Resumé: Med den hurtige udvikling af motorvejsbyggeri og stigningen i bilejerskab i Kina er det vanskeligt for det traditionelle vejafgiftssystem at imødekomme udviklingsbehovene. Derfor er det intelligente elektroniske vejafgiftssystem (ETC) til transport et effektivt middel til at løse problemet, og den indbyggede OBU er en vigtig del af ETC-systemet. Denne artikel giver en kort beskrivelse af OBU'ens driftskarakteristika og strømforbrugstilstanden i transaktionsprocessen og udvikler en dobbelt strømforsyningsløsning med ER14250 (1400mAh) + HPC1520+ solcellepaneler med høj pålidelighed og lang levetid samt høj effekt baseret på OBU'ens praktiske anvendelsesegenskaber og fordele og ulemper ved strømforbruget. Gennem markedstestning kan løsningen imødekomme OBU'ens arbejdsbehov godt, hvilket er bedre end andre muligheder.
Nøgleord: ETC-system; Indbygget OBU-enhed; ER14250 + HPC1520 + Kapacitiv strømforsyning til fotovoltaisk kompositbatteri; Dobbelt strømforsyning; Langsigtet pålidelighed
I. Oversigt over ETC
Det elektroniske vejafgiftssystem er verdens mest avancerede vej- og broafgiftssystem. Gennem den særlige mikrobølgekommunikation over kort rækkevidde mellem den elektroniske OBU-brik, der er installeret på køretøjets forrude, og mikrobølgeantennen i vejafgiftsanlæggets ETC-spor, bruger det computernetværksteknologi og bankafregningsprocessen i baggrunden for at få køretøjet gennem vej- og broafgiftsanlægget uden parkering og kan opfylde formålet med vej- og broafgifter. Højfølsomme OBU-systemmoduler kan opdeles i tre driftstilstande: inaktiv, før-handel og på-handel. Ændringen i kommunikationstilstand afspejler OBU-transaktionens status, når den passerer gennem ETC-systemet. Og det største strømforbrug i hele handelsprocessen er kortlæsningsprocessen i handelstilstanden, og den øjeblikkelige strøm kan nå mere end 150 mA.
II. Analyse af strømforbrug og levetid for OBU'er i praktisk anvendelsesmiljø
I henhold til OBU-strømforsyningens egenskaber i ETC skal den ikke blot opfylde afladningskravene i ekstremt udendørs vejr, såsom vinter (-40℃) i det nordøstlige Kina, sommer (+85℃) i det sydvestlige Kina og høj luftfugtighed (85%RH) i de sydøstlige kystområder, men også kravene til lang levetid, høj pålidelighed, sikkerhed og miljøbeskyttelse. Derudover kræver den også øjeblikkelige store strømpulser til strømforsyning. I gennemsnit handles langt de fleste OBU'er på det nuværende kinesiske marked mindre end 10 gange eller endda mindre end 1 gang om dagen. Beregnet ud fra strømforbrugsdata målt i laboratoriet, kan strømforsyningen, så længe den har en kapacitet på mere end 1000 mAh, teoretisk opnå i alt 20 tusind transaktioner og en levetid på mere end 5 år.
III. Sammenligning af OBU-strømforsyningsløsninger
3.1 Genopladelige batterier + fotovoltaiske batterier
De har egenskaber som lave materialeomkostninger, høj afladningsstrøm, høj selvafladningshastighed, smalt temperaturområde, lav kapacitetsbevaring, komplekse strømstyringskredsløb, solbatterier + spændingsomdannelseschip, høj konverteringseffektivitet, god spændingsstabiliseringsydelse, høj pris på spændingsomdannelseschip, interferens med OBU-elektriske ledninger.
