专利名称：车载电子标签obu的供电装置及一种车载电子标签的制作方法
技术领域：
本实用新型关于智能交通技术，特别是关于不停车收费技术，具体的讲是一种车载电子标签OBU的供电装置及一种车载电子标签。
技术背景 不停车收费系统是智能交通系统领域中一个特殊的应用，采用专用短程无线通信(DSRC !Dedicated Short-Range Communication)技术实现整个收费过程，以使车辆在整个收费过程中保持行驶状态而不用停车。目前这一技术在高速公路收费中已经得到广泛应用。如图I所示，现有的高速公路不停车收费系统的主要包括下列设备I)车道计算机300 :负责对车道状态进行控制，并完成信息处理。2)路侧单元(1 11 0&(1 Side Unit)200 :由RSU天线和RSU控制器组成，内含PSAM消费安全访问模块，对车载单元进行安全认证并完成信息采集并将信息传送给车道计算机400。RSU天线一般安装在4、5米高，每个RSU覆盖一个车道。3)车载电子标签100 (OBU, On Board Unit):车载单元OBU安装在用户车辆上，装载用户身份信息和ESAM嵌入式安全模块，在交易时进行安全认证，对用户IC卡进行读写并将信息发送至路侧单元。OBU道路上的可通信区域一般为6-8米。车载电子标签OBU安装于车辆前风挡玻璃内侧，安装后即进入休眠状态，当进入路侧设备RSU信号范围时，被唤醒并与路侧设备完成微波无线通信，实现非现金交易。现有的车载电子标签的供电方式一般包括如下三种方式(I)使用车载电源进行供电。该方式需要将OBU与车载电源连接，因此存在电源线走线困难，且会造成其它车载设备无电源插座的情况，还存在电源线走线不佳影响驾驶员的视线的问题；(2)使用高功率密度的一次性锂亚硫酰氯电池作为电源供电。该方式会产生电池污染，且电池容量有限，在工作一定时间后，车载电子标签就面临电量低的问题，必须要更换电池才能继续使用。(3)利用光电池板将太阳能转换为电能作为电源供电，但由于光电池受到天气因素、光照环境的影响，一般还需要配备一颗备用电池作为系统电源的补充。该种供电方式也会产生电池污染，并且太阳能光电池容易受到天气和光照环境的影响，如阴雨天、夜晚等时间工作效率会极低甚至不工作。此外，部分车辆的风挡玻璃上有黑色的信息窗，其滤光效果极为明显，容易造成太阳能光电池在这类车辆上基本处于不工作状态的问题。
实用新型内容本实用新型实施例提供了一种车载电子标签OBU的供电装置以及以一种车载电子标签，通过采集车辆在运行过程中的振动能量，将其转化为交流信号，通过对交流信号进行整流、滤波、升压后实现了对OBU的供电，解决了现有技术中对OBU进行供电容易造成电池污染以及供电不稳定的问题。[0012]本实用新型的目的之一是，提供一种车载电子标签OBU的供电装置，所述的OBU的供电装置包括振动机构，与整流滤波机构相连接，采集车辆产生的振动能量，并将所述的振动能量转化为交流信号；所述的整流滤波机构，与储能机构相连接，将所述的交流信号整流为直流信号，并对所述的直流信号进行滤波处理；所述的储能机构，与所述的OBU相连接，对滤波处理后的直流信号进行升压，并存储升压后的直流信号以向OBU进行供电。优选的，所述的振动机构包括骨架、线圈绕组和拾振部件，所述的拾振部件固定在所述的骨架内部，所述的线圈绕组固定在所述的骨架外侧。所述的拾振部件包括两个弹簧以及设置在所述的两个弹簧之间的振子。其中，所述的振子为永磁铁。所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。优选的，所述的拾振部件包括永磁定子和振子，所述的永磁定子设置在所述的骨·架两端，所述的振子设置在所述的永磁定子之间。所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。所述的永磁定子为永磁铁。本实用新型的目的之一是，提供一种车载电子标签0BU，包括OBU本体，所述的OBU还包括供电装置，所述的供电装置包括振动机构，与整流滤波机构相连接，采集车辆产生的振动能量，并将所述的振动能量转化为交流信号；所述的整流滤波机构，与储能机构相连接，将所述的交流信号整流为直流信号，并对所述的直流信号进行滤波处理；所述的储能机构，与所述的OBU相连接，对滤波处理后的直流信号进行升压，并存储升压后的直流信号以向OBU进行供电。优选的，所述的振动机构包括骨架、线圈绕组和拾振部件，所述的拾振部件固定在所述的骨架内部，所述的线圈绕组固定在所述的骨架外侧。所述的拾振部件包括两个弹簧以及设置在所述的两个弹簧之间的振子。其中，所述的振子为永磁铁。所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。优选的，所述的拾振部件包括永磁定子和振子，所述的永磁定子设置在所述的骨架两端，所述的振子设置在所述的永磁定子之间。所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。