CN203554000U - 一种车载电子标签的太阳能供电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种车载电子标签的太阳能供电电路。本太阳能供电电路主要包括光电池板、储能元件、电压检测模块和主控电路。光电池板与储能元件相连，把太阳能转化为电能给储能元件充电；储能元件存储电能通过电压检测模块对主控电路供电。本实用新型实现电路从零伏起充的功能，提高了太阳能的利用率，能解决由于充电时电压值处于芯片的高能耗区和电压保护区导致的电压不能上升的问题，使***能更加稳定的运行。
Description
技术领域
本实用新型关于智能交通领域中太阳能供电技术，具体的讲是一种车载电子标签的太阳能供电电路。
技术背景
车载电子标签与路侧单元（RSU），车道计算机三者共同实现不停车收费应用。不停车收费***运行机制是通过在行驶的车上装有车载电子标签（OBU），当通过收费点时，与路侧单元（RSU）进行交互完成扣费，最后通过车道计算机完成信息的上传和处理。路侧单元和车载电子标签（OBU）是采用专用短程无线通信（DSRC：Dedicated Short-Range Communication）技术实现整个交互和扣费过程，目前这一技术在城市智慧交通、高速公路收费和城市治堵中已经得到广泛应用。
车载电子标签OBU在日常使用中存在着三种情况使其耗电，其一，待机耗电，OBU在车上没有交易和异常耗电时，会有消耗少量的电能支持OBU待机；其二，交易耗电，在过收费站时，OBU和RSU交易产生的耗电；其三，异常耗电，OBU处在异常情况下引起的大量耗电和误唤醒引起的耗电。在现代生活中，无线信号源日益增加，使OBU经常不是在交易区域被唤醒称作误唤醒。因为异常耗电情况使OBU电池的电能可能被消耗殆尽，为了使OBU能继续正常使用，需要OBU能从完全没电的情况下进行充电。但在充电的过程中会遇到芯片和器件有一些特定的高能耗区域，使得储能元件的电压不能持续上升。例如，芯片的核心电压启动区域，电压监控区域，部分型号的MSP430在1.5V和2.2V就处于高能耗区域。因此，能避开这些高能耗的区域 对芯片供电，才能进行有效的充电，并且能使***运行更稳定。
实用新型内容
为了解决车载电子标签的电池没电时，太阳能充电过程中遇到的高能耗区和电压不稳定区域，本实用新型提供一种电压检测的太阳能充电***，所述的车载电子标签的太阳能供电电路包括：光电池板、储能元件、供电元件、电压检测模块和主控电路；
所述的光电池板与储能元件相连接，光电池板把太阳能转换为电能给储能元件充电；
所述的储能元件为能够进行充放电的元件，与光电池相连接，存储光电池提供的电能；
所述的供电元件与储能元件相连接，作为在光能不充足时所提供电能的备用能源；
所述的主控电路为电子标签的耗电模块；
所述电压检测模块通过检测储能元件的电压值，实现储能元件对主控电路供电的导通和关断，储能元件的电压值大于电压检测模块的电压阈值情况下，电路导通储能元件对主控电路供电，储能元件的电压值小于电压检测模块的电压阈值时，电路处于关断状态，储能元件不对主控电路进行供电。
优选的，所述的储能元件所需要达到的电压阈值是通过变阻器和电位器进行调节。
优选的，所述的电压检测模块是用分立元件和集成芯片构成，分立元件是用MOS管、三极管组成，集成芯片是用限压LDO和电压检测器件实现。
本实用新型利用电压检测模块，先判断出储能元件的电压，当储能元件 中电压大于阈值后，再给主控电路充电。如此有效的避免了主控电路在某些特定区域不能正常启动所导致的大量耗电的情况和电压不稳定导致的主控电路异常情况，避免使整个车载电子单元不能正常使用的情况。
本实用新型在储能元件和主控电路间加入电压检测模块，能实现太阳能的高效利用和能够控制储能元件给主控电路供电的电压，避免整个***处于高耗能区和电压不稳定的区域，使车载电子标签能在没有电的情况下通过太阳能供电继续使用。电压检测模块可以使用MOS管组合、限压LDO和电压检测器件等方案实现，并且可以利用滑动变阻器调节限制电压。MOS组合方式是利用MOS管的截止和导通电压，然后通过电阻分压的方式来实现关断和导通。限压LDO和电压检测器件是使用器件本身的特点来实现电路的导通和关断。
附图说明
图1电压检测的车载电子标签太阳能供电电路原理框图
图2实施例一使用MOS管组合作为电压检测模块
图3实施例二使用限压LDO或电压检测元件作为电压检测模块
具体实施方式：
下面结合原理框图和实例图具体说明本实用新型的技术特点。
在电池没有电的情况下，光电池利用光能给负载充电时，由于车载单元自身特性的原因，充电到某个特定的电压，负载处于某些不稳定状态和未知高能耗状态下，引起储能模块存储的电能不能增加，使整个***不能正常运行。利用电压检测模块避开这些高耗能和不稳定的区域，并且能提高太阳能的利用率，使车载电子标签能进行长期使用。
图1整个***的原理框图，其中由光电池1、供电元件2、储能元件3、电压检测模块4和主控电路5组成。光电池1把太阳能转换成电能，供电元件2主要为一次性电池，主要作用是在太阳能不给储能元件供电时所用的备用电源，储能元件3为超级电容、复合电容、磷酸铁锂电池等能进行电能存储的元件，电压检测模块4有电压检测功能和开关功能，可以用分立元件和集成芯片实现，主控电路5为电子标签的功能模块和耗电模块。在日常使用中，光电池1把光能转换为电能给储能元件3进行充电，提供电子标签待机时的电能，并且为交易时储存电能，可以有效的提高车载电子标签的使用寿命。在供电元件的电量消耗殆尽时，***需要利用太阳能使其继续运行。刚开始充电时，光电池1把光能转换为电能为储能元件3供电，电压检测模块4检测储能元件的电压值，电压值小于电压检测电路的阈值，电压检测模块4处于断开模式，储能元件3不对主控电路5进行供电；当充电一段时间后，储存元件3所储存的电能到一定的程度，储存元件3的电压值大于或等于电压检测电路的阈值时，电压检测模块4处于导通模式，储能元件3对主控电路进行供电。通过调节电压检测模块4电压阈值，实现关断和导通储能元件3对主控电路5进行供电，并能调节供电电压，使***更加稳定。
