一种电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆
技术领域
,尤其涉及一种电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路。背景技术
制动系统是轨道交通车辆的关键系统,动车、客车、货车等轨道车辆对制动系统的功耗有要求,在车辆没有升起受电弓、仅使用蓄电池的工况下,为了防止蓄电池欠压,要求制动系统处于休眠状态,即仅保留关键信号检测功能,其余功能均处于关闭状态。而等到车辆升弓接入高压之后,制动系统需要立即唤醒,即所有功能全部投入正常工作状态。
电子制动控制单元内部通常具有两路电源,一路是给CPU、存储、通信等芯片供电的控制电源,一般为DC5V或DC3.3V;另一路是给传感器、电磁阀、继电器供电的功率电源,一般为DC24V或DC12V。现有休眠唤醒功能主要是通过由CPU发出高/低电平信号来关闭或使能驱动电源模块的输出来实现的。比如当CPU检测到需要休眠时,发出高电平信号,控制DC24V电源模块关闭,从而达到降低功耗的目的;当CPU检测到需要唤醒时,发出低电平信号,控制DC24V电源模块正常供电,使电子制动控制单元所有功能投入使用。
制动系统是轨道交通车辆的关键系统,而电子制动控制单元则是制动系统的核心控制部件,如果电子制动控制单元的休眠和唤醒功能出现异常,尤其是出现无法唤醒的故障,将使制动控制功能失效,严重影响列车的安全运行。
目前的控制方式有以下一些不足:
(1)采用高/低电平信号控制,信号容易因干扰等问题造成控制错误,并且故障导向不确定,无法保证电子制动控制单元能唤醒。
(2)没有状态反馈,没有监视诊断,如果出现异常,车辆无法获得状态,无法进行相关操作。
(3)只能由单个CPU进行控制,如果CPU出现异常,将导致无法休眠或者无法唤醒。
发明内容
本发明针对上述的控制单元的休眠及唤醒易出现错误且监控机制不完善的技术问题,提出一种电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路。
本申请实施例提供了一种电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路,包括:
一路受控端电路与至少两路控制端电路;
所述受控端电路设置于所述电子制动控制单元中的电源板上,所述控制端电路设置于所述电子制动控制单元中至少两个不同的控制板卡上;
所述控制端电路根据外部休眠指令的状态输出持续高电平信号、持续低电平信号、频率信号或高阻状态的电源控制信号;当所述受控端电路接收到所述控制端电路发出的超过频率阈值的所述频率信号时,所述受控端电路输出关闭信号至功率电源模块,关闭功率电源,所述电子制动控制单元进入休眠状态,实现休眠控制;否则,所述受控端电路输出启动信号至所述功率电源模块,开启功率电源,所述电子制动控制单元实现唤醒控制。
上述控制电路,其中,当所述外部休眠指令为有效外部休眠指令时,且所述控制端电路其中之一输出一超过频率阈值的频率信号至所述受控端电路,所述控制端电路其中之另一输出所述高阻状态至所述受控端电路,所述受控端电路输出所述关闭信号;当所述外部休眠指令为无效外部休眠指令时,且所述控制端电路其中之一输出一所述持续高电平信号、所述持续低电平信号或者低于所述频率阈值的所述频率信号至所述受控端电路,所述控制端电路其中之另一输出所述高阻状态至所述受控端电路,所述受控端电路输出所述开启信号。
上述控制电路,其中,还包括:
状态反馈电路,所述功率电源模块通过所述状态反馈电路输出电源使能控制状态;
状态检测电路,接收并检测所述电源使能控制状态;
功率电源检测电路,用于检测所述功率电源模块的电压。
上述控制电路,其中,所述状态反馈电路设置于所述电源板上,所述状态检测电路与所述功率电源检测电路设置于所述控制板卡上。
上述控制电路,其中,所述控制板卡上还分别设有能够通过通信进行信息交互的控制器,所述控制器分别连接所述控制端电路、所述状态检测电路以及所述功率电源检测电路,用于接收所述外部休眠指令,并根据所述外部休眠指令的状态控制所述控制端电路输出所述持续高电平信号、所述持续低电平信号、所述频率信号或所述高阻状态。
上述控制电路,其中,所述功率电源模块由所述受控端发送的所述开启信号控制输出功率电压,由所述受控端发送的所述关闭信号控制停止输出功率电压。
上述控制电路,其中,所述电源使能控制状态为开关量信号,其中,一种电平表示电源休眠控制有效,另一种电平表示电源休眠控制无效。
上述控制电路,其中,唤醒控制结束后,若所述状态检测电路采集到的所述电源使能控制状态显示电源休眠控制有效,且所述功率电源检测电路采集到的所述功率电源模块的功率电压异常,则通过所述控制器判断为唤醒控制异常;休眠控制结束后,若所述状态检测电路采集到的所述电源使能控制状态显示电源休眠控制无效,且所述功率电源检测电路采集到的所述功率电源模块的功率电压正常,则通过所述控制器判断为休眠控制异常。
