CN205540967U - 一种车载单元及车载设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车载单元及车载设备，车载单元包括：车载电源供电电路、可充电电池供电电路和主控模块标准外接接口；车载电源供电电路的输入端与汽车电源相连，车载单元供电电路的第一输出端与主控模块的系统供电输入端相连；可充电电池供电电路的输出端与主控模块的系统供电输入端相连。本实用新型提供的车载单元使用寿命得到延长。

Description

一种车载单元及车载设备

技术领域

本申请涉及智能交通领域，特别涉及一种车载单元及车载设备。

背景技术

电子不停车自动收费(Electronic Toll Collection，ETC)，是一种不需要停车缴费来通过收费站的收费方法，安装了OBU(On Board Unit，车载单元)的车辆通过收费站时，车载单元与路侧单元(RSU，Road Side Unit)进行通讯，完成交易。

OBU安装在车内，是与路侧单元进行通讯的设备，同时也存储有与电子不停车收费相关的信息，如车牌号、车型等信息。

目前车载单元大多采用电池的供电方式，使用寿命受限于电池容量。另外，传统的电池供电方式，由于产品体积大小限制了电池电量大小，因此在车载单元的功能日益增多时，电池电量无法满足车载单元的供电要求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种车载单元及车载设备，以达到提延长车载单元的使用寿命及改善车载单元的兼容性的目的，技术方案如下：

一种车载单元，包括：车载电源供电电路、可充电电池供电电路、主控模块；

所述车载电源供电电路的输入端与汽车电源相连，所述车载单元供电电路的第一输出端与所述主控模块的系统供电输入端相连；

所述可充电电池供电电路的输出端与所述主控模块的系统供电输入端相连。

优选的，还包括标准外接接口，与所述主控模块相连，用于连接外部设备。

优选的，所述标准外接接口包括：通用异步收发传输器接口、串行外设接口、I2C总线接口、控制器局域网络接口和预留接口。

优选的，所述主控模块在检测到所述车载单元供电电路的输出端输出电压时，选择所述车载单元供电电路输出端输出的电压作为系统供电电压，在检测到所述车载单元供电电路的输出端无输出电压时，选择所述可充电电池供电电路的输出端输出的电压作为系统供电电压。

优选的，所述车载电源供电电路包括：第一电源管理芯片和第一二极管；

所述第一电源管理芯片的第一端作为所述车载电源供电电路的输入端，与所述汽车电源相连，所述第一电源管理芯片的第二端与所述第一二极管的阳极相连，所述第一电源管理芯片的第三端接地；

所述第一二极管的阴极作为所述车载电源供电电路的第一输出端，与所述主控模块的系统供电输入端相连。

优选的，所述可充电电池供电电路包括：可充电电池和第三二极管；

所述可充电电池的第一输出端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极作为所述可充电电池供电电路的输出端，与所述主控模块的系统供电输入端相连，所述可充电电池的第二输出端接地。

优选的，所述车载电源供电电路还包括：第二二极管和第一电阻；

所述第二二极管的阳极与所述第一电源管理芯片的第二端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端作为所述车载电源供电电路的第二输出端，与所述可充电电池供电电路中的可充电电池相连。

优选的，所述车载单元还包括：太阳能供电电路；

所述太阳能供电电路包括：太阳能电池和第二电源管理芯片；

所述太阳能电池的第一输出端与所述第二电源管理芯片的第一端相连，所述太阳能电池的第二输出端接地；

所述第二电源管理芯片的第二端与所述可充电电池相连，所述第二电源管理芯片的第三端接地。

优选的，所述车载单元还包括：安全标志信息判断电路；

所述安全标志信息判断电路包括：单刀双掷开关和第二电阻；

所述第二电阻的第一端与所述可充电电池供电电路的输出端相连，所述第二电阻的第二端分别与所述单刀双掷开关的动端和所述主控模块的安全标志信息判断输入端相连，所述单刀双掷开关的第一不动端接地。

