一種新型電子標(biāo)簽的電源模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子標(biāo)簽技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型電子標(biāo)簽的電源模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]不停車收費(fèi)系統(tǒng)(又稱電子收費(fèi)系統(tǒng)Electronic Toll Collect1n System，簡(jiǎn)稱ETC系統(tǒng))利用車輛自動(dòng)識(shí)別(Automatic Vehicle Identificat1n簡(jiǎn)稱AVI)技術(shù)完成車輛與收費(fèi)站之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)行車輛自動(dòng)識(shí)別和有關(guān)收費(fèi)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費(fèi)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)收費(fèi)的全電子收費(fèi)系統(tǒng)。
[0003]ETC是國(guó)際上正在努力開發(fā)并推廣的一種用于公路、大橋和隧道的電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。該技術(shù)在國(guó)外已有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，美國(guó)、歐洲等許多國(guó)家和地區(qū)的電子收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)局部聯(lián)網(wǎng)并逐步形成規(guī)模效益。我國(guó)目前也已經(jīng)針對(duì)不停車收費(fèi)系統(tǒng)制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并在多個(gè)省、市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了不停車收費(fèi)，建立起了較為完善的不停車收費(fèi)管理系統(tǒng)。
[0004]ETC系統(tǒng)按照功能不同可分為三個(gè)部分，即OBU、RSU和后臺(tái)軟件。
[0005]OBU即車載單元OBU(On Board Unit，簡(jiǎn)稱0BU)，又稱為電子標(biāo)簽、車載設(shè)備，是一種具有微波通信功能和信息存儲(chǔ)功能的移動(dòng)識(shí)別設(shè)備，安裝在車輛內(nèi)部(風(fēng)擋玻璃或儀表臺(tái)上)并且支持通過(guò)專用短程通信與路側(cè)設(shè)備進(jìn)行信息交換的設(shè)備。OBU本身既可以作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)載體成為單片式電子標(biāo)簽，也可以通過(guò)附加一個(gè)智能卡讀寫接口，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、訪問(wèn)控制功能，而成為雙片式電子標(biāo)簽。
[0006]RSU即路側(cè)單元(Road-Side Units，簡(jiǎn)稱RSU)，又稱為電子標(biāo)簽讀寫器、路側(cè)讀寫天線、ETC天線、路側(cè)設(shè)備，由微波天線和讀寫控制器組成。安裝在收費(fèi)車道門架上或收費(fèi)島立柱上，用于同過(guò)往車輛上的車載設(shè)備進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。
[0007]不停車收費(fèi)系統(tǒng)，顧名思義，就是在車輛通過(guò)收費(fèi)站時(shí)不需要停車即可完成繳費(fèi)。因此，OBU必須在極短的時(shí)間內(nèi)完成與RSU之間大量的數(shù)據(jù)交互，此時(shí)間一般在200?300ms以內(nèi)。而在此時(shí)間段內(nèi)，OBU必需要有穩(wěn)定的電源來(lái)做支撐，確保穩(wěn)定交易。經(jīng)測(cè)量，雙片式OBU在交易過(guò)程中的峰值電流可達(dá)到180mA，而一般鋰電池的最大脈沖電流僅為100mA，因此如果用鋰電池來(lái)作為OBU的供電電源，那么在交易過(guò)程中就可能出現(xiàn)供電不穩(wěn)的情況，可能會(huì)導(dǎo)致交易失敗而使車輛無(wú)法通行。
