太陽能充電車載電子標(biāo)簽技術(shù)原理及解決方案

考慮到我國實(shí)施的不停車收費(fèi)系統(tǒng)采用的是雙片式車載電子標(biāo)簽，這就需要車載電子標(biāo)簽有較強(qiáng)的電源模塊為工作模塊(讀卡模塊、DSRC接收發(fā)射模塊等)工作提供足夠的電力。傳統(tǒng)的車載電子標(biāo)簽一般采用3.7V高性能鋰電池，使用時(shí)間一般在兩年左右。由于車載電子標(biāo)簽是一次固定在車輛上，不允許私自拆卸，電池電量耗盡后更換電池需要到指定的維修機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆卸，非常不方便。為此，上海東海電腦國內(nèi)首家推出了太陽能充電的車載電子標(biāo)簽，采用可充式鋰離子電池+強(qiáng)光型太陽能充電模塊+外接式充電器的供電方式，使電子標(biāo)簽的使用壽命延長到5年以上，大大減輕發(fā)行服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)和車主的負(fù)擔(dān)。

一、 太陽能電子標(biāo)簽功能模塊示意圖

二、 太陽能電子標(biāo)簽供電方式說明

1. 采用4.2V 270mAH(或650mAH)可充式鋰離子電池+強(qiáng)光型太陽能充電模塊+外接式充電器模式;

2. 可充式鋰電池充電滿沖次數(shù)達(dá)500次以上，使用壽命7年以上;

3. 強(qiáng)光型太陽能電池板：功率0.048W，電流 10mA±1 mA，開路電壓4.8V，晶片轉(zhuǎn)換率15%，使用壽命10年以上;

4. 對過流、過溫、欠壓、過充、短路保護(hù)都具有“HOLD”功能。這使得保護(hù)動作異常可靠。完全避免電池被充壞，完全避免過放電或短路造成電池壽命縮短，也完全避免了重復(fù)關(guān)斷損壞保護(hù)板的可能;

5. 具有電量過低報(bào)警模塊;

6. 電子標(biāo)簽太陽能充電功效的計(jì)算如下：

① 4.2V可充式鋰電池在電子標(biāo)簽出廠之前一次性充足電量至少可用1~2年;

② 4.8V太陽能充電的電流最大可達(dá)10mA(一般2mA)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子標(biāo)簽自放電的電流(5μA);

③ 根據(jù)國標(biāo)要求電子標(biāo)簽每天滿足10次交易要求：

非接觸CPU卡平均工作電流約60mA，交易時(shí)間為250ms左右，另外50ms預(yù)讀IC卡信息時(shí)間工作電流約50mA，1s的等待時(shí)間工作電流為10mA左右，1天總的耗電量計(jì)算公式如下：

10×60mA×0.25s + 10×50mA×0.05s + 10×10mA×1s + 5μA×24×3600s ≈ 0.2 mAH

交易工作耗電 預(yù)讀卡耗電 交易等待耗電 1天自放電 1天總耗電

接觸式CPU卡平均工作電流約30mA，交易時(shí)間為250ms左右，另外50ms預(yù)讀IC卡信息時(shí)間工作電流約50mA，1s的等待時(shí)間工作電流為10mA左右，1天總的耗電量計(jì)算公式如下：

10×30mA×0.25s + 10×50mA×0.05s + 10×10mA×1s + 5μA×24×3600s ≈ 0.18 mAH

交易工作耗電 預(yù)讀卡耗電 交易等待耗電 1天自放電 1天總耗電

④ 有陽光照射時(shí)間大概8~10小時(shí)，太陽能微電流充電電能16mAH~20mAH;

⑤ 每天10次交易計(jì)算：如果陽光充足保證 2mA充電電流，0.2mAH/2mA≈360s，即6分鐘就能滿足1天工作電量需求;充電電流為1mA時(shí)12分鐘就能滿足1天工作電量需求;普通光線200μA的充電電流1小時(shí)就能滿足1天工作電量需求;

⑥ 每天50次交易計(jì)算：如果陽光充足保證 2mA充電電流，0.5mAH/2mA≈900s，即15分鐘就能滿足1天工作電量需求;充電電流為1mA時(shí)30分鐘就能滿足1天工作電量需求;普通光線200μA的充電電流2.5小時(shí)就能滿足1天工作電量需求;

⑦ 增加了外接便攜式充電器對電子標(biāo)簽進(jìn)行充電的方式，如果遇到特殊的氣候，如長時(shí)期的陰雨天(梅雨季節(jié))，可用該充電器進(jìn)行充電。外接便攜式充電器具有短路保護(hù)和過載保護(hù)功能，具有防浪涌保護(hù)功能。

三、 太陽能電子標(biāo)簽的測試及應(yīng)用

東海太陽能電子標(biāo)簽(型號：TQXS6-SD-OBU-II)已經(jīng)通過了國家交通安全設(shè)施質(zhì)量監(jiān)督檢查中心的物理層檢測以及協(xié)議互操作的檢測。

日前，在江蘇省組織的ETC設(shè)備招標(biāo)測試中，對東海太陽能電子標(biāo)簽作了專項(xiàng)太陽能充電測試。測試方式為將電子標(biāo)簽的電量消耗至無法交易，然后放在普通日光下充電8小時(shí)后，進(jìn)行非接觸CPU卡的連續(xù)交易，交易次數(shù)1000次以上，達(dá)到了太陽能充電的設(shè)計(jì)效果。

目前，東海太陽能電子標(biāo)簽已經(jīng)大批量全面供貨上海ETC系統(tǒng)，上海ETC用戶85%以上均安裝的是新型太陽能電子標(biāo)簽，經(jīng)過近半年的實(shí)際使用，用戶反映良好。