CN102096045A

CN102096045A - 一种车载单元电池电量的测量方法和系统

Info

Publication number: CN102096045A
Application number: CN2009101888086A
Authority: CN
Inventors: 李龙; 高燕
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Intelligent IoT Technology Co Ltd
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: CN102096045B

Abstract

本发明公开了一种车载单元电池电量的测量方法和系统，其中方法包括步骤：获取预先设定数量的车载单元的临界电压；选取所有车载单元的临界电压中的最大值作为车载单元的正式临界电压；根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。本发明测量得到车载单元的电池电量准确度高，避免电池更换过早造成浪费或更换太迟影响正常交易。

Description

一种车载单元电池电量的测量方法和系统

技术领域

本发明属于不停车收费(Electronic Toll Collection，ETC)技术领域，具体涉及一种车载单元电池电量的测量方法和系统。

背景技术

不停车收费(Electronic Toll Collection，ETC)的国家标准，是交通部联网收费技术标准中关于设备规范的部分，是应用于高速公路收费实现不停车收费的技术标准。标准规定了车载单元(On Board Unit，OBU)以及路侧单元(Road Sensor Unit，RSU)两个设备规范，规定了短程通信协议(Dedicated Short Range Communication，DSRC)。其中路侧单元设置在收费车道。车载单元则安装在车辆内部，一般采用双片式电子标签。汽车通过收费站时，通过安装在车辆上的车载单元电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用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。

在ETC系统的运行维护是系统运营的重要保障。车载单元的使用状态监控和维护在其中尤为重要，关系到系统整体的可用性。在车载单元维护项目中，电池的更换问题是有源射频技术共同存在的一个问题。

在现有应用中，测量车载单元电池剩余电量一般是使用单片机通过模数转换模块(ADC)直接对电池的电压进行检测，再根据一般一次性电池的特性曲线，衡量出当前电池剩余电量的水平。这种测量方法不准确。因为实际的情况是随着电池供电电流的变化，电池在不同电量的情况下的电压表现是不同。在某些器件处于工作状态时，由于这些器件本身工作电流并不稳定也会导致直接通过电池电压直接计算出的电池电量不准确。电池本身也存在一些一致性的差异，使得即使是同样输出电流情况下，测量电压值也不尽相同。对于路侧单元来说，如果电池电量告警位设置偏低，导致车载单元电池提前更换，造成浪费；如果电池电量告警位设置偏高，车载单元电池不能及时更换，影响正常交易。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种车载单元电池电量的测量方法和系统，测量得到车载单元的电池电量准确度高，避免电池更换过早造成浪费或更换太迟影响正常交易。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车载单元电池电量的测量方法，包括步骤：

