本文探討了電動汽車 （EV） 和電動汽車服務設備 （EVSE） 之間可靠通信所需的標準。數據將表明G3-PLC系統已經滿足汽車和公用事業行業制定的標準。多項國際測試證明，G3-PLC實現是最佳的低頻解決方案。

電動汽車（EV）和插電式混合動力電動汽車（PHEV）首次建立了一個可行的移動電能消費者市場。毫不奇怪，電力供應商（公用事業公司）和車主之間的新關系正在出現。許多公用事業公司已經或計劃向電動汽車車主提供特殊關稅，包括固定的月費率。

電動汽車對電力供應本身提出了新的動力和要求。事實上，電動汽車和能源供應商之間正在發展一種共生關系。

由于其大存儲容量（通常為10kVH），電動汽車在數小時內吸收80A或更高的電流。這給電網組件帶來了壓力，尤其是低壓變壓器，在為消費者家庭提供服務時可能會過熱和失效。同時，電動汽車的蓄電容量也可以逆轉電流。然后，它可以將電力供應回電網，從而幫助公用事業公司滿足需求高峰，而無需啟動高碳輸出的柴油發電機。

為了實現這種新的動態關系，電動汽車和能源供應商必須進行溝通。公用事業公司必須能夠驗證單個車輛，并且需要雙向通信來支持功率流速和方向的協商。為了滿足這一新的市場需求，包括汽車工程師協會（SAE）、國際標準化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）在內的標準組織正在努力指定連接電動汽車和充電站的通信系統，稱為電動汽車服務設備（EVSE）。將這種安全、可靠的雙向通信集成到現有的電力輸送系統中涉及許多關鍵的設計問題。與此同時，隨著電動汽車充電已成為關鍵的行業需求，智能電網的新標準G3-PLC已成為電力線上能源管理通信的領先技術。

本文探討了可靠的 EV 到 EVSE 通信所需的標準。數據將表明G3-PLC系統已經滿足汽車和公用事業行業制定的標準。多項國際測試證明，G3-PLC實現是最佳的低頻解決方案。

EV 到 EVSE 的通信標準

三年多來，汽車公司一直在研究和測試各種EV到EVSE通信解決方案。汽車界已將其測試范圍縮小到兩種電力線通信（PLC）解決方案，重點是G3-PLC系統作為低頻選項。可行的通信系統面臨的挑戰很多，設計人員正在考慮所有可能性。

重要的溝通標準是：

可靠性 — 強大的通信和汽車級組件

遵守 EMC、關聯和串擾要求

全球遵守電力線法規

在控制先導線上操作

在交流或直流電源上運行

為能源管理系統提供安全聯網支持

此外，汽車解決方案對IC設計人員和制造商提出了特殊的挑戰。IC必須在對環境不利的條件下生存。它必須可靠運行 10 到 20 年，并滿足汽車特定的認證/質量保證計劃。

G3-PLC 針對 EV 到 EVSE 通信進行了優化

一段時間后，在汽車行業調查的同時，公用事業行業一直在開發具有10+年使用壽命的穩健，高可靠性的G3-PLC實現。這些努力得到了世界上最大的公用事業公司的支持，包括法國電力公司（EDF?）。G3-PLC 電力線調制解調器設計用于在預期負信噪比 （SNR） 的惡劣條件下獨特工作。這種G3-PLC能力的重要性怎么強調都不為過。這對于確保在EV到EVSE的所有條件下進行可靠通信至關重要。

2009年美國能源部資助的獨立直流充電測試證明了電動汽車到EVSE通信可能面臨的困難。這些測試發現，Maxim G3-PLC電力線調制解調器強大的通信能力支持在所有條件下工作。

處理高噪聲充電電纜

大多數測試的獨立 PLC 解決方案都在較低的安培下工作;G3-PLC是唯一經過測試的PLC系統，在250A下可靠運行。測試數據（圖1）顯示，噪聲可以比信號高20dB或更高。開關電源的噪聲也可能處于不同的頻率，具體取決于切換器。G3-PLC系統具有獨特的功能來應對這種惡劣的條件，包括魯棒模式（機器人模式），自適應音調映射，兩級糾錯和二維交織器。這些功能在IEEE? ISPLC論文1中進行了詳細描述，并在現場測試中得到了驗證，使G3-PLC具有通過電話桿線路變壓器進行可靠通信的獨特功能。

