[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

说明书

 

技术领域

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及汽车起动机中的直流电机故障的诊断方法和装置。

背景技术

在汽车中，发动机的起动需要外力帮助，为此在汽车上设置专门用于启动发动机的起动机。起动机一般包含三个部分：直流电机，其从蓄电池提取电能并且使起动机的驱动齿轮产生机械运动；传动机构，其将驱动齿轮啮合入飞轮齿圈，同时能够在发动机起动之后自动脱开；以及电磁开关，用于控制起动机电路的通断。

直流电机是汽车起动机的主要部件，其包括电枢、换向器、定子磁极、电刷、轴承和外壳等。外壳保护电机免受外部影响，在其内部安装有定子磁极。电机的转动部分也称为电枢，它由铁心、绕组、换向器以及电枢轴组成。铁心由许多压装在电枢轴上的、彼此绝缘的叠片组成，它们也是导磁体。在叠片外表面开设槽，槽内布设铜线。铜线按照一定的绕组圈相互连接组成绕组，并与换向器的换向片焊接在一起，以形成电枢绕组。通过碳刷向电枢供电，碳刷在换向器上滑动，可给各个换向片供电，使电流总是在一个方向上在对应励磁的N极流入绕组，从对应励磁的S极的绕组流出。

起动机的工作状况比较复杂，非常容易出现各种故障，例如绕组局部断路、电刷磨损、换向器局部短路等，从而影响正常运行，甚至导致汽车无法起动的情况。因此，需要对汽车起动机中的直流电机的故障进行检测和诊断的有效方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车起动机中的直流电机故障的诊断方法，其能够准确、及时地发现故障。

本发明的上述目的由下列技术方案实现：

一种汽车起动机中的直流电机故障的诊断方法，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。

优选地，在上述诊断方法中，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。

优选地，在上述诊断方法中，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。

优选地，在上述诊断方法中，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。

优选地，在上述诊断方法中，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。

本发明的还有一个目的是提供一种用于诊断汽车起动机中的直流电机故障的装置，其能够准确、及时地发现故障。

本发明的上述目的由下列技术方案实现：

一种用于诊断汽车起动机中的直流电机故障的装置，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。

优选地，在上述装置中，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。