电动车充电智能化挑战 G3-PLC技术解决

　　电动车（EV）和插电式混合动力车（PHEV）正在形成一个前所未有、充满活力的移动电能消费类市场，电力提供方（电力公司）和汽车所有者之间的关系也日益清晰。许多电力公司已经或正在计划为EV用户提供特殊的费率标准，包括固定月费率。

　　EV为电能市场注入了新的活力和需求。实际上，EV与能源提供者之间相互依存的关系已开始形成。由于EV储能容量较大，通常为10kVH，在数小时内需要吸收80A甚至更大的电流。这为电网设备增添了重大压力，特别是对于低压变压器，可能在为用户家庭供电时产生过热甚至发生故障。另外，EV储备的电能也可以产生电流倒灌，向电网输送电能，以解决供电高峰时期的电力需求，避免启动高碳排放的柴油发电机。

　　为了建立这种新型互动关系，EV和能源提供者必须相互沟通。电力公司必须能够识别每一辆汽车，并且需要通过双向通信进行电能流向、用电量的计量。为满足这一新的市场需求，包括汽车工程师协会（SAE）、国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）在内的各标准组织，开始着手制定连接EV和充电站（称为电动车供电单元，EVSE）的通信标准。将这种安全、可靠的双向通信能力集成到当前的供电系统，涉及到诸多关键问题。同时，随着EV充电成为一项关键的行业需求，面向智能电网的新标准G3-PLC脱颖而出，成为利用电力线通信管理电网能源的领先技术。

　　本文分析了可靠的EV-EVSE通信关键要求，数据表明G3-PLC系统完全满足汽车与电力行业的新标准。经过全球各地测试检验的G3-PLC方案是最佳的低频通信方案。

　　EV-EVSE通信标准

　　在过去的三年中，汽车厂商已经调研、测试了各种不同的EV-EVSE通信方案。最近，汽车联盟也将其测试结果锁定在两种电力线通信（PLC）解决方案，并将G3-PLC重点作为低频通信选择。一套切实可行的通信方案面临众多挑战，设计人员也在积极探求任何可行性方案。

　　通信方案需要遵循的关键原则是：

　　可靠性——可靠的数据通信和满足汽车级要求的部件

　　满足EMC、联合干扰及串扰限制

　　符合全球范围的电力线规范

　　通过控制线工作

　　工作在交流或直流电网

　　对能源管理系统提供安全的联网支持

　　此外，汽车解决方案为IC设计者和制造商带来了特殊挑战。IC必须能够承受恶劣的工作环境，必须可靠工作10到20年，满足汽车的相关认证/质量保证体系要求。

　　G3-PLC——EV-EVSE通信技术的最佳选择

　　一段时间以来，在汽车行业调研的同时，电力行业也在开发使用寿命长达10年之久的高可靠性G3-PLC方案。这些成果已经得到世界最大电力公司的支持，包括法国电力集团（EDF）。目前已经推出G3-PLC电力线调制解调器，可以工作在负信噪比（SNR）的恶劣环境下。无论怎样强调G3-PLC技术的重要性都不为过，它已成为确保任何 EV-EVSE条件下可靠通信的关键。

　　美国能源部2009年资助的独立直流充电试验结果证明了EV-EVSE通信所面临的困难，测试结果显示Maxim的G3-PLC电力线调制解调器具有高度可靠的通信能力，能够适应任何工作条件。

　　强噪声充电电缆

　　大多数独立的PLC方案都工作在较低电流，G3-PLC是唯一能够在250A下实现可靠通信的PLC系统。测试数据（图1）显示，噪声可能比信号强 20dB，甚至更高；此外，开关电源所产生的噪声频率也不相同，取决于具体使用的开关电源。G3-PLC系统采用专有技术应对恶劣的环境条件，包括可靠工作模式（robo模式）、自适应频率映射、两级纠错和二维梳状滤波等。这些功能在IEEEISPLC文献中有详细介绍并经过现场测试验证，G3-PLC能够跨变压器实现可靠的数据通信。

　　EMC抑制

　　在G3-PLC收发器推出之前，电磁兼容性（EMC）一直是困扰PLC用于户外通信的主要障碍。然而，由于G3- PLC系统工作在较低频率（500kHz以下），并且针对全球的智能电网设计，克服了EMC这一难题。实际上，初步试验已经显示在低频带（500kHz），EMC水平低于CISPR-25的限制门限，随后的大量试验也证明了这一点。

　　联合干扰与串扰

　　通常情况下，充电站会对平行排列的多台电动车充电，一旦发生通信误码，将会造成计费错误。因此，联合干扰和串扰成为EV-EVSE网络主要关心指标。汽车行业最初考虑在这一应用中采用无线通信方案，但事实证明这一方案无法保证可靠的联合充电。

PLC确保为正在充电的EV正确计费，采用G3-PLC技术解决这一问题。EVSE开关断开时，无法进行通信（图2），保证在具有多条充电线路的 EVSE中无法通过开路触点通信或在充电线路之间通信。这一功能在新近的ISO15118PT4试验中得到了进一步证实，试验中将G3-PLC信号增大到正常工作水平的10倍，以引入串扰。在标称条件乃至更嘈杂的工作条件下，未检测