一种车载单元动能供电方法及装置与流程

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种车载单元(obu，onboardunit)动能供电方法及装置。

背景技术：

在智能交通领域中，现有的不停车收付系统需要在车内安装车载单元obu，用于在交易时进行安全认证以及对用户ic卡进行读写等。目前，通常采用光电池板将太阳能转化为电能，为obu进行供电。但由于光电池受天气因素影响大。在光照不好的情况下可能会出现供电不足的问题。

另外，对于现有利用电池进行供电的车载单元obu，往往在进行ic卡读卡时，电池能量不足也会导致读卡失败，因此，现亟需一种更优的供电方式为obu进行充足的供电。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题之一。

本发明的主要目的在于提供一种车载单元obu动能供电方法；

本发明的另一目的在于提供一种车载单元obu动能供电装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面提供了一种车载单元动能供电方法，包括：撞击锤在汽车加速和减速时产生撞击锤位移；齿条利用撞击锤位移产生齿条位移；齿轮利用齿条位移进行旋转，带动电机的转子进行转动；电机利用定子和转动的转子产生电能；电能输出单元将不同方向转动的转子产生的交流电转换为直流电进行输出；超级电容获取电能输出单元输出的直流电，并将获取的电能进行存储；电池在车载单元处于第一状态时为车载单元进行供电；电池和超级电容在车载单元处于第二状态时同时为车载单元进行供电。

其中，方法还包括：超级电容在车载单元处于第一状态时不为电池供电。

本发明另一方面提供了一种车载单元动能供电装置，包括：撞击锤，用于在汽车加速和减速时产生撞击锤位移；齿条，用于利用撞击锤位移产生齿条位移；齿轮，用于利用齿条位移进行旋转，带动电机的转子进行转动；电机，用于利用定子和转动的转子产生电能；电能输出单元，用于将不同方向转动的转子产生的交流电转换为直流电进行输出；超级电容，用于获取电能输出单元输出的直流电，并将获取的电能进行存储；电池，电池在车载单元处于第一状态时为车载单元进行供电；电池和超级电容，还用于在车载单元处于第二状态时同时为车载单元进行供电。

其中，超级电容，还用于在车载单元处于第一状态时不为电池供电。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过本发明实施例提供的车载单元动能供电方法及装置，可以巧妙地利用汽车运行中的动能产生电能，并通过超级电容进行存储，以便在电池不能满足后续负载使用时，通过超级电容存储的电能和电池进行同时供电，以满足车载单元的用电需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的车载单元动能供电装置的原理示意图；

图2为本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中电能产生部分的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中供电部分的电路示意；

图4为本发明实施例提供的车载单元动能供电方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

图1示出了本发明实施例提供的车载单元动能供电装置的结构示意图，图2示出了本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中电能产生部分的具体结构示意图，图3示出了本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中供电部分的电路示意图；以下结合图1至图3，对本发明实施例提供的车载单元动能供电装置进行说明，本发明实施例提供的车载单元供电装置包括：

撞击锤，用于在汽车加速和减速时产生撞击锤位移；

齿条，用于利用撞击锤位移产生齿条位移；

齿轮，用于利用齿条位移进行旋转，带动电机的转子进行转动；

电机，用于利用定子和转动的转子产生电能；

电能输出单元，用于将不同方向转动的转子产生的交流电转换为直流电进行输出；

超级电容，用于获取电能输出单元输出的直流电，并将获取的电能进行存储；

电池，电池在车载单元处于第一状态时为车载单元进行供电；

电池和超级电容，还用于在车载单元处于第二状态时同时为车载单元进行供电。

具体地，可以利用撞击锤、齿条、齿轮和电机来将汽车行进过程中的动能转化为电能令超级电容进行存储。

具体实施时，本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中电能产生部分的具体结构可以参照图2，其中：

本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中电能产生部分包括：齿轮1、齿条2、第一转子3、第一定子4、第一撞击锤5、第一连接杆6、第二撞击锤7、第二转子8、第二定子9和第二连接杆10，其中：第一撞击锤5，位于齿条2的一端，用于在装置因加速而产生加速度的情况下移动撞击齿条2移动。齿轮1，与齿条2齿接，在齿条2移动的带动下转动。第一转子3，与第一连接杆6的第一端61固定连接，第一连接杆6的第二端62固定于齿轮1上，第一转子3在齿轮1的转动带动下转动；第一定子4呈环形，以第一转子3为中心环布于第一转子3的外部，且第一转子3、第一定子4以及齿轮1同心；第二撞击锤7，位于齿条2的另一端，用于在装置因减速而产生加速度的情况下移动撞击齿条2，使齿条2移动；第二转子8，与第二连接杆10的第一端固定连接，第二连接杆10的第二端102固定于齿轮1上；第二定子9呈环形，第二转子8为中心环布于第二转子8的外部，且第二转子8、第二定子9以及齿轮1同心。