所述的永磁定子为永磁铁。本实用新型的有益效果在于，通过采集车辆在运行过程中的振动能量，将其转化为交流信号，通过对交流信号进行整流、滤波、升压后实现了对OBU的供电，解决了现有技术中对OBU进行供电容易造成电池污染以及供电不稳定的问题，由于采集了车辆在运行过程中产生的振动能量来实现对OBU的供电，充分利用了车辆内部的振动能量，在车辆启动后的较短时间内即可完成对供电装置的能量储存，且由于车载电子标签属于微功耗产品，工作属于间歇式的，每次的工作时间极短，采用此种供电装置进行供电，消除了现有供电方式依赖于电池电量、天气或光照因素、电源线路的排布的问题，极大延长了车载电子标签的使用寿命。本实用新型可以应用在现有的ETC收费系统、多车道自由流不停车收费系统、拥堵收费系统以及停车场管理系统等对OBU定位的场合。
[0024]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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I为现有技术中的不停车收费系统的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的结构框图；图3为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置的结构框图；图4为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中振动机构的实施方式一的结构不意图；图5为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中振动机构的 实施方式二的结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中振动机构的实施方式三的结构示意图；图7为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中整流滤波机构的原理图；图8为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中储能机构的原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。图2为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的结构框图，由图2可知，所述OBU包括OBU本体以及供电装置，所述的OBU本体包括电源管理模块200、MCU主控模块400、微波通信模块500、读卡模块300、ESAM安全模块600及人机交互模块700。其中，所述的供电装置100，用于采集车辆内的振动能量，并将所述的振动能量转化为直流信号进行存储；所述的电源管理模块200，用于使MCU主控模块400、微波通信模块500、读卡模块300、ESAM安全模块600及人机交互模块700获得其工作所需的电源条件；所述的MCU主控模块400，用于控制所述的微波通信模块500进入唤醒模式的低功耗状态，以便及时检测唤醒信号，控制读卡模块300进入低功耗模式，其自身进入睡眠模式；整个OBU进入待机状态，待机电流一般为IOuA以内，极大降低了功耗。所述的微波通信模块500，用于当接收到唤醒信号、MCU由睡眠模式切换为工作模式时，进入接收或发射状态以完成与路侧设备RSU的信息交互；所述的读卡模块300，用于从用户卡片中获取交易时所需的信息，通过微波通信模块500发送给路侧设备RSU，直至信息交互结束后车载电子标签完成一次交易。当交易完成时，车载电子标签继续进入待机状态，等待下一次交易的开始。所述的ESAM安全模块600，用于在电子收费过程中对各种信息帧进行加密及解密；所述的人机交互模700，由液晶屏、显示灯及数据接口等组成，用于当OBU工作时给予用户规定形式的提示，让用户了解相应的信息。图3为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置的结构框图，由图3可知，所述的供电装置100包括振动机构101，与整流滤波机构相连接，采集车辆产生的振动能量，并将所述的振动能量转化为交流信号；整流滤波机构102，所述的整流滤波机构，与储能机构相连接，将所述的交流信号整流为直流信号，并对所述的直流信号进行滤波处理；储能机构103，与所述的OBU相连接，对滤波处理后的直流信号进行升压，并存储升压后的直流信号以向OBU进行供电。 图4为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中振动机构的实施方式一的结构不意图，由图4可知,在实施方式一中，所述的振动机构101包括骨架1011、线圈绕组1012和拾振部件，所述的拾振部件固定在所述的骨架1011内部，所述的线圈绕组1012固定在所述的骨架外侧，图中所示为线圈的截面图。在该实施方式中，线圈绕组由一根漆包线在骨架外侧缠绕而成，线圈的两端为交流感应电压的输出端。