宽带PLC通信技术在电动汽车交流充电中的应用分析

2012年电力通信管理与智能电网通信技术论坛论文集3结束语以HTML5为代表的新一代移动Web技术已成为移动Internet领域的热点，并受到了信息和通信行业的广泛关注. 的主要信息和通信技术巨头，电信运营商，浏览器制造商等都参与了移动Web技术的推广和应用，并且移动Web技术的国际标准也在不断提高. 本文分析了移动网络技术的定义和技术优势，结合中国智能电网的建设过程，分析了移动网络技术与智能电网的融合方法，涉及的电力业务和预期利润模型，为移动网络服务技术. 智能电网信息交流平台提供参考. 参考文献1工业和信息技术部电信研究所. 新一代移动网络技术白皮书，20122年刘振亚，智能电网知识读者. 北京: 中国电力出版社，20103刘建明，李向振等. 物联网与智能电网. 北京: 电子工业出版社，2012（收稿日期: 2012-10-25）宽带PLC技术的进步为其在智能电网中的应用提供了可能. 关于交流充电中电动汽车与电网之间的通信，尚无相关的国家标准发布. 在比较了几种可能的通信方式之后，根据充电接口的实际定义，提出了一种基于宽带PLC通信技术的解决方案.

关键字PLC通讯； HPGP；电动汽车；充电宽带PLC通信技术在电动汽车交流充电中的应用分析吕晓荣，耿群峰（中国电力科学研究院，南京210061）摘要1引言电动汽车的发展已被世界各国广泛建立，以确保能源安全是转变低碳经济的重要途径，中国已将电动汽车列为战略性新兴产业，并大力推动其工业应用. 电动汽车应用后，将给充电设施的发展和电网的运行带来新的挑战: 将引发新的负荷增长，并进一步增加电网的峰谷差；产生大量的充电设施建设需求，并升级和规划电网建设. 提出更高的要求；充电需求具有随机性和分散性的特点，增加了配电网的运行和管理难度. 在智能电网的背景下，实施电动汽车充电智能管理可以避免电动汽车充电需求对电网的不利影响，提高电网的运行效率. 电动汽车充电需求的有效管理和利用是智能电网研究的热点. 为了实现对电动汽车充电要求的有效管理和利用，有必要首先实现电动汽车与电网之间的接口，包括充电（将来基于V2G的应用程序还将包括放电）接口和通信接口. 关于充电接口，已经颁布了国家标准“ G​​B / T 20234-2011电动汽车导电充电连接装置”系列[1]，解决了充电服务提供商和5292012电力通信管理与智能化所造成的先前问题. 网格通信技术论坛会议论文集汽车制造商之间的充电接口不匹配造成的混乱，确保了电动汽车和充电设施的互连.

就通信接口标准而言，目前颁布的唯一国家标准是《 GB / T27930-2011电动汽车车狭窄，传输速率低，无法满足宽带发展的需求. 要求. 目前，PLC技术正朝着大容量，高速的方向发展. 同时，它正在转向低压配电网络（380/220 V）进行载波通信，以便家庭用户可以使用电力线拨打电话和上网.

PLC技术可以充分利用最流行的电力线网络资源，而无需重新布线，用户可以通过整个建筑物的电源插座实现高速Internet访问，并具有其他访问方法的无与伦比的优势[4]. PLC具有以下特点. （1）实现成本低. 由于使用现有的低压配电网络作为通道，因此不需要额电力线的覆盖范围是任何其他网络都无法比拟的. 通过这个网络，PLC可以渗透到每个家庭，为互联网的发展创造巨大的空间. （3）高速PLC可以提供高速传输. 当前，其传输速率在4.5到200 Mbit / s之间变化，具体取决于设备制造商. （4）永远的PLC属于“即插即用”，无需繁琐的拨号过程，接通电源等效于访问网络. （5）便利性无论房屋的哪个角落，只要将其连接到房间的任何电源插座上，都可以立即享受PLC带来的高速网络. 同时，利用低压配电网实现高速通信还存在以下问题[4]: 高频信号衰减大;电力线上的噪声干扰大，一些大功率电气设备频繁开关，电力线上产生各种噪声. 低压电网拓扑复杂，分支多，衰减大，导致多径反射，导致信号选择性衰减和符号间干扰.