其中，第一撞击锤5设置在齿条2的x轴正方向上的一端。作为一种优选的方式，x轴的正方向为汽车运动的方向，从而使汽车的加速度可以最大程度地转化为电能。汽车在提速时产生加速度，第一撞击锤5会在加速度的影响下，沿着x轴的负方向移动并撞击齿条2，使齿条2向x轴的负方向移动。作为一种可选的实施方式，车载单元本身的外壳内侧的底部可以沿着x轴方向设置有限位槽，齿条2容置在该限位槽内，使齿条2可以在限位槽内沿着x轴的正方向或负方向滑动，第一撞击锤5可以通过摆绳固定在外壳的顶端，由此，使第一撞击锤5可以以摆绳的固定点为中心，在汽车提速时摆动，撞击齿条2。另外，第一撞击锤5可以通过限位元件限位，通过该限位元件控制第一撞击锤5的运动轨迹，使第一撞击锤5在运动时可以撞击到齿条2。此外，第一撞击锤5还可以容置在上述限位槽内，由此，第一撞击锤5可以在限位槽内滑动，在汽车加速度的影响下，第一撞击锤5可以撞击到齿条2。齿轮1与齿条2齿接，在齿条2移动的带动下转动。当第一撞击锤5撞击齿条2后，齿条2向x轴负方向移动，由此使齿轮1顺时针转动。第一转子3，与第一连接杆6的第一端61固定连接，第一连接杆6的第二端62固定于齿轮1上，第一转子3通过第一连接杆6与齿轮1连接在齿轮1的转动带动下转动，当齿轮1顺时针转动时，第一转子3随之顺时针转动。第一定子4呈环形，以第一转子3为中心环布于第一转子3的外部，且第一转子3、第一定子4以及齿轮1同心。第一定子4可以固定在外壳的内部。作为一种可选的实施方式，第一转子3为磁铁，且第一定子4为线圈。或者，第一转子3为线圈，且第一定子为磁铁4。由此，通过第一转子3在第一定子4的内部旋转，可以产生电流。

第二撞击锤7位于齿条2的另一端，用于在装置因减速而产生加速度的情况下移动撞击齿条2，使齿条2移动。第二撞击锤7设置在齿条2的x轴负方向上的一端。作为一种优选的方式，x轴的正方向为汽车运动的方向，从而使汽车的加速度可以最大程度地转化为电能。汽车在减速时产生加速度，第二撞击锤7会在加速度的影响下，沿着x轴的正方向移动并撞击齿条2，使齿条2向x轴的正方向移动，齿轮1在齿条2移动的带动下逆时针转动。第一转子3通过第一连接杆6与齿轮1连接在齿轮1的转动带动下转动，当齿轮1逆时针转动时，第一转子3随之逆时针转动。由此，该装置可以在汽车减速时也产生电能。具体实施时，第二撞击锤7可以采用与第一撞击锤5相同的固定方式进行固定，在此不再赘述。第二转子8与第二连接杆10的第一端固定连接，第二连接杆10的第二端102固定于齿轮1上。第二定子9呈环形，第二转子8为中心环布于第二转子8的外部，且第二转子8、第二定子9以及齿轮1同心。第二定子9可以固定在该外壳的内部。可选地，第二转子8为磁铁，且第二定子9为线圈；或者，第二转子8为线圈，且第二定子9为磁铁。在汽车加速时，第一撞击锤5撞击齿条2后，齿条2向x轴负方向移动，由此使齿轮1顺时针转动，并带动第二转子8随之顺时针转动。在汽车减速时，第二撞击锤7撞击齿条2后，齿条2向x轴正方向移动，由此使齿轮1逆时针转动，并带动第二转子8随之逆时针转动。由此，在汽车加速或减速的情况下，通过第一转子3在第一定子4的内部旋转，以及通过第二转子8在第二定子9的内部旋转，产生电流。

