车用发电机传动轴断轴故障检测方法及设备与流程

1.本发明实施例涉及车用发电机故障检测技术领域，尤其涉及一种车用发电机传动轴断轴故障检测方法及设备。


背景技术：

2.为了满足车上装备的大功率用电需求，采用在发动机飞轮端加装大功率发电机，该发电机转子与发动机曲轴通过传动轴刚性连接一起。由于发电机运行过程中长期承受交变弯曲应力与扭转应力作用，可能会发生断轴故障。目前，对传动轴的断轴故障还没有有效的检测方法，而断轴会造成车上装备用电量供应不足，严重情况下可能导致车辆失控进而引发交通事故。因此，开发一种车用发电机传动轴断轴故障检测方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种车用发电机传动轴断轴故障检测方法及设备。
4.第一方面，本发明的实施例提供了一种车用发电机传动轴断轴故障检测方法，包括：实时检测发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号，并接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号；对接收的发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，将滤波后的发动机曲轴转速信号与滤波后的发电机转子转速信号做差，并取差值的绝对值得到速差绝对值；若速差绝对值超过预设阈值，则确定发电机传动轴发生断轴。
5.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述实时检测发动机曲轴转速信号，包括：采用发动机控制器ecu实时检测发动机曲轴转速信号。
6.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述实时检测发电机转子转速信号，包括：采用发电机控制器mcu实时检测发电机转子转速信号。
7.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述并接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号，包括：混动控制器hcm通过两条can总线分别接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号。
8.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述对接收的发动机曲轴转速信号进行一阶滤波去噪，包括：
9.y(n)＝a1x(n) (1
‑
a1)y(n
‑
1)
10.其中，y(n)为第n次发动机曲轴转速信号滤波输出值；a1为发动机曲轴转速信号滤波系数；x(n)为第n次发动机曲轴转速信号采样值；y(n
‑
1)为第n
‑
1次发动机曲轴转速信号滤波输出值。
11.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴
故障检测方法，所述对接收的发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，包括：
12.m(n)＝a2n(n) (1
‑
a2)m(n
‑
1)
13.其中，m(n)为第n次发电机转子转速信号滤波输出值；a2为发电机转子转速信号滤波系数；n(n)为第n次发电机转子转速信号采样值；m(n
‑
1)为第n
‑
1次发电机转子转速信号滤波输出值。
14.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述若速差绝对值超过预设阈值，则确定发电机传动轴发生断轴，包括：
15.|y(n)
‑
m(n)|＞l
16.其中，l为预设阈值。
17.第二方面，本发明的实施例提供了一种车用发电机传动轴断轴故障检测装置，包括：第一主模块，用于实时检测发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号，并接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号；第二主模块，用于对接收的发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，将滤波后的发动机曲轴转速信号与滤波后的发电机转子转速信号做差，并取差值的绝对值得到速差绝对值；第三主模块，用于若速差绝对值超过预设阈值，则确定发电机传动轴发生断轴。
18.第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
19.至少一个处理器；以及
20.与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
21.存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法。
22.第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法。
23.本发明实施例提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法及设备，通过对接收的发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，将滤波后的两种转速信号做差，并取差值的绝对值得到速差绝对值，将速差绝对值与预设阈值进行比较，最终确定发电机传动轴是否发生断轴故障，可以在传动轴发生断裂故障后对其进行及时维修，并停摆发动机或对发动机进行限扭，有效避免重大交通事故的发生。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法流程图；
26.图2为本发明实施例提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置结构示意图；
27.图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
28.图4为本发明实施例提供的车辆运行过程中发动机曲轴转速与发电机转子转速对比效果图；
29.图5为本发明实施例提供的车辆启动过程中发动机曲轴转速与发电机转子转速对比效果图；
30.图6为本发明实施例提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法在车辆实际应用的硬件结构示意图。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
32.本发明实施例提供了一种车用发电机传动轴断轴故障检测方法，参见图1，该方法包括：实时检测发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号，并接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号；对接收的发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，将滤波后的发动机曲轴转速信号与滤波后的发电机转子转速信号做差，并取差值的绝对值得到速差绝对值；若速差绝对值超过预设阈值，则确定发电机传动轴发生断轴。
33.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述实时检测发动机曲轴转速信号，包括：采用发动机控制器ecu实时检测发动机曲轴转速信号。
34.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述实时检测发电机转子转速信号，包括：采用发电机控制器mcu实时检测发电机转子转速信号。
35.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述并接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号，包括：混动控制器hcm通过两条can总线分别接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号。
