[發明專利]新型分布式網絡控制制動機電子制動閥

有效

• 申請號: 201710117703.6
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106864445B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 黃志武;徐征;張曉勇;張瑞;楊迎澤;高凱;蔣富;李爍;劉偉榮;彭軍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B60T15/02
• 分類號: B60T15/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，包括

一個用于提供穩壓電源的電源轉換模塊；

一個用于無觸點輸出的PWM輸出模塊；

一個用于采集制動閘側壓信號和硬線識別的信號輸入模塊；

一個用于判斷輸入信號，控制PWM輸出，接收機車內部網絡信號，進行信號濾波處理的控制模塊；

一個用于機車內部通信的通信模塊；

一個用于存儲制動閘校準信息和機車制動顯示控制率的存儲模塊；

二個用于控制制動的制動閘；

二個用于采集制動閘角度信息的角度傳感器；

一個用于采集制動缸壓力信號的模擬量采集模塊；

所述的控制模塊為MCU，并通過MCU通用IO口連接輸入模塊，通過MCU的PWM接口連接PWM輸出模塊，通過MCU外部地址數據總線連接通信模塊，通過IIC接口連接存儲模塊，通過模擬量接口連接模擬量采集模塊；所述的角度傳感器安裝在制動閘上，所述的制動閘通過角度傳感器連接到通信模塊，所述的通信模塊同時連接到列車內部CAN網絡，所述的電源轉換模塊為整個電子制動閥提供電源。

2.根據權利要求1所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，所述的通信模塊包括

一個CAN網絡通信模塊；

一個SPI網絡通信模塊；

所述的控制模塊分別通過CAN網絡通信模塊和SPI網絡通信模塊連接列車內部CAN網絡和制動閘。

3.根據權利要求2所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，所述的CAN網絡通信模塊冗余雙芯片CAN通信模塊,包括，

一個用于實現控制模塊與CAN網絡通信模塊數據交換的雙口RAM；

二個用于實現CAN網絡通訊的CAN通訊芯片；

二個用于實現與列車內部其他CAN網絡設備之間進行數據接收和發送的數據收發器；

二個用于實現抑制共模和差模干擾的濾波模塊；

二個用于實現數據隔離的隔離模塊；

所述的二個CAN通訊芯片分別通過二個CAN網絡數據收發器通信連接列車內部其他CAN網絡設備，控制模塊外部地址數據總線和一雙口RAM與CAN通訊芯片通信連接。

4.根據權利要求2所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，所述的SPI網絡通信模塊包括，

一個用于實現與外部編碼器實現數據交換的雙口RAM；

二個用于實現SPI通信的SPI控制芯片；

二個用于實現電平轉換的RS485模塊；

所述的二個SPI控制芯片分別通過二個RS485模塊連接到用于采集制動閘信息的二個角度傳感器，控制模塊通過外部地址數據總線和一個雙口RAM來與SPI控制芯片通信連接。

5.根據權利要求1所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，所述的控制模塊采用滑動平均濾波算法用來對制動閘角度傳感器采集到的角度信號進行優化處理。

6.根據權利要求1所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，所述的控制模塊包括校準模式和正常工作模式兩種模式，兩種模式根據CAN網絡通信模塊接收到的CAN報文命令來進行選擇。

7.根據權利要求6所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，所述的校準模式采用徑向基函數神經網絡方法對角度傳感器輸入—輸出間受環境影響所產生的不確定性和非線性進行校準。

8.根據權利要求1所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，所述的控制模塊通過CAN網絡信號發送制動指令給列車制動控制單元，列車制動控制單元收到制動指令后返回應答信號，當CAN網絡故障或列車制動控制單元故障時，電子制動閥無法收到應答信號，從而判定故障；所述的PWM模塊連接至機車制動缸的充氣閥和放氣閥的控制端，當控制模塊檢測到故障時，控制模塊通過PWM模塊控制充氣閥和放氣閥的開關，使制動缸快速放氣到指定壓力值，從而進行緊急制動。

9.根據權利要求8所述的一種新型分布式網絡控制制動機電子制動閥，其特征在于，進行緊急制動時，模擬量采集模塊采集制動缸壓力信號，并采用顯示模型預測控制算法控制制動缸壓力，包括以下步驟：

步驟1，離線計算過程：把代表充氣閥和放氣閥的PWM占空比的控制率求解過程轉化為離線計算，即預先通過對實際制動缸壓力值和目標值進行分區，得到每個區域下控制率與狀態分區的線性函數，并存儲到存儲模塊；

步驟2，制動缸壓強在線調節過程：根據制動缸當前壓力和目標壓力值確定當前所在分區，然后通過線性計算獲得最優控制率，從而減少了控制器的在線計算量。