一种多主实时热备冗余制动力分配方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种多主实时热备冗余制动力分配方法和系统，方法包括，两个以上中央制动控制单元ECU独立、实时地计算出各轴的目标制动力，通过网络通讯总线传输包含目标制动力的报文，各轴电控阀基于所有中央制动控制单元ECU计算的目标制动力，确定目标控制值或进行制动力方式切换。本发明专利技术的系统包括，两个以上中央制动控制单元ECU、网络通讯总线、轴电控阀以及外部制动需求输入，并采用本发明专利技术提供的制动力分配方法。本发明专利技术的制动力分配方法和系统，可以满足车辆制动响应的实时性要求，同时，至少两个中央制动控制单元ECU的架构提高了系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种多主实时热备冗余制动力分配方法和系统
本专利技术涉及一种车辆的制动力分配方法和系统，具体涉及一种采用多个中央制动控制单元(ECU)的实时热备冗余分配方法和系统。
技术介绍
目前，商用车辆、拖挂车、汽车、乘用车、公交车等路面交通领域的制动系统已经开始装备电子制动力分配控制装置(EBD/EBS)。EBS系统中一般会配置一个中央制动控制单元ECU，中央制动控制单元ECU通过CAN总线向各轴/各轮电控阀发送制动请求指令。当主控ECU失效时，电子制动力分配功能失效，自动切换至纯气控制动模式，此时，车辆制动功能自动降级。在轨道交通列车制动系统中，车控系统每节车都配置一个电子制动控制单元EBCU，两个司机室的EBCU分别作为主控ECU与备份主ECU，其它车全为从EBCU。在架控制动系统中，每一个单元编组首尾两端配置两个EBCU，分别为主控ECU与备份主ECU。当主控ECU失效或异常时，由备份主ECU争抢主权。类似基于主从模式的制动拓扑架构，主从切换逻辑复杂，并且，在主从切换过渡期间，制动无法及时响应，且因某种异常导致的频繁主从切换，将严重影响列车制动的安全性。
技术实现思路
针对上述问题，提供一种多主实时热备冗余制动力分配方法和系统，该技术方案满足实时制动相应的要求，提高了控制系统的可靠性，同时，规避了主从ECU架构下异常反复切换或主从切换失败的风险。本专利技术提供了一种多主实时热备冗余制动力分配方法，包括：步骤1，两个以上中央制动控制单元ECU分别接收同样的外部制动需求输入，基于所述外部制动需求输入独立、实时地计算出多个轴中各个轴的目标制动力，并以报文的形式发出；步骤2，网络通讯总线将所述报文传输至所述各轴的电控阀；步骤3，所述各轴的电控阀实时接收所述报文，并根据数据处理策略选择一个所述报文中的所述目标制动力作为目标控制值，或进行制动力方式切换。相较于主从ECU架构，本专利技术中的所有中央制动控制单元ECU可理解为均为主ECU。优选地，步骤3中，所述数据处理策略为，判断接收到的所有所述报文是否可用，当两个以上所述报文可用时，选择目标制动力最大的报文，以其目标制动力作为所述目标控制值；当仅有一个所述报文可用时，将其所述目标制动力作为所述目标控制值；当所有所述报文均不可用时，所述电控阀由电控制动模式自动切换至气控制动模式。通过判断接接收到的报文的可用性，选取可信数据中的最大目标制动力作为目标控制值，能够防止任意周期因为某个中央控制单元ECU计算出错导致列车的制动力不足。优选地，判断所述报文是否可用包括，判断所述报文对应的所述中央制动控制单元ECU自身状态和通讯状态是否正常。优选地，判断报文是否可用还包括，判断报文是否持续更新、报文校验是否正确或网络通讯总线内部是否报出故障中的一项或多项。优选地，步骤1中，所述中央制动控制单元ECU设置为两个，两个中央制动控制单元(ECU)同时接收所述外部制动需求输入。优选地，步骤1中，所述中央制动控制单元ECU设置为多于两个，激活端的所述中央制动控制单元ECU先接收外部制动需求输入；激活端的所述中央制动控制单元ECU再将所述外部制动需求输入通过外网总线分发至其他中央制动控制单元ECU。优选地，所述轴电控阀在每个运行周期都会实时丢弃不可用报文，并实时报出不可用的所述中央制动控制单元ECU的故障状态。本专利技术还提供了一种多主实时热备冗余制动力分配系统，包括两个以上中央制动控制单元ECU、网络通讯总线、各轴的电控阀和外部制动需求输入单元，其特征在于，采用所述多主实时热备冗余制动力分配方法。优选地，所述两个以上中央制动控制单元ECU分别通过不同的端口或帧ID发送所述报文。通过不同的端口或帧ID发送数据，可最大程度地防止不同中央控制单元ECU之间报文冲突，同时保证指令的同步性。优选地，所述网络通讯总线可以是任意种类的工业总线，如CAN总线，以太网，Lonworks等。基于车辆需求，灵活选择网络通讯总线的种类。优选地，所述网络通讯总线采用单网热备方式或双网热备方式；当所述网络通讯总线采用所述单网热备方式时，所述中央制动控制单元ECU通过一条所述网络通讯总线传输所述报文；当所述网络通讯总线采用所述双网热备方式时，所述中央制动控制单元ECU通过两条所述网络通讯总线分别传输相同的所述报文，以此实现当一条网络通讯总线故障时，另一条网络通讯总线仍可将所述报文传输至所述各轴的电控阀。本专利技术的有益效果是：1.相较于主从ECU，在系统架构方面，两个或多个中央制动控制单元ECU的硬件配置与主从ECU的硬件配置成本是一致的，但其软件算法较复杂的主从ECU架构更为简洁，成本更低；同时，还能规避主从ECU架构异常反复切换或主从切换失败的风险。2.相较于主从ECU，在功能方面，两个或多个中央制动控制单元ECU同时实时运算，不存在主从切换的过渡阶段，任意时刻任意一个中央制动控制单元ECU失效时，都不会影响制动响应，不存在主从过渡阶段的响应真空区。3.相较于单一EBS控制系统，在系统架构方面，多主实时冗余备份的方式可靠性提升一倍。4.相较于单一EBS控制系统，在硬件架构方面，两个或多个中央制动控制单元ECU的架构较之传统的单一EBS系统架构减少了跨车的布线，布线更为简洁。附图说明本专利技术的以上内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的专利技术的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。图1为本专利技术提供的多主实时热备冗余制动力分配方法和系统的一个实施例的示意图；图2为本专利技术提供的数据处理策略的示意图；图3为本专利技术提供的多主实时热备冗余制动力分配方法和系统的一个实施例的示意图；图4为本专利技术提供的多主实时热备冗余制动力分配方法和系统的一个实施例的示意图；图5为本专利技术提供的多主实时热备冗余制动力分配方法和系统的一个实施例的示意图。具体实施方式以下在具体实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。在一个实施例中，图1为本专利技术提供的多主实时热备冗余制动力分配方法和系统的一个实施例的示意图。如图1所示，该实施例的多主实时热备冗余制动力分配系统包括两个中央制动控制单元ECU、网络通讯总线、各轴的电控阀和外部制动需求输入单元。外部制动需求输入单元产生外部制动需求输入，外部制动需求输入具体为踏板信号401、方向信号402和司机激活403，并提供给中央制动控制单元ECU。两个中央制动控制单元ECU包括第一中央制动控制单元ECU1301和第二中央制动控制单元ECU2302。第一中央制动控制单元ECU1301和第二中央制动控制单元ECU2302同时接收踏板信号401、方向信号402和司本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多主实时热备冗余制动力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)两个以上中央制动控制单元ECU分别接收同样的外部制动需求输入，基于所述外部制动需求输入独立、实时地计算出多个轴中的各轴的目标制动力，并以报文的形式发出；/n(2)网络通讯总线将所述报文传输至所述各轴的电控阀；/n(3)所述各轴的电控阀实时接收所述报文，并根据数据处理策略选择一个所述报文中的所述目标制动力作为目标控制值，或进行制动力方式切换。/n