36.具体可以参见图6，发动机控制器ecu实时检测发动机曲轴转速，发电机控制器mcu实时检测发电机转子转速，混动控制器hcm通过两条can1和can2总线分别接收发动机曲轴转速及发电机转子转速。一般在平稳运行的情况下，两者误差较小，在10rpm(即转每分钟)以内(如图4所示)。但是在发动机启动过程中，发动机转速剧烈波动，两者转速差可达100rpm以上(如图5所示)。另由于两条转速报文传递速率不一致导致的信号延迟，在急加减速工况下误差也会较大。发电机发出的电量可以提供给诸如离合器及变速装置使用。
37.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述对接收的发动机曲轴转速信号进行一阶滤波去噪，包括：
38.y(n)＝a1x(n) (1
‑
a1)y(n
‑
1)
ꢀꢀꢀ
(1)
39.其中，y(n)为第n次发动机曲轴转速信号滤波输出值；a1为发动机曲轴转速信号滤波系数；x(n)为第n次发动机曲轴转速信号采样值；y(n
‑
1)为第n
‑
1次发动机曲轴转速信号滤波输出值。
40.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述对接收的发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，包括：
41.m(n)＝a2n(n) (1
‑
a2)m(n
‑
1)
ꢀꢀꢀ
(2)
42.其中，m(n)为第n次发电机转子转速信号滤波输出值；a2为发电机转子转速信号滤波系数；n(n)为第n次发电机转子转速信号采样值；m(n
‑
1)为第n
‑
1次发电机转子转速信号滤波输出值。
43.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，所述若速差绝对值超过预设阈值，则确定发电机传动轴发生断轴，包括：
44.|y(n)
‑
m(n)|＞l
ꢀꢀꢀ
(3)
45.其中，l为预设阈值。
46.具体地，传动轴一端与发动机曲轴连接，通过曲轴转速传感器采集曲轴转速，另一端与电机转子连接，通过电机转速传感器采集转子转速，正常连接情况下，两者转速基本一致。当传动轴发生断轴时，两者转速差值超过阈值则判定故障。另考虑在发动机启动过程中发电机转速传感器响应较曲轴转速传感器慢，以及在can通讯中由于两者信号传递速率不同，采用一阶滤波算法对两个转速信号进行处理(如(1)式及(2)式所示)后再进行差值判断(如(3)式所示)。
47.本发明实施例提供的车用发电机传动轴断轴故障检测方法，通过对接收的发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，将滤波后的两种转速信号做差，并取差值的绝对值得到速差绝对值，将速差绝对值与预设阈值进行比较，最终确定发电机传动轴是否发生断轴故障，可以在传动轴发生断裂故障后对其进行及时维修，并停摆发动机或对发动机进行限扭，有效避免重大交通事故的发生。
48.本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种车用发电机传动轴断轴故障检测装置，该装置用于执行上述方法实施例中的车用发电机传动轴断轴故障检测方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于实时检测发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号，并接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号；第二主模块，用于对接收的发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，将滤波后的发动机曲轴转速信号与滤波后的发电机转子转速信号做差，并取差值的绝对值得到速差绝对值；第三主模块，用于若速差绝对值超过预设阈值，则确定发电机传动轴发生断轴。
49.本发明实施例提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置，采用图2中的若干模块，通过对接收的发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，将滤波后的两种转速信号做差，并取差值的绝对值得到速差绝对值，将速差绝对值与预设阈值进行比较，最终确定发电机传动轴是否发生断轴故障，可以在传动轴发生断裂故障后对其进
行及时维修，并停摆发动机或对发动机进行限扭，有效避免重大交通事故的发生。
50.需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
51.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置，还包括：第一子模块，用于实现所述实时检测发动机曲轴转速信号，包括：采用发动机控制器ecu实时检测发动机曲轴转速信号。
52.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置，还包括：第二子模块，用于实现所述实时检测发电机转子转速信号，包括：采用发电机控制器mcu实时检测发电机转子转速信号。
53.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置，还包括：第三子模块，用于实现所述并接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号，包括：混动控制器hcm通过两条can总线分别接收发动机曲轴转速信号及发电机转子转速信号。
54.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置，还包括：第四子模块，用于实现所述对接收的发动机曲轴转速信号进行一阶滤波去噪，包括：
55.y(n)＝a1x(n) (1
‑
a1)y(n
‑
1)
56.其中，y(n)为第n次发动机曲轴转速信号滤波输出值；a1为发动机曲轴转速信号滤波系数；x(n)为第n次发动机曲轴转速信号采样值；y(n
‑
1)为第n
‑
1次发动机曲轴转速信号滤波输出值。
57.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置，还包括：第五子模块，用于实现所述对接收的发电机转子转速信号进行一阶滤波去噪，包括：
58.m(n)＝a2n(n) (1
‑
a2)m(n
‑
1)
59.其中，m(n)为第n次发电机转子转速信号滤波输出值；a2为发电机转子转速信号滤波系数；n(n)为第n次发电机转子转速信号采样值；m(n
‑
1)为第n
‑
1次发电机转子转速信号滤波输出值。
60.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车用发电机传动轴断轴故障检测装置，还包括：第六子模块，用于实现所述若速差绝对值超过预设阈值，则确定发电机传动轴发生断轴，包括：
61.|y(n)
‑
m(n)|＞l
62.其中，l为预设阈值。
63.本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：
至少一个处理器(processor)、通信接口(communications interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
64.此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
65.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
66.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
67.附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
68.在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括
……
"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
69.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。