一种电磁阀故障检测方法及系统与流程

1.本发明涉及自动化检测技术领域，尤其涉及一种电磁阀故障检测方法及系统。


背景技术：

2.汽车电子稳定控制系统（esc）是汽车主动安全技术的关键，其包括传感器、电子控制单元（ecu）和执行机构（hcu），通过传感器监测汽车运行状态，ecu根据监测数据在紧急状况下通过hcu控制汽车的纵向和横向运行稳定性。其中，电磁阀是hcu中的核心部件，电磁阀受控于ecu信号而实现开闭，从而控制液路的开闭，实现常规、保压、减压、增压的制动过程。如图1中所示，ecu总成1上设置有线圈10，装配时将hcu总成2上的电磁阀20对准伸入至线圈10内，这样工作时通过对线圈10通电，即可通过线圈产生的电磁力吸引电磁阀20中的动铁芯移位，与电磁阀20内的复位弹簧配合，就能够通过动铁芯的动作实现电磁阀20开闭。
3.为保证产品质量，相关技术中在装配前会对各个部件进行质量检测，当确认各个部件质量合格后，就认为整体产品合格。但这样的质量检测思路存在以下问题：在ecu总成与hcu总成装配过程中，电磁阀可能受到磕碰撞击，就会导致装配前检测合格的电磁阀在装配后处于不合格的状态，如果不将其检测出来，产品进入市场后可能引发严重的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，为此，本发明采用如下技术方案：一种电磁阀故障检测方法，用于对装配完成后的液压控制总成中的电磁阀进行检测，所述液压控制总成内设置有线圈，所述电磁阀伸入至所述线圈内；该方法包括以下步骤：s100：根据所述液压控制总成生成检测用参数设定范围，所述参数设定范围包括线圈导通电流范围和驼峰峰值电流范围；s200：对所述线圈按照规定时间通电，获取所述线圈通电后的电流数据，并且对所述电流数据进行低通滤波处理得到线圈电流数据；s300：所述线圈电流数据构成电流数据段，从所述电流数据段中识别并截取电流爬坡数据段和电流稳定数据段；s400：计算电流稳定数据段的平均值，并且判断所述平均值是否落入所述线圈导通电流范围内，若判断为是，则判定所述线圈为合格件，并继续进行步骤s500；若判断为否，则判定所述线圈为不合格件，结束检测，待更换所述线圈后重新进行步骤s100；s500：将所述电流爬坡数据段分为n个待筛选数据段，线性拟合n个所述待筛选数据段，并计算每个所述待筛选数据段的斜率和拟合度；s600：将所述拟合度大于第一设定阈值的待筛选数据段作为待分析数据段，筛选出所述待分析数据段对应的斜率作为待分析斜率，并将筛选出的所述待分析斜率与0进行比较，得到最接近0的待分析斜率，将最接近0的待分析斜率所对应的待分析数据段作为选定数据段；
s700：从所述选定数据段所包含的线圈电流数据中筛选出线圈电流数据最大值imax，并判断imax是否落入驼峰峰值电流范围，若判断为是，则判定所述电磁阀为合格件，结束检测；若判断为否，则判定所述电磁阀为不合格件，结束检测；其中，所述线圈导通电流范围为第一基准值r
±
8％，所述驼峰峰值电流范围为第二基准值p
±
10％。
5.本发明具有以下有益效果：线圈通电时由于电磁感应效应将带动电磁阀内的动铁芯移动，动铁芯移动后会导致气隙增大、磁通量增大，从而产生反电动势能影响线圈电流增长，会在线圈导通电流曲线上形成一个驼峰。本发明的方案利用该原理，在液压控制总成完成装配后对线圈通电，采集线圈通电后的电流数据。通过分析从上述的电流数据中查找出驼峰峰值电流，最后判断驼峰峰值电流是否落入设定的驼峰峰值电流范围。以此来判断动铁芯的移动距离是否正常，从而判断电磁阀是否存在故障，避免液压控制总成上市后存在安全隐患的问题。
6.优选的，所述线圈导通电流范围为第一基准值r
±
8％，所述驼峰峰值电流范围为第二基准值p
±
10％，所述规定时间为100ms至300ms之间的选定值，所述第一设定阈值为0.85至0.99之间的选定值。
