CN203722308U - 一种车载电子标签的电源管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车载电子标签的电源管理电路。本电源管理电路主要包括供电系统，温度检测模块，储能单元，控制电路。供电系统提供一个稳定电压给温度检测模块，通过温度检测模块自适应选择具有不同温度特性的储能单元，并且为充电，从而为控制电路提供电能。当处于低温环境温度范围时，其中一路的温度检测模块导通，会为受环境温度影响相对较大的储能单元充电，从而为控制电路供电；当处于高温环境温度范围时，另一路的温度检测模块导通，会为受环境温度影响相对较小的储能单元充电，从而为控制电路供电。本实用新型实现了车载电子标签处于高温环境仍然能够正常工作，而且通过使用多级储能系统，避免使用单一储能单元，保证了储能单元的高效利用，提高了车载电子标签的使用寿命。

Description

一种车载电子标签的电源管理电路

技术领域

本实用新型是关于一种智能交通领域中电源管理技术，主要涉及不停车收费系统，具体地讲是一种车载电子标签的电源管理电路。 

背景技术

随着智能交通地不断发展，ETC(Electronic Toll Collection缩写)即电子不停车收费系统在现代智慧城市交通中得到越来越广泛地应用。ETC是指装有车载电子标签（OBU）的车辆在经过收费站点时，通过车载设备与路侧单元（RSU）进行数据交互、实现车辆识别、信息写入，是广泛地应用于道路、大桥、隧道的一种电子收费系统。它主要是由车载电子标签（OBU）与路侧单元（RSU）以及车道控制计算机组成。车载电子标签（OBU）与路侧单元（RSU）采用的是DSRC（Dedicated Short-Range Communication）技术进行通讯，完成数据的交互过程。 

随着ETC越来越迅猛地发展，OBU产品也随着更新换代，使用寿命一直是OBU产品的比较重视的性能指标。在新一代的OBU产品中，加入了太阳能充电，都需要加一个储能单元，比如电解电容，超级电容，复合电容，锂电池或者磷酸铁锂电池等，大部分储能单元容易受到高温的影响，这将无法使OBU产品正常工作，而且也会影响OBU产品的使用寿命。电解电容可以承受100℃以上的温度，不易受温度的影响，使用寿命长，高温也能正常工作；超级电容，复合电容，锂电池或者磷酸铁锂电池都容易受到温度的影响，温度过高将会导致储能单元无法正常工作，无法释放能量，供给控制电路，而且长时间单一使用储能单元将会缩短这些储能单元的寿命，从而限制了OBU的使用寿命。 

实用新型内容

为了解决OBU因温度影响储能单元，导致OBU无法正常工作的问题；为了解决OBU长时间使用单一储能单元而导致使用寿命缩短的问题。本实用 新型提供一种车载电子标签的电源管理电路，所述的车载电子标签的电源管理电路包括：供电系统，温度检测模块，储能单元，控制电路； 

所述的供电系统，由光电池与一次性电池组成，与温度检测模块连接，将稳定的电压参考值提供给温度检测模块； 

所述的温度检测模块主要包括两个不同温度系数热敏电阻、两个电压检测器件，并且与储能单元连接，它根据当前环境温度阈值，分别检测两个热敏电阻获得的电压值，分别导通或截止电压检测器件，从而给储能单元充电，为控制电路供电； 

所述的储能单元连接控制电路，是能够充放电的元件，并且存储供电系统提供的电能； 

所述的控制电路是车载电子标签的耗电模块。 

优选的，所述的光电池将太阳能转换为电能，为温度检测模块以及储能单元提供电能。 

优选的，所述的一次性电池作为在系统无光照的条件下，为系统所提供的备用电源。 

优选的，所述的热敏电阻包括正温度系数和负温度系数的热敏电阻。 

优选的，所述的电压检测器件包括分立器件NMOS管、三极管、集成芯片限压LDO。 

优选的，所述的储能单元分为两种，受环境温度影响相对较小的储能单元包括电解电容，受环境温度影响相对较大的储能单元包括超级电容、复合电容、锂电池或者磷酸铁锂电池。 

本实用新型利用温度检测模块检测环境温度，当环境温度大于一定的阈值，使用受环境温度相对较小的储能单元给控制电路供电；当环境温度小于一定的阈值，使用受环境温度相对较大的储能单元给控制电路供电。这种方法充分有效地利用了不同温度特性的储能单元，不仅可以解决由于温度造成 OBU无法正常工作的问题，而且可以避免由于长时间使用单一储能单元而造成寿命急速缩短的问题，延长了OBU的使用寿命。 

