專利名稱：車載設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及微波通信領(lǐng)域，特別是涉及一種車載設備。
背景技術(shù)：
ETC (Electronic Toll collection,電子不停車收費系統(tǒng))是指車輛在通過收費站時，通過OBU (On-Board Unit,車載設備)實現(xiàn)車輛識別、信息寫入,并自動從預先綁定的IC卡或銀行帳戶上扣除相應資金，是國際上正在努力開發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統(tǒng)。ETC系統(tǒng)由后臺系統(tǒng)、車道控制器、RSU(Road-Side Unit，路側(cè)單元)和OBU等組成。其中，車道控制器、RSU和OBU組成ETC前端系統(tǒng)，實現(xiàn)對車道通過車輛的控制、識別和收費等；后臺系統(tǒng)與服務網(wǎng)絡連接，用來進行清算和費用結(jié)算等。作為ETC系統(tǒng)主要組成部分的OBU (俗稱為電子標簽)，通常由電子標簽和雙界面CPU卡組成，一般安裝于車輛前擋風玻璃內(nèi)側(cè)，主要作為被標識物體(如車輛、集裝箱、貨物等)的信息存儲卡(如ID信息、身份信息、屬性信息等)，用來和路邊架設的RSU通訊，實現(xiàn)不停車收費。目前，ETC系統(tǒng)中使用的車載設備，通常安裝于車輛前擋風玻璃內(nèi)側(cè)，使用一次性 電池進行供電，實現(xiàn)其功能。但是，使用一次性電池為OBU供電，電池的供電時間有限，在電池耗盡后客戶無法自行更換，只能通過商家更換，在一定程度上增加了用戶負擔，降低了用戶使用體驗?？傊?，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題就是如何能夠延長OBU供電時間，減少電池更換次數(shù)，從而在一定程度上減輕用戶負擔，提升用戶使用體驗。

實用新型內(nèi)容本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種車載設備，以能夠延長OBU供電時間，減少電池更換次數(shù)，從而在一定程度上減輕用戶負擔，提升用戶使用體驗。為了解決上述問題，本申請公開了一種車載設備，包括熱電轉(zhuǎn)換裝置、電壓轉(zhuǎn)化電路和電能存儲元件；其中，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置，用于將所述車載設備所在的車輛的外部和所述車輛的內(nèi)部的溫度差，轉(zhuǎn)化為電壓并輸出給所述電壓轉(zhuǎn)化電路；所述電壓轉(zhuǎn)化電路，用于接收所述熱電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述電壓，將所述電壓轉(zhuǎn)化為所述車載設備的存儲電壓并輸出給所述電能存儲元件；所述電能存儲元件，用于存儲所述電壓轉(zhuǎn)化電路輸出的所述存儲電壓，在所述車載設備控制下向所述車載設備供電。優(yōu)選地，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置為熱電偶，所述熱電偶的兩個熱電極分別設置于所述車載設備的車內(nèi)朝向側(cè)和車外朝向側(cè)。優(yōu)選地,所述電能存儲元件為法拉電容,所述法拉電容的容量為0. 47F至I. 0F,所述法拉電容的漏電流小于2uA。優(yōu)選地，所述存儲電壓為5V。優(yōu)選地，所述電能存儲元件，用于存儲所述電壓轉(zhuǎn)化電路輸出的所述存儲電壓，在所述車載設備控制下，向所述車載設備提供2. 2V至3. 3V，或者，3. OV至3. 6V的工作電壓供所述車載設備使用。優(yōu)選地，所述電壓轉(zhuǎn)化電路為直流電壓轉(zhuǎn)換器或直流升壓器。優(yōu)選地，所述車載設備還包括微處理器，所述微處理器用于控制所述電壓轉(zhuǎn)化電路將所述熱電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述電壓轉(zhuǎn)化為所述車載設備的存儲電壓，并輸出給所述電能存儲元件；以及，控制所述電能存儲元件向所述車載設備供電。優(yōu)選地，所述車載設備還包括判斷器，用于判斷所述熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化的電壓是否達到20mV ;若是，則所述熱電轉(zhuǎn)換裝置將轉(zhuǎn)化的所述電壓輸出給所述電壓轉(zhuǎn)化電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下優(yōu)點本申請的技術(shù)方案根據(jù)車載設備OBU通常設置在車窗上的特點，使用熱電轉(zhuǎn)換裝 置收集車輛內(nèi)外環(huán)境的溫差，將溫差轉(zhuǎn)化為電能并存儲，作為OBU的備用能源，延長了 OBU的供電時間，減少了 OBU更換電池的次數(shù)，在一定程度上減輕了用戶負擔，提升了用戶使用體驗。