上述控制电路,其中,唤醒控制异常时,控制端电路强制将所述电源控制信号的电平拉高或拉低,使所述受控端电路输出所述开启信号,控制所述功率电源模块开启功率电源,所述电子制动控制单元从休眠状态唤醒,进入正常工作状态,所述控制器通过外部通信电路将唤醒控制异常发送至列车网络系统进行提示。
上述控制电路,其中,休眠控制异常时,所述控制器通过所述外部通信电路将休眠控制异常发送至所述列车网络系统进行提示。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:
1.将通过高/低电平信号改为通过频率信号来控制电源模块的输出和关闭,有效提高电子制动控制单元休眠和唤醒功能的可靠性,减少故障发生概率;
2.具有状态反馈和故障检测的机制,如果出现唤醒异常,将进行内部冗余控制,可通过强制将电平拉高或拉低退出休眠,并报出故障,通过列车网络系统提示司机或维修人员进行检查。
附图说明
图1为本发明提供的电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路框架示意图;
图2为本申请实施例提供的电子制动控制单元结构示意图;
图3为本发明提供的电源板上的电源使能控制电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行描述和说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外,还可以理解的是,虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的,然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言,在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计,制造或者生产等变更只是常规的技术手段,不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例在不冲突的情况下,可以与其它实施例相结合。
除非另作定义,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制,可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含;例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可以还包括没有列出的步骤或单元,或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电气的连接,不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序。
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明,但应当说明的是,这些实施方式并非对本发明的限制,本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代,均属于本发明的保护范围之内。
在详细阐述本发明各个实施例之前,对本发明的核心发明思想予以概述,并通过下述若干实施例予以详细阐述。
电子制动控制单元(EBCU)内部具有两路电源,分别为控制电源和功率电源,休眠时控制切断功率较大的功率电源供电,保留控制电源供电,实现休眠功能。本发明通过使用频率信号来控制功率电源的关闭或输出,从而实现电子控制单元的休眠或唤醒,并且在一块板卡进行休眠或唤醒控制的同时,其他板卡可以实时采集休眠控制反馈信号与功率电源的电压,进行状态监控和故障诊断。
实施例:
图1为本发明提供的电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路框架示意图。结合图1,本实施例揭示了一种电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路的具体实施方式。
本发明提出的控制电路包括一路受控端电路与至少两路控制端电路;
所述受控端电路设置于所述电子制动控制单元中的电源板上,所述控制端电路设置于所述电子制动控制单元中至少两个不同的控制板卡上;所述控制板卡包括接口板、主控板与其它板卡等。
所述电源板上设有功率电源模块,用于输出功率电压,以及状态反馈电路,所述功率电源模块通过所述状态反馈电路输出电源使能控制状态;
所述控制板卡上设置有用于接收并检测所述电源使能控制状态的状态检测电路、用于检测所述功率电源模块的电压的功率电源检测电路,还设有能够通过通信进行信息交互的控制器,所述控制器分别连接所述控制端电路、所述状态检测电路以及所述功率电源检测电路,用于接收外部休眠指令,并根据外部休眠指令的状态控制所述控制端电路输出所述持续高电平信号、所述持续低电平信号、所述频率信号或所述高阻状态。