[0008]目前OBU行業(yè)內(nèi)普遍采用的是“鋰電池+超級(jí)電容”方案，也僅僅是將兩個(gè)其他應(yīng)用場(chǎng)景的器件挪過(guò)來(lái)進(jìn)行拼裝來(lái)實(shí)現(xiàn)上述供電方案，由于不是專用器件，這就在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面給開發(fā)者帶來(lái)了一定的困難。其中主要一點(diǎn)就是體積問(wèn)題，OBU由于要安裝在擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)，所以需要設(shè)計(jì)的小巧、輕薄，而目前所使用的均為柱狀鋰電池和柱狀超級(jí)電容，直徑約為15_，長(zhǎng)度至少為25_，這使得OBU體積無(wú)法縮小，也影響了 PCB單板的布局設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種新型電子標(biāo)簽的電源模塊。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0011]一種新型電子標(biāo)簽的電源模塊，包括均為長(zhǎng)方體封裝形式的鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板和控制電路板，所述控制電路板上設(shè)有控制電路，所述控制電路包括二極管一、二極管二、MOS管開關(guān)和低功耗LD0，所述鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板均并聯(lián)在控制電路的電源輸入端和地之間，所述二極管一連接在鋰電池和超級(jí)電容的正極之間，串聯(lián)的所述低功耗LDO和二極管二連接在太陽(yáng)能電池板和超級(jí)電容的正極之間，所述低功耗LDO的輸出端連接MOS管開關(guān)的控制端，MOS管開關(guān)的源極和漏極分別連接鋰電池的正極和二極管一的陽(yáng)極。
[0012]優(yōu)選的，所述鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板和控制電路板均設(shè)置在外殼內(nèi)。
[0013]優(yōu)選的，所述MOS管開關(guān)為PMOS管。
[0014]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0015]采用“鋰電池+超級(jí)電容”并輔助太陽(yáng)能電池板的供電方案，其中鋰電池和太陽(yáng)能電池板均是給超級(jí)電容充電，而實(shí)際直接為OBU供電的則是超級(jí)電容；而此超級(jí)電容則具有“慢充快放”的特性，即充電電流小而放電電流大，能夠在短時(shí)間內(nèi)釋放出較大的電流，這就彌補(bǔ)了鋰電池的不足，從而使OBU在交易過(guò)程中能夠得到穩(wěn)定的供電，確保交易順利完成使車輛通行；
[0016]均采用長(zhǎng)方體封裝形式能夠使原有的電源部分體積縮小約50%以上，給OBU的設(shè)計(jì)開發(fā)帶來(lái)極大方便，使OBU更加輕薄、美觀。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明控制電路的電路原理圖。
[0019]圖中:
[0020]1-鋰電池，2-超級(jí)電容，3-太陽(yáng)能電池板，4-控制電路板，5-外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]一種新型電子標(biāo)簽的電源模塊，如圖1所示，包括均為長(zhǎng)方體封裝形式的鋰電池
1、超級(jí)電容2、太陽(yáng)能電池板3和控制電路板4，所述控制電路板4上設(shè)有控制電路，如圖2所示，所述控制電路包括二極管一 Dl、二極管二 D2、M0S管開關(guān)和低功耗LD0，所述鋰電池1、超級(jí)電容2、太陽(yáng)能電池板3均并聯(lián)在控制電路的電源輸入端VCC和地之間，所述二極管一Dl連接在鋰電池I和超級(jí)電容2的正極之間，串聯(lián)的所述低功耗LDO和二極管二 D2連接在太陽(yáng)能電池板3和超級(jí)電容2的正極之間，所述低功耗LDO的輸出端連接PMOS管Q的控制端，MOS管開關(guān)的源極和漏極分別連接鋰電池I的正極和二極管一 Dl的陽(yáng)極；所述MOS管開關(guān)本實(shí)施例選擇PMOS管。
[0023]所述鋰電池1、超級(jí)電容2、太陽(yáng)能電池板3和控制電路板4均設(shè)置在外殼5內(nèi)，形成電源模塊，電源模塊對(duì)外引出三個(gè)引腳，可直接焊接在OBU單板上，既能固定電源模塊又能實(shí)現(xiàn)與單板的電路連接；其中三個(gè)引腳分別為鋰電池正極、超級(jí)電容正極以及公共地，其中超級(jí)電容正極用于給OBU單板供電，鋰電池正極引腳可用于對(duì)其電壓的監(jiān)測(cè)。
[0024]根據(jù)OBU尺寸的限定，電源模塊總體尺寸控制在45*20*8mm左右，所用的鋰電池1、超級(jí)電容2均采用長(zhǎng)方體的封裝形式，太陽(yáng)能電池板3光照面朝向外殼5的外面以接收光線，滿足尺寸要求。
[0025]所述鋰電池I為工業(yè)級(jí)鋰電池，標(biāo)稱電壓3.6V，容量在100mAh以上，工作溫度范圍_40°C — 80°C，封裝為長(zhǎng)方體形式；
[0026]所述超級(jí)電容2為具有慢充快放特性的混合層電容，其特點(diǎn)是兼具電池的高容量和電容的快速放電特點(diǎn)，其持續(xù)放電電流能夠達(dá)到500mA，是普通鋰電池持續(xù)放電電流的10倍；脈沖放電電流能夠達(dá)到2A，是普通鋰電池脈沖放電電流的20倍；由于不是完全的電池結(jié)構(gòu)，因此不能夠具有鋰電池的高容量特性，容量?jī)H約為同等體積鋰電池容量的2%，但是在此電源方案中，超級(jí)電容僅作為一個(gè)能量的中轉(zhuǎn)站，僅需要提供瞬間大電流即可，即使是20mAh的容量，也足夠OBU完成交易100次以上，因此容量對(duì)于此種應(yīng)用場(chǎng)景是足夠的，其封裝形式為長(zhǎng)方體形式；
