一種車載智能電源的設(shè)計(jì)

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(kù)，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(kù)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?？紤]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。

　　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。