圖I是根據(jù)本申請實施例一的一種OBU的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是根據(jù)本申請實施例二的一種OBU的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本申請實施例三的一種OBU的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本申請的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本申請作進一步詳細的說明。實施例一參照圖1，示出了根據(jù)本申請實施例一的一種OBU的結(jié)構(gòu)框圖。本實施例的OBU包括熱電轉(zhuǎn)換裝置102、電壓轉(zhuǎn)化電路104和電能存儲元件106。其中，熱電轉(zhuǎn)換裝置102，與電壓轉(zhuǎn)化電路104連接，用于將車載設備所在的車輛的外部和車輛的內(nèi)部的溫度差，轉(zhuǎn)化為電壓并輸出給電壓轉(zhuǎn)化電路104 ;電壓轉(zhuǎn)化電路104，與熱電轉(zhuǎn)換裝置102和電能存儲元件106連接，用于接收熱電轉(zhuǎn)換裝置102輸出的電壓，將其轉(zhuǎn)化為車載設備的存儲電壓并輸出給電能存儲元件106 ;電能存儲元件106，一端與電壓轉(zhuǎn)化電路104相連，另一端連接于車載設備的電路，用于存儲電壓轉(zhuǎn)化電路104輸出的存儲電壓，并在車載設備控制下向車載設備供電。OBU通常設置于車輛的車窗上，特別是前擋風玻璃上。本實施例充分利用了 OBU的這種設置特點，使用熱電轉(zhuǎn)換裝置收集車輛內(nèi)外環(huán)境的溫差，將溫差轉(zhuǎn)化為電能并存儲，作為OBU的備用能源，延長了 OBU的供電時間，減少了 OBU更換電池的次數(shù)，在一定程度上減輕了用戶負擔，提升了用戶使用體驗。實施例二參照圖2，示出了根據(jù)本申請實施例二的一種OBU的結(jié)構(gòu)框圖。本實施例的OBU為圖I所示實施例一的OBU的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，包括熱電偶202、直流電壓轉(zhuǎn)換器204、法拉電容206、微處理器208和判斷器210。[0029]本實施例中，熱電轉(zhuǎn)換裝置使用熱電偶實現(xiàn)，熱電偶由兩種不同成份的導體(兩個熱電極)兩端接合成回路，當兩個接合點的溫度不同時，在兩個電極間產(chǎn)生電壓，從而將溫差轉(zhuǎn)化為電能，可以作為能量收集裝置。本實施例中，熱電偶202的兩個熱電極分別設置于OBU的車內(nèi)朝向側(cè)和車外朝向側(cè)，收集車輛的內(nèi)外部溫差并轉(zhuǎn)化為電壓輸出給直流電壓轉(zhuǎn)換器204。熱電偶202的兩個熱電極可以設置在OBU的內(nèi)部，也可以設置在OBU的外部。使用熱電偶實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)簡單，且對溫度敏感，能夠有效地將溫差轉(zhuǎn)化為電能。電壓轉(zhuǎn)化電路可以使用直流電壓轉(zhuǎn)換器或者直流升壓器實現(xiàn)，本實施例使用直流電壓轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)化電路。本實施例中，直流電壓轉(zhuǎn)換器204分別與熱電偶202和法拉電容206相連，將熱電偶202輸出的較低的電壓升高，然后，存儲到法拉電容206中。