一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置的製作方法

2023-05-21 16:08:21 1

專利名稱：一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及充電電源，尤其涉及利用微小型太陽能電池的一種電子不停車收 費系統車載單元的電源裝置。
背景技術：
電子不停車收費系統簡稱ETC (Electronic Toll Collection)，是國際上正在努 力開發並推廣的一種用於公路、大橋和隧道的電子自動收費系統。ETC利用專用短程微波通 訊技術通過收費車道或路側單元RSU (Road Side Unit)與車載單元OBU(On Board Unit)的 信息交換，自動識別車輛。採用電子支付方式自動完成車輛通行費扣除的全自動收費方式。 採用該系統，通行車輛不必在收費站停車交費即可通過，從而增大了收費站的處理容量。由 於它涉及交通基礎設施投資的回收，又是緩解收費站交通堵塞的有效手段，而且潛在的消 費群巨大，因此各個國家都把ETC作為智能交通系統ITS (Intelligent Transportation System)領域最先投入應用的系統來開發。當車道天線向OBU發送詢問信號後，OBU利用自身的電池能量發射數據給車道天 線，所以車載器必須含有電源。目前，通用的都是常規電池，有鹼性電池，有鋰電池，有鋰亞 電池等等。各種不同電池壽命不同，壽命短的為兩個月，壽命長的一般不超過兩年。以臺灣 為例，該地區現有OBU裝置車輛為60萬輛，一年大約消耗360萬顆電池。如回收率按30% 計算，一年有250萬顆電池將汙染250萬平方公尺的土地或90億噸水。由此可看出車載器 的電源的節能及使用壽命對我們賴以生存的環境極水資源的保護顯得十分重要。
發明內容本實用新型的目的在於提供節能使用壽命長的一種電子不停車收費系統車載單 元的電源。該目的通過下述技術方案來實現所述電源系統，置於車載單元中，其特徵在於包括充電電容Cl、直流電源E1、二極 管D1、電阻R1、太陽能充電單元和穩壓單元，直流電源El的正極依次與二極體D1、電阻Rl 串接後再與充電電容Cl並接，電容Cl 一端輸出電壓V ；所述穩壓單元包含第一穩壓單元或第二穩壓單元，第一穩壓單元為一反向穩壓二 極管D3，第二穩壓單元由兩串接的電阻R3和R4組成；所述太陽能充電電路單元包含第一太陽能充電電路單元或第二太陽能充電電路 單元或第三太陽能充電電路單元，第一太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2、二極體D2 和電阻R2組成，所述電池板E2的正極依次串接二極體D2及電阻R2後再與充電電容Cl並 接；第二太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2和二極體D2組成，所述電池板E2的正極 與二極體D2串接後與充電電容Cl並接；第三太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2、升 壓晶片A和電容C2組成，所述電池板E2的正極連接升壓晶片A後並接充電電容Cl及第二 穩壓電路單元的兩端，升壓晶片A的輸入端與太陽能電池板E2的正極連接，輸出端與所述 電容Cl的電壓V輸出端連接，控制輸出端電壓的反饋端與所述電阻R3和R4的串接端連接，電容C2的兩端分別連接所述電池板E2的正、負極。所述太陽能電池板E2設置在所述車載單元上部或前部。所述充電電容Cl的容量一般在0. 1 1F。所述電阻R2的阻值小於電阻Rl的阻值。 所述低壓啟動晶片A採用tps61200集成電路晶片，該晶片的所述輸入端包括VIN、 EN, PS, UVLG和L端，L端通過電感H與太陽能電池板的正極連接，該正極通過電容C2與直 流電源E2負極連接，該晶片的所述輸出端為VOUT端，該晶片的所述反饋端為FB端，該晶片 的PGND端和GND端並接後接地，VAUT端串接電容C3後接地。本實用新型的車載單元電源採用微型太陽能電池板，經過光電轉換，將產生的電 能貯存在電容中，作為車載單元的供電系統。同時，為了保證車載單元電源在開始使用或者 陰雨天光照不足，電容未能充電到正常工作所需要的電壓，還設有一常規電池作為預備和 啟動電源，確保了電容電壓始終處於正常工作電壓。用太陽能作為車載單元的主要電源，而 常規電池作為補充和預備，這樣常規電池的壽命可以大幅度增長，使常規電池平均年耗至 少減少到原來的三分之一，大大減少電池的報廢量，起到了節能環保的作用。