获取预先设定数量的车载单元的临界电压；

选取所有车载单元的临界电压中的最大值作为车载单元的正式临界电压；

根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。

本发明实施例中，获取预先设定数量的车载单元的临界电压包括步骤：

车载单元上电；

车载单元与路侧单元进行交易，检测每个稳定交易检测周期结束时的电压；

车载单元出现不能稳定交易时，选取距离出现不能稳定交易最近的一次稳定交易检测周期结束时的电压值作为车载单元的临界电压。

本发明实施例中，车载单元上电时，只让每个车载单元的CPU正常工作。

本发明实施例中，采用最小二乘法，检测车载单元每个稳定交易检测周期结束时的电压。

本发明实施例中，所述稳定交易检测周期为一万次稳定交易。

一种车载单元电池电量的测量系统，包括：

获取单元，用于获取预先设定数量的车载单元的临界电压；

第一选取单元，用于选取所有车载单元的临界电压中的最大值作为车载单元的正式临界电压；

测量单元，根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。

本发明实施例中，所述获取单元包括：

临界电压检测单元，检测车载单元每个稳定交易检测周期结束时的电压；

第二选取单元，用于车载单元出现不能稳定交易时，选取距离出现不能稳定交易最近的一次稳定交易检测周期结束时的电压值作为车载单元的临界电压。

本发明的有益效果是：对多个车载单元分别进行稳定交易时的电压进行检测，再从各个车载单元的临界电压中选取最大值作为车载单元的正式临界电压，尽可能的屏蔽电池一致性的差别，测量得到车载单元的电池电量准确度高，避免车载单元电池更换过早造成浪费或更换太迟影响正常交易。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种车载单元电池电量的测量方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种车载单元电池电量的测量系统框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明的核心思想是：获取预先设定数量的车载单元的临界电压；选取所有车载单元的临界电压中的最大值作为车载单元的正式临界电压；根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。根据本发明方法测量得到的车载单元的电池的临界电压准确度高，避免车载单元电池更换过早造成浪费或更换太迟影响正常交易。

本发明实施例中，临界电压的设定是一个单独的检测过程，设定的环境可以选取比较空的，没有电磁干扰的场地，或者选择在微波暗室。在临界电压设定过程中，车载单元和路侧单元连续进行交易，交易时间间隔可设为一秒。车载单元在唤醒后，在只有CPU工作的前提下开始电池电量检测。车载单元可对交易次数进行计数，每个稳定交易检测周期结束时，将检测到的电压记录在车载单元存储器当中。这些数据在正常交易中是不用记录的。

下面以测量3个车载单元A、B、C为例，进行说明本发明的具体实施方式。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种车载单元电池电量的测量方法流程图，包括步骤：

步骤101：车载单元上电，只让每个车载单元的CPU正常工作。

步骤102：车载单元A、B、C分别与路侧单元进行交易。

步骤103：检测车载单元A、B、C每个稳定交易检测周期结束时的电压；

步骤104：车载单元出现不能稳定交易时，选取距离出现不能稳定交易最近的一次稳定交易检测周期结束时的电压值作为车载单元A、B、C的临界电压。

步骤105：选取车载单元A、B、C的临界电压中的最高值作为车载单元正式的临界电压。

步骤106：根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。

优选的，本实施例中，所述稳定交易检测周期为一万次稳定交易。

下面表1为车载单元A、B、C每个万次稳定交易检测周期结束时的电压记录值：

表1

表1中，车载单元A交易到15万次不能稳定交易，稳定交易到14万次是的电压为2932毫伏，即车载单元A的临界电压为2932毫伏。车载单元B交易到17万次不能稳定交易，稳定交易到16万次是的电压为2930毫伏，即车载单元B的临界电压为2930毫伏。车载单元C交易到16万次不能稳定交易，稳定交易到15万次是的电压为2939毫伏，即车载单元C的临界电压为2939毫伏。

本发明实施例中，车载单元A、B、C中车载单元C的临界电压2939毫伏最大，选取车载单元C的第15万次交易后的电压值作为车载单元正式的临界电压，尽可能的屏蔽电池一致性的差别。

本发明实施例中，检测车载单元的电压采用最小二乘法检测。最小二乘法比普通直接通过A/D转换出来的电压精确度高，更加接近车载单元的真实电压。

举例说明，本发明实施例中最小二乘法的具体检测算法如下：

本发明实施例中，采用采集精度可达到1/4096的12位A/D，但由于参考源精度、电路设计、采集环境等因素导致采集到的数据精度达不到那么高。电池电压满电时3.6V，低于3.0V时电池性能下降很快，故采样点设置为3.0V～3.6V，步进为0.05V。为了节约成本，参考源使用内部的2.5V，不再外接参考源，这对采集精度会有一定的影响。对每个采集点，采集10次累加作为一次采集，进行5次采集，然后求出采集的平均值。多次采集和取平均值的方法可以有效地减小单次误差对整个结果的影响，得到的数据如表2所示：

