Tiivistelmä: Kiinan nopean tieliikenteen kehityksen ja autojen omistuksen kasvun myötä perinteisen tiemaksujärjestelmän on vaikea vastata kehitystarpeisiin. Siksi älykäs liikenteen sähköinen tiemaksujärjestelmä (ETC) on yksi tehokkaimmista keinoista ratkaista ongelma, ja ajoneuvoon asennettava OBU on tärkeä osa ETC-järjestelmää. Tässä artikkelissa kuvataan lyhyesti OBU:n toimintaominaisuudet ja virrankulutustila maksutapahtuman aikana. Artikkelissa kehitetään myös ER14250 (1400mAh) + HPC1520+ aurinkopaneelien kaksoisvirtalähderatkaisu, jolla on korkea luotettavuus ja pitkä käyttöikä sekä suuri teho. Ratkaisu perustuu OBU:n käytännön sovellusominaisuuksiin ja tehontarpeen etuihin ja haittoihin. Markkinoiden testien perusteella ratkaisu pystyy vastaamaan OBU:n työtarpeeseen hyvin ja on parempi kuin muut vaihtoehdot.
Avainsanat: ETC-järjestelmä; Ajoneuvoyksikkö; ER14250 + HPC1520 + kapasitiivinen virtalähde aurinkosähkökomposiittiakulle; Kaksoisvirtalähde; Pitkäaikainen luotettavuus
I. Yleiskatsaus ETC:hen
Sähköinen tiemaksujen keruujärjestelmä on maailman edistynein tie- ja siltatiemaksujen keruujärjestelmä. Ajoneuvon tuulilasiin asennetun OBU-elektronisen tunnisteen ja tietulliaseman ETC-kaistalla olevan mikroaaltoantennin välisen mikroaaltotiedonsiirron ansiosta se hyödyntää tietokoneverkkotekniikkaa ja taustalla tapahtuvaa pankkisiirtoprosessia, jotta ajoneuvo voi kulkea tie- ja siltatietulliaseman läpi ilman pysäköintiä ja saavuttaa tie- ja siltamaksujen tarkoituksen. Herkät OBU-järjestelmämoduulit voidaan jakaa kolmeen toimintatilaan: lepotilaan, kauppaa edeltävään tilaan ja kauppaa edeltävään tilaan. Viestintätilan muutos heijastaa OBU-tapahtuman tilaa sen kulkiessa ETC-järjestelmän läpi. Suurin virrankulutus koko kaupankäyntiprosessissa on kortinlukuprosessi kaupankäyntitilassa, ja hetkellinen virta voi olla yli 150 mA.
II. Ajoneuvolaitteen virrankulutuksen ja käyttöiän analyysi käytännön sovellusympäristössä
ETC:n OBU-virtalähteen ominaisuuksien mukaan sen on täytettävä paitsi äärimmäisten ulkoilmaolosuhteiden, kuten talven (-40 ℃) Koillis-Kiinassa, kesän (+85 ℃) Lounais-Kiinassa ja korkean kosteuden (85%RH) Kaakkois-Kiinan rannikkoalueilla, purkausvaatimukset, myös pitkän käyttöiän, korkean luotettavuuden, turvallisuuden ja ympäristönsuojelun vaatimukset. Lisäksi se vaatii virransyötölle välittömän suuren virtapulssin. Keskimäärin valtaosa OBU-laitteista Kiinan nykyisillä markkinoilla myydään alle 10 kertaa tai jopa alle kerran päivässä. Laboratoriossa mitattujen virrankulutustietojen perusteella laskettuna yli 1000 mAh:n virtalähteellä voidaan teoriassa saavuttaa yhteensä 20 000 tapahtumaa ja yli 5 vuoden käyttöikä.
III. OBU-laitteiden virtaratkaisujen vertailu
3.1 Ladattavat akut + aurinkosähköakut
Niille on ominaista alhaiset materiaalikustannukset, korkea purkausvirta, korkea itsepurkautumisnopeus, kapea käyttölämpötila-alue, alhainen kapasiteetin säilyvyys, monimutkaiset virranhallintapiirit, aurinkoakut + jännitteenmuunnospiiri, korkea muunnostehokkuus, hyvä jännitteen vakautuskyky, jännitteenmuunnospiirin korkea hinta ja häiriöt ajoneuvolaitteiden sähkölinjoissa.