3.2 ER14250+HPC1520+fotovoltaiske batterier (som vist på figuren):
De har egenskaber som høj pålidelighed, bredt driftstemperaturområde, lav selvafladningshastighed og begrænset udgangskapacitet for store strømpulser. For at løse problemet med OBU-strømforsyningens sikkerhed, pålidelighed og miljøtilpasningsevne i intelligente transportsystemer har Shenzhen Langsheng New Energy Technology Co., Ltd. designet og udviklet en kompositstrømforsyning, der kombinerer lithium-thionylchlorid-batterierne ER14250 (kapacitet 1400 mAh) med høj energitæthed som backup-strømforsyning og batterikondensatoren HPC1520 med høje effektegenskaber i henhold til den dobbelte strømforsyningsløsning med udendørs temperaturkollektor, der har været anvendt i fem år. Den kompositte strømforsyning har egenskaber som lang levetid, høj effekt, sikkerhed og pålidelighed, bred temperaturdrift osv., hvilket er særligt egnet til udendørs lave og høje temperaturer, og den har også egenskaber som høj pulseffekt fra HPC-batterikondensatoren og høj pålidelighed og lang levetid for ER-lithium-thionylchlorid-batterier. Generelt oplades HPC1520 af et fotovoltaisk batteri. Når der er behov for store strømpulser, leveres strømmen direkte fra HPC-batterikondensatoren. Når solcelleanlægget ikke fungerer, oplader lithium-thionylchloridbatteriet HPC'en med en lille strøm, så lithium-thionylchloridbatteriets kapacitet kan frigøres fuldt ud under en lille strøm, og batterikapaciteten kan udnyttes maksimalt. Dette arbejdsprincip er også i overensstemmelse med kravene til OBU-strøm intermitterende drift.
Ⅳ. Sporingsevaluering af langsigtet pålidelighed
4.1 Test af ydeevnepålidelighed
Hvorvidt den sammensatte strømforsyning kan levere stabil udgangskapacitet i hele OBU'ens levetid, er et spørgsmål, der skal være opmærksom på i praktiske anvendelser. HPC1520, som har været brugt i indbyggede OBU'er i ETC-systemer på markedet i fem år, blev indsamlet for at udføre en afladningsydelsestest med et nyt batteri: -10 ℃ 800mA, 10 ms/1min, sammenlignet med ændringer i ydelsen for HPC1520 som følger: Gennem test og sammenligning konstateres det, at HPC1520 har fungeret i fem år ved lav temperatur -10 ℃, og belastningsspændingen på 800mA pulsafladning er lidt lavere end den nye belastningsspænding på 0,1V, men den har stadig evnen til at levere pulsafladning med stor strøm i praktisk anvendelse.
4.2 Test af langsigtet pålidelighed
Den indbyggede OBU-enhed, der er installeret i køretøjets forrude, befinder sig i et lukket udendørs miljø i længere tid. For bedre at kunne evaluere pålideligheden af den kompositte strømforsynings ydeevne under sådanne brugsforhold er det nødvendigt at placere batteripakken i et glasuderrum for at udføre solindstrålingseksperimenter for at simulere de faktiske driftsforhold og for at holde styr på ændringer i batteripakkens ydeevne under disse opbevaringsforhold. Gennem langtidssporing i solindstrålingseksperimentet forbliver både tomgangsspændingen og belastningsspændingen for den kompositte strømforsyning stabile. Derudover er der intet defekt batteri, hvilket kan opretholde en høj pålidelighed i henhold til de nuværende faktiske opbevaringsdata på 450 dage. Arrhenius-formlen viser, at reaktionshastighedskonstanten er eksponentielt relateret til temperaturen, hvilket betyder, at hastigheden af den kemiske reaktion stiger med 2 til 4 gange for hver 10 graders temperaturstigning, og 200 dages opbevaring ved 60 ℃ svarer til 10 år opbevaring ved stuetemperatur. Gennem langtidssporing af opbevaringseksperimentet ved 60 ℃ forbliver både tomgangsspændingen og belastningsspændingen for den kompositte strømforsyning stabile. Og ud fra de nuværende data på 300 dage (svarende til 15 års opbevaring ved stuetemperatur) er der ingen batterifejl, hvilket kan give en meget stabil strømudgangskapacitet.
Ⅴ. Resumé af ansøgning
ER14250+HPC1520+fotovoltaiske batterier, den kompositstrømforsyning med dobbelt strømforsyning, har funktioner som fuld forsegling, bredt temperaturområde, lav selvafladningshastighed, lang levetid, høj pålidelighed, let vægt, sikkert design osv., som er blevet anvendt med succes i forskellige produkter inden for intelligente transportsystemer. Gennem langtidstest af markedet er dens stabilitet blevet bredt anerkendt, og den foretrækkes ved sammenligning af ydeevne med andre.