本实用新型在供电系统与储能单元之间加入了温度检测模块，实现OBU处于高温环境仍然能够正常工作，而且通过使用多级储能系统，避免使用单一储能单元，保证了储能单元的高效利用，提高了OBU的使用寿命。温度检测模块可以使用温度传感器热敏电阻与开关管相结合，以及温度传感器热敏电阻与限压LDO相结合等方案实现。热敏电阻与开关管相结合是利用热敏电阻对于电路进行分压，开关管导通与截止电压特性作为开关，从而来实现存储单元的切换并且给控制电路供电；热敏电阻与限压LDO相结合是利用LDO本身检测电压的器件特性来实现的。 

附图说明

图1一种车载电子标签的电源管理电路结构图 

图2温度检测模块实例1电路示意图 

图3温度检测模块实例2电路示意图 

图4一种车载电子标签的电源管理电路流程示意图 

具体实施方式：

为了使本实用新型的内容、特点能够清晰易懂，这里结合结构图和流程图以及实施例来进行说明。 

参照图1，示出了一种车载电子标签的电源管理电路结构图，包括供电系统1，温度检测模块2，储能单元3，控制电路4。所述的供电系统1主要包括光电池以及一次性电池，光电池可以将太阳能转换成电能，一次性电池是为了在系统无光照的条件下，为系统所提供的备用电源；温度检测模块2主要包括2个温度传感器以及2个电压检测开关，温度传感器是热敏电阻，可以是正温度系数或者是负温度系数，电压检测开关可以是NMOS管，三极管，限压LDO等；储能单元3包括受环境温度影响相对较小的储能单元和受环境温度影响相对较大储能单元，受环境温度影响相对较小的储能单元可以是电 解电容，受环境温度影响相对较大的储能单元可以是超级电容，复合电容，锂电池或者磷酸铁锂电池等；控制电路4包括CPU，射频芯片，ESAM等功能模块。在正常的使用过程中，供电系统1为温度检测模块提供稳定的电能，并且在一般情况下，环境温度处于常温，温度一般处于25℃左右，利用温度检测模块2中其中一个热敏电阻的电压值，将会导通其中一路开关管或限压LDO，此时将会给受环境温度影响相对较大的储能单元3充电，而给控制电路供电；当环境温度比较高时，可以是70℃（视情况而定），温度检测模块2中另一个热敏电阻的电压值，将会导通另一路开关管或限压LDO，此时将会给受环境温度影响相对较小的储能单元3充电，进而给控制电路供电。这样保证了即使在高温环境下，OBU也能够正常工作，储能单元3也能够给控制电路4供电，而且通过切换储能单元，也能防止长时间因使用单一储能元件而导致其寿命缩短，从而影响OBU的使用寿命。 

实施例一

参照图2，示出了温度检测模块实例1电路示意图。主要包括两个二极管D1与D2，两个分压电阻R1与R2，2个温度传感器热敏电阻RT1与RT2，2个开关管（可以是NMOS管或三极管）以及储能单元C1与C2。电路实现的主要功能是通过环境温度的变化，利用两个温度传感器热敏电阻交替地导通或者截止开关管1与开关管2，分别给储能单元C1与C2充电，从而给控制电路供电。 

当环境温度为常温时，假设经过D1后的电压为U0，其对应的温度传感器热敏电阻RT1为负温度系数，分得的电压值为U11，U11=U0*RT1/(RT1+R1)，当U11的电压值达到开关管1的导通条件，开关管1导通，供电系统给储能单元C1供电，从而为控制电路供电。此时的开关管2是截止的，不会给储能单元C2供电，也不会给控制电路供电。 

当环境温度为高温时，假设经过D2后的电压为U10，其对应的温度传感器热敏电阻RT2为正温度系数，分得的电压值为U12，U12= U10*RT2/(RT2+R2)，当U12的电压值达到开关管2的导通条件，开关管2导通，供电系统给储能单元C2供电，从而为控制电路供电。此时的开关管1是截止的，也不会给储能单元C1供电，也不会给控制电路供电。 

它们只有一路为控制电路供电，不会同时导通，也不会同时截止。这样保证了单路为控制电路供电，交替使用，延长了其使用寿命。 

实施例二

参照图3，示出了温度检测模块实例2电路示意图。主要包括两个二极管D1与D2，两个分压电阻R1与R2，2个温度传感器热敏电阻RT1与RT2，2个限压LDO（U1与U2）以及储能单元C1与C2。其限压LDO电压检测器件，可以根据不同的电压导通要求选择不同电压阈值的限压LDO。它们可以是uPC29L00系列的芯片等作为电压判断模块。与实例1不同的是，在这里使用的是电压检测器件特性。当环境温度变化时，限压LDO器件U1，U2的输入管脚Vin分别达到了其电压门限值，就会导通，为控制电路供电。与实例1一样，只有一路是通路，不会同时导通或截止。 

