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一種車載智能電源的設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2011-11-16

中心議題:
  • 一種車載智能電源的設(shè)計(jì)
  • 研究電子不停車收費(fèi)設(shè)計(jì)
解決方案:
  • 低功耗智能電源在電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportSystem,簡(jiǎn)稱ITS) 研究領(lǐng)域,是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向,其是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的,實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。

1 ETC系統(tǒng)介紹

電子不停車收費(fèi)(ElectronicTollCollection,ETC)設(shè)計(jì)成由路邊讀寫設(shè)備(Road Side Unit,簡(jiǎn)稱RSU)、車載單元(OnBoardUnit,簡(jiǎn)稱OBU)、IC卡、計(jì)算機(jī)安全控管技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及賬務(wù)等幾大部分組成。

其組成由圖1.1 所示:

圖1. 1 ETC系統(tǒng)組成圖

OBU 中存有車輛的識(shí)別信息,如車牌號(hào)、汽車ID號(hào),一般安裝于車輛前面的擋風(fēng)玻璃上,RSU安裝于收費(fèi)站旁邊,環(huán)路感應(yīng)器安裝于車道地面下。中心管理系統(tǒng)有大型的數(shù)據(jù)庫,存儲(chǔ)大量注冊(cè)車輛和用戶的信息。當(dāng)車輛通過收費(fèi)站口時(shí),環(huán)路感應(yīng)器感知車輛,路邊單元發(fā)出詢問信號(hào),車載單元做出響應(yīng)。并進(jìn)行雙向通信和數(shù)據(jù)交換,中心管理系統(tǒng)獲取車輛識(shí)別、車型等信息并和數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)信息進(jìn)行比較判斷,根據(jù)不同情況來控制管理系統(tǒng)產(chǎn)生不同的動(dòng)作。通過路邊單元與車載單元進(jìn)行相互通信和信息交換,以達(dá)到對(duì)車輛的自動(dòng)識(shí)別,并自動(dòng)從該用戶的專用帳戶中扣除通行費(fèi),從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)。

因?yàn)镺BU在整個(gè)ETC 系統(tǒng)中起著非常重要的作用,而電源模塊的性能直接關(guān)系著OBU能否正常工作。現(xiàn)有的OBU供電方式一般有兩種,但各有缺憾。據(jù)此,新的低功耗電源設(shè)計(jì)方法應(yīng)該產(chǎn)生。

2 低功耗智能電源在電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

如OBU這種以嵌入式處理器為核心的系統(tǒng),其功耗主要由處理器功耗和外圍電路功耗組成。考慮實(shí)際的運(yùn)行情況,汽車在公路上行駛的整個(gè)過程中,經(jīng)過收費(fèi)站的時(shí)間是非常短的,OBU只需要在汽車經(jīng)過收費(fèi)站時(shí)工作,而且工作時(shí)間不到一秒鐘,其他絕大部分時(shí)間都不需要工作。OBU智能電源管理采用電池供電的方法,控制OBU 工作在兩種模式,睡眠模式和激活模式;當(dāng)車進(jìn)入收費(fèi)站時(shí),OBU被激活,開始工作,處于激活模式;當(dāng)交易完成,車離開收費(fèi)站后,OBU馬上停止工作進(jìn)入睡眠模式。根據(jù)這種特點(diǎn),對(duì)電源采用分級(jí)管理的策略,即分為待機(jī)電源與工作電源,如圖2.1。
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圖2. 1 OBU電源管理分級(jí)模塊結(jié)構(gòu)圖
 
同時(shí),為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的分時(shí)供電控制,工作電源模塊又按功能模塊劃分獨(dú)立電源回路,各個(gè)模塊電源獨(dú)立可控,由主控制器統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

激活的MCU,使用中斷編寫方式,對(duì)各個(gè)I/O 進(jìn)行判斷后分時(shí)控制,輸出各個(gè)耗電模塊的DC/DC使能高電平信號(hào),分時(shí)為射頻接收、射頻發(fā)送、基帶電路、IC卡讀寫、賬戶管理及人機(jī)接口供電;在任一時(shí)刻,系統(tǒng)除主控制器外最多只為2 個(gè)模塊供電,大大減少了系統(tǒng)的功耗。
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