[0027]所述太陽(yáng)能電池板3為弱光型非晶硅太陽(yáng)能電池，其特點(diǎn)是在弱光條件下即可有電壓輸出，且為玻璃材質(zhì)，外形美觀不變形；一般小功率太陽(yáng)能電池的輸出電壓為5V，所以需要轉(zhuǎn)換成3.6V才能給超級(jí)電容2充電；
[0028]所述控制電路板4上設(shè)有充電控制電路，其主要功能是一方面利用二極管的單向?qū)щ娞匦詠?lái)防止超級(jí)電容2及太陽(yáng)能電池板3對(duì)鋰電池I的反充電以保護(hù)鋰電池1，另一方面為了節(jié)省鋰電池I的電能，需要通過(guò)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰電池I和太陽(yáng)能電池板3作為充電源的切換；電路中的兩個(gè)二極管作用為防止超級(jí)電容2從電源模塊端反向放電；PM0S管Q為開關(guān)控制，當(dāng)外界沒(méi)有光照時(shí)，太陽(yáng)能電池板3沒(méi)有電壓輸出，PMOS管Q的控制端為低電平，此時(shí)PMOS管Q導(dǎo)通，鋰電池I的電壓通過(guò)PMOS管Q、二極管一 Dl施加在超級(jí)電容2上為其充電；當(dāng)有外界光照時(shí)，太陽(yáng)能電池板3會(huì)將光能轉(zhuǎn)化為電能輸出，通過(guò)低功耗LDO將電壓調(diào)整為所需要的3.6V，此電壓施加在PMOS控制端，使PMOS處于關(guān)閉狀態(tài)，將鋰電池I的充電的通路斷開，此時(shí)給超級(jí)電容2充電的就只有太陽(yáng)能電池板3，從而節(jié)省了鋰電池I的電量；此切換過(guò)程完全由外界光照強(qiáng)度控制，無(wú)需額外附加控制部分。
[0029]以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型電子標(biāo)簽的電源模塊，其特征在于:包括均為長(zhǎng)方體封裝形式的鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板和控制電路板，所述控制電路板上設(shè)有控制電路，所述控制電路包括二極管一、二極管二、MOS管開關(guān)和低功耗LD0，所述鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板均并聯(lián)在控制電路的電源輸入端和地之間，所述二極管一連接在鋰電池和超級(jí)電容的正極之間，串聯(lián)的所述低功耗LDO和二極管二連接在太陽(yáng)能電池板和超級(jí)電容的正極之間，所述低功耗LDO的輸出端連接MOS管開關(guān)的控制端，MOS管開關(guān)的源極和漏極分別連接鋰電池的正極和二極管一的陽(yáng)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子標(biāo)簽的電源模塊，其特征在于:所述鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板和控制電路板均設(shè)置在外殼內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子標(biāo)簽的電源模塊，其特征在于:所述MOS管開關(guān)為PMOS 管。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型電子標(biāo)簽的電源模塊，包括均為長(zhǎng)方體封裝形式的鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板和控制電路板，控制電路板上設(shè)有控制電路，鋰電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池板均并聯(lián)在控制電路的電源輸入端和地之間，二極管一連接在鋰電池和超級(jí)電容的正極之間，串聯(lián)的低功耗LDO和二極管二連接在太陽(yáng)能電池板和超級(jí)電容的正極之間，低功耗LDO的輸出端連接MOS管開關(guān)的控制端，MOS管開關(guān)的源極和漏極分別連接鋰電池的正極和二極管一的陽(yáng)極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用“鋰電池+超級(jí)電容”并輔助太陽(yáng)能電池板，直接為OBU供電的則是超級(jí)電容，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的供電；均采用長(zhǎng)方體封裝，大大縮小了電源模塊的體積，給OBU的設(shè)計(jì)開發(fā)帶來(lái)極大方便。
【IPC分類】G05B19-04
【公開號(hào)】CN104597786
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410767730
【發(fā)明人】曹國(guó)峰
【申請(qǐng)人】天津中興智聯(lián)科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月11日