所述的拾振部件包括两个弹簧1014以及设置在所述的两个弹簧1014之间的振子1013。所述的振子1013为永磁铁，诸如可为钕铁硼永磁铁。当车辆运行时，拾振系统吸收车内的振动能量并使振子以一定的振幅沿骨架往复运动。利用电磁感应的原理，当振子在线圈绕组中受迫运动时，线圈中的磁通量会发生变化，从而产生静生感应电动势；同样当振子运动时，线圈绕组导体会切割磁力线产生动生感应电动势，从而将车内的振动能量转化为电能。由车内振动环境转化而来的电能为正弦交流电信号。图5为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中振动机构的实施方式二的结构示意图，由图5可知，在实施方式二中，所述的振动机构101包括骨架1011、线圈绕组1012和拾振部件，所述的拾振部件固定在所述的骨架1011内部，所述的线圈绕组1012固定在所述的骨架外侧，图中所示为线圈的截面图。在该实施方式中，线圈绕组由一根漆包线在骨架外侧缠绕而成，线圈的两端为交流感应电压的输出端。所述的拾振部件包括两个弹簧1014以及设置在所述的两个弹簧1014之间的振子1013。所述的振子1013包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。所述的永磁铁诸如可为钕铁硼永磁铁。当车辆运行时，拾振系统吸收车内的振动能量并使振子以一定的振幅沿骨架往复运动，利用电磁感应的原理，当振子在线圈绕组中受迫运动时，线圈中的磁通量会发生变化，从而产生静生感应电动势；同样当振子运动时，线圈绕组导体会切割磁力线产生动生感应电动势,从而将车内的振动能量转化为电能。由车内振动环境转化而来的电能为正弦交流电信号。图6为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中振动机构的实施方式三的结构示意图，由图6可知，在实施方式三中，所述的振动机构101包括骨架1011、线圈绕组1012和拾振部件，所述的拾振部件固定在所述的骨架1011内部，所述的线圈绕组1012固定在所述的骨架外侧，图中所示为线圈的截面图。在该实施方式中，线圈绕组由一根漆包线在骨架外侧缠绕而成，线圈的两端为交流感应电压的输出端。所述的拾振部件包括永磁定子1015和振子1013，所述的永磁定子1015设置在所述的骨架两端，所述的振子1013靠磁极之间的作用力及自身重力平衡在所述的永磁定子之间。所述的振子1013包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。所述的永磁定子为永磁铁。所述的永磁铁诸如可为钕铁硼永磁铁。当车辆运行时，拾振系统吸收车内的振动能量并使振子以一定的振幅沿骨架往复运动。利用电磁感应的原理，当振子在线圈绕组中受迫运动时，线圈中的磁通量会发生变化，从而产生静生感应电动势；同样当振子运动时，线圈绕组导体会切割磁力线产生动生感应电动势，从而将车内的振动能量转化为电能。由车内振动环境转化而来的电能为正弦交流电信号。图7为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中整流滤波机构的原理图，所述的整流滤波机构102，用于将所述的交流信号整流为直流信号，并对所述的直流信号进行滤波处理。由图7可知，由振动机构输出的正弦交流电信号作为整流滤波机构的输入。当正弦交流信号位于正半周期时，二极管D1、D4导通，D2、D3截止，向电容Cl充电；当正弦交流信号位于负半周期时，二极管D2、D3导通，D1、D4截止，向电容Cl充电，输 出的电压变为直流信号且经电容Cl滤除掉了高次谐波，以满足储能机构对输入信号的要求。图8为本实用新型实施例提供的一种车载电子标签OBU的供电装置中储能机构的原理图，储能机构103，用于对滤波处理后的直流信号进行升压，并存储升压后的直流信号以向OBU进行供电。由图8可知，整流滤波机构输出的直流信号作为储能机构的输入信号，在具体的实施方式中储能机构可通过能量收集芯片bq25504来实现，根据其外围电阻R1、R2设置的输入电压的分压比例，使其V0C_SAMP管脚获得采样参考电压，然后bq25504内部的最大能量点跟踪采样电路以采样参考电压为最大能量点优化能量搜集转化效率，使输入能量以较高的效率经其内部的升压转换器进行转换，从而将转化后的能量存储在连接于VBAT管脚上的BTl中，BTI通过VSTOR管脚向OBU进行供电。同时，储能机构可以通过改变bq25504外围电路R3、R4的电阻值来设置最高充电电压电门限，以避免对BTl产生过充的风险，在该实施例中，最高充电电压电门限设置为3. 3V。BTl采用复合电容，用于存储由车内振动能量转化而来的，电能，作为OBU的电源。综上所述，本实用新型实施例提供了一种车载电子标签OBU的供电装置以及以一种车载电子标签，通过采集车辆在运行过程中的振动能量，将其转化为交流信号，通过对交流信号进行整流、滤波、升压后实现了对OBU的供电，解决了现有技术中对OBU进行供电容易造成电池污染以及供电不稳定的问题。