CN108260113A - 双供电***近场通讯装置及车载单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双供电***近场通讯装置及车载单元，所述双供电***近场通讯装置包括：能量转换模块，储能模块，近场感应模块，开关模块及通信模块，其中通信模块用于接收所述近场感应模块产生的电能，在所述开关模块控制导通时接收所述储能模块释放的储存电能。本发明提供的双供电***近场通信装置可以采用双供电***同时供电，避免了外界环境对产品功能的限制，同时可以作为车载单元与IC卡之间的桥梁，使得IC卡无需固定到车载单元上，避免了使用条件上的限制。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种双供电***近场通讯装置及不停车电子收费***中使用的车载单元。
背景技术
ETC***(Electronic Toll Collection，不停车电子收费***)，不停车电子收费***，目前已在高速公路、大桥、隧道、城市快速路等收费站上已经得到大规模的使用。ETC***的两个重要组成是RSU(Road Side Unit，路侧单元)和OBU(On Board Unit，车载单元)两部分。RSU一般挂在ETC车道的正上方5.5m高度；OBU通常安装在车辆挡风玻璃内侧，后视镜背后位置。车载单元OBU与非接触式IC(Integrated Circuit Card，集成电路卡)卡组成的车载电子标签，与ETC车道上RSU的微波天线之间的微波进行短程通讯，再由计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。
ETC***中，作为与OBU连接的身份识别卡，即NFC卡(Near Field Communication，近距离无线通讯技术)，在使用过程中，当卡中的余额使用完成之后，用户必须要到固定的ETC卡充值点进行充值，在互联网技术快速发展，应用越来越便利的今天，这种麻烦的充值行为逐渐被用户遗弃。NFC卡技术的发展，已经由传统的非接触式、双界面式发展到集成有多功能的IC卡，比如蓝牙IC卡、可视IC卡等，尤其是蓝牙IC卡，生产工艺日渐成熟，已经逐渐普及起来，由于蓝牙IC卡的应用与手机绑定之后，支持对卡上账户的空中充值，不需要再到固定网点进行充值，蓝牙IC卡(或可视IC卡)被用在ETC***上也是形势所趋。但是，直接将蓝牙IC卡(或可视IC卡)插在车辆的OBU上使用，会存在以下问题：
众所周知，蓝牙IC卡(或可视IC卡)属于有源卡片，在卡片的内部是集成了超薄高性能的锂离子电池或锂陶瓷电池，此类电池的工作温度都要求在-10℃～60℃之间，即使在-10℃～0℃或40℃～60℃之间，卡片电池的电量已经下降，这种情况下，蓝牙IC卡(或可视IC卡)很可能出现异常，导致进入收费站ETC通道的车无法被正常识别、扣费和放行。
OBU放置在车前挡风玻璃处，在冬季，北方大部分地区户外都有-10℃以下的气温，在夏季，受阳光直射，车内温度在车内空调未开启的状态下，绝大部分都高于40℃状态，甚至于达到或超过60℃，这种情况下，蓝牙IC卡(或可视IC卡)很可能出现异常，导致进入收费站ETC通道的车无法被正常识别、扣费和放行。
因此，实有必要针对上述问题提供一种双供电***近场通讯装置以及采用该双供电***近场通讯装置的车载单元以解决上述问题。
发明内容
本发明主要提供一种双供电***近场通讯装置以及车载单元，以解决现有技术中受环境影响较大，可靠性低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双供电***近场通讯装置，所述双供电***近场通讯装置包括：
能量转换模块，用于将光能或热能转换为电能；
储能模块，与所述能量转换模块相连，用于储存所述能量转换模块输出的电能；
开关模块，用于控制所述储能模块释放储存的电能；
