G3-PLC技术实现电动车充电智能化

摘要：本文剖析了电动车（EV）与电动车供电设备（EVSE）之间可靠通信所需的标准要求。数据表明G3-PLC系统完全满足汽车和电力行业的通信标准。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。

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IEEE® ISPLC文献¹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。

图1. 用于测试G3-PLC工作状况的250A直流充电器频谱