一种车载设备，包括上述所述的车载单元。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请中，车载单元包括车载电源供电电路和可充电电池供电电路，可以通过可充电电池供电电路中的可充电电池进行供电，或者通过汽车电源进行供电，不再受限于电池供电的方式，从而延长了车载单元的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的车载单元的一种逻辑结构示意图；

图2是本申请提供的车载电源供电电路的一种电气原理示意图；

图3是本申请提供的可充电电池供电电路的一种电气原理示意图；

图4是本申请提供的车载电源供电电路的另一种电气原理示意图；

图5是本申请提供的车载单元的另一种逻辑结构示意图；

图6是本申请提供的标准外接接口的一种结构示意图；

图7是本申请提供的车载电源供电电路的再一种电气原理示意图；

图8是本申请提供的太阳能供电电路的一种电气原理示意图；

图9是本申请提供的太阳能供电电路的另一种电气原理示意图；

图10是本申请提供的安全标志信息判断电路的一种电气原理示意图；

图11是本申请提供的安全标志信息判断电路的另一种电气原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

请参见图1，其示出了本申请提供的车载单元的一种逻辑结构示意图，车载单元包括：车载电源供电电路11、可充电电池供电电路12和主控模块13。

所述车载电源供电电路11的输入端与汽车电源相连，所述车载单元供电电路的第一输出端与所述主控模块13的系统供电输入端相连。

所述可充电电池供电电路12的输出端与所述主控模块13的系统供电输入端相连。

当存在汽车电源供电时，汽车电源经过车载电源供电电路11，输出到主控模块13的系统供电输入端，仅由汽车电源对车载单元进行供电；当不存在汽车电源供电时，由可充电电池电路输出电压至主控模块13的系统供电输入端，由可充电电池电路对车载单元进行供电。

在本实施例中，可以通过硬件控制实现车载单元采用车载电源供电电路11进行供电或车载单元采用可充电电池供电电路12进行供电。

当然，也可以通过软件控制实现车载单元采用车载电源供电电路11进行供电或车载单元采用可充电电池供电电路12进行供电。在通过软件控制实现车载单元采用车载电源供电电路11进行供电或车载单元采用可充电电池供电电路12进行供电时，具体可以由主控模块实现。具体的，所述主控模块在检测到所述车载单元供电电路11的输出端输出电压时，选择所述车载单元供电电路11输出端输出的电压作为系统供电电压，在检测到所述车载单元供电电路11的输出端无输出电压时，选择所述可充电电池供电电路12的输出端输出的电压作为系统供电电压。其中，主控模块13通过系统供电输入端的电压差来判断车载单元供电电路11的输出端是否有电压输出。

在本申请中，车载单元包括车载电源供电电路11和可充电电池供电电路12，可以通过可充电电池供电电路12中的可充电电池进行供电，或者通过汽车电源进行供电，不再受限于电池供电的方式，从而延长了车载单元的使用寿命。

在本实施例中，在本实施例中，车载电源供电电路11的具体结构请参见图2，车载电源供电电路11包括：第一电源管理芯片L1和第一二极管D1。

所述第一电源管理芯片L1的第一端Vin作为所述车载电源供电电路11的输入端，与所述汽车电源相连，所述第一电源管理芯片L1的第二端Vout与所述第一二极管D1的阳极相连，所述第一电源管理芯片L1的第三端GND接地。

所述第一二极管D1的阴极作为所述车载电源供电电路11的第一输出端，与所述主控模块13的系统供电输入端相连。

在本实施例中，第一电源管理芯片L1为车载电源稳压芯片，满足车载单元供电的需求，第一二极管D1限制反向电流对汽车电源的影响。

在上述车载单元中，可充电电池供电电路12的具体结构请参见图3，可充电电池供电电路12包括：可充电电池301和第三二极管D3。

所述可充电电池301的第一输出端1与所述第三二极管D3的阳极相连，所述第三二极管D3的阴极作为所述可充电电池供电电路12的输出端，与所述主控模块13的系统供电输入端相连，所述可充电电池301的第二输出端2接地。

