[发明专利]汽车起动机中的直流电机故障的诊断方法和装置

权利要求书

1. 一种汽车起动机中的直流电机故障的诊断方法，其特征在于，包括下列步骤：

采集所述直流电机的电枢电流信号，其中，采样频率与所述直流电机的转速同步；

借助快速傅立叶变换将采集的电枢电流信号从时间域变换到频率域；

根据所述电枢电流信号在频率域的特征谱线判断其是否出现故障以及故障的类型。

2. 如权利要求1所述的诊断方法，其中，按照下列方式判断是否出现故障以及故障的类型：

将所述频率域划分为多个范围并确定每个所述范围内的特征谱线的半峰宽；

将所述电枢电流信号在各个所述范围内的特征谱线的半峰宽与故障判定阈值表进行比较以确定是否出现故障以及故障的类型。

3. 如权利要求2所述的诊断方法，其中，将对应于所述电枢电流信号的纹波频率的特征谱线的半峰宽作为基准值并由此将其它特征谱线的半峰宽确定为相对于基准值的相对值。

4. 如权利要求2所述的诊断方法，其中，所述故障类型包括直流电机线圈短路、绕组元件与换向片开焊、相邻导体短路和转子偏心。

5. 如权利要求1所述的诊断方法，其中，按照下列方式采集所述直流电机的电枢电流信号：

以一个固定的速率对所述电枢电流信号进行模数转换以获得数字信号流；以及

根据所述直流电机的转速从所述数字信号流中选择样本以确保所述采样频率与所述直流电机的转速同步。

6. 一种用于诊断汽车起动机中的直流电机故障的装置，其特征在于，包括：

转速检测单元，用于检测所述直流电机的转速；

与所述转速检测单元耦合的信号采集单元，用于按照与所述直流电机的转速同步的采样频率采集所述直流电机的电枢电流信号；

与所述信号采集单元耦合的快速傅立叶变换单元，用于借助快速傅立叶变换将采集的电枢电流信号从时间域变换到频率域；

与所述快速傅立叶变换单元耦合的故障判断和分类单元，用于根据所述电枢电流信号在频率域的特征谱线判断其是否出现故障以及故障的类型。

7. 如权利要求6所述的装置，其中，所述转速检测单元利用安装在所述直流电机的转轴附近的光栅编码器实现。

8. 如权利要求6所述的装置，其中，所述信号采集单元包括传感元件、与所述传感元件耦合的A/D转换器和与所述A/D转换器耦合的同步器，其中，所述A/D转换器以一个固定的速率对所述电枢电流信号进行模数转换以获得数字信号流，所述同步器根据所述直流电机的转速从所述数字信号流中选择输出至所述快速傅立叶变换单元的样本以确保所述采样频率与所述直流电机的转速同步。

9. 如权利要求6所述的装置，其中，所述故障判断和分类单元按照下列方式判断是否出现故障以及故障的类型：

将所述频率域划分为多个范围并确定每个所述范围内的特征谱线的半峰宽；

将所述电枢电流信号在各个所述范围内的特征谱线的半峰宽与故障判定阈值表进行比较以确定是否出现故障以及故障的类型。

10. 如权利要求9所述的装置，其中，所述故障判断和分类单元将对应于所述电枢电流信号的纹波频率的特征谱线的半峰宽作为基准值并由此将其它特征谱线的半峰宽确定为相对于基准值的相对值。

11. 如权利要求6所述的装置，其中，所述故障类型包括直流电机线圈短路、绕组元件与换向片开焊、相邻导体短路和转子偏心。