【应用】朗升提出太阳能+HPC1520+ER14250的ETC系统OBU双电源方案

时间： 2019-07-21 来源：朗升

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随着我国公路建设的高速发展和汽车保有量的增加，智能交通电子收费系统ETC的应用越来越普及。ETC系统通过安装在车辆挡风玻璃上的OBU车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。显然，车载设备OBU是ETC系统的重要部分。

良好的电源供电系统是OBU正常工作的关键。对于OBU电源的设计，需要满足温度等多方面的严苛要求。在工作温度方面，电源需要能够在东北地区冬季（-40℃）、西南地区夏季（+85℃）和东南沿海地区高湿度（85%RH）等极端户外天气的要求下正常工作。同时要满足长寿命，高可靠安全性及环保的要求；此外，对电源还有瞬时大电流脉冲的要求。平均而言，当前我国市场绝大多数的OBU每天交易不到10次，甚至小于1次，从实验室测得的电源消耗数据进行计算，只要电源有1000mAh以上的容量，理论上都可以达到累计交易2万次，5年以上的使用寿命。

对此，目前的市场一般采用太阳能板+锂-亚硫酰氯电池+传统二次锂电池或者采用太阳能板+传统二次锂电池的解决方案。但是，在使用传统二次锂电池的方案存在很多问题。使用半密封电池，高温性能差，容易漏液；低温性能也无法保证，从而导致北方地区冬天无法使用（-40℃等极端环境）。对此，朗升（LongSing）公司采用太阳能板+互联网电池组（即ER14250+HPC1520+光伏复合电池电容电源）的解决方案，成功解决高低温的使用问题。

图1 解决方案示意图

朗升将高能量密度的锂-亚硫酰氯电池ER14250(容量1400mAh)做后备电源与高功率特性的电池电容器HPC1520组合成复合电源。该复合电源具有长寿命、高功率输出、安全可靠、宽温工作等特性，尤其适合于户外低温及高温环境使用。复合电源同时具备了HPC电池电容器高脉冲大功率输出和ER锂-亚硫酰氯电池高可靠长寿命的特点。一般上光伏电池给HPC1520充电，当需要大电流脉冲输出时，直接由HPC电池电容器供电；当光伏不能工作时，则锂-亚硫酰氯电池以小电流给HPC充电，使得锂-亚硫酰氯电池的容量在微小电流下得以完全释放，获得电池容量的最大利用率。此工作原理也正符合OBU电源间歇式工作的需求。

互联网电池组（ER14250+HPC1520)的具体电气参数如下：

结合具体的电气参数可知，电池组的工作温度范围宽至-40~85度，能够在东北地区冬季（-40℃）、西南地区夏季（+85℃）等恶劣环境下正常工作。使用寿命长，使用10年以上的容量保持率依然能高达83%。电池能够高脉冲大功率输出，脉冲输出最大电流高至1A。

在性能可靠性测试中，发现对于OBU车载单元实际工作五年的HPC1520低温-10℃，800mA脉冲放电负载电压略低于新电负载电压0.1V，但仍具有提供满足实际应用中大电流脉冲放电的能力。在长期可靠性测试中，通过日晒实验长期跟踪，复合电源的开路电压和负载电压均保持稳定状态，且从目前450天的实际存储数据来看并无失效电池，保持有较高的可靠性。通过高温60℃存储实验的长期跟踪，复合电源的开路电压和负载电压均保持稳定状态；且从目前300天（等效室温存储15年）的数据来看，无失效电池，可以很稳定的提供电流输出能力。综上，电池组能够提供稳定的输出能力，具有长时间恶劣环境下工作的高可靠性。

朗升提出的ER14250+HPC1520+光伏电池，双电源复合电源解决方案具有全密封性、宽温度使用范围、低自放电率、长寿命、高可靠性、重量轻、安全设计等优点，已成功应用于智能交通系统的各类产品中。经过市场的长期检验，其稳定性能已被广泛认可。对比性能，可优先选用此双电源解决方案。

图2 解决方案产品图

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产品型号	品类	标称电压 (V)	额定容量 (mAh)	电容电压(V)	最大脉冲电流(A)	电压延迟
HPC1520+ER14250	物联网电池组	3.65V	1200mAh	3V	1A	None