7.优选的，所述步骤s500和步骤s600之间还包括：s510：根据计算得出的n个斜率的值得到斜率的变化趋势，判断斜率的变化趋势是否是由正数变化为负数、再由负数变化为正数，若判断为是，则继续进行步骤s600；若判断为否，则判定电磁阀为不合格件，结束检测。通过斜率的变化趋势，可以判断线圈导通电流在出现后是一直爬坡增加到稳定状态还是在中途出现先降低再升高的驼峰阶段，从而判断驼峰峰值电流是否存在。能够以此判断动铁芯是否可以移动，从而更加准确地判断电磁阀的故障情况。
8.优选的，所述步骤s100中的所述参数设定范围还包括驼峰峰值出现时间范围；以及，所述步骤s700还包括：获取所述线圈电流数据最大值imax出现时对应的时间t，并且，在所述步骤s700中对所述时间t是否落入驼峰峰值出现时间范围进行判断；若imax落入驼峰峰值电流范围且t落入驼峰峰值出现时间范围，则判定所述电磁阀为合格件，结束检测；若imax不落入驼峰峰值电流范围或t不落入驼峰峰值出现时间范围，则判定所述电磁阀为不合格件，结束检测。动铁芯移动会导致气隙增大、磁通量增加，从而出现驼峰峰值电流，由此可知，动铁芯移动反应时间会导致驼峰峰值电流出现的时间不同。因此，本技术通过增加驼峰峰值出现时间这一评价指标，能够更加准确的判断电磁阀是否存在故障。
9.优选的，所述驼峰峰值出现时间范围为第二基准值p
±
10％。
10.优选的，在步骤s300中，对所述电流数据段中大于第二基准值*c的线圈电流数据i进行分段，比较每段中电流数据i的最大值和最小值，若两者差值小于第二设定阈值，则将对应的电流数据段判定为电流稳定数据段；将所述线圈电流数据产生至所述电流稳定数据段出现之间的电流数据段判定为电流爬坡数据段。通过上述分析方法从电流数据段中分析并截取出电流爬坡数据段和电流稳定数据段。
11.优选的，所述设定时间为0.05ms至0.1ms之间的选定值，所述第二设定阈值为0.005ma至0.01ma之间的选定值。
12.优选的，在所述步骤s500中，每个所述待筛选数据段中均具有m个线圈电流数据，则第n个待筛选数据段中包含有第n个线圈电流数据、第（n+m-1）个线圈电流数据以及两者
之间的线圈电流数据；其中，所述3≤m≤6。
13.本发明还采用了如下的技术方案：一种电磁阀故障检测系统，用于实现如权利要求1至8中任一项所述的电磁阀故障检测方法，该检测系统包括控制单元、电流数据采集单元、can通信模块和低通滤波模块，并且所述电流数据采集单元、can通信模块和低通滤波模块均与所述控制单元信号连接；其中，所述控制单元通过所述can通信模块向液压控制总成发出通断电指令，所述液压控制总成依据所述通断电指令向所述线圈通电或断电；其中，所述控制单元通过所述电流数据采集单元获取所述线圈通电后的电流数据，并且所述控制单元通过所述低通滤波模块对所述电流数据进行低通滤波处理得到线圈电流数据。
14.优选的，所述电流数据采集单元包括依次信号连接的电流传感器、采样电路和数据采集卡，所述数据采集卡与所述控制单元信号连接，所述采样电路通过电流传感器采集所述线圈的电流信号，所述数据采集卡将所述电流信号转换为数字信号并发送至所述控制单元。
15.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.图1是相关技术中ecu总成与hcu总成进行装配的示意图；图2是本发明实施例一提供的一种电磁阀故障检测方法的流程图；图3是线圈中未插入电磁阀时通电后的电流值—时间示意图；图4是线圈中插入合格电磁阀时通电后的电流值—时间示意图；图5是实施例二提供的一种电磁阀故障检测方法的流程图；图6是实施例三提供的一种电磁阀故障检测方法的流程图；图7是实施例四提供的一种电磁阀故障检测系统的示意图。
17.其中，1.ecu总成，10.线圈，2.hcu总成，20.电磁阀，3.控制单元，4.电流数据采集单元，40. 电流传感器，41. 采样电路，42. 数据采集卡，5.can通信模块，6.低通滤波模块,7.电流爬坡阶段，70.驼峰，8.电流稳定阶段。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.下面参考附图描述本发明实施例。