第三二极管D3用于限制反向电流对可充电电池301的影响，并具有降压的作用，用于辅助主控模块13进行电压差的判断，以确定选择是由车载单元供电电路11供电或由可充电电池供电电路12供电。

在本实施例中，车载电源供电电路11中还可以包括第一电容C1，如图4所示。

第一电容C1的第一端与第一电源管理芯片L1的第二端Vout相连，所述第一电容C1的第二端接地。

其中，增加第一电容C1使第一电源管理芯片L1输出的电压更加稳定。

实施例二

在本实施例中，在图1示出的车载单元的基础上扩展出另外一种车载单元，请参见图5，在图1示出的车载单元的基础上还包括：标准外接接口14。

标准外接接口14，与所述主控模块13相连，用于连接外部设备。

在本实施例中，标准外接接口14在可选配的扩展功能(如车载导航仪，行车记录仪，音响等)接入时，只需调整主控模块13的软件配置，并且在外部设备需要多个接口时，可对标准外接接口14进行分时复用，使标准外接接口14具有很强的继承性，开发相对简单，缩短了不必要的重复开发周期。

车载单元在需要与其他成熟功能模块(比如车载导航仪，行车记录仪，音响等)结合时，可以通过标准外接接口14与其他成熟功能模块连接，使车载单元可以作为单独的模块接入其他成熟功能模块，改善了车载单元的兼容性。

在本实施例中，标准外接接口14具体可以包括：通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)接口、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)、I2C总线接口、控制器局域网络(ControllerArea Network，CAN)接口和预留接口，如图6所示。

通用异步收发传输器接口由标准外接接口14的引脚2和引脚3组成，串行外设接口由标准外接接口14的引脚4至引脚7组成，I2C总线接口由标准外接接口14的引脚8和引脚9组成，控制器局域网络接口由标准外接接口14的引脚10和引脚11组成，预留接口由标准外接接口14的引脚12和引脚13组成。

其中，VDD&GND模块中的引脚1为车载单元为标准外接接口14提供的供电脚VDD，VDD&GND模块中的引脚14为参考地GND。

在本实施例中，在用户定制个性化产品的过程中，标准外接接口14的实施，使车载单元可根据实际需要，配合不同厂家的不同外部设备(比如车载导航仪，行车记录仪，音响等)来使用，优化了外部设备与车载单元的整体开发时间以及保证外部设备与车载单元的整体质量的一致性。

其他成熟功能模块(比如车载导航仪，行车记录仪，音响等)可选择连线到通用异步收发传输器接口、串行外设接口、I2C总线接口、控制器局域网络接口和预留接口，实现其他成熟功能模块(比如车载导航仪，行车记录仪，音响等)与车载单元的通信需求。

实施例三

在本实施例中，在图2示出的车载电源供电电路11的基础上扩展出另外一种车载电源供电电路11，请参见图7，车载电源供电电路11还包括：第二二极管D2和第一电阻R1。

所述第二二极管D2的阳极与所述第一电源管理芯片L1的第二端相连，所述第二二极管D2的阴极与所述第一电阻R1的第一端相连，所述第一电阻R1的第二端作为所述车载电源供电电路11的第二输出端，与所述可充电电池供电电路12中的可充电电池301相连。

在本实施例中，汽车电源经过车载电源供电电路11为车载单元供电，同时为可充电电池301充电。

在本实施例中，第二二极管D2为汽车电源向可充电电池301单向充电的二极管，利用其持续充电的特性，可在汽车电源启用时，使可充电电池301保持在满电状态，当遇到无汽车电源供电输入时，最大限度地为主控模块13提供休眠所需电压，避免了停车状态下车载单元失效和信息丢失等安全问题。