当外部休眠指令为有效外部休眠指令时,且控制端电路其中之一输出一超过频率阈值的频率信号至受控端电路,控制端电路其中之另一输出高阻状态至受控端电路,受控端电路输出关闭信号至功率电源模块,关闭功率电源,电子制动控制单元进入休眠状态,实现休眠控制;
休眠控制结束后,若所述状态检测电路采集到的所述电源使能控制状态显示电源休眠控制无效,且所述功率电源检测电路采集到的所述功率电源模块的功率电压正常,则通过所述控制器判断为休眠控制异常。休眠控制异常时,所述控制器通过所述外部通信电路将休眠控制异常发送至所述列车网络系统进行提示。
当外部休眠指令为无效外部休眠指令时,且控制端电路其中之一输出一持续高电平信号、持续低电平信号或者低于所述频率阈值的频率信号至受控端电路,控制端电路其中之另一输出高阻状态至受控端电路,受控端电路输出开启信号至功率电源模块,开启功率电源,电子制动控制单元实现唤醒控制。
唤醒控制结束后,若所述状态检测电路采集到的所述电源使能控制状态显示电源休眠控制有效,且所述功率电源检测电路采集到的所述功率电源模块的功率电压异常,则通过所述控制器判断为唤醒控制异常;唤醒控制异常时,控制端电路强制将所述电源控制信号的电平拉高或拉低,使所述受控端电路输出所述开启信号,控制所述功率电源模块开启功率电源,所述电子制动控制单元从休眠状态唤醒,进入正常工作状态,所述控制器通过外部通信电路将唤醒控制异常发送至列车网络系统进行提示。
以下,结合实施例进一步详细说明本发明提出的电子制动控制单元休眠及唤醒的控制电路的具体实施方式。
如图2所示,电子制动控制单元(EBCU)采用机箱插板式结构,包括电源板、主控板、接口板、背板等板卡。
其中,电源板包括DC110V转DC5V和DC110V转DC24V两个电源模块,分别是控制电源模块和功率电源模块,DC5V是EBCU的控制电源(也可以是DC3.3V),为各板卡的CPU(即控制器)、通信等芯片供电,DC24V是EBCU的功率电源,除了给电子制动控制单元供电外,还给外部的电磁阀、传感器等供电。其中DC110V转DC24V电源模块具有使能功能,可受控是否输出DC24V电压。
电源板还具有电源使能控制电路(即受控端电路),用于输出控制电源模块打开的使能信号(即启动信号)或控制所述电源模块关闭的关闭信号。主控板和接口板均具有电源控制电路(即控制端电路),用于输出电源控制信号,电源控制电路通过背板总线连接电源板上的电源使能控制电路。电源控制电路为三态输出电路,能够输出高电平、低电平和高阻态,根据接收到的控制器的信号输出持续高电平信号、持续低电平信号、频率信号或高阻状态的电源控制信号。为了保证电源控制信号的有效性,主控板或接口板的其中一个板卡负责输出频率信号,另一个板卡则输出高阻状态。
图3为本发明提供的电源板上的电源使能控制电路结构示意图,如图3所示,电源控制信号必须为超过一定频率的频率信号,才能使三级管Q3集电极和发射极导通,从而驱动光耦U1导通,使24V电源模块的使能信号端口为低电平,此时,DC110V转DC24V电源模块无输出;当电源控制信号为高电平或者低电平时,三级管Q3处于截止状态,光耦U1输出关断,使能信号端口通过电压模块内部上拉处于高电平,DC110V转DC24V电源模块正常输出。
其中,电源板还具有状态反馈电路,将电源使能控制状态发送到背板总线,主控板和接口板均具有状态检测电路,可实时采集电源使能控制状态显示的休眠控制状态。电源使能控制状态为开关量信号,一种电平表示电源休眠控制有效,另一种电平表示电源休眠控制无效。
其中,主控板和接口板均具有DC24V检测电路(即功率电源检测电路),可实时采集DC24V电源的电压。
主控板接收列车网络系统发出的休眠指令(简称网络休眠指令),并发送到内部通信总线上,接口板通过内部通信总线获得休眠指令网络信号的状态;接口板采集休眠指令硬线信号(简称硬线休眠指令),并发送到内部通信总线上,主控板通过内部通信总线获得休眠指令硬线信号的状态。其中,外部休眠指令包括网络休眠指令及/或硬线休眠指令。
具体而言,电源控制信号为频率信号时,且只有频率超过一定值的情况下,控制端电路才能控制DC24V模块不输出,进入休眠状态;如果电源控制信号为高电平、低电平或者频率低于一定值的情况下,控制端电路控制DC24V模块正常输出,从而退出休眠状态。
电源控制信号可由单块板卡控制,也可由多块板卡控制,在不同的系统功能需求下,可以有不同的休眠/唤醒控制逻辑。本实施例列出了两种具有代表性的车辆系统的控制方法和异常处理方法。
1、对于同时具有网络休眠指令和硬线休眠指令的车辆系统
1.1休眠控制和异常处理
(1)控制策略
当网络休眠指令和硬线休眠指令同时有效时,才控制电子制动控制单元进入休眠状态,否则不进入休眠状态。
(2)控制方法
主控板通过电源控制电路发出频率信号,同时接口板输出高阻态,控制电源模块的电源使能控制电路输出关闭信号,控制24V电源模块关闭,24V无输出,电子控制单元进入休眠状态。
