本文作者：ST公司 Filippo Colaianni， Oleg Logvinov， Carlo Masseroni， Massimo Panzica

　　前言

　　智慧城市概念是高效可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的重要支住。今天，全世界大多數(shù)人口都居住在城市中心區(qū)，而且研發(fā)發(fā)現(xiàn)，城市人口數(shù)量仍在持續(xù)增長(zhǎng)。城市人口增長(zhǎng)是導(dǎo)致CO2 排放量增加的主要原因之一。城市智能化意味著我們需要采用一個(gè)以高能效、可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能環(huán)保為特色且能夠提高城市居民的生活品質(zhì)的城市模型，這是解決全球氣候變化難題的新戰(zhàn)略。

　　新興起的智慧城市模型是由一個(gè)各種創(chuàng)新技術(shù)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)，這些創(chuàng)新技術(shù)包括智能路燈、智能電表、智能樓宇、智能停車場(chǎng)和電動(dòng)汽車（E-Mobility）。需要強(qiáng)調(diào)地是，為達(dá)到雙向信息交換的目的，這些技術(shù)必須使用不同類型的通信接口。意法半導(dǎo)體能夠提供這些技術(shù)所需的全部接口：WiFi、藍(lán)牙、RFSubGhz無線通信和寬帶/窄帶電力線通信。

　　在智慧城市背景下，電動(dòng)汽車，無論是私家車還是公共汽車，在不久的將來將成為增長(zhǎng)最快的應(yīng)用。

　　插電式電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)充電應(yīng)用情景

　　智能電動(dòng)汽車是智慧城市中的一個(gè)重要角色。可持續(xù)發(fā)展的城市交通工具要求在智慧城市網(wǎng)絡(luò)中集成電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施。作為一個(gè)靈活的智慧城市的系統(tǒng)組成部分，電動(dòng)汽車須支持主動(dòng)需求響應(yīng)方案，幫助把電力需求移至再生能源供給充足時(shí)段，并兼作額外的再生能源蓄電池。

　　在本文中，插電式電動(dòng)汽車（PEV）指可以使用外部電源充電的以電動(dòng)汽車 ，插電式電動(dòng)汽車分為兩種：

　　- 電池電動(dòng)汽車（BEV）俗稱純電動(dòng)汽車，所有的動(dòng)力均由外部電源提供，因此沒有傳統(tǒng)汽車上的內(nèi)燃機(jī)式發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　- 插電式混動(dòng)汽車（PHEV）：同時(shí)搭載常規(guī)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和電力推動(dòng)系統(tǒng)。

　　為攻克電動(dòng)汽車充電控制這一難題，需要在電動(dòng)汽車（EV）和電動(dòng)汽車的供電設(shè)備（EVSE）之間執(zhí)行一個(gè)通信協(xié)議。因此，市場(chǎng)出現(xiàn)了一種通過充電線纜內(nèi)的控制導(dǎo)頻線傳輸脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)的信令協(xié)議。

　　- 供電設(shè)備檢測(cè)到插電式電動(dòng)汽車（PEV）

　　- 供電設(shè)備通知電動(dòng)汽車供電就緒

　　- 確定插電式電動(dòng)汽車的通風(fēng)要求

　　- 向插電式電動(dòng)汽車提供供電設(shè)備的電流容量信息

　　這個(gè)技術(shù)規(guī)范最初出現(xiàn)在2001版的SAE J1772標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，隨后又被IEC 61851標(biāo)準(zhǔn)引用。

　　圖1  J1772 信號(hào)電路

　　根據(jù)IEC 61851-1標(biāo)準(zhǔn)，供電設(shè)備通過調(diào)節(jié)PWM占空比向電動(dòng)汽車發(fā)送最大有效充電功率信號(hào)，同時(shí)電動(dòng)汽車返回四個(gè)改變電壓值不同的狀態(tài)信號(hào)，見下圖：

　　圖2：IEC 61851利用PWM信號(hào)表示電動(dòng)汽車狀態(tài)

　　不過，在實(shí)際智能電網(wǎng)應(yīng)用中，電網(wǎng)兼容性和快速充電管理則需要更多的復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。目前，ISO/IEC 15118 聯(lián)合工作組技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的汽車電網(wǎng)通信接口（V2GCI）對(duì)該數(shù)字通信有明確的規(guī)定。在傳導(dǎo)式充電應(yīng)用領(lǐng)域，電力線通信（PLC）協(xié)議是在充電線纜的控制導(dǎo)頻線上應(yīng)用ISO/OSI 第1和第2層技術(shù)。

　　IEEE P1901 （HomePlug AV/GP）是電力線寬帶標(biāo)準(zhǔn)（BPL），是電動(dòng)汽車與充電站和智能電網(wǎng)之間的基于IP的電力線通信標(biāo)準(zhǔn)。HomePlug® Green PHY （GP）規(guī)范是電力線通信協(xié)議，用于滿足智能電網(wǎng)應(yīng)用的特殊需求，支持汽車與電網(wǎng)之間的通信，同時(shí)兼容HomePlug AV產(chǎn)品和IEEE 1901標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)化組織與主要電力企業(yè)合作開發(fā)的，旨在于大幅降低功耗和成本。

　　圖3：在智慧家居中集成的典型的電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)

　　HomePlug GP可視為一個(gè)簡(jiǎn)化的低功耗的低數(shù)據(jù)速率版的HomePlug AV，方便芯片廠商研制易用的高速的Green PHY芯片。該標(biāo)準(zhǔn)的向后兼容性準(zhǔn)許設(shè)備廠商使用現(xiàn)有的HomePlug AV芯片部署產(chǎn)品原型和早期研發(fā)的產(chǎn)品。

　　在這種情況下，意法半導(dǎo)體的新產(chǎn)品ST2100 STreamPlug系統(tǒng)芯片（SoC）將目標(biāo)應(yīng)用鎖定世界智能家居和智能電網(wǎng)市場(chǎng)。該產(chǎn)品完全符合V2GI通信要求，支持HomePlug Green PHY技術(shù)規(guī)范，可實(shí)現(xiàn)汽車電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和主動(dòng)需求響應(yīng)應(yīng)用。

　　本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)7月《汽車電子特刊》Change The World欄目，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！