其比较，从而确定电磁阀线圈是否发生故障。图8示出了根据本申请实施例的一种判断电磁阀线圈是否发生故障的流程图，如图8所示，该流程包括如下步骤：

步骤S801，根据电磁阀线圈对应的电磁阀被指示的工作状态，确定电磁阀线圈的预设电感值范围；

步骤S802，判断电感值是否超出预设电感值范围；

步骤S803，在判断到电感值超出预设电感值范围的情况下，确定电磁阀线圈或电磁阀发生故障；否则，确定电磁阀线圈或电磁阀未发生故障。

综上所述，结合本申请实施例提供的电磁阀线圈的故障检测电路、电磁阀线圈装置和电磁阀线圈的故障检测方法，解决了相关技术的电磁阀故障检测误差大的问题，提升了电磁阀故障检测的准确性，而且不增大电磁阀的体积。此外，还包括以下有益效果：

(1)可以将电磁阀线圈故障检测电路集成于电磁阀线圈，通过与控制端的通讯实现故障反馈、阀门开闭功能。

(2)可以将电磁阀线圈故障检测电路集成于电磁阀控制端，独立于线圈之外，线圈为普通线圈，通过电磁阀控制端的测量可获得电感并判断电磁阀开闭状态。

(3)当脉动电压波形选为方波时，脉动频率可以根据实际电感参数调整，脉动次数可以根据芯片结构调整，以快速测得电感值；当脉动电压波形选为正弦波时，脉动频率可以根据实际电感参数调整，脉动次数可以根据芯片结构调整，以较准确地测得电感值；当脉动波形选为其它波形时，可为正脉冲、负脉冲或其它非规则波形，结合芯片的快速测量特性，可测得电感值。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电磁阀线圈的故障检测电路，其特征在于，所述电磁阀线圈的故障检测电路包括：电压检测模块、电流检测模块、脉动电压发生模块和处理模块；其中，

所述电压检测模块的输入端耦合至电磁阀线圈的两端，用于检测所述电磁阀线圈的瞬态电压；

所述电流检测模块的输入端耦合至所述电磁阀线圈的两端，用于检测所述电磁阀线圈的瞬态电流；

所述脉动电压发生模块的输入端耦合至所述电磁阀线圈的两端，用于产生脉动电压；

所述处理模块用于根据所述瞬态电压和所述瞬态电流以及所述电磁阀线圈的电阻值，确定所述电磁阀线圈的电感值，并根据所述电感值，判断所述电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的电磁阀线圈的故障检测电路，其特征在于，所述脉动电压的波谷的幅值不低于所述电磁阀线圈的脱离电压。

3.根据权利要求1所述的电磁阀线圈的故障检测电路，其特征在于，所述电磁阀线圈的故障检测电路还包括：

第一接收模块，用于接收控制指令；所述控制指令用于指示所述处理模块、所述电压检测模块、所述电流检测模块和所述脉动电压发生模块启动故障检测；和/或

第二接收模块，用于接收配置信息；所述配置信息用于配置所述脉动电压发生模块产生的电压信号的波形、次数和/或频率。

4.根据权利要求1所述的电磁阀线圈的故障检测电路，其特征在于，所述电磁阀线圈的故障检测电路还包括：

输出模块，耦合至所述处理模块；所述输出模块用于输出用于指示所述电磁阀线圈或所述电磁阀是否发生故障的判断结果。

5.一种电磁阀线圈装置，其特征在于，所述电磁阀线圈装置包括电磁阀线圈和权利要求1至4中任一项所述的电磁阀线圈的故障检测电路。

6.一种电磁阀线圈的故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

施加脉动电压至所述电磁阀线圈，检测所述电磁阀线圈的瞬态电压和瞬态电流；

根据所述瞬态电压和所述瞬态电流以及所述电磁阀线圈的电阻值，确定所述电磁阀线圈的电感值；

根据所述电感值，判断所述电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障。

7.根据权利要求6所述的电磁阀线圈的故障检测方法，其特征在于，根据所述瞬态电压和所述瞬态电流以及所述电磁阀线圈的电阻值，确定所述电磁阀线圈的电感值包括：

获取所述电磁阀线圈的电阻值；

根据所述电阻值、所述瞬态电压和所述瞬态电流，使用阻抗法确定所述电磁阀线圈的电感值。

8.根据权利要求6所述的电磁阀线圈的故障检测方法，其特征在于，所述脉动电压的波谷的幅值不低于所述电磁阀线圈的脱离电压。

9.根据权利要求6所述的电磁阀线圈的故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收控制指令，并根据所述控制指令启动所述电磁阀线圈的故障检测；和/或

接收配置信息，并根据所述配置信息配置所述脉动电压的波形、次数和/或频率。

10.根据权利要求6所述的电磁阀线圈的故障检测方法，其特征在于，根据所述电感值，判断所述电磁阀线圈或电磁阀是否发生故障包括：

根据所述电磁阀线圈对应的电磁阀被指示的工作状态，确定所述电磁阀线圈的预设电感值范围；

判断所述电感值是否超出所述预设电感值范围；

在判断到所述电感值超出所述预设电感值范围的情况下，确定所述电磁阀线圈或所述电磁阀发生故障；否则，确定所述电磁阀线圈或所述电磁阀未发生故障。

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