同时,电源模块通过状态反馈电路将电源使能控制状态发出,主控板和接口板均采集该状态,用于异常判断和处理。
(3)异常判断和处理
在进行休眠控制一段时间后,如果采集到的电源使能控制状态显示休眠控制反馈信号为无效(表示未进行休眠控制),同时采集到DC24V电压正常,则判断为休眠控制异常。
接口板通过内部通信总线将异常报给主控板,主控板将自身判断的结果以及接口板判断的结果,通过对外通信接口将异常发给列车网络系统,提示进行检查。对于诊断出的异常情况,通过列车网络系统报出故障,通过提示司机或维修人员进行检查。
1.2唤醒控制和异常处理
(1)控制策略
当网络休眠指令或硬线休眠指令为无效时,退出休眠状态。
(2)控制方法
主控板停止发出频率信号,输出低电平,控制电源模块的电源使能控制电路输出使能信号,控制24V电源模块打开,输出24V,电子控制单元从休眠状态唤醒,进入正常工作状态。
同时,电源模块通过状态反馈电路将电源使能控制状态发出,主控板和接口板均采集该状态,用于异常判断和处理。
(3)异常判断和处理
在进行唤醒控制一段时间后,采集到的电源使能控制状态显示休眠控制反馈信号仍然为有效(表示正进行休眠控制),同时采集到DC24V为无电压,则判断为唤醒控制异常。
接口板控制引脚输出低电平,将休眠控制信号强制拉低,使电源使能控制电路输出使能信号,控制24V电源模块打开,输出24V,电子控制单元从休眠状态唤醒,进入正常工作状态,同时主控板通过对外通信接口将异常发给列车网络系统,提示进行检查。如果一段时间后仍然无法正常唤醒,主控板通过对外通信接口报出更高等级的故障代码给列车网络系统。对于诊断出的异常情况,通过列车网络系统报出故障,通过提示司机或维修人员进行检查。
2、对于具有硬线休眠指令、没有网络休眠指令的车辆系统
2.1休眠控制和异常处理
(1)控制策略
当硬线休眠指令有效时,控制电子制动控制单元进入休眠状态,否则,不进入休眠状态。
(2)控制方法
接口板通过电源控制电路发出频率信号,同时主控板输出高阻态,控制电源模块的电源使能控制电路输出关闭信号,控制24V电源模块关闭,24V无输出,电子控制单元进入休眠状态。
同时,电源模块通过状态反馈电路将电源使能控制状态发出,主控板和接口板均采集该状态,用于异常判断和处理。
(3)异常判断和处理
在进行休眠控制一段时间后,如果采集到的电源使能控制状态显示休眠控制反馈信号为无效(表示未进行休眠控制),同时采集到DC24V电压正常,则判断为休眠控制异常。
接口板通过内部通信总线将异常报给主控板,主控板将自身判断的结果以及接口板判断的结果,通过对外通信接口将异常发给列车网络系统,提示进行检查。对于诊断出的异常情况,通过列车网络系统报出故障,通过提示司机或维修人员进行检查。
2.2唤醒控制和异常处理
(1)控制策略
当硬线休眠指令为无效时,退出休眠状态。
(2)控制方法
接口板停止发出频率信号,输出低电平,控制电源模块的电源使能控制电路输出使能信号,控制24V电源模块打开,输出24V,电子控制单元从休眠状态唤醒,进入正常工作状态。
同时,电源模块通过状态反馈电路将电源使能控制状态发出,主控板和接口板均采集该状态,用于异常判断和处理。
(3)异常判断和处理
在进行唤醒控制一段时间后,采集到的电源使能控制状态显示休眠控制反馈信号仍然为有效(表示正进行休眠控制),同时采集到DC24V为无电压,则判断为唤醒控制异常。
主控板控制引脚输出低电平,将休眠控制信号强制拉低,使电源使能控制电路输出使能信号,控制24V电源模块打开,输出24V,电子控制单元从休眠状态唤醒,进入正常工作状态,同时主控板通过对外通信接口将异常发给列车网络系统,提示进行检查。如果一段时间后仍然无法正常唤醒,主控板通过对外通信接口报出更高等级的故障代码给列车网络系统。对于诊断出的异常情况,通过列车网络系统报出故障,通过提示司机或维修人员进行检查。
具体而言,在一块板卡进行休眠/唤醒控制的同时,其他板卡可以实时采集电源使能控制状态,并可实时采集DC24V电源的电压,进行状态监控和故障诊断。如果出现唤醒异常时,可进行冗余控制,通过强制将电平拉高或拉低退出休眠,启动DC24V电源,保证可实时采集DC24V电源的电压和制动系统工作正常。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
综上所述,基于本发明的有益效果在于,本发明提出一种适用于轨道车辆电子制动控制单元的休眠及唤醒控制电路和控制方法,可有效提高电子制动控制单元休眠和唤醒功能的可靠性,减少故障发生概率,并且具有状态反馈和故障检测,如果出现异常,将进行内部冗余控制,并报出故障,通过列车网络系统提示司机或维修人员进行检查。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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