電動(dòng)車(chē)充電智能化挑戰 G3-PLC技術(shù)解決

　　電動(dòng)車(chē)（EV）和插電式混合動(dòng)力車(chē)（PHEV）正在形成一個(gè)前所未有、充滿(mǎn)活力的移動(dòng)電能消費類(lèi)市場(chǎng)，電力提供方（電力公司）和汽車(chē)所有者之間的關(guān)系也日益清晰。許多電力公司已經(jīng)或正在計劃為EV用戶(hù)提供特殊的費率標準，包括固定月費率。

　　EV為電能市場(chǎng)注入了新的活力和需求。實(shí)際上，EV與能源提供者之間相互依存的關(guān)系已開(kāi)始形成。由于EV儲能容量較大，通常為10kVH，在數小時(shí)內需要吸收80A甚至更大的電流。這為電網(wǎng)設備增添了重大壓力，特別是對于低壓變壓器，可能在為用戶(hù)家庭供電時(shí)產(chǎn)生過(guò)熱甚至發(fā)生故障。另外，EV儲備的電能也可以產(chǎn)生電流倒灌，向電網(wǎng)輸送電能，以解決供電高峰時(shí)期的電力需求，避免啟動(dòng)高碳排放的柴油發(fā)電機。

　　為了建立這種新型互動(dòng)關(guān)系，EV和能源提供者必須相互溝通。電力公司必須能夠識別每一輛汽車(chē)，并且需要通過(guò)雙向通信進(jìn)行電能流向、用電量的計量。為滿(mǎn)足這一新的市場(chǎng)需求，包括汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）、國際標準化組織（ISO）和國際電工委員會(huì )（IEC）在內的各標準組織，開(kāi)始著(zhù)手制定連接EV和充電站（稱(chēng)為電動(dòng)車(chē)供電單元，EVSE）的通信標準。將這種安全、可靠的雙向通信能力集成到當前的供電系統，涉及到諸多關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，隨著(zhù)EV充電成為一項關(guān)鍵的行業(yè)需求，面向智能電網(wǎng)的新標準G3-PLC脫穎而出，成為利用電力線(xiàn)通信管理電網(wǎng)能源的領(lǐng)先技術(shù)。

　　本文分析了可靠的EV-EVSE通信關(guān)鍵要求，數據表明G3-PLC系統完全滿(mǎn)足汽車(chē)與電力行業(yè)的新標準。經(jīng)過(guò)全球各地測試檢驗的G3-PLC方案是最佳的低頻通信方案。

　　EV-EVSE通信標準

　　在過(guò)去的三年中，汽車(chē)廠(chǎng)商已經(jīng)調研、測試了各種不同的EV-EVSE通信方案。最近，汽車(chē)聯(lián)盟也將其測試結果鎖定在兩種電力線(xiàn)通信（PLC）解決方案，并將G3-PLC重點(diǎn)作為低頻通信選擇。一套切實(shí)可行的通信方案面臨眾多挑戰，設計人員也在積極探求任何可行性方案。

　　通信方案需要遵循的關(guān)鍵原則是：

　　可靠性——可靠的數據通信和滿(mǎn)足汽車(chē)級要求的部件

　　滿(mǎn)足EMC、聯(lián)合干擾及串擾限制

　　符合全球范圍的電力線(xiàn)規范

　　通過(guò)控制線(xiàn)工作

　　工作在交流或直流電網(wǎng)

　　對能源管理系統提供安全的聯(lián)網(wǎng)支持

　　此外，汽車(chē)解決方案為IC設計者和制造商帶來(lái)了特殊挑戰。IC必須能夠承受惡劣的工作環(huán)境，必須可靠工作10到20年，滿(mǎn)足汽車(chē)的相關(guān)認證/質(zhì)量保證體系要求。

　　G3-PLC——EV-EVSE通信技術(shù)的最佳選擇

　　一段時(shí)間以來(lái)，在汽車(chē)行業(yè)調研的同時(shí)，電力行業(yè)也在開(kāi)發(fā)使用壽命長(cháng)達10年之久的高可靠性G3-PLC方案。這些成果已經(jīng)得到世界最大電力公司的支持，包括法國電力集團（EDF）。目前已經(jīng)推出G3-PLC電力線(xiàn)調制解調器，可以工作在負信噪比（SNR）的惡劣環(huán)境下。無(wú)論怎樣強調G3-PLC技術(shù)的重要性都不為過(guò)，它已成為確保任何 EV-EVSE條件下可靠通信的關(guān)鍵。

　　美國能源部2009年資助的獨立直流充電試驗結果證明了EV-EVSE通信所面臨的困難，測試結果顯示Maxim的G3-PLC電力線(xiàn)調制解調器具有高度可靠的通信能力，能夠適應任何工作條件。

　　強噪聲充電電纜

　　大多數獨立的PLC方案都工作在較低電流，G3-PLC是唯一能夠在250A下實(shí)現可靠通信的PLC系統。測試數據（圖1）顯示，噪聲可能比信號強 20dB，甚至更高；此外，開(kāi)關(guān)電源所產(chǎn)生的噪聲頻率也不相同，取決于具體使用的開(kāi)關(guān)電源。G3-PLC系統采用專(zhuān)有技術(shù)應對惡劣的環(huán)境條件，包括可靠工作模式（robo模式）、自適應頻率映射、兩級糾錯和二維梳狀濾波等。這些功能在IEEEISPLC文獻中有詳細介紹并經(jīng)過(guò)現場(chǎng)測試驗證，G3-PLC能夠跨變壓器實(shí)現可靠的數據通信。

　　EMC抑制

　　在G3-PLC收發(fā)器推出之前，電磁兼容性（EMC）一直是困擾PLC用于戶(hù)外通信的主要障礙。然而，由于G3- PLC系統工作在較低頻率（500kHz以下），并且針對全球的智能電網(wǎng)設計，克服了EMC這一難題。實(shí)際上，初步試驗已經(jīng)顯示在低頻帶（500kHz），EMC水平低于CISPR-25的限制門(mén)限，隨后的大量試驗也證明了這一點(diǎn)。