一般情況下，熱電偶202會產(chǎn)生不穩(wěn)定的20mV(毫伏)至500mV的電壓，這樣的電壓不能直接使用，需要電壓轉(zhuǎn)化電路，如本實施例中的直流電壓轉(zhuǎn)換器204，將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電壓，如，將熱電偶202輸出的不穩(wěn)定的20mV至500mV的電壓升高為穩(wěn)定的5V(伏)，然后，再輸出到法拉電容206中進行存儲。通過直流電壓轉(zhuǎn)換器204，能夠靈活、方便地將不穩(wěn)定的電壓轉(zhuǎn)化為所需的穩(wěn)定電壓，實現(xiàn)簡單，實現(xiàn)成本低。本實施例中，電能存儲元件使用法拉電容實現(xiàn)，法拉電容的選擇需要與升高了的電壓相匹配，以進行有效存儲。通常，應選擇容量大、漏電流小的法拉電容，優(yōu)選地，選擇容量為0. 47F (法拉)至1.0F，漏電流小于2uA (微安)的法拉電容。一方面，這樣的法拉電容存儲的電能基本上能夠滿足OBU較長時間的供電需求，另一方面，也具有較高的性價比。也即，既滿足了供電需求，又減低了實現(xiàn)成本。法拉電容206在向OBU供電時，可以向OBU提供2. 2V至3. 3V，或者，3. OV至3. 6V的工作電壓，該范圍的工作電壓可以滿足大部分的OBU的工作需求。其次，本實施例的OBU還優(yōu)選地包括判斷器210，用于判斷熱電轉(zhuǎn)換裝置(本實施例中為熱電偶)轉(zhuǎn)化的電壓是否達到20mV;并且，在達到的情況下，才將熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化的電壓輸出給電壓轉(zhuǎn)化電路(本實施例中為直流電壓轉(zhuǎn)換器)。熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化的電壓較不穩(wěn)定，在該電壓達到20mV以上時再進行轉(zhuǎn)化存儲，一方面有效地提高了電能存儲效率，另一方面也提升了電壓轉(zhuǎn)化電路和電能存儲元件的穩(wěn)定性。OBU中的微處理器208主要用于對OBU的各個部件或模塊進行控制，包括控制電壓轉(zhuǎn)化電路將熱電轉(zhuǎn)換裝置輸出的電壓轉(zhuǎn)化為車載設備的存儲電壓，并輸出給電能存儲元件；以及，控制電能存儲元件向車載設備供電等等。需要說明的是，微處理器208可以在OBU電池電量用盡或不足的時候，發(fā)出指令要求電能存儲元件向OBU供電；也可以在電能存儲元件存儲滿電能時，暫時中斷原電池的供電，轉(zhuǎn)而使用電能存儲元件供電，然后再進行熱電轉(zhuǎn)換存儲，這種供電方式，在原電池使用 過程中，即可多次反復使用外部能量轉(zhuǎn)化的電能，進一步延長了電池使用時間，進而減少電池更換次數(shù)，減輕用戶負擔，提升用戶使用體驗。實施例三參照圖3，示出了根據(jù)本申請實施例三的一種OBU的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，粗箭頭為能量流，細箭頭為控制流。專用短程通信(DSRC)電子不停車收費(ETC)系統(tǒng)中，車載設備(OBU)安裝在汽車前擋風玻璃上，可以利用擋風玻璃與車內(nèi)溫差，所導致的車載設備正面與背面溫差，轉(zhuǎn)化為電能存儲起來。在車載設備中設置熱電偶，車載設備內(nèi)的熱電偶的一個熱電極放置在車載設備朝向擋風玻璃一側(cè)，緊密與擋風玻璃接觸，使其溫度與車擋風玻璃相近；另一個熱電極放置在車載設備朝向駕駛室一側(cè)，靠近外殼，使其溫度與車內(nèi)環(huán)境相近。當車內(nèi)溫度與擋風玻璃溫度差在一定溫度以上，熱電偶產(chǎn)生一定的電動勢，如20mV以上電動勢時，系統(tǒng)即可給車載設備的電能存儲元件充電，作為 車載設備的備用電源。具體地，本實施例的OBU包括熱電偶302、電壓轉(zhuǎn)化電路304、電能存儲元件306、車載設備電路308。其中，車載設備電路 308包括微波通信模塊3082、微處理器3084和功能模塊3086。熱電偶302 :是將溫差轉(zhuǎn)化為電能的裝置，作為能量收集模塊。熱電偶由兩種不同成份的導體(稱為電熱極)兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在兩個電極間產(chǎn)生電壓，也即，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，這種電動勢稱為熱電勢?？梢姡瑹犭娕际且环N能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能。本實施例中，可以采用的熱電偶材料如表I所示。表I
