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            太陽能+HPC1520+ER14250——ETC系統OBU完美雙電源方案

            2018-04-06 09:43:20 641

            智能交通ETC系統OBU的雙電源解決方案


            摘要:隨著我國公路建設的高速發展和汽車保有量的增加,傳統的收費系統難以滿足發展需求,智能交通電子收費系統ETC是解決問題的有效手段之一,而車載設備OBUETC系統的重要部分。本文對OBU工作特點及交易過程中的功耗模式做了簡要描述,在基于OBU實際應用特性及對電源需求的優劣勢上,開發出具有高可靠、長壽命、高功率輸出特性的ER142501400mAh+HPC1520+光伏電池板雙電源方案;經過市場的檢驗,該方案可以很好地滿足OBU的工作需求;優于其他方案。

            關鍵詞:ETC系統、車載單元OBU、ER14250+HPC1520+光伏復合電池電容電源、雙電源供電、長期可靠性

            一、     概述ETC

            不停車收費系統是目前世界上最先進的路橋收費方式,通過安裝在車輛擋風玻璃上的OBU車載電子標簽與在收費站 ETC 車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊,利用計算機聯網技術與銀行進行后臺結算處理,從而達到車輛通過路橋收費站不需停車而能交納路橋費的目的。高靈敏度OBU系統模塊工作狀態主要分為三種:休眠狀態、預交易狀態和交易狀態。通信狀態的變化是OBU在經過ETC系統時交易情況的反映。在整個交易過程中耗電量最大的為交易狀態中的讀卡過程,瞬間電流可達150mA以上。

            二、     OBU在實際應用環境應用的功耗及壽命分析

            根據ETCOBU電源的使用特點,不僅需滿足東北地區冬季(-40)、西南地區夏季(+85)和東南沿海地區高濕度(85%RH)等極端戶外天氣的放電要求;同時要滿足長壽命,高可靠安全性及環保的要求;此外,對電源還有瞬時大電流脈沖的要求。平均而言,當前我國市場絕大多數的OBU每天交易不到10次,甚至小于1次,從實驗室測得的電源消耗數據進行計算,只要電源有1000mAh以上的容量,理論上都可以達到累計交易2萬次,5年以上的使用壽命。

            三、     OBU電源解決方案對比

             3.1可充電電池+光伏電池:

            材料成本低、放電電流大、自放電率高、適用溫度范圍窄、容量保持率低、電源管理電路復雜、太陽能電池+穩壓轉換芯片、轉換效率高、穩壓性能好、穩壓轉換芯片價格高、干擾OBU電子線路。

            3.2 ER14250+HPC1520+光伏電池(如圖):

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            高可靠性、寬工作溫度范圍、 低自放電率、大電流脈沖輸出能力受限、為解決智能交通ETC系統OBU電源安全可靠與環境適應性問題,深圳市朗升新能源科技有限公司根據已應用了五年的戶外溫度采集器雙電源解決方案,設計開發了將高能量密度的鋰-亞硫酰氯電池ER14250(容量1400mAh)做后備電源與高功率特性的電池電容器HPC1520組合成復合電源。該復合電源具有長壽命、高功率輸出、安全可靠、寬溫工作等特性,尤其適合于戶外低溫及高溫環境使用。復合電源同時具備了HPC電池電容器高脈沖大功率輸出和ER-亞硫酰氯電池高可靠長壽命的特點。一般上光伏電池給HPC1520充電,當需要大電流脈沖輸出時,直接由HPC電池電容器供電;當光伏不能工作時,則鋰-亞硫酰氯電池以小電流給HPC充電,使得鋰-亞硫酰氯電池的容量在微小電流下得以完全釋放,獲得電池容量的最大利用率。此工作原理也正符合OBU電源間歇式工作的需求。

            四、 長期可靠性跟蹤評估

            4.1 性能可靠性測試

            OBU工作的整個壽命周期內,復合電源是否可以提供穩定的輸出能力是實際應用中需要關注的問題。通過收集在市場上ETC系統OBU車載單元中實際工作五年的HPC1520,與新電進行放電性能測試:-10800mA,10ms on/1min off,對比HPC1520的性能變化情況如下:通過測試對比,實際工作五年的HPC1520低溫-10,800mA脈沖放電負載電壓略低于新電負載電壓0.1V,但仍具有提供滿足實際應用中大電流脈沖放電的能力。

            4.2長期可靠性測試

            安裝于汽車內擋風玻璃處的OBU車載單元,長期處于戶外封閉環境中,為了更好的評估在這種使用條件下,復合電源性能的可靠程度,將電池組擱置于玻璃日曬房,進行日曬實驗模擬實際的工作情況,持續跟進該存儲條件下電池組性能的變化也是十分有必要的。通過日曬實驗長期跟蹤,復合電源的開路電壓和負載電壓均保持穩定狀態,且從目前450天的實際存儲數據來看并無失效電池,保持有較高的可靠性。阿倫尼烏斯公式,表明反應速率常數與溫度呈指數關系,溫度每升高10度,化學反應速度增加24倍,60存儲200天等效于室溫條件下存儲10年。通過高溫60存儲實驗的長期跟蹤,復合電源的開路電壓和負載電壓均保持穩定狀態;且從目前300天(等效室溫存儲15年)的數據來看,無失效電池,可以很穩定的提供電流輸出能力。

            五、應用總結

            ER14250+HPC1520+光伏電池,雙電源復合電源解決方案具有全密封性、寬溫度使用范圍、低自放電率、長壽命、高可靠性、重量輕、安全設計等優點,已成功應用于智能交通系統的各類產品中。經過市場的長期檢驗,其穩定性能已被廣泛認可。對比性能,可優先選用此雙電源解決方案。

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