20.实施例一：本实施例提供了一种电磁阀故障检测方法，用于对装配完成后的液压控制总成中的电磁阀进行检测，具体到本实施例中，以汽车电子稳定控制系统（esc）为例进行说明，可以理解的是，本实施例提供的该检测方法，也可以用于对其它装配有电磁阀的液压控制总成在装配完成后对电磁阀进行检测。部分汽车电子稳定控制系统（esc）在使用较短的时间后（与设计寿命相比具有较大的差距）就出现问题，不能在紧急状况下正确地完成制动，分析其原因可能是电磁阀故障，但电磁阀经过严格的质量检测，在较短时间内出现故障不符合常理。经过本技术的发明人研究分析，发现电磁阀可能在ecu总成与hcu总成进行
装配的过程中受到撞击，而导致电磁阀损坏，具体表现为动铁芯无法正常移动。为此，本技术的发明人提出了本实施例中上述的检测方法，以能够将装配完成后的esc中存在故障的电磁阀检出，避免其进入市场。如图2中所示，该检测方法包括以下步骤：s100：根据液压控制总成生成检测用参数设定范围，参数设定范围包括线圈导通电流范围和驼峰峰值电流范围；s200：对线圈按照规定时间通电，获取线圈通电后的电流数据，并且对电流数据进行低通滤波处理得到线圈电流数据；s300：线圈电流数据构成电流数据段，从电流数据段中识别并截取电流爬坡数据段和电流稳定数据段；s400：计算电流稳定数据段的平均值，并且判断平均值是否落入线圈导通电流范围内，若判断为是，则判定线圈为合格件，并继续进行步骤s500；若判断为否，则判定线圈为不合格件，结束检测，待更换线圈后重新进行步骤s100；s500：将电流爬坡数据段分为n个待筛选数据段，线性拟合n个待筛选数据段，并计算每个待筛选数据段的斜率和拟合度；s600：将拟合度大于第一设定阈值的待筛选数据段作为待分析数据段，筛选出待分析数据段对应的斜率作为待分析斜率，并将筛选出的待分析斜率与0进行比较，得到最接近0的待分析斜率，将最接近0的待分析斜率所对应的待分析数据段作为选定数据段；s700：从选定数据段所包含的线圈电流数据中筛选出线圈电流数据最大值imax，并判断imax是否落入驼峰峰值电流范围，若判断为是，则判定电磁阀为合格件，结束检测；若判断为否，则判定电磁阀为不合格件，结束检测。
21.该检测方法的原理说明如下：对线圈通电时，线圈上产生电流，将线圈电流值定义为i，在通电初始阶段，线圈电流值i的大小会随着时间t而产生变化，以时间t为横轴、线圈电流值i为纵轴形成坐标系，线圈电流值i能够在坐标系中形成电流曲线。单独对线圈通电时，如图3中所示，从线圈电流值i出现到线圈电流值i稳定这一过程中，存在电流爬坡阶段7和电流稳定阶段8。而当电磁阀伸入线圈内后，再对线圈通电时，由于电磁感应效应将带动电磁阀内的动铁芯移动，动铁芯移动后会导致气隙增大、磁通量增大，从而产生反电动势能影响线圈电流增长。如图4中所示，就会在电流爬坡阶段7上形成一个驼峰70，相对应的，存在一个驼峰峰值电流。当电磁阀存在故障时，就会导致动铁芯移动异常，从而引起驼峰峰值电流异常。本技术提供的该检测方法利用该原理，在esc完成装配后对线圈通电，采集线圈通电后的电流数据，通过对电流数据进行分析找出其中的驼峰峰值电流。对找到的驼峰峰值电流进行判断，根据驼峰峰值电流是否落入设定的驼峰峰值电流范围来判断驼峰峰值电流是否正常。进而以此来判断动铁芯的移动距离是否正常，就能够判断电磁阀是否存在故障，避免存在安全隐患的液压控制总成流入市场。
22.该检测方法中所提及的线圈导通电流范围根据液压控制总成中线圈的电阻计算得到，也即在明确对线圈通电的电压和线圈的电阻后，通过上述的电压和电阻即可计算得出线圈导通电流的基准值，本实施例中将其命名为第一基准值r。考虑到数据处理的误差范围,将线圈导通电流范围设定为r
±
8％。具体到本实施例中的该esc而言，第一基准值r为2.2ma。而驼峰峰值电流范围需要通过实验测试得到，具体的，选用合格的线圈和合格的电磁阀进行实验获取数据，最后得到与被检测相对应的驼峰峰值电流基准值，本实施例中将
其命名为第二基准值p。考虑到数据处理的误差范围,将线圈导通电流范围设定为p