圖1是本實用新型採用反向穩壓二極體進行穩壓的一實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型採用反向穩壓二極體進行穩壓的另一實施例的結構示意圖。圖3是本實用新型的採用低壓啟動晶片進行穩壓的一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1對照圖1，本實施例太陽能電池板E2的正極依次串接二極體D2和限流電阻R2後 其兩端並接在充電電容Cl的兩端，形成電池板E2向電容Cl充電的電路單元。常規直流電 源El的正極依次串接二極體Dl和電阻Rl後其兩端並接在電容Cl的兩端，形成電源El向 電容Cl充電的電路單元。電容Cl 一端輸出電源電壓V，為穩定該輸出端電壓V的值，在Cl 兩端並接穩壓電路單元，本實施例採用的穩壓電路單元為一反向穩壓二極體D3。由太陽能電池板E2產生的電流經二極體D2、限流電阻R2向充電電容Cl單向充 電，二級管D2的作用是防止電容Cl中的電流倒流進太陽能電池板。如輸出電壓過高，二極 管D3反向擊穿，從而保證輸出端輸出電壓V的穩定。如果沒有足夠的光照導致電容未能充 電到正常工作時所需要的電壓，常規直流電源El將通過二極體D1、限流電阻Rl向充電電 容Cl充電。二級管Dl的作用是防止電容Cl和太陽能電池板E2向直流電源El充電。電 阻Rl和R2起到限流作用。適當選擇穩壓二極體D3，確保輸出電壓V為車載單元系統的標 準電壓。選擇電阻Rl阻值遠大於R2阻值(取Rl = IkQ，R2 = 10-50 Ω )，從而保證太陽 能電池板Ε2優先對電容Cl充電。充電電容Cl為低漏電電容，Cl其容量一般在0. 1F-1F， 直流電源El為3. 6V，二極體Dl、D2正嚮導通電壓0. 2-0. 3V，反向穩壓二極體D3反向擊穿 電壓為3. 5-3. 6V，電池板Ε2的輸出電壓平均可達4. 5V。實施例2對照圖2，本實施例的電源El向電容Cl充電的電路單元與上述實施例相同，即直流電源El的正極依次串接二極體Dl和電阻Rl後其兩端並接在電容Cl的兩端。但電池板 E2向電容Cl充電的電路單元與上述實施例略有不同。太陽能電池板E2正極只串接二極體 D2，沒有限流電阻R2，該電路結構適用於穩壓二極體D3所能承受的最大反向擊穿電流遠大 於太陽能電池板E2最大輸出電流的情況。穩壓單元的電路結構與上述實施例相同，採用反 向穩壓二極體D3，並接在電容Cl的兩端。由太陽能電池板E2產生的電流經單向導電作用的二極體D2向充電電容Cl充電， 如輸出電壓過大，二極體D3反向擊穿，從而保證輸出端輸出電壓V的穩定。如果沒有足夠的 光照導致電容未能充電到正常工作時所需要的電壓，直流電源El將通過二極體D1、限流電 阻Rl向充電電容Cl充電。其過程與上述實施例相同，電容Cl容量選擇在0. 1F-1F範圍， 直流電源El為3. 6V，電阻Rl為IkQ，二極體Dl、D2正嚮導通電壓為0. 2-0. 3V，反向穩壓 二極體D3反向擊穿電壓為3. 5-3. 6V，電池板E2的輸出電壓平均可達4. 5V。實施例3對照圖3，本實施例的電源El為3. 6V，電源El向電容Cl充電的電路單元與上述兩 實施例相同，不再贅述。在太陽能池板E2向電容Cl充電的電路單元上接入了一 tps61200 集成電路晶片A，太陽能電池板E2的正極與該晶片中的VIN、EN、PS、UVLG和L輸入端連接， 其中L輸入端通過電感H與太陽能電池板E2的正極連接。太陽能電池板E2的正極通過電 容C2與直流電源El負極連接，該晶片的輸出端為VOUT端，用以控制輸出電壓的反饋端為 FB端，其PGND端和GND端並接後接地，VAUT端串接電容C3後接地。tps61200集成電路晶片A為一 DC/DC升壓晶片，具有很低的輸入電壓和啟動電 壓，最低輸入電壓為0. 3V.太陽能電池板E2首先向電容C2充電，當電容C2上的電壓大於 0. 3V，tps61200開始工作，tps61200將低電壓升高，輸出電壓在1. 8V和5V之間，調節電阻 R3和R4比例既可改變輸出電壓。由於有tps61200升壓晶片，太陽能電池板採用單板既可。 同上述實施例的情況一樣，如果沒有足夠的光照導致電容未能充電到正常工作時所需要的 電壓，直流電源El將通過二極體D1、限流電阻Rl向充電電容Cl充電。電容Cl容量選擇 在0. 1F-1F範圍，C2、C3的容量為微法拉級，取C2的容量為10 μ F，C3的容量為0. 1 μ F，電 阻Rl為Ik Ω，R3和R4的阻值分別為6200k Ω和1000k Ω。電池板Ε2的輸出電壓一般可 達IV。