近场感应模块，用于与外部通信装置进行通信，根据外部通信装置的信号产生一个控制所述开关模块开闭的电平信号，同时产生一个电压；
通信模块：用于接收所述近场感应模块产生的电压，同时接收所述储能模块释放的储存电能，并与近场感应模块以及外部设备进行通讯。
优选的，所述双供电***近场通信装置还包括与所述通信模块进行通信的集成电路卡。
优选的，所述能量转换模块为光能转换模块或热能转换模块。
优选的，所述通信模块为蓝牙模块。
优选的，所述近场感应模块产生的电平信号为高电平，当所述开关模块接收到所述电平信号时，所述开关导通，释放所述储存模块释放的储存电能。
优选的，所述双供电***近场通讯装置还包括用于判定近场感应模块产生的电压是否足够供应所述通信模块的判断电路，所述近场感应模块根据所述判断电路的判定结果而生产相应的电平信号，所述开关模块由所述电平信号控制，高电平输入时，开关模块导通，低电平输入时，开关模块断开。
优选的，当所述近场感应模块产生的电信号电量大于或等于所述通信模块所需的电量时，所述电平信号为低电平；当所述近场感应模块产生的电信号电量小于所述通信模块所需的电量时，所述电平信号为高电平。
优选的，所述双供电***近场通信装置的工作温度范围为-40℃～85℃。
优选的，所述外部通信装置产生并传输给所述近场感应模块的的信号的信号频率范围为13.56MHz±7KHz。
为解决上述问题，本发明还提供一种车载单元，其包括如上所述的双供电***近场通讯装置以及蓝牙设备。
优选的，所述蓝牙设备为蓝牙IC卡或可视IC卡。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种双供电***近场通讯装置及车载单元，所述双供电***近场通讯装置包括：能量转换模块，储能模块，近场感应模块，开关模块及通信模块，其中通信模块用于接收所述近场感应模块产生的电能，在所述开关模块控制导通时接收所述储能模块释放的储存电能，并与近场感应模块以及外部设备进行通讯。本发明提供的双供电***近场通信装置可以采用双供电***同时供电，避免了外界环境对产品功能的限制，同时可以作为车载单元与IC卡之间的桥梁，使得IC卡无需固定到车载单元上，避免了使用条件上的限制。
附图说明
图1是本发明车载单元的结构示意图；
图2是本发明双供电***近场通讯装置的结构示意图；
图3是应用本发明车载单元的不停车电子收费***的流程示图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为应用本发明双供电***近场通讯装置及车载单元的ETC***(Electronic Toll Collection，不停车电子收费***)，包括RSU单元(Road Side Unit，路侧单元)和OBU车载单元1(On Board Unit，车载单元)。在设置有ETC***的ETC车道上设置有RSU单元，使用ETC***的车辆上安装有本发明提供的OBU车载单元1。本发明的OBU车载单元1上设置有可实现空中充值功能的IC卡(Integrated Circuit Card，集成电路卡)3。
RSU单元一般挂在ETC车道的正上方5.5m高度处；OBU车载单元1通常安装在车辆挡风玻璃内侧，后视镜背后位置。RSU单元与OBU车载单元1进行通信完成汽车与收费站之间的数据交换。具体的，车载单元OBU车载单元1与本发明提供的双供电近场通信装置以及IC卡3组成的车载电子标签，与ETC车道上RSU单元的微波天线之间的微波进行短程通讯，再由计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。