±
10％。具体到本实施例中的该esc而言，第二基准值p为1.24ma。另外，规定时间为200ms，第一设定阈值为0.9。其中，规定时间可以为100ms至300ms之间的选定值，而第一设定阈值可以为0.85至0.99之间的选定值。
23.上述检测方法中的步骤s500和步骤s600对数据分析的过程进行了说明，通过对n个待筛选数据段进行线性拟合，可以得到拟合度值，而拟合度能够表征拟合程度，其越接近1可靠性越高，本实施例中将拟合度大于0.9所对应的待筛选数据段筛选出来作为待分析数据段。将待分析数据段所对应的斜率作为待分析斜率，然后将筛选出的待分析斜率与0进行比较，得到最接近0的待分析斜率，容易理解的是，斜率的值接近0表示所对应的待分析数据段中的线圈电流数据处于顶点，因此将最接近0的待分析斜率所对应的待分析数据段作为选定数据段。从选定数据段中即可找到线圈电流数据最大值imax，也即驼峰峰值电流。
24.具体到本实施例中，在步骤s300中，对所述电流数据段中大于第二基准值*c的线圈电流数据i进行分段，比较每段中电流数据i的最大值和最小值，若两者差值小于第二设定阈值，则将对应的电流数据段判定为电流稳定数据段；将线圈电流数据产生至电流稳定数据段出现之间的电流数据段判定为电流爬坡数据段。其中，c为系数，本实施例中c为1.2，这样设置是为了保证对分段的线圈电流数据i处于驼峰峰值电流之后，避免驼峰峰值电流对截取结果有影响。通过上述分析方法即可从电流数据段中分析并截取出电流爬坡数据段和电流稳定数据段。进一步的，其中的设定时间为0.06ms，第二设定阈值为0.008ma。其中，设定时间可以为0.05ms至0.1ms之间的选定值，第二设定阈值可以为0.005ma至0.01ma之间的选定值。
25.在步骤s500中将电流爬坡数据段分为n个待筛选数据段，本实施例中采用如下的方式对电流爬坡数据段中的线圈电流数据进行分段：将电流爬坡数据段分为n个待筛选数据段、每个待筛选数据段中均具有m个线圈电流数据，则第n个待筛选数据段中包含有第n个线圈电流数据、第（n+m-1）个线圈电流数据以及两者之间的线圈电流数据；其中，3≤m≤6。具体到本实施例中，m为3，也即第一个待筛选数据段中包含有第一个线圈电流数据、第二个线圈电流数据和第三个线圈电流数据；第二个待筛选数据段中包含有第二个线圈电流数据、第三个线圈电流数据和第四个线圈电流数据；一直到第n个待筛选数据段中包含第n个线圈电流数据、第（n+1）个线圈电流数据和第（n+2）个线圈电流数据。这样的分段方式能够保证后续的线性拟合的可靠性更高。
26.实施例二：本实施例也提供了一种电磁阀故障检测方法，本实施例与上述实施例一的区别在于，本实施例中还在步骤s500和步骤s600之间增加了步骤s510。具体的，如图5中所示，步骤s510：根据计算得出的n个斜率的值得到斜率的变化趋势，判断斜率的变化趋势是否是由正数变化为负数、再由负数变化为正数，若判断为是，则继续进行步骤s600；若判断为否，则判定电磁阀为不合格件，结束检测。通过斜率的变化趋势，可以判断线圈导通电流在出现后是一直爬坡增加到稳定状态还是在中途出现先降低再升高的驼峰阶段，从而判断驼峰峰值电流是否存在。能够以此判断动铁芯是否可以移动，从而更加准确地判断电磁阀的故障情况。
27.需要说明的是，在没有步骤s510的情况下，如果被检测的电磁阀存在动铁芯卡死不能移动的情况，按照实施例一中的检测方法也能够将其判定为不合格件。这是因为当电
磁阀内部的动铁芯被卡死时，线圈的电流曲线就如图3中所示的那样，按照实施例一中提供的检测方法进行检测时，就会将电流稳定数据段的平均值判定为驼峰峰值电流，虽然这样是一种误判，但由于电流稳定数据段的平均值必然会超出驼峰峰值电流，因此也会将其判定为不合格件，而不会漏掉。当然可以理解的是，采用实施例二提供的检测方法，能够明确不同的故障类型，更加准确的判断电磁阀的故障。