權利要求一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置，置於車載單元中，其特徵在於包括充電電容C1、直流電源E1、二極體D1、電阻R1、太陽能充電電路單元和穩壓電路單元，直流電源E1的正極依次與二極體D1、電阻R1串接後再與充電電容C1並接，電容C1一端輸出電壓V；所述穩壓電路單元包含第一穩壓電路單元或第二穩壓電路單元，第一穩壓電路單元為一反向穩壓二極體D3，第二穩壓電路單元由兩串接的電阻R3和R4組成；所述太陽能充電電路單元包含第一太陽能充電電路單元或第二太陽能充電電路單元或第三太陽能充電電路單元，第一太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2、二極體D2和電阻R2組成，所述電池板E2的正極依次串接二極體D2及電阻R2後再與充電電容C1並接；第二太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2和二極體D2組成，所述電池板E2的正極與二極體D2串接後與充電電容C1並接；第三太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2、升壓晶片A和電容C2組成，所述電池板E2的正極連接升壓晶片A後並接充電電容C1及第二穩壓電路單元的兩端，升壓晶片A的輸入端與太陽能電池板E2的正極連接，輸出端與所述電容C1的電壓V輸出端連接，控制輸出端電壓的反饋端與所述電阻R3和R4的串接端連接，電容C2的兩端分別連接所述電池板E2的正、負極。
2.根據權利要求1所述的一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置，其特徵在於 所述太陽能電池板E2設置在所述車載單元上部或前部。
3.根據權利要求2所述的一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置，其特徵在於 所述充電電容Cl為低漏電電容，其容量一般在0. 1 1F。
4.根據權利要求2所述的一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置，其特徵在於 所述電阻R2的阻值小於電阻Rl的阻值。
5.根據權利要求3所述的一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置，其特徵在於 所述低壓啟動晶片A採用tps61200集成電路晶片，該晶片的所述輸入端包括VIN、EN、PS、 UVLG和L端，L端通過電感H與太陽能電池板的正極連接，該正極通過電容C2與直流電源 El負極連接，該晶片的所述輸出端為VOUT端，該晶片的所述反饋端為FB端，該晶片的PGND 端和GND端並接後接地，VAUT端串接電容C3後接地。
專利摘要本實用新型涉及一種電子不停車收費系統車載單元的電源裝置。包括充電電容C1、直流電源E1、二極體D1、電阻R1、太陽能充電電路單元和穩壓電路單元，直流電源E1的正極依次與二極體D1、電阻R1串接後再與充電電容C1並接，電容C1一端輸出電壓V；所述穩壓電路單元包含第一或第二穩壓電路單元，分別為一反向穩壓二極體D3和由兩串接的電阻R3和R4；所述太陽能充電電路單元包含第一、第二、或第三太陽能充電電路單元，第一、第二太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2和二極體D2或電阻R2串接後並接在電容C1上，採用二極體D3穩壓；第三太陽能充電電路單元由太陽能電池板E2連接升壓晶片A後並接在電容C1上，和電容C2組成，晶片根據反饋的電壓使輸出電壓穩定。減少電池工作時間使壽命增長，消耗減少，節能環保。
文檔編號H02J15/00GK201663489SQ20102016221
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者彭飛, 景為平 申請人:南通大學