本实用新型的优点是通过采集车辆在运行过程中的振动能量，将其转化为交流信号，通过对交流信号进行整流、滤波、升压后实现了对OBU的供电，解决了现有技术中对OBU进行供电容易造成电池污染以及供电不稳定的问题，由于采集了车辆在运行过程中产生的振动能量来实现对OBU的供电，充分利用了车辆内部的振动能量，在车辆启动后的较短时间内即可完成对供电装置的能量储存，且由于车载电子标签属于微功耗产品，工作属于间歇式的，每次的工作时间极短，采用此种供电装置进行供电，消除了现有供电方式依赖于电池电量、天气或光照因素、电源线路的排布的问题，极大延长了车载电子标签的使用寿命O本实用新型可以应用在现有的ETC收费系统、多车道自由流不停车收费系统、拥堵收费系统以及停车场管理系统等对OBU定位的场合。本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。·
权利要求1.一种车载电子标签OBU的供电装置，其特征是，所述的OBU的装置包括 振动机构，与整流滤波机构相连接，采集车辆产生的振动能量，并将所述的振动能量转化为交流信号； 所述的整流滤波机构，与储能机构相连接，将所述的交流信号整流为直流信号，并对所述的直流信号进行滤波处理； 所述的储能机构，与所述的OBU相连接，对滤波处理后的直流信号进行升压，并存储升压后的直流信号以向OBU进行供电。
2.根据权利要求I所述的OBU的装置，其特征是，所述的振动机构包括骨架、线圈绕组和拾振部件，所述的拾振部件固定在所述的骨架内部，所述的线圈绕组固定在所述的骨架外侧。
3.根据权利要求2所述的OBU的装置，其特征是，所述的拾振部件包括两个弹簧以及设置在所述的两个弹簧之间的振子。
4.根据权利要求3所述的OBU的装置，其特征是，所述的振子为永磁铁。
5.根据权利要求3所述的OBU的装置，其特征是，所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。
6.根据权利要求2所述的OBU的装置，其特征是，所述的拾振部件包括永磁定子和振子，所述的永磁定子设置在所述的骨架两端，所述的振子设置在所述的永磁定子之间。
7.根据权利要求6所述的OBU的装置，其特征是，所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。
8.根据权利要求6所述的OBU的装置，其特征是，所述的永磁定子为永磁铁。
9.一种车载电子标签0BU，包括OBU本体，其特征是，所述的OBU还包括供电装置，所述的供电装置包括 振动机构，与整流滤波机构相连接，采集车辆产生的振动能量，并将所述的振动能量转化为交流信号； 所述的整流滤波机构，与储能机构相连接，将所述的交流信号整流为直流信号，并对所述的直流信号进行滤波处理； 所述的储能机构，与所述的OBU相连接，对滤波处理后的直流信号进行升压，并存储升压后的直流信号以向OBU进行供电。
10.根据权利要求9所述的0BU，其特征是，所述的振动机构包括骨架、线圈绕组和拾振部件，所述的拾振部件固定在所述的骨架内部，所述的线圈绕组固定在所述的骨架外侧。
11.根据权利要求10所述的0BU，其特征是，所述的拾振部件包括两个弹簧以及设置在所述的两个弹簧之间的振子。
12.根据权利要求11所述的0BU，其特征是，所述的振子为永磁铁。
13.根据权利要求11所述的0BU，其特征是，所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。
14.根据权利要求10所述的0BU，其特征是，所述的拾振部件包括永磁定子和振子，所述的永磁定子设置在所述的骨架两端，所述的振子设置在所述的永磁定子之间。
15.根据权利要求14所述的0BU，其特征是，所述的振子包括两块永磁铁以及设置在所述的两块永磁铁之间的铁心。
16.根据权利要求14所述的OBU，其特征是，所述的永磁定子为永磁铁。
专利摘要本实用新型实施例提供了一种车载电子标签OBU的供电装置及一种车载电子标签，所述的OBU的供电装置包括振动机构，与整流滤波机构相连接，采集车辆产生的振动能量，并将所述的振动能量转化为交流信号；所述的整流滤波机构，与储能机构相连接，将所述的交流信号整流为直流信号，并对所述的直流信号进行滤波处理；所述的储能机构，与所述的OBU相连接，对滤波处理后的直流信号进行升压，并存储升压后的直流信号以向OBU进行供电。通过采集车辆在运行过程中的振动能量，将其转化为交流信号，通过对交流信号进行整流、滤波、升压后实现了对OBU的供电，解决了现有技术中对OBU进行供电容易造成电池污染以及供电不稳定的问题。
文档编号H02K35/02GK202652033SQ20122026406
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者赵文广, 田林岩, 赵昱阳 申请人:北京万集科技股份有限公司