【技术特征摘要】
1.一种多主实时热备冗余制动力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)两个以上中央制动控制单元ECU分别接收同样的外部制动需求输入，基于所述外部制动需求输入独立、实时地计算出多个轴中的各轴的目标制动力，并以报文的形式发出；
(2)网络通讯总线将所述报文传输至所述各轴的电控阀；
(3)所述各轴的电控阀实时接收所述报文，并根据数据处理策略选择一个所述报文中的所述目标制动力作为目标控制值，或进行制动力方式切换。


2.根据权利要求1所述的多主实时热备冗余制动力分配方法，其特征在于，步骤(3)中，所述数据处理策略为，判断接收到的所有所述报文是否可用，当两个以上所述报文可用时，选择所述目标制动力最大的所述报文，以其所述目标制动力作为所述目标控制值；当仅有一个所述报文可用时，将其所述目标制动力作为所述目标控制值；当所有所述报文均不可用时，所述电控阀从电控制动模式自动切换至气控制动模式。


3.根据权利要求2所述的多主实时热备冗余制动力分配方法，其特征在于，判断所述报文是否可用包括，判断所述报文对应的所述中央制动控制单元ECU自身状态和通讯状态是否正常。


4.根据权利要求3所述的多主实时热备冗余制动力分配方法，其特征在于，判断报文是否可用还包括，判断报文是否持续更新、报文校验是否正确或网络通讯总线内部是否报出故障中的一项或多项。


5.根据权利要求1所述的多主实时热备冗余制动力分配方法，其特征在于，步骤(1)中，所述中央制动控制单元ECU设置为两个，两个中央制动控制单元ECU同时接收外所述部制动需求输入。


6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱华，余接任，应振华，夏帅，梁鹏，谢永清，刘文锋，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43