圖1.用于測試 G3-PLC 操作的 250A 直流充電器的頻譜。

對抗電磁兼容

在G3-PLC收發器出現之前，電磁兼容性（EMC）通常是家庭外PLC實施中的一個關鍵缺點。但是，由于G3-PLC系統在低頻（低于500kHz）下運行，并且專為全球智能電網公用事業網絡而設計，因此EMC不是問題。事實上，初步測試顯示，在低頻段（低于500kHz）的EMC水平低于CISPR-25限制。這一性能后來在眾多獨立測試中得到證實。

防止關聯和串擾干擾

電動汽車通常與相鄰車輛并排充電。因此，關聯和串擾是EV到EVSE網絡的主要關注點，因為錯誤的通信會導致計費錯誤。汽車行業最初考慮為這種應用提供無線解決方案，但事實證明，保證正確的關聯是一個問題。

PLC保證正在充電的電動汽車是計費的電動汽車。G3-PLC 實現解決了此問題。當 EVSE 開關打開時，無法進行通信（圖 2）。這可確保在具有多條充電線的 EVSE 中，不會在開路觸點之間或充電線之間發生通信。這種性能在最近的ISO 15118 PT4測試中得到了進一步證實，其中G3-PLC信號增加到正常工作水平的10倍以顯示串擾。在正常甚至更高的工作條件下，沒有檢測到串擾。

圖2.使用 G3-PLC 時，發送和接收信號顯示開路觸點之間沒有通信。

使用全球解決方案是汽車制造商的一個關鍵目標。G3-PLC系統已在世界許多地方進行了廣泛的測試;每個頻段都在10kHz至500kHz范圍內的國際許可頻段中運行。為了支持許可頻段的區域差異，可以對Maxim G3-PLC實現進行編程，使其符合部署時的區域設置。因此，對于歐洲公用事業測試，G3-PLC系統在CENELEC? A頻段（高達95kHz）中編程。在美洲，G3-PLC在FCC頻段（最高490kHz）和日本的ARIB頻段（高達450kHz）中編程。

在控制先導線上運行

針對控制先導的設計增加了 G3-PLC 收發器克服的額外挑戰。為了符合SAE J1772規范，在先導線上運行時需要兩個關鍵特性：超低電壓和耦合，因此不會干擾PWM參數。由于G3-PLC系統堅固耐用，因此在低電壓（和低電流）下運行不是問題。圖3顯示，可以在500mV以下實現工作，無需丟失數據包或重復。

圖3.控制導頻線上電感耦合G3-PLC信號的示波器圖支持PWM和PLC通信。

同樣重要的是，既要避免加載PWM信號（這會對壓擺率產生不利影響），又要避免來自1kHz、12V信號的PWM諧波。為了確保PWM頻段和G3-PLC傳輸沒有重疊，G3-PLC系統設置為在150kHz以上工作。為了確保PWM壓擺率在系統限值范圍內，電感耦合是容性耦合的一種選擇。

多功能性意味著更多的可能性

G3-PLC 實施已作為交流電源解決方案被眾多全球公用事業公司廣泛測試。SAE贊助的測試已經獨立驗證了G3-PLC系統可以零錯誤地發送數千萬條汽車公用事業消息。這種非常可靠的性能是可能的，因為G3-PLC系統可以在有源和無源線路（交流電源，控制先導，CAN或任何介質）上運行。

隨著對在高級計量基礎設施 （AMI） 中實施 G3-PLC 的濃厚興趣，交流電源上的 EV-EVSE 通信開啟了一個有趣的可能性：讓 G3-PLC 系統直接與儀表通信。預計家中的 EVSE 將有一個單獨的專用斷路器，從而提供返回主外部斷路器的直接路徑。因此，相位差不會成為問題。

在汽車制造商開始要求IPv6尋址之前，一些公用事業公司正在將IPv6尋址添加到G3-PLC系統要求中。事實上，IPv4地址幾乎已經用完了，正如Stephen Shankland的ZDNet文章2中所述。因此，支持IPv6始終是重中之重。G3-PLC實現使用6LowPAN壓縮來確保真正的IPv6尋址。借助 G3-PLC 中真正的 IPv6 網絡，PHY 和 MAC 無關的能源管理解決方案可通過其網絡無縫運行。

審核編輯：郭婷