權(quán)利要求1.一種車載設備，其特征在于，包括熱電轉(zhuǎn)換裝置、電壓轉(zhuǎn)化電路和電能存儲元件； 其中， 所述熱電轉(zhuǎn)換裝置，用于將所述車載設備所在的車輛的外部和所述車輛的內(nèi)部的溫度差，轉(zhuǎn)化為電壓并輸出給所述電壓轉(zhuǎn)化電路； 所述電壓轉(zhuǎn)化電路，用于接收所述熱電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述電壓，將所述電壓轉(zhuǎn)化為所述車載設備的存儲電壓并輸出給所述電能存儲元件； 所述電能存儲元件，用于存儲所述電壓轉(zhuǎn)化電路輸出的所述存儲電壓，在所述車載設備控制下向所述車載設備供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載設備，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置為熱電偶，所述熱電偶的兩個熱電極分別設置于所述車載設備的車內(nèi)朝向側(cè)和車外朝向側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載設備，其特征在于，所述電能存儲元件為法拉電容，所述法拉電容的容量為0. 47F至I. 0F，所述法拉電容的漏電流小于2uA。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載設備，其特征在于，所述存儲電壓為5V。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載設備，其特征在于，所述電能存儲元件，用于存儲所述電壓轉(zhuǎn)化電路輸出的所述存儲電壓，在所述車載設備控制下，向所述車載設備提供2. 2V至3.3V，或者，3. OV至3. 6V的工作電壓供所述車載設備使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載設備，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)化電路為直流電壓轉(zhuǎn)換器或直流升壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載設備，其特征在于，所述車載設備還包括微處理器，所述微處理器用于控制所述電壓轉(zhuǎn)化電路將所述熱電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述電壓轉(zhuǎn)化為所述車載設備的存儲電壓，并輸出給所述電能存儲元件；以及，控制所述電能存儲元件向所述車載設備供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載設備，其特征在于，所述車載設備還包括判斷器，用于判斷所述熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化的電壓是否達到20mV ;若是，則所述熱電轉(zhuǎn)換裝置將轉(zhuǎn)化的所述電壓輸出給所述電壓轉(zhuǎn)化電路。
專利摘要本申請?zhí)峁┝艘环N車載設備，所述車載設備包括熱電轉(zhuǎn)換裝置、電壓轉(zhuǎn)化電路和電能存儲元件；其中，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置，用于將所述車載設備所在的車輛的外部和所述車輛的內(nèi)部的溫度差，轉(zhuǎn)化為電壓并輸出給所述電壓轉(zhuǎn)化電路；所述電壓轉(zhuǎn)化電路，用于接收所述熱電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述電壓，將所述電壓轉(zhuǎn)化為所述車載設備的存儲電壓并輸出給所述電能存儲元件；所述電能存儲元件，用于存儲所述電壓轉(zhuǎn)化電路輸出的所述存儲電壓，在所述車載設備控制下向所述車載設備供電。通過本申請，延長了OBU的供電時間，減少了OBU更換電池的次數(shù)，在一定程度上減輕了用戶負擔，提升了用戶使用體驗。
文檔編號H02N11/00GK202374198SQ20112050979
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉起昌, 周雙全, 夏曙東, 張志平, 趙志泳 申請人:北京北大千方科技有限公司