针对这些问题，相关的研究机构进行了各种研究和模拟[5-7]. 在参考文献[8]中总结了解决这些问题的各种解决方案和措施. 3现有的电动汽车交流充电接口当前电动汽车交流充电接口由GB / T 20234.1和GB / T 20234.2 [9,10]定义. 交流充电接口的电气拓扑如图1所示. 在图1中，L和N是交流充电的电源端子. PE是保护性接地端子； CC是电动汽车与交流充电装置之间的连接确认信号. CP是控制确认行. 充电接口如图2 [10]所示，每个触点的电气参数和功能定义如表1所示. 当充电电缆连接到电源设备（以下称为EVSE）和电动汽车（ （以下称为EV），在EV检测到通过CC端子的电缆连接后，它会闭合S2开关，以向EVSE表示已准备好开始充电. EVSE使用检测点1来测量CP线上的电压变化，以检测EV的不同状态. 当EVSE检测到EV准备好开始充电时，它首先在CP线上输出10％〜96％的PWM占空比信号，表明EVSE的最大输出电流范围为6〜80 A [11]. GB / T20234.2-2011中规定的EVSE最大输出电流为32 A，对应的PWM信号占空比为53.3％.

EV收到此PWM占空比信号后，它将以此为基础来限制车载充电器的最大输出. EVSE在检测到实际输出电流大于此限制后可以终止充电过程. 4从以上分析可以看出实现EVSE与EV之间的通信的重要性. 目前，EVSE和EV之间的通信只能依靠硬件I / O. 尽管电网可以根据其自身的控制策略将其输出电流限制通知EVSE，然后EVSE可以通过PWM信号通知EV调整其充电功率，但是此过程完全是一维的，这是负面的5302012电力通信管理与智能电网通信技术论坛论文集图1交流充电电路拓扑图（模式3，连接方式B）图2交流充电插头的触点布置表1触点的电气参数和功能定义触点编号/额定电压的标识和额定电流功能定义1-（L）250 V / 440 V 16 A / 32 A交流电源2-（NC1）-备用触点3-（NC2）-备用触点4-（N）250 V / 440 V 16 A / 32中性线5-（PE）-保护性接地6-（CC）30 V 2充电连接确认7-（CP）30 V 2控制确认是充电控制的一种. 在此过程中，根本没有考虑电动汽车方面的需求.

实现EVSE和EV之间的高层通信，即在两者之间建立点对点通信，以实现充电过程的协调，控制和管理功能. 通过双方之间的沟通，EVSE和EV可以就双方的不同需求进行谈判. 不同的要求包括电价，负荷控制策略以及电网侧功能设备在不同时间的限值;电动汽车的充电功率要求，充电时间要求以及充电开始和结束时间要求. 双方协商并制定了双方同意遵守的收费计划曲线，然后根据该曲线控制了整个充电过程的进度. 如果在此过程中任何一方的需求发生了变化，则充电控制曲线也可以重新协商. 通过实施电动汽车充电的智能管理，可以避免电动汽车充电需求对电网的不利影响，可以提高电网的运行效率. 同时，它也满足了电动汽车的充电需求，实现了双方的双赢局面. 5 PLC通讯的实现5.1通讯接口方式的选择为了实现EVSE与EV之间的高层通讯，首要的问题是解决两者之间的通讯接口问题. 共有三个选项. （1）专用通讯电缆可以实现RS-232，RS-485，CAN等串行接口;或实现以太网.

（2）可用的无线方法是GPRS，Wi-Fi等. （3）运营商通信装置，它使用属内壳，并在外部添加了装饰性非金属壳.