表2

实际电压	采集1	采集2	采集3	采集4	采集5	采集平均值	二乘法计算电压	A/D计算电压
									3.60	21917	21896	21893	21892	21902	21900	3.62	3.57
3.55	21565	21514	21524	21510	21527	21528	3.56	3.52
									3.50	21060	21089	21092	21098	21097	21087.2	3.48	3.47
3.45	20731	20783	20759	20788	20793	20770.8	3.43	3.42
									3.40	20424	20422	20426	20435	20426	20426.6	3.38	3.37
3.35	20093	20110	20147	20120	20121	20118.2	3.33	3.32
									3.30	19912	19939	19924	19929	19928	19926.4	3.29	3.27
3.25	19554	19598	19584	19658	19620	19602.8	3.23	3.22
									3.20	19299	19342	19386	19372	19354	19350.6	3.19	3.17
3.15	19115	19142	19093	19092	19097	19107.8	3.15	3.12
									3.10	18814	18803	18791	18811	18694	18782.6	3.09	3.07
3.05	18419	18539	18428	18536	18534	18495.3	3.05	3.02

3.00

18238

18237

18228

18233

18232.8

3.00

2.97

由于A/D转换符合线性关系，可以对每个采集点的采集值直接进行计算。由于输入电压大于参考电压，故使用了分压输入的方式，由于每个分压电阻的器件特性不同，会对分压精度有不同的影响。A/D计算出的电压值和采集值如表2所示，误差大约0.03V。

使用最小二乘法建立采集值与电压之间的关系公式为：Y＝aX+b，其中Y代表最小二乘法计算出的电压，X代表A/D采集值，a和b是待定常数。根据最小二乘法公式，首先求出

即可，n代表采集点数，本发明实施例中n＝13。使用表2数据计算可得

Σ_{i = 1}^{n} x_{i} = 259329.1,

Σ_{i = 1}^{n} y_{i} = 42.9,

Σ_{i = 1}^{n} x_{i} y_{i} = 858488.105,

Σ_{i = 1}^{n} x_{i}^{2} = 518933985.97,

代入公式求的：a＝1.67494×10^-4，b＝-0.0412374，即Y＝1.67494×10^-4X-0.0412374。计算可得测量值Y，通过分析得出误差约0.01V，比直接通过A/D转换计算出的电压值要精确。

获得车载单元的正式临界电压后，上报路侧单元，路侧单元进行临界电压告警位的设置。

路侧单元一旦检测到车载单元的电池电量已经到达临界电压或以下，就提醒及时更换电池。本实施例中，如果电池电量已经到达临界电压或以下就认为已经处于临界工作状态，认为已经使用了90％以上的电量，此时车载单元稳定交易为数不多的次数后进入不稳定期，从而给用户更换电池提供更宽松的时间，为更好的运营提供了方便。

请参阅图2所示，本发明实施例还提供了一种车载单元电池电量的测量系统，包括：

获取单元21，用于获取预先设定数量的车载单元的临界电压。

第一选取单元22，与获取单元21连接，用于选取所有车载单元的临界电压中的最大值作为车载单元的正式临界电压。

测量单元23，根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。

所述获取单元21进一步包括：

临界电压检测单元211，检测车载单元每个稳定交易检测周期结束时的电压。

本发明实施例中，采用最小二乘法检测检测车载单元每个稳定交易检测周期结束时的电压。

第二选取单元212，用于车载单元出现不能稳定交易时，选取距离出现不能稳定交易最近的一次稳定交易检测周期结束时的电压值作为车载单元的临界电压。

综上所述，本发明采用最小二乘法对多个车载单元分别进行稳定交易时的电压进行检测，再从各个车载单元的临界电压中选取最大值作为车载单元的正式临界电压，本发明得到的临界电压更接近实际电压，准确度高，避免车载单元电池更换过早造成浪费或更换太迟影响正常交易。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种车载单元电池电量的测量方法，其特征在于，包括步骤：

获取预先设定数量的车载单元的临界电压；

根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取预先设定数量的车载单元的临界电压包括步骤：

车载单元上电；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，车载单元上电时，只让每个车载单元的CPU正常工作。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用最小二乘法，检测车载单元每个稳定交易检测周期结束时的电压。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述稳定交易检测周期为一万次稳定交易。

6.一种车载单元电池电量的测量系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取预先设定数量的车载单元的临界电压；

测量单元，根据正式临界电压测量车载单元的电池电量。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述获取单元包括：