实施例一
图2使用MOS管组合作为电压检测模块，其中C1为法拉电容、超级电容和磷酸铁锂电池等储能元件，D1为二极管，R1电阻，R2滑动变阻器或电位器等，Q1为MOS管。电路主要是利用MOS管的导通和截止电压来实现线路的导通和关断，通过电阻分压的方式来确定储能元件所存储的电量，并且可以同通过调节电位器R2的大小值，实现储能元件C1中存储电压值的变换。
当供电元件没有电量时，储能元件C1的电压为0V，光电池通过把光能转换为电能给储能元件C1进行充电，此时MOS管Q1上分的电压为：
(R2/R1)×UC1＝UQ1
其中UC1为储能元件电压，当MOS管源极和删极的间的电压UQ1小于MOS管Q1的导通电压时，MOS管Q1处于截止状态，使得储能元件C1不给主控电路进行供电，主控电路因此不消耗电能，太阳能转换成的电能绝大部分被储能元件C1储能，提高了太阳能的利用率；充电一段时间后，储能元件UC1电压在不断上升，当MOS管源极和删极的间的电压UQ1大于MOS管Q1的导通电压时，MOS管Q1导通，储能元件C1给主控电路进行供电，有效的避开了芯片和电路一些高能耗区。例如，MSP430的核心电压区1.8V和电压保护区2.2V等，这些区域会消耗大量电能，使能量无法有效存储。而且，通过调节电位器R2，可以使储能元件的电压值升高到芯片的稳定区域再给主控电路供电。例如，芯片额定电压为3.0V，通过电位器R2，可以实现当储能元件在3.3V时，MOS管Q1才导通，使***更加的稳定。
实施例二
图3使用限压LDO或电压检测元件作为电压检测模块，其中C1为法拉电容、超级电容和磷酸铁锂电池等储能元件，D1为二级管，U1可以为限压LDO或者电压检测器件，例如，NEC的uPC29L00系列的限压LDO，电压检测器件xc61cn2302等可以作为电压判断模块。开始充电时，光电池把光能转换为电能给超级电容C1进行充电，超级电容C1的电压值小于U1的阈值，电压检测元件U1处于关断状态，U1的输出端Vout没有输出，超级电容C1不给主控电路进行供电，电能高效的储存在超级电容C1中。充电一段时间后，超级电容C1中的电压值大于电压检测元件U1中的导通阈值后，U1处于导通 状态，输出端Vout进行输出，超级电容C1给主控电路进行供电。
本实用新型所提供电子标签上的太阳能供电电路，在有光照的情况下，通过电压检测的方式能完全实现零伏起充的功能，有效的避开高耗能区，实现储能元件对主控电路供电更加稳定，提高太阳能的利用率使充电速度更快。并且在有光照的情况下，能有效的维持车载电子标签待机下所消耗的电能，并能为交易存储一定的能量，增加了电子标签的使用寿命。
Claims (3)
1.一种车载电子标签的太阳能供电电路，其特征是，所述的车载电子标签的太阳能供电电路包括：光电池板、储能元件、供电元件、电压检测模块和主控电路；
所述的光电池板与储能元件相连接，光电池板把太阳能转换为电能给储能元件充电；
所述的储能元件为能够进行充放电的元件，与光电池相连接，存储光电池提供的电能；
所述的供电元件与储能元件相连接，作为在光能不充足时所提供电能的备用能源；
所述的主控电路为电子标签的耗电模块；
所述电压检测模块通过检测储能元件的电压值，实现储能元件对主控电路供电的导通和关断，储能元件的电压值大于电压检测模块的电压阈值情况下，电路导通储能元件对主控电路供电，储能元件的电压值小于电压检测模块的电压阈值时，电路处于关断状态，储能元件不对主控电路进行供电。
2.根据权利要求1所述的车载电子标签的太阳能供电电路，其特征是，所述的储能元件所需要达到的电压阈值是通过变阻器和电位器进行调节。
3.根据权利要求1所述的车载电子标签的太阳能供电电路，其特征是，所述的电压检测模块是用分立元件和集成芯片构成，分立元件是用MOS管、三极管组成，集成芯片是用限压LDO和电压检测器件实现。
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|---|---|---|---|---|
| CN105469610A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 清华大学苏州汽车研究院（吴江） | 一种基于实时数据交互的高速公路智能obu装置 |
| CN107992924A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-04 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | 一种太阳能电子标签 |
| CN110773855A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-02-11 | 东莞市台七机械设备科技有限公司 | 储能点焊机装置 |
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