DLD154V4B/docs/coil-range-alarm-design.md

线圈电感量估算与不合理范围告警 — 设计讨论稿

状态：已实现（V4.26，2026-09-03） — 本文为设计讨论与实现归档；落地代码见 TaskLoop.c coil_monitor()（vd1_task 无车主路径调用）与 poll_yellow_led() 模式 5。 固件版本基线：V4.26（cmcng.h）；涉及产品：DLD154V4B（DLD154V4）。

修订记录：

版本	日期	说明
v0.1	2026-09-02	初稿（合理范围按 50~300 µH，三区制）
v0.2	2026-09-03	合理范围改 50 ~ 1000 µH（规格书口径，两档任意一档合法即不告警），三区窗口重算
v0.3	2026-09-03	用户 4 点拍板收口（取代 v0.2 三区/灰带）：默认低频档频率窗 20~120 kHz 出界即告警；黄灯一长一短；优先级 1 断开快闪 > 4 故障补偿常亮 > 5 电感一长一短 > 3 N短亮 > 2 灭；故障补偿 ENV_RESYNC_WAIT 60s→10s。已实现于 V4.26（672f143 后）

1. 背景

DLD154V4 线圈振荡电路：固定电容 33 nF + 拨码开关可并联另一 33 nF（C = 33 nF 或 66 nF 两级频率）。 拨码不引到 MCU IO，固件无法感知当前档位。

需求（用户最终口径）：

1. 由实测振荡频率推算线圈电感量 L（粗略值即可）
2. 对不合理电感量范围的线圈告警（v0.3 拍板，取代 §4 三区制）：按默认低频档计算，频率合理范围 20 ~ 120 kHz，不在合理范围内一律判定电感量不合理 → 告警（不做档位判定、不做灰带提示）
3. 预留 C_eff 校准公式/系数，测试时微调
4. 持续监视

2. 物理模型与测量精度

LC 谐振：f = 1 / (2π·√(L·C))，反推 L = 1 / (4π²·f²·C)

• f 固件现成：calc_freq_khz()（Xn@60MHz 捕获，f_kHz = 60000 / Xn），Xn≈3681 时测量精度 ~0.03%，足够
• 误差预算：C 容差 ±5% → L 误差 ~10%；线圈分布电容 C0（几十 pF vs 33000 pF）≈0.3% 可忽略； 谐振拓扑非理想偏移 → 待标定收口
• 档位歧义（核心）：C = 33/66 nF → 同一线圈频率差 √2=1.414 倍，反推 L 差 2 倍； 拨码不可读 → 单次测频无法唯一判定档位 → 判定采用三区制（§4）

3. 频率 ↔ 电感对照表

L(µH)	C=33nF f(kHz)	C=66nF f(kHz)	备注
20	195.9	138.5	超出下限（<50）→ 红区（>123.9 必超）
50	123.9	87.6	规格下界
100	87.6	62.0	推荐带
200	62.0	43.8	推荐带
300	50.6	35.8	推荐带上沿
500	39.2	27.7	可工作（33nF 档落绿/66nF 档落绿边界）
800	31.0	21.9	66nF 档落灰带（33nF 档对应 L=2000µH 超，无法判档）
1000	27.7	19.6	规格上界
1440*	23.1	16.3	超出上限（<19.6 必超）

* 现场实测 Xn=3681 → f=16.3kHz → L≈1445µH(66nF)/2889µH(33nF)，无论哪档都 >1000µH → 该线圈应被"L 偏大"红区告警拦下（V4.24/V4.25 抓波形期间发现的现象）

换算公式（默认档粗估）：L_µH = 2.533e7 / (f_kHz² × C_nF)；33nF 档结果 = 66nF 档结果 × 2

C_eff 校准预留：L_µH = (2.533e9 / (f_kHz² × C_nF)) × COIL_CAL_COEF_Q10 / 1024， 标定线圈（100µH / 300µH 精密电感）实测 f 后调单一系数收口。