实施例四

在本实施例中，在上述实施例示出的车载单元的基础上扩展出另外一种车载单元，车载单元还包括：太阳能供电电路。

所述太阳能供电电路的具体结构请参见图8，太阳能供电电路包括：太阳能电池101和第二电源管理芯片L2。

所述太阳能电池101的第一输出端1与所述第二电源管理芯片L2的第一端Vin相连，所述太阳能电池101的第二输出端2接地。

所述第二电源管理芯片L2的第二端Vout与可充电电池301相连，所述第二电源管理芯片L2的第三端GND接地。

在本实施例中，不仅可以通过汽车电源对可充电电池301进行充电，也可以通过太阳能电池101对可充电电池301进行充电。

在本实施例中，当存在汽车电源供电时，汽车电源供电输入经过第一电源管理芯片L1，一方面经过第二二极管D2和第一电阻R1，稳压输出到可充电电池301进行充电；另一方面经过第一二极管D1压降后，可以提供车载单元休眠时的安全机制所需信号检测电压及满足主控模块13休眠或运行所需电压；当不存在汽车电源供电时，在有适合光强的时候，由太阳能电池101将光能转换为电能，电能通过第二电源管理芯片L2进行压降及稳压之后，输出到可充电电池301进行充电。可充电电池301经过第三二极管D3后，提供主控模块13休眠或运行所需电压；当不存在汽车电源供电，且没有适合光强的时候，由可充电电池301经过第三二极管D3后，提供主控模块13休眠或运行所需电压。

在本实施例中，满足在无汽车电源(即车辆熄火)，存在或者不存在太阳能电池101供电(如地下停车场)的情况下，采用可充电电池301配合的机制，能有效地保证车载单元能稳定保持安全机制要求的需要；在汽车电源或太阳能电池101有效工作的情况下，可自动地向可充电电池301蓄电，满足用户持续使用车载单元的要求。

假设可充电电池301容量为100mAh，那么按照车载单元平均待机功耗15uA来计算：

在无汽车电源供电输入，无太阳能电池101，由可充电电池301供电前提下，车载单元能稳定保持安全机制要求的时间为100mAh/15uA＝277天。

在无汽车电源供电输入，有太阳能电池101，由可充电电池301供电前提下，太阳能电池101：

太阳能电池101每天平均充电量计算：弱光下平均充电电流为20uA，充电时间为4小时；强光下平均充电电流为500uA，充电时间为1小时；剩余时间不充电。每天可提供给储能元件(即可充电电池301)的容量：0.02mA*4h+0.5mA*1h＝0.58mAh，而车载单元能稳定保持安全机制要求的平均每天功耗为15uA*24h＝0.36mAh，则单纯依靠太阳能功能，已完全满足车载单元能稳定保持安全机制要求的需要。

在本实施例中，太阳能供电电路还可以包括：第二电容C2和第三电容C3，如图9所示。

第二电容C2的第一端与太阳能电池101的第一输出端1相连，第二电容C2的第二端接地。

第三电容C3的第一端与第二电源管理芯片L2的第二端Vout相连，第三电容C3的第二端接地。

其中，增加第二电容C2和第三电容C3，使太阳能供电电路更加稳定。

实施例五

在本实施例中，在上述车载单元的基础上扩展出另外一种车载单元，车载单元还包括：安全标志信息判断电路。

安全标志信息判断电路的具体结构请参见图10，安全标志信息判断电路包括：单刀双掷开关404和第二电阻R2。

所述第二电阻R2的第一端与所述可充电电池供电电路12的输出端相连，所述第二电阻R2的第二端分别与所述单刀双掷开关404的动端和所述主控模块13的安全标志信息判断输入端相连，所述单刀双掷开关404的第一不动端接地。

单刀双掷开关404，在启用时动端1和第二不动端3接通，防拆标志位置高，安全标志信息有效，主控模块13判定车载单元防拆状态正常；当车载单元被非法拆卸时，单刀双掷开关404中的动端1和第一不动端2接通，防拆标志位置低，主控模块13判定车载单元状态异常，主控模块13随机启用内部安全机制，禁止车载单元读写、交易等。