本发明提供的双供电近场通信装置2应用在OBU车载单元1上，双供电近场通信装置2与IC卡3实现通信，本发明的双供电近场通信装置2作为桥梁作用起到连接OBU车载单元1与IC卡3的数据通信功能。具体在本实施方式中IC卡3为与双供电***近场通讯装置2通过无线连接方式进行通信的独立元件。其中IC卡3可以为蓝牙IC卡或可视IC卡，通过蓝牙与双供电***近场通讯装置2进行通信，蓝牙IC卡的应用与手机绑定之后，支持对卡上账户的空中充值，不需要再到固定网点进行充值。本发明的双供电近场通信装置2可以充当OBU车载单元与IC卡转换桥梁，实现数据的通信。事实上，本发明的双供电***近场通讯装置2也可以适用于与其他蓝牙设备进行通讯的设备或***，而并不限于蓝牙IC卡和可视IC卡。
如图2所示，本发明双供电***近场通讯装置2包括能量转换模块21，储能模块22，近场感应模块(NFC感应模块，Near Field Communication)23，开关模块24及通信模块25。
能量转换模块21与储能模块22相连，能量转换模块21转换的能量输送到储能模块22上储存起来。在本实施方式中，能量转换模块21为光能转换模块或热能转换模块，用于将光能或热能转换为电能储存在储能模块22。
通信模块25为蓝牙通信模块，通过蓝牙与IC卡建立无线通信。蓝牙通讯模块由NFC感应模块与储能模块共同供电，通过蓝牙通道与蓝牙IC卡或可视IC卡完成一些列的数据读写操作。
如图3所示，近场感应模块23用于与外部通信装置进行通信，具体的，为与OBU车载单元进行通信，近场感应模块23感应到OBU车载单元发出的信号后，生成一个高电平的电平信号并将该电平信号发送给开关模块24，与此同时近场感应模块23产生给蓝牙模块功能的电压。实际应用中，OBU车载单元发出信号频率范围为13.56MHz±7KHz。优选的，为13.56MHz。开关模块24与储能模块22相连，用于控制储能模块22释放储存电量。储能模块22的储能量事先经过计算确定，以确保储能模块22提供的储能电量与近场感应模块产生的感应电压所提供的电能之和大于蓝牙通讯模块正常工作所需的电能。开关模块由电平信号控制，具体的，近场感应模块23产生一高电平信号，控制开关模块导通，储能模块22释放储存电能。
具体来说，本发明装置的能量转换模块平时把收集到的光能或热能转化为电能储存在储能模块上，当车辆进入ETC***工作区域，RSU微波信号触发OBU开始工作，OBU发出13.56MHz信号，触发了本发明装置的NFC感应模块，NFC感应模块产生电量V1直接给本发明装置的蓝牙通讯模块供电；同时，NFC感应模块产生一个高电平的电平信号将控制本发明装置的开关模块，使其导通，让储能模块的电量V2也同时给蓝牙通讯模块供电，此时V1+V2≧V；蓝牙通讯模块把NFC感应模块传输过来的数据信号再通过蓝牙通道传输给蓝牙IC卡或可视IC卡，对蓝牙IC卡或可视IC卡进行读写操作。
由于具有双供电***，可以使开关模块导通释放储能模块储存的储存电量进行供电，在极端环境下也可以保证蓝牙通讯模块的电量供应，因此产品的可使用温度范围大大提高，本发明双供电***近场通信装置的工作温度范围可达到-40℃～85℃。使用本发明装置之后，蓝牙IC卡或可视IC卡无需***在OBU车载单元上，而是通过与本发明装置的通讯转接从而实现与OBU车载单元无线通信，这样，蓝牙IC卡或可视IC卡可以携带在用户身上，这样，当OBU车载单元的工作温度范围达到-40℃～85℃时，蓝牙IC卡或可视IC卡由于携带在用于身上，工作温度只达到0℃～40℃范围内，这样就避免了蓝牙IC卡或可视IC卡在高温或低温环境下进入ETC***而引致异常的问题。本发明双供电***近场通信装置只充当了OBU与蓝牙IC卡或可视IC卡的转换桥梁，不改变原ETC***的任何装置，不存在兼容性问题。解决了现有技术蓝牙IC卡或可视IC卡不能一直插在OBU上正常工作的问题。使用蓝牙IC卡或可视IC卡可以设置在ETC***上，用户可以随时随地地充值，不同于原普通非接触式IC卡需到固定充值网点充值。
实施例二
