[实用新型]一种基于能量采集芯片的车载设备电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能交通领域中车载设备(或称车载单元)的电源系统，特别是涉及一种基于能量采集芯片的车载设备电源系统。

背景技术

改善交通环境、提高社会效率、促进节能减排，是智能交通系统得到社会各界广泛关注的亮点所在，其应用领域已从高速公路收费扩展延伸至城市智能化管理。作为交通信息化的重要环节，车载设备不仅仅是车辆的电子身份证与收费交易终端，同时也是智能交通综合应用体系中不可替代的核心组件。

由于车载设备的安装使用跟广大用户息息相关，一旦安装上去就需要长时间全天候可靠运行，因此一个性能完善、长效稳定的电源系统，就显得尤为重要。目前，车载设备电源系统大多选用宽温型大容量锂/亚硫酰氯电池，其平均寿命能达到5年或以上，电池失效就要回收更换。近几年光伏产业迅猛发展，催生了太阳能结合后备电池的混合供电新模式，各种各样实施方案的推出，都在一定程度上延长了设备的工作寿命，但同时也存在以下几个问题：1、大多数方案受稳压器最低输入电压的束缚，导致低于该电压值的较为可观的小能量因处理不到而白白流失；2、太阳能电池板供电能力不足和/或储能器件的额定储能空间未加善用而造成资源浪费；3、后备电池的放电没有得到很好的控制，导致宝贵能源过早过快消减。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，在于避免上述现有技术方案的不足之处而提出一种高能量采集效率、高资源利用率、最优化使用太阳能及后备电池混合供电以延长设备生命周期的车载设备电源系统。

本实用新型解决所述的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

设计、使用一种基于能量采集芯片的车载设备电源系统，包括能量采集芯片、芯片控制输入、后备电池、放电控制电路、储能器件和太阳能电池板，所述能量采集芯片的输入端与太阳能电池板电连接，所述能量采集芯片的控制端与所述芯片控制输入电连接，所述能量采集芯片的储能端与储能器件及放电控制电路的输出端电连接，而该电路的输入端与所述后备电池电连接，所述能量采集芯片的输出端作为负载的电源输出。

所述能量采集芯片，具有微瓦级能量采集能力及低功耗特性，对外连接端口包括输入端、控制端、储能端以及输出端；若所述能量采集芯片没有储能端时，则输出端同时可用作储能端。

更进一步地，所述芯片的控制端具有储能不足信号输出，该信号可连接到放电控制电路用于控制后备电池放电。

所述芯片控制输入，包括：使所述芯片工作时实现最优化能量采集、转储及输出的外围器件及电信号设置。

所述后备电池，是具有耐高温、低自放电特性的、不可充电的一次性电池，可以是锂/亚硫酰氯电池或锂/二氧化锰电池。

所述放电控制电路，用于最优化管理后备电池放电达到延长设备使用寿命的目的，设计时依据设备整体最低工作电压得出后备电池在储能端上的全局最优放电开始电压以及结束电压，然后据此进行所述芯片控制输入和/或自身电路的工作参数设置；系统工作时，根据所述芯片控制端提供的储能不足信号，或自身跟踪比较得到的储能端电压变化情况，在所述储能端上的电压下降到放电开始电压时，允许后备电池可以向储能器件充电，反之若储能端电压上升到放电结束电压时则禁止充电。

更进一步地，所述放电控制电路，包括MOS管和二极管；所述MOS管的输入端与所述后备电池电连接，所述MOS管的控制端接收所述能量采集芯片控制端提供的储能不足信号，所述MOS管的输出端与二极管的正极电连接，二极管的负极与所述储能器件电连接。

所述太阳能电池板，具备光电转换效率高、使用寿命长的特点，可以采用单晶硅、多晶硅或非晶硅太阳能电池板。

所述储能器件，具备较强的脉冲放电能力以及低漏电电流、大容量、耐高温特性，可以采用超级电容、复合电容或薄膜电池。

更进一步地，所述储能器件使用50mF-5F、5V或以上额定电压、低漏电电流的超级电容。

同现有技术相比较，本实用新型基于能量采集芯片的车载设备电源系统具有如下技术效果：1.本电源系统采用能量采集芯片，可采集低至微瓦级别的光伏能量，能大大提高太阳能的能量转换效率，并且可对能量采集芯片进行合理配置最佳工作参数来利用和保存能量，提高能量使用率，减少资源浪费；2.设计放电控制电路，通过设置全局最优后备电池放电策略来补充系统能量，有效避免过早放电的现象，有效延长后备电池和整机设备的使用寿命；3.可控性强，适用面广。

附图说明

图1为本实用新型车载设备电源系统的电路原理示意图；