电能输出单元可以设置在电机的输出端，也可以作为单独的部件进行设置，保证电能产生部分产生的电能可以转变为直流电被后续超级电容进行存储。

通过上述图2所示的本实施提供的车载单元动能供电装置中电能产生部分，采用了两组转子和定子，可以在车辆行驶过程中，无论是加速还是减速，均能产生电能，以提高电能产生的效率。

由此，采用该电能产生部分可以巧妙地利用汽车运行中的加速度，带动撞击锤运动，从而带动两个转子转动产生电能。将汽车的动能转化为电能，不会额外消耗汽车的能量。

具体实施时，本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中供电部分的电路可以参照图3，其中：本发明实施例提供的车载单元动能供电装置中供电部分包括：连接端口、超级电容、电池以及二极管，连接端口包括正向输入端和负向输入端，正向输出端连接电能输出单元的正向输出端，负向输入端连接电能输出单元的负向输出端，超级电容连接在正向输入端和负向输入端之间，二极管的输出端与正向输入端连接，二极管的输入端与电池的正极连接，电池的负极与负向输入端连接，电池通过正向输入端和负向输入端向外供电。

具体实施时，负载连接在正向输入端和负向输入端之间，电池和超级电容根据所述负载的用电需求为所述负载进行供电，该负载可以为车载单元内部的电路和芯片等形成的负载，可以为单一负载或者多种负载的组合，这在本发明中并不做限制。

通过利用超级电容存储电能产生部分产生的电能，在正常使用时，可以利用电池通过正向输入端和负向输入端向外供电，如果用电需求大于电池供电能力，可以进一步同时通过超级电容放电进行供能，此时通过图3所示的二极管可以防止超级电容向电池方向供电，使得超级电容同样通过正向输入端和负向输入端向外供电。具体地，当负载供电需求较小时，例如闲置状态时，可以通过电池为负载进行供电，当负载供电需求大于电池供电能力时，例如瞬时读卡时电池无法满足读卡需求的情况，可以同时通过超级电容进行放电，以满足车载单元的供电需求。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，超级电容，还用于在车载单元处于第一状态时不为电池供电。具体地实施时，通过图3所示的电路中的二极管实现该功能，即二极管阻止超级电容对电池放电，使得超级电容仅在需要时进行放电，提高超级电容电能的利用率。

由此可见，通过本发明实施例提供的车载单元动能供电装置，可以巧妙地利用汽车运行中的动能产生电能，并通过超级电容进行存储，以便在电池不能满足后续负载使用时，通过超级电容存储的电能和电池进行同时供电，以满足车载单元的用电需求。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，超级电容采用的型号可以为spc1520，二极管采用的型号可以为sd103aw，电池采用的型号可以为er14250e。其中，具体实施中，超级电容可以选取能够提供3.95v的电压的超级电容，电池可以选取能够提供3.6v的电压的电池或者电池组，这在本发明中并不做具体限制。电池可以为普通电池，也可以为车载单元现有的太阳能电池，这在本发明中并不做具体限制。

图4示出了本发明实施例提供的车载单元动能供电方法，该车载单元动能供电方法采用上述车载单元动能供电装置执行相关操作，以下仅对车载单元动能供电方法的流程进行简单说明，其他未尽事宜，可以参考车载单元动能供电装置的相关说明，在此不再赘述，参见图4，本发明实施例提供的车载单元动能供电方法，包括：

s1，撞击锤在汽车加速和减速时产生撞击锤位移；

s2，齿条利用撞击锤位移产生齿条位移；

s3，齿轮利用齿条位移进行旋转，带动电机的转子进行转动；

s4，电机利用定子和转动的转子产生电能；

s5，电能输出单元将不同方向转动的转子产生的交流电转换为直流电进行输出；

s6，超级电容获取电能输出单元输出的直流电，并将获取的电能进行存储；

s7，电池在车载单元处于第一状态时为车载单元进行供电；

s8，电池和超级电容在车载单元处于第二状态时同时为车载单元进行供电。

作为本发明实施例提供的一个可选实施方式，本发明实施例提供的车载单元动能供电方法还包括：超级电容在车载单元处于第一状态时不为电池供电。由此可以阻止超级电容对电池放电，使得超级电容仅在需要时进行放电，提高超级电容电能的利用率。

由此可见，通过本发明实施例提供的车载单元动能供电方法，可以巧妙地利用汽车运行中的动能产生电能，并通过超级电容进行存储，以便在电池不能满足后续负载使用时，通过超级电容存储的电能和电池进行同时供电，以满足车载单元的用电需求。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。