28.实施例三：本实施例也提供了一种电磁阀故障检测方法，本实施例与上述实施例一或二的区别在于，本实施例中还增加了驼峰峰值电流出现这一检测评价指标。具体的，如图6中所示，本实施例中步骤s100中的参数设定范围还包括驼峰峰值出现时间范围；以及，步骤s700还包括：获取线圈电流数据最大值imax出现时对应的时间t，并且，在步骤s700中对时间t是否落入驼峰峰值出现时间范围进行判断；若imax落入驼峰峰值电流范围且t落入驼峰峰值出现时间范围，则判定电磁阀为合格件，结束检测；若imax不落入驼峰峰值电流范围或t不落入驼峰峰值出现时间范围，则判定电磁阀为不合格件，结束检测。
29.其中，本实施例中将驼峰峰值出现时间范围需要通过实验测试得到，具体的，选用合格的线圈和合格的电磁阀进行实验获取数据，最后得到与被检测液压控制总成相对应的驼峰峰值出现时间基准值，本实施例中将其命名为第三基准值q。考虑到数据处理的误差范围,将驼峰峰值出现时间范围设定为q
±
10％。具体到本实施例中的该esc液压控制总成而言，第三基准值q为2.3ms。
30.如前述原理说明，对线圈通电后，线圈电流值i形成的电流曲线会具有电流爬坡阶段，在电流爬坡阶段刚开始时，线圈电流值i逐渐增大。电磁感应会带动动铁芯移动，当动铁芯开始移动时，产生的反电动势能会影响到线圈电流值i的增加，其在电流曲线上表现为线圈电流值i突然减小；当动铁芯移动到位后，反电动势能消失，线圈电流值i又开始增加。这样在动铁芯开始移动至移动停止的过程中，线圈电流值i会出现减小再增加的情况，其表现在电流曲线上即为驼峰。相应的，在该线圈电流值i减小再增加的过程中出现的最大值即为本实施例中上述的驼峰峰值电流。由此可知，驼峰峰值电流出现的时间与动铁芯的反应速度相关，也即在线圈通电后，动铁芯越早移动，则驼峰峰值电流出现的时间越早；动铁芯越晚移动，则驼峰峰值电流出现的时间越晚。动铁芯过早或过晚的移动都会影响到制动效果，达不到制动要求。因此，本实施例中通过增加驼峰峰值出现时间这一评价指标，能够更加准确的判断电磁阀是否存在故障，只有当imax落入驼峰峰值电流范围且t落入驼峰峰值出现时间范围时，才将电磁阀判定为合格件。这样能够针对电磁阀中动铁芯移动反应时长的故障进行检测，更加准确的判断电磁阀的故障。
31.实施例四：本实施例提供了一种电磁阀故障检测系统，该检测系统用于实现如上述各个实施例中提供的电磁阀故障检测方法。具体的，如图7中所示，该检测系统包括控制单元3、电流数据采集单元4、can通信模块5和低通滤波模块6，并且电流数据采集单元4、can通信模块5和低通滤波模块6均与控制单元3信号连接；其中，控制单元3通过can通信模块5向esc发出通断电指令，esc依据通断电指令向线圈通电或断电；其中，控制单元3通过电流数据采集单元4获取线圈通电后的电流数据，并且控制单元3通过低通滤波模块6对电流数据进行低通滤波处理得到线圈电流数据。
32.进一步的，上述的电流数据采集单元4包括依次信号连接的电流传感器40、采样电路41和数据采集卡42，数据采集卡42与控制单元3信号连接，采样电路41通过电流传感器40
采集线圈的电流信号，数据采集卡42将电流信号转换为数字信号并发送至控制单元3。
33.使用时，在esc装配完成后，控制单元3通过can通信模块5向esc发出通断电指令，esc根据上述指令向线圈通电200ms之后断电。在通电200ms这一时间段内，通过电流数据采集单元4可以采集到线圈的电流数据并发送至控制单元3。控制单元3通过低通滤波模块6对电流数据进行低通滤波处理得到线圈电流数据，然后控制单元3再根据设定的检测程序按照上述实施例中的检测方法对线圈电流数据进行处理并作出判定。利用该检测系统能够实现对电磁阀故障的自动化检测。
34.在本发明中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者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，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。