本实施方式为在前述实施方式的基础上进行的改进，其原理以及实施方式与前述实施方式大致，区别仅在于，在本实施方式中，双供电***近场通讯装置还包括用于判定近场感应模块产生的电压是否足够供应所述通信模块的判断电路，同时，近场感应模块根据该判断电路的判定结果而生产相应的电平信号，即在本实施方式中，近场感应模块产生的电平信号可能为高电平，也可能为低电平。具体的，当近场感应模块产生的电信号电量大于或等于通信模块所需的电量时，电平信号为低电平；当近场感应模块产生的电信号电量小于通信模块所需的电量时，所述电平信号为高电平。开关模块由所述电平信号控制，高电平输入时，开关模块导通，低电平输入时，开关模块断开。本实施方式作为一种改进的方案，相较于前述的实施方式更加智能，能够根据V1的大小智能地判断是否开启开关模块，并能够保证V1+V2尽可能地与蓝牙通讯模块所需的电量相等，避免能量的浪费，具有更好的商业前景。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种双供电***近场通讯装置及车载单元，所述双供电***近场通讯装置包括：能量转换模块，储能模块，近场感应模块，开关模块及通信模块，其中通信模块用于接收所述近场感应模块产生的电能，在所述开关模块控制导通时接收所述储能模块释放的储存电能，并与近场感应模块以及外部设备进行通讯。本发明提供的双供电***近场通信装置可以采用双供电***同时供电，避免了外界环境对产品功能的限制，同时可以作为车载单元与IC卡之间的桥梁，使得IC卡无需固定到车载单元上，避免了使用条件上的限制。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种双供电***近场通讯装置，其特征在于，所述双供电***近场通讯装置包括：
能量转换模块，用于将光能或热能转换为电能；
储能模块，与所述能量转换模块相连，用于储存所述能量转换模块输出的电能；
开关模块，用于控制所述储能模块释放储存的电能；
近场感应模块，用于与外部通信装置进行通信，根据外部通信装置的信号产生一个控制所述开关模块开闭的电平信号，同时产生一个电压；
通信模块：用于接收所述近场感应模块产生的电压，同时接收所述储能模块释放的储存电能，并与所述近场感应模块以及外部设备进行通讯。
2.根据权利要求1所述的双供电***近场通讯装置，其特征在于，所述能量转换模块为光能转换模块或热能转换模块。
3.根据权利要求1所述的双供电***近场通讯装置，其特征在于，所述通信模块为蓝牙模块，外部设备为蓝牙设备。
4.根据权利要求1所述的双供电***近场通讯装置，其特征在于，所述近场感应模块产生的电平信号为高电平，当所述开关模块接收到所述电平信号时，所述开关导通，释放所述储存模块释放的储存电能。
5.根据权利要求1所述的双供电***近场通讯装置，其特征在于，所述双供电***近场通讯装置还包括用于判定近场感应模块产生的电压是否足够供应所述通信模块的判断电路，所述近场感应模块根据所述判断电路的判定结果而生产相应的电平信号，所述开关模块由所述电平信号控制，高电平输入时，开关模块导通，低电平输入时，开关模块断开。
6.根据权利要求5所述的双供电***近场通讯装置，其特征在于，当所述近场感应模块产生的电信号电量大于或等于所述通信模块所需的电量时，所述电平信号为低电平；当所述近场感应模块产生的电信号电量小于所述通信模块所需的电量时，所述电平信号为高电平。
7.根据权利要求1所述的双供电***近场通讯装置，其特征在于，所述双供电***近场通信装置的工作温度范围为-40℃～85℃。
8.根据权利要求1所述的双供电***近场通讯装置，其特征在于，所述外部通信装置产生并传输给所述近场感应模块的信号频率范围为13.56MHz±7KHz。
9.一种车载单元，其特征在于，包括如权利要求1到8任意一项所述的双供电***近场通讯装置以及蓝牙设备。
10.根据权利要求9所述的车载单元，其特征在于，所述蓝牙设备为蓝牙IC卡或可视IC卡。
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