以这种方式，为了减小金属内壳对无线信号的屏蔽效果，需要将用于无线通信的天线放置在内壳的为2〜30 MHz，最大PHY峰值速率为200 Mbit / s. 为了满足公共电源公司对智能电网应用的要求，HPA制定了Home Plug Green PHY（HPGP）规范. HPGP是HomePlug AV1.1规范的简化版本，并且还具有支持智能电网和汽车应用的独特功能.

它可以与现有的电力线宽带技术HomePlug AV（HPAV）规范和IEEE P1901标准[13]完全互操作. 除了出色的可靠性和广泛的覆盖范围外，公共供电公司对电力线通信（PLC）技术的要求还要求更低的功耗和成本. HPGP提供的峰值PHY速率为10 Mbit / s，这为当前和未来的智能电网应用（尤其是在电动汽车充电应用中）提供了足够的带宽. 此外，HPGP还降低了其技术复杂性和功耗，从而带来了成本优势. 5.3 PLC通信接口的实现如图1所示，交流充电接口中有两种实现PLC通信信号耦合的方式: 在电源线L和N之间加载PLC通信信号；在电源线L和N之间加载PLC通信信号. 在控制确认CP和PE之间加载PLC的通信信号. 第一种方法面临许多问题. 由于电源线中存在较大的噪声源，时变阻抗和多径效应，因此也对PLC通信的可靠性产生很大影响. 另外，车载充电器是整流器设备，会产生很多谐波干扰，其中一些是高频干扰信号，从而降低了通道的可靠性. 在电动汽车的充电过程中，对通信可靠性的要求非常高，因为汽车和电网需要实时交换彼此的当前状态. 如果经过一定的延迟后仍无法接收到对方的状态，则出于安全考虑，将立即停止当前充电. 过程.

同时，由于PLC设备直接连接到AC220 V电源，因此对线路耦合电路的隔离措施提出了更高的要求. 因此，第一种方法不是首选方法. 第二种方法的优点是: CP上的信号是幅度为±12V的1 kHz PWM信号. 与第一种方法相比，将其用作PLC通信通道具有很大的优势: 该通道非常干净，干扰很小，并且通信可靠性很高. 由于PWM是低频信号，因此不会干扰宽带PLC的高频信号. 因此，采用了这种耦合方法. 因此，与图1相比，PLC耦合的原理如图3所示. 其中，电感L和电阻R Damp构成了一个低通滤波部分，以防止PLC的高频信号干扰状态. CP线和PWM信号的关系； CPLC可以隔离PWM信号，以防止其进入PLC模块. 根据，图4显示了PLC耦合电路的实现. 有关图中每个组件的参数，请参见表2. 6结束语本文提出了一种使用宽带PLC技术实现电动汽车与充电设备之间通信的解决方案. 国外ISO和IEC成立了一个联合工作组，以制定“ ISO / IEC15118电动汽车与电网之间的通信接口”系列标准，其中宽带PLC技术的Home Plug Green PHY被列为推荐的物理接口，以用于之间的通信. 电动汽车和电网.

德国汽车制造商已经与电力服务提供商进行了经验测试. 需要对该设计方案进行更深入的研究，包括: 抗干扰性能； EMC性能；控制确认线CP线对PWM信号和PLC信号的相互影响进行测试，并对电路拓扑和元件参数进行进一步的验证工作；实际工作环境下的通信性能测试. 在中国尚未对这些方面进行深入研究. 基于这种物理接口的实，陈学平，刘晓生. 低压电力线载波通信技术的研究进展. 电网技术，2010，34（5）: 161〜1729 GB / T 20234.1-2011. 电动汽车导电充电连接装置第1部分: 一般要求，201210 GB / T 20234.2-2011. 电动汽车导电充电连接装置第2部分: 交流充电接口，201211 IEC 61851-1: 2010电动汽车导电充电系统-第1部分: 一般要求，201012贾俊国，倪峰. 讨论电动汽车充电接口的标准化. 电力系统自动化，2011，35（8）: 76〜8013家庭插件联盟. HomePlug绿色PHY白皮书，2010年（接收日期: 2012-10-24）533

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/tongxingongju/article-303898-1.html