Sammanfattning: Med den snabba utvecklingen av vägbyggen och ökningen av bilägande i Kina är det svårt för det traditionella vägtullssystemet att möta utvecklingsbehoven. Därför är det intelligenta elektroniska vägtullssystemet (ETC) för transport ett effektivt sätt att lösa problemet, och den inbyggda OBU:n är en viktig del av ETC-systemet. Denna artikel ger en kort beskrivning av OBU:ns arbetsegenskaper och strömförbrukningsläge i transaktionsprocessen, och utvecklar en dubbel strömförsörjningslösning med ER14250 (1400mAh) + HPC1520+ solpaneler med hög tillförlitlighet och lång livslängd samt hög effekt baserat på OBU:ns praktiska tillämpningsegenskaper och fördelarna och nackdelarna med strömbehovet. Genom marknadstester kan lösningen möta OBU:ns arbetsbehov väl, vilket är bättre än andra alternativ.
Nyckelord: ETC-system; Inbyggd OBU-enhet; ER14250 + HPC1520 + Kapacitiv strömförsörjning för fotovoltaiskt kompositbatteri; Dubbel strömförsörjning; Långsiktig tillförlitlighet
I. Översikt över ETC
Det elektroniska vägtullssystemet är världens mest avancerade vägtullssystem för vägar och broar. Genom mikrovågsbaserad kortdistanskommunikation mellan den elektroniska OBU-bricka som är installerad på fordonets vindruta och mikrovågsantennen i vägtullsstationens ETC-fil, använder den datornätverksteknik och bankens avvecklingsprocessen i bakgrunden, för att få fordonet att passera väg- och brotullsstationen utan parkering och kan uppnå syftet med väg- och broavgifter. Högkänsliga OBU-systemmoduler kan delas in i tre arbetslägen: vilande, före handel och pågående handel. Förändringen i kommunikationstillstånd återspeglar OBU:ns transaktionsstatus när den passerar genom ETC-systemet. Och den största strömförbrukningen i hela handelsprocessen är kortläsningsprocessen i handelsläge, och den momentana strömmen kan nå mer än 150 mA.
II. Analys av strömförbrukning och livslängd för OBU i praktisk tillämpningsmiljö
Enligt egenskaperna hos OBU-strömförsörjningen i ETC måste den inte bara uppfylla urladdningskraven för extremt utomhusväder som vinter (-40 ℃) i nordöstra Kina, sommar (+85 ℃) i sydvästra Kina och hög luftfuktighet (85%RH) i sydöstra kustområden, utan också kraven på lång livslängd, hög tillförlitlighet, säkerhet och miljöskydd samtidigt. Dessutom kräver den också omedelbara stora strömpulser för strömförsörjningen. I genomsnitt handlas den stora majoriteten av OBU på den nuvarande kinesiska marknaden mindre än 10 gånger eller till och med mindre än 1 gång per dag. Beräknat från strömförbrukningsdata uppmätt i laboratoriet, så länge strömförsörjningen har en kapacitet på mer än 1000 mAh, kan den teoretiskt uppnå totalt 20 000 transaktioner och en livslängd på mer än 5 år.
III. Jämförelse av OBU-strömförsörjningslösningar
3.1 Uppladdningsbara batterier + solcellsbatterier
De har egenskaper som låg materialkostnad, hög urladdningsström, hög självurladdningshastighet, smalt tillämpligt temperaturområde, låg kapacitetsretention, komplexa strömhanteringskretsar, solbatterier + spänningsomvandlingschip, hög omvandlingseffektivitet, god spänningsstabiliseringsprestanda, högt pris på spänningsomvandlingschip, störningar i OBU-elledningar.