参照图4，示出了一种车载电子标签的电源管理电路流程示意图。 

步骤310，加载电压到两个不同温度系数的热敏电阻两端。热敏电阻的主要特点就是对温度很敏感，在不同的温度下会表现出不同的电阻值，因此本实用新型利用热敏电阻的温敏特性来切换使用对温度呈现不同特性的储能单元为控制电路供电。当环境温度一定时，电压加载到两路热敏电阻两端，由于它们有不同类型的温度系数，它们表现的电阻值是不同的，因此它们获取的电压值是不同的，当热敏电阻RT1为负温度系数的，热敏电阻RT2就为正温度系数的。 

步骤320，分别探测两个不同温度系数的热敏电阻模拟电压值，根据电压值将会导通或者截止不同类型的电压检测开关。参照图2或者图3，根据电压检测器件门限电压值，以及热敏电阻在不同温度下表现不同的阻值，可以选取合适的R1与R2的阻值。保证在一定的温度范围内，两路温度检测开关只 有一路是导通的，另一路是截止的。可以是70℃（视情况而定）作为一个温度阈值，低于70℃属于低温环境，只有一路导通；高于70℃属于高温环境，另一路导通。 

步骤330，根据导通或者截止不同类型的电压检测开关，将会自动选择适应相应环境温度的储能单元，从而来正常地给控制电路供电，保证车载电子标签正常工作。参照图2或者图3，由于只有一路电压检测开关导通，要么会选择储能单元C1，要么选择储能单元C2。根据相应的环境温度，如果为高温环境，就会选择环境温度影响相对较小的电解电容作为储能单元；如果为低温环境，就会选择环境温度影响相对较大的储能单元，比如超级电容，复合电容，锂电池或者磷酸铁锂电池等。这样交替使用受温度表现不同影响的储能单元，不仅保证即使在高温环境下都能够使OBU正常工作，而且避免了长时间使用单一的储能单元而引起储能单元使用寿命缩短的问题，延长了OBU的使用寿命。 

本说明书的各个实施例都比较相似，因而对于每个实施例说明重点在于不同之处，可以相互参见各个实施例。 

以上对于一种车载电子标签的电源管理电路进行了详细地介绍，本实用新型通过实施例来对于系统的实现原理以及实施方式进行描述，以上的实施例只是为了方便理解本实用新型的核心思想。对于本领域的技术人员，根据本实用新型的核心思想，在实施方法上有些许不同，本说明书不应理解为对本实用新型的限制。 

Claims (6)

1.一种车载电子标签的电源管理电路，其特征在于，所述的车载电子标签的电源管理电路包括：供电系统，温度检测模块，储能单元，控制电路；

所述的供电系统，由光电池与一次性电池组成，与温度检测模块连接，将稳定的电压参考值提供给温度检测模块；

所述的温度检测模块主要包括两个不同温度系数热敏电阻、两个电压检测器件，并且与储能单元连接，它根据当前环境温度阈值，分别检测两个热敏电阻获得的电压值，分别导通或截止电压检测器件，从而给储能单元充电，为控制电路供电；

所述的储能单元连接控制电路，是能够充放电的元件，并且存储供电系统提供的电能；

所述的控制电路是车载电子标签的耗电模块。

2.根据权利要求1所述的车载电子标签的电源管理电路，其特征在于，所述的光电池将太阳能转换为电能，为温度检测模块以及储能单元提供电能。

3.根据权利要求1所述的车载电子标签的电源管理电路，其特征在于，所述的一次性电池作为在系统无光照的条件下，为系统所提供的备用电源。

4.根据权利要求1所述的车载电子标签的电源管理电路，其特征在于，所述的热敏电阻包括正温度系数和负温度系数的热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的车载电子标签的电源管理电路，其特征在于，所述的电压检测器件包括分立器件NMOS管、三极管、集成芯片限压LDO。

6.根据权利要求1所述的车载电子标签的电源管理电路，其特征在于，所述的储能单元分为两种，受环境温度影响相对较小的储能单元包括电解电容，受环境温度影响相对较大的储能单元包括超级电容、复合电容、锂电池或者磷酸铁锂电池。