3.2 ER14250+HPC1520+aurinkosähköakut (kuten kuvassa):
Niille on ominaista korkea luotettavuus, laaja käyttölämpötila-alue, alhainen itsepurkautumisnopeus ja rajoitettu suurten virtapulssien lähtökapasiteetti. Ratkaistakseen älykkään liikennejärjestelmän virtalähteen turvallisuus- ja luotettavuusongelmat sekä ympäristöystävällisyyden, Shenzhen Langsheng New Energy Technology Co., Ltd. on suunnitellut ja kehittänyt komposiittivirtalähteen, joka yhdistää suuren energiatiheyden omaavan ER14250-litiumtionyylikloridiakun (kapasiteetti 1400 mAh) varavirtalähteenä ja akkukondensaattorin HPC1520, jolla on suuret teho-ominaisuudet ulkolämpötilan kerääjän kaksoisvirtalähderatkaisun mukaisesti, jota on käytetty viiden vuoden ajan. Komposiittivirtalähteellä on pitkä käyttöikä, korkea teho, turvallisuus ja luotettavuus, laaja käyttölämpötila jne., mikä sopii erityisesti ulkokäyttöön matalissa ja korkeissa lämpötiloissa. Sillä on myös HPC-akkukondensaattorin korkea pulssiteho ja ER-litiumtionyylikloridiakun korkea luotettavuus ja pitkä käyttöikä. Yleisesti ottaen HPC1520 ladataan aurinkosähköakulla. Kun tarvitaan suuria virtapulsseja, virta syötetään suoraan HPC-akkukondensaattorista. Kun aurinkopaneelit eivät toimi, litium-tionyylikloridiakku lataa HPC:tä pienellä virralla, jolloin litium-tionyylikloridiakun kapasiteetti vapautuu täysin pienellä virralla ja akun kapasiteettia voidaan hyödyntää mahdollisimman tehokkaasti. Tämä toimintaperiaate on myös linjassa ajoneuvon virransyöttöön liittyvien jaksottaisen käytön vaatimusten kanssa.
Ⅳ. Pitkäaikaisen luotettavuuden seuranta-arviointi
4.1 Suorituskyvyn luotettavuuden testaus
Käytännön sovelluksissa on kiinnitettävä huomiota siihen, pystyykö komposiittivirtalähde tarjoamaan vakaan lähtötehon ajoneuvolaitteen koko käyttöiän ajan. HPC1520-laitetta, jota on käytetty markkinoilla olevan ajoneuvolaitteen ETC-järjestelmän ajoneuvolaitteessa viiden vuoden ajan, kerättiin purkauskykytestiä varten uudella akulla: -10 ℃ 800 mA, 10 ms/1 min, verrattuna HPC1520:n suorituskyvyn muutoksiin seuraavasti: Testauksen ja vertailun avulla havaittiin, että HPC1520 on toiminut viisi vuotta alhaisessa lämpötilassa -10 ℃, ja 800 mA:n pulssipurkausjännite on hieman alhaisempi kuin uuden 0,1 V:n kuormitusjännite, mutta sillä on silti kyky tuottaa suuria pulssipurkausvirtoja käytännön sovelluksissa.
4.2 Pitkäaikaisluotettavuuden testaus
Ajoneuvon tuulilasiin asennettu OBU-laite on ulkona suljetussa tilassa pitkän aikaa. Jotta komposiittivirtalähteen suorituskyvyn luotettavuutta tällaisissa käyttöolosuhteissa voidaan arvioida paremmin, akku on asetettava lasiseen aurinkohuoneeseen auringonsäteilykokeen suorittamiseksi todellisten käyttöolosuhteiden simuloimiseksi ja akun suorituskyvyn muutosten seuraamiseksi näissä säilytysolosuhteissa. Pitkäaikaisen auringonsäteilykokeen seurannan avulla sekä komposiittivirtalähteen tyhjäkäyntijännite että kuormitusjännite pysyvät vakaina. Lisäksi akku ei vioittu, joten se voi ylläpitää korkeaa luotettavuutta nykyisten 450 päivän todellisten varastointitietojen mukaisesti. Arrheniuksen kaava osoittaa, että reaktionopeusvakio on eksponentiaalisesti verrannollinen lämpötilaan, mikä tarkoittaa, että kemiallisen reaktion nopeus kasvaa 2–4 kertaa jokaista 10 asteen lämpötilan nousua kohden, ja 200 päivää 60 ℃:ssa vastaa 10 vuotta huoneenlämmössä. Pitkäaikaisseurannan avulla 60 ℃:ssa tehdyn varastointikokeen avulla sekä komposiittivirtalähteen tyhjäkäyntijännite että kuormitusjännite pysyvät vakaina. Ja 300 päivän nykyisten tietojen perusteella (vastaa 15 vuoden huoneenlämmössä varastointia) ei ole tapahtunut akun vikaantumista, mikä voi tarjota erittäin vakaan virrantuottokyvyn.
Ⅴ. Hakemuksen yhteenveto
ER14250+HPC1520+aurinkosähköakut, kaksoisvirtalähdeyhdistelmävirtalähderatkaisu, jolla on ominaisuuksia, kuten täydellinen tiivistys, laaja lämpötila-alue, alhainen itsepurkautumisnopeus, pitkä käyttöikä, korkea luotettavuus, kevyt paino, turvallinen rakenne jne., ja sitä on sovellettu menestyksekkäästi erilaisissa älykkäiden liikennejärjestelmien tuotteissa. Pitkäaikaisten markkinoiden testien kautta sen vakaus on tunnustettu laajalti, ja sitä suositaan vertailtaessa suorituskykyä muihin.
Finnish 
English 
Russian 
Estonian 
Spanish 
French