4. 判定窗口 — 三区制（v0.2：合理范围 50 ~ 1000 µH，两档任意合法）

两档频率带：

• C=33nF 合法带：27.7 ~ 123.9 kHz（L∈[50,1000]µH）
• C=66nF 合法带：19.6 ~ 87.6 kHz

"两档任意 L∈[50,1000]µH 合法" → 只要存在一个档位使 L 合法即不告警（并集思路）； 但档位不可读，单档合法区无法确认 → 保留三区制：

区	频率 (kHz)	语义	动作
🟢 确认正常	27.7 ~ 87.6（两档频带交集）	拨任意一档，L 都在 [50,1000] µH	绿灯
🟡 歧义带	19.627.7 或 87.6123.9（单档合法区）	某一档合法/另一档超，无档位信息无法确认	不上故障灯，仅 EVT/状态字段提示
🔴 确认超范围	< 19.6 或 > 123.9（并集外）	两档下 L 必超（<19.6 → L>1000µH；>123.9 → L<50µH）	黄灯慢闪告警

• 🔴 区无歧义：<19.6 必然是 66nF 档 + L>1000µH；>123.9 必然是 33nF 档 + L<50µH
• 🟡 区（放宽后收窄）：如 800µH 拨 66nF → f=21.9kHz 落灰带（33nF 档对应 2000µH 超）； 常见推荐组合 100~500µH 两档均落绿区（见 §3 表）——灰带上灯会误伤这类现场，建议静默到诊断层
• 与 v0.1（50300µH）对比：红下界 35.8 → 19.6（3001000µH 的规格内线圈不再误报）， 绿窗 50.687.6 → **27.787.6**

建议宏（TaskLoop.h，待标定）

#define COIL_F_LOW_LIMIT     196    // f < 19.6kHz  → L 必 >1000µH → L偏大 (0.1kHz 单位)
#define COIL_F_HIGH_LIMIT   1239    // f > 123.9kHz → L 必 <50µH   → L偏小 (0.1kHz 单位)
#define COIL_F_GREEN_LOW     277    // 绿窗下界 27.7kHz (两档交集)
#define COIL_F_GREEN_HIGH    876    // 绿窗上界 87.6kHz (两档交集)
#define COIL_DEF_C_NF        66     // 默认档电容 nF (拨码不可读, 粗估 L 用; 33nF 档 ×2)
#define COIL_CAL_COEF_Q10   1024    // C_eff 校准系数 Q10 (=1.000), 标定后微调

5. 判定状态机（持续监视 + 防抖）

条件: !g_disconnect_active && g_loop_stable && !loop1_VD_FLAG   (空闲/稳定, 车来不判)
f = calc_freq_khz(loop1_Origin, loop1_LPCNT)                    (空场滤波后频率)

f < COIL_F_LOW_LIMIT      → 故障 1 = L 偏大
f > COIL_F_HIGH_LIMIT     → 故障 2 = L 偏小
COIL_F_GREEN_LOW..HIGH    → 正常
其余 (歧义带)             → 状态位提示 (不上灯)

防抖: 越界持续 100tick(1s) 置位; 恢复持续 100tick 清除
监视点: vd1_task 无车段末尾 (Origin 更新后)

6. 黄灯模式 5（方案草案）

模式	状态	指示
1	断开/无线圈	快闪 200ms
5（新增）	线圈电感异常（L 偏大/偏小）	慢闪 500ms/500ms（1Hz）
4	环境预判/学习中	常亮
3	断开史 N 短闪	—
2	正常	灭

优先级：断开(1) > 电感异常(5) > 环境(4) > N短闪(3) > 灭 自检段（STBL=0）不判，防上电抖动。红绿指示不受影响。

7. 诊断输出（草案）

EVT|coil_fault f:16.3kHz L~1445uH(C66/×2C33) too_large   // 进入告警 (红区)
EVT|coil_gray  f:21.9kHz                                   // 歧义带提示 (可选, 不上灯)
EVT|coil_ok    f:62.1kHz L~100uH                           // 恢复

8. 单测计划

tests/test_coil_range.c：窗口边界换算（表驱动 50/1000 边界）/ 红区告警与恢复防抖 / 车压不误判（VD=1 不判）/ 两档歧义粗估（L66 与 ×2）/ 灰带不上灯仅状态位。

9. 待确认项（未定）

1. 黄灯模式 5 慢闪 1Hz 节奏是否采纳（或"常亮+1 短灭"）
2. 默认档 COIL_DEF_C_NF：66nF（出厂并联 ON）？现场是否有普遍拨 33nF 的情况
3. 灰带（歧义带）处理：推荐不上灯仅诊断日志（EVT|coil_gray），若产品要求提示再议
4. 红/绿阈值（196/1239/277/876，0.1kHz 单位）需标定线圈实测后微调