太陽能車載電子標簽OBU的設計應用

　　考慮到我國實施的不停車收費系統采用的是雙片式車載電子標簽，這就需要車載電子標簽有較強的電源模塊為工作模塊(讀卡模塊、DSRC接收發射模塊等)工作提供足夠的電力。傳統的車載電子標簽一般采用3.7V高性能鋰電池，使用時間一般在兩年左右。由于車載電子標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構進行拆卸，非常不方便。為此，上海東海電腦國內首家推出了太陽能充電的車載電子標簽，采用可充式鋰離子電池+強光型太陽能充電模塊+外接式充電器的供電方式，使電子標簽的使用壽命延長到5年以上，大大減輕發行服務網點和車主的負擔。

　　一、 太陽能電子標簽功能模塊示意圖

　　二、 太陽能電子標簽供電方式說明

　　1. 采用4.2V 270mAH(或650mAH)可充式鋰離子電池+強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達500次以上，使用壽命7年以上;

　　3. 強光型太陽能電池板：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、短路保護都具有“HOLD”功能。這使得保護動作異常可靠。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，也完全避免了重復關斷損壞保護板的可能;

　　5. 具有電量過低報警模塊;

　　6. 電子標簽太陽能充電功效的計算如下：

　　① 4.2V可充式鋰電池在電子標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10mA(一般2mA)，遠遠大于電子標簽自放電的電流(5μA);

　　③ 根據國標要求電子標簽每天滿足10次交易要求：

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

　　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，交易時間為250ms左右，另外50ms預讀IC卡信息時間工作電流約50mA，1s的等待時間工作電流為10mA左右，1天總的耗電量計算公式如下：

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

　　⑤ 每天10次交易計算：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小時就能滿足1天工作電量需求;

　　⑥ 每天50次交易計算：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簽進行充電的方式，如果遇到特殊的氣候，如長時期的陰雨天(梅雨季節)，可用該充電器進行充電。外接便攜式充電器具有短路保護和過載保護功能，具有防浪涌保護功能。

　　三、 太陽能電子標簽的測試及應用

　　東海太陽能電子標簽(型號：TQXS6-SD-OBU-II)已經通過了國家交通安全設施質量監督檢查中心的物理層檢測以及協議互操作的檢測。

　　日前，在江蘇省組織的ETC設備招標測試中，對東海太陽能電子標簽作了專項太陽能充電測試。測試方式為將電子標簽的電量消耗至無法交易，然后放在普通日光下充電8小時后，進行非接觸CPU卡的連續交易，交易次數1000次以上，達到了太陽能充電的設計效果。

　　目前，東海太陽能電子標簽已經大批量全面供貨上海ETC系統，上海ETC用戶85%以上均安裝的是新型太陽能電子標簽，經過近半年的實際使用，用戶反映良好。