在本实施例中，由于车载单元能保持较强的安全机制和模块化设计(即通过标准外接接口14与外部设备进行连接)，因此车载单元的安装位置相对灵活，可以但不限于安装在中控台，内车门把手处，挡风屏障处内饰物上或者后视镜等部位，优良的安装方式有效地避免了外部环境的直接冲击，形成距离上的保护作用。

在本实施例中，安全标志信息判断电路还可以包括：第四电容C4，如图11所示。

所述第四电容C4的第一端与所述第二电阻R2的第二端相连，所述第四电容C4的第二端接地。

其中，增加第四电容C4，可以使安全标志信息判断电路更加稳定。

根据具体需要，各实施例的车载单元还可包括与主控模块相连的射频模块、读卡模块、显示模块、防拆模块等，如安装有防拆模块，当模块化设计的OBU被拆卸时，防拆功能启用使OBU进入失效状态。

在本申请中，提供了一种车载设备，包括上述实施例示出的车载单元。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种车载单元，其特征在于，包括：车载电源供电电路、可充电电池供电电路和主控模块；

所述车载电源供电电路的输入端与汽车电源相连，所述车载单元供电电路的第一输出端与所述主控模块的系统供电输入端相连；

所述可充电电池供电电路的输出端与所述主控模块的系统供电输入端相连。

2.根据权利要求1所述的车载单元，其特征在于，还包括标准外接接口，与所述主控模块相连，用于连接外部设备。

3.根据权利要求2所述的车载单元，其特征在于，所述标准外接接口包括：通用异步收发传输器接口、串行外设接口、I2C总线接口、控制器局域网络接口和预留接口。

4.根据权利要求1所述的车载单元，其特征在于，所述主控模块在检测到所述车载单元供电电路的输出端输出电压时，选择所述车载单元供电电路输出端输出的电压作为系统供电电压，在检测到所述车载单元供电电路的输出端无输出电压时，选择所述可充电电池供电电路的输出端输出的电压作为系统供电电压。

5.根据权利要求1所述的车载单元，其特征在于，所述车载电源供电电路包括：第一电源管理芯片和第一二极管；

所述第一电源管理芯片的第一端作为所述车载电源供电电路的输入端，与所述汽车电源相连，所述第一电源管理芯片的第二端与所述第一二极管的阳极相连，所述第一电源管理芯片的第三端接地；

所述第一二极管的阴极作为所述车载电源供电电路的第一输出端，与所述主控模块的系统供电输入端相连。

6.根据权利要求5所述的车载单元，其特征在于，所述可充电电池供电电路包括：可充电电池和第三二极管；

所述可充电电池的第一输出端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极作为所述可充电电池供电电路的输出端，与所述主控模块的系统供电输入端相连，所述可充电电池的第二输出端接地。

7.根据权利要求6所述的车载单元，其特征在于，所述车载电源供电电路还包括：第二二极管和第一电阻；

所述第二二极管的阳极与所述第一电源管理芯片的第二端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端作为所述车载电源供电电路的第二输出端，与所述可充电电池供电电路中的可充电电池相连。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的车载单元，其特征在于，所述车载单元还包括：太阳能供电电路；

所述太阳能供电电路包括：太阳能电池和第二电源管理芯片；

所述太阳能电池的第一输出端与所述第二电源管理芯片的第一端相连，所述太阳能电池的第二输出端接地；

所述第二电源管理芯片的第二端与所述可充电电池相连，所述第二电源管理芯片的第三端接地。

9.根据权利要求7所述的车载单元，其特征在于，所述车载单元还包括：安全标志信息判断电路；

所述安全标志信息判断电路包括：单刀双掷开关和第二电阻；

所述第二电阻的第一端与所述可充电电池供电电路的输出端相连，所述第二电阻的第二端分别与所述单刀双掷开关的动端和所述主控模块的安全标志信息判断输入端相连，所述单刀双掷开关的第一不动端接地。

10.一种车载设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的车载单元。