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          電動(dòng)車充電智能化挑戰(zhàn) G3-PLC技術(shù)解決

          作者: 時(shí)間:2013-01-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            (EV)和插電式混合動(dòng)力車(PHEV)正在形成一個(gè)前所未有、充滿活力的移動(dòng)電能消費(fèi)類市場(chǎng),電力提供方(電力公司)和汽車所有者之間的關(guān)系也日益清晰。許多電力公司已經(jīng)或正在計(jì)劃為EV用戶提供特殊的費(fèi)率標(biāo)準(zhǔn),包括固定月費(fèi)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)系已開始形成。由于EV儲(chǔ)能容量較大,通常為10kVH,在數(shù)小時(shí)內(nèi)需要吸收80A甚至更大的電流。這為電網(wǎng)設(shè)備增添了重大壓力,特別是對(duì)于低壓變壓器,可能在為用戶家庭供電時(shí)產(chǎn)生過熱甚至發(fā)生故障。另外,EV儲(chǔ)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(jī)。

            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(shí)別每一輛汽車,并且需要通過雙向通信進(jìn)行電能流向、用電量的計(jì)量。為滿足這一新的市場(chǎng)需求,包括汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在內(nèi)的各標(biāo)準(zhǔn)組織,開始著手制定連接EV和充電站(稱為供電單元,EVSE)的通信標(biāo)準(zhǔn)。將這種安全、可靠的雙向通信能力集成到當(dāng)前的供電系統(tǒng),涉及到諸多關(guān)鍵問題。同時(shí),隨著EV充電成為一項(xiàng)關(guān)鍵的行業(yè)需求,面向智能電網(wǎng)的新標(biāo)準(zhǔn)G3-PLC脫穎而出,成為利用電力線通信管理電網(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(shù)據(jù)表明完全滿足汽車與電力行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過全球各地測(cè)試檢驗(yàn)的G3-PLC方案是最佳的低頻通信方案。

            EV-EVSE通信標(biāo)準(zhǔn)

            在過去的三年中,汽車廠商已經(jīng)調(diào)研、測(cè)試了各種不同的EV-EVSE通信方案。最近,汽車聯(lián)盟也將其測(cè)試結(jié)果鎖定在兩種電力線通信(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(zhàn),設(shè)計(jì)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(shù)據(jù)通信和滿足汽車級(jí)要求的部件

            滿足EMC、聯(lián)合干擾及串?dāng)_限制

            符合全球范圍的電力線規(guī)范

            通過控制線工作

            工作在交流或直流電網(wǎng)

            對(duì)能源管理系統(tǒng)提供安全的聯(lián)網(wǎng)支持

            此外,汽車解決方案為IC設(shè)計(jì)者和制造商帶來了特殊挑戰(zhàn)。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,滿足汽車的相關(guān)認(rèn)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,在汽車行業(yè)調(diào)研的同時(shí),電力行業(yè)也在開發(fā)使用壽命長(zhǎng)達(dá)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(guó)電力集團(tuán)(EDF)。目前已經(jīng)推出G3-PLC電力線調(diào)制解調(diào)器,可以工作在負(fù)信噪比(SNR)的惡劣環(huán)境下。無論怎樣強(qiáng)調(diào)G3-PLC技術(shù)的重要性都不為過,它已成為確保任何 EV-EVSE條件下可靠通信的關(guān)鍵。

            美國(guó)能源部2009年資助的獨(dú)立直流充電試驗(yàn)結(jié)果證明了EV-EVSE通信所面臨的困難,測(cè)試結(jié)果顯示Maxim的G3-PLC電力線調(diào)制解調(diào)器具有高度可靠的通信能力,能夠適應(yīng)任何工作條件。

            強(qiáng)噪聲充電電纜

            大多數(shù)獨(dú)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(xiàn)可靠通信的PLC系統(tǒng)。測(cè)試數(shù)據(jù)(圖1)顯示,噪聲可能比信號(hào)強(qiáng) 20dB,甚至更高;此外,開關(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關(guān)電源。采用專有技術(shù)應(yīng)對(duì)惡劣的環(huán)境條件,包括可靠工作模式(robo模式)、自適應(yīng)頻率映射、兩級(jí)糾錯(cuò)和二維梳狀濾波等。這些功能在IEEEISPLC文獻(xiàn)中有詳細(xì)介紹并經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證,G3-PLC能夠跨變壓器實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)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用于戶外通信的主要障礙。然而,由于G3- PLC系統(tǒng)工作在較低頻率(500kHz以下),并且針對(duì)全球的智能電網(wǎng)設(shè)計(jì),克服了EMC這一難題。實(shí)際上,初步試驗(yàn)已經(jīng)顯示在低頻帶(500kHz),EMC水平低于CISPR-25的限制門限,隨后的大量試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。


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