3.2 ER14250+HPC1520+solceller (som visas i figuren):
De har egenskaper som hög tillförlitlighet, brett driftstemperaturområde, låg självurladdningshastighet och begränsad uteffekt för stora strömpulser. För att lösa problemet med OBU-strömförsörjningens säkerhet, tillförlitlighet och miljöanpassningsförmåga hos intelligenta transportsystem (ETC) har Shenzhen Langsheng New Energy Technology Co., Ltd. designat och utvecklat en kompositströmförsörjning som kombinerar litium-tionylkloridbatterierna ER14250 (kapacitet 1400 mAh) med hög energitäthet som reservströmförsörjning och batterikondensatorn HPC1520 med höga effektegenskaper enligt den dubbla strömförsörjningslösningen med utomhustemperaturkollektor som har använts i fem år. Kompositströmförsörjningen har egenskaper som lång livslängd, hög effekt, säkerhet och tillförlitlighet, drift vid breda temperaturer etc., särskilt lämplig för utomhusmiljöer med låg och hög temperatur, och den har också egenskaper som hög pulseffekt från HPC-batterikondensatorn och hög tillförlitlighet och lång livslängd för ER-litium-tionylkloridbatterier. Generellt sett laddas HPC1520 av ett solcellsbatteri. När stora strömpulser behövs tillförs ström direkt från HPC-batterikondensatorn. Medan solcellerna inte fungerar laddar litiumtionylkloridbatteriet högpresterande dator (HPC) med en liten ström, så att litiumtionylkloridbatteriets kapacitet kan frigöras helt under en liten ström och maximalt utnyttjande av batterikapaciteten kan uppnås. Denna arbetsprincip överensstämmer också med kraven för intermittent drift av OBU-strömförsörjning.
Ⅳ. Spårningsutvärdering av långsiktig tillförlitlighet
4.1 Test av prestandatillförlitlighet
Huruvida den sammansatta strömförsörjningen kan ge stabil utkapacitet under OBU:ns hela livscykel är en fråga som måste uppmärksammas i praktiska tillämpningar. HPC1520, som har använts i inbyggda OBU-enheter i ETC-system på marknaden i fem år, togs in för att utföra urladdningsprestandatester med ett nytt batteri: -10 ℃ 800 mA, 10 ms/1 min, jämfört med prestandaförändringarna för HPC1520 enligt följande: Genom tester och jämförelser har det visat sig att HPC1520 har fungerat i fem år vid låg temperatur -10 ℃, och lastspänningen på 800 mA pulsurladdning är något lägre än den nya lastspänningen på 0,1 V, men den har fortfarande förmågan att ge pulsurladdning av hög ström i praktisk tillämpning.
4.2 Test av långsiktig tillförlitlighet
Den inbyggda OBU-enheten som är installerad i fordonets vindruta befinner sig i en sluten utomhusmiljö under en längre tid. För att bättre kunna utvärdera tillförlitligheten hos kompositströmförsörjningens prestanda under sådana användningsförhållanden är det nödvändigt att placera batteripaketet i ett glasrum för att utföra solexperiment för att simulera de faktiska arbetsförhållandena och för att hålla reda på förändringar i batteriets prestanda under dessa lagringsförhållanden. Genom långtidsspårning i solexperimentet förblir både tomgångsspänningen och lastspänningen för kompositströmförsörjningen stabila. Dessutom finns det inget trasigt batteri, vilket kan bibehålla en hög tillförlitlighet enligt aktuell faktisk lagringsdata på 450 dagar. Arrhenius formel visar att reaktionshastighetskonstanten är exponentiellt relaterad till temperaturen, vilket innebär att hastigheten för kemisk reaktion ökar med 2 till 4 gånger för varje 10 graders temperaturökning, och 200 dagars lagring vid 60 ℃ motsvarar 10 år i rumstemperatur. Genom långtidsspårning av lagringsexperimentet vid 60 ℃ förblir både tomgångsspänningen och lastspänningen för kompositströmförsörjningen stabila. Och baserat på aktuella data på 300 dagar (motsvarande 15 års lagring i rumstemperatur) finns det inget batterifel, vilket kan ge en mycket stabil strömutgångskapacitet.
Ⅴ. Sammanfattning av ansökan
ER14250+HPC1520+fotovoltaiska batterier, den här kompositströmförsörjningslösningen med dubbla strömförsörjningar har egenskaper som fullständig tätning, brett temperaturområde, låg självurladdningshastighet, lång livslängd, hög tillförlitlighet, låg vikt, säker design etc., vilket har framgångsrikt använts i olika produkter inom intelligenta transportsystem. Genom långsiktiga tester på marknaden har dess stabilitet blivit allmänt erkänd och den är att föredra genom att jämföra prestanda med andra.
