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發展社會的重要支住。今天，全世界大多數人口都居住在城市中心區，而且研發發現，城市人口數量仍在持續增長。城市人口增長是導致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以高能效、可持續發展和節能環保為特色且能夠提高城市居民的生活品質的城市模型，這是解決全球氣候變化難題的新戰略。

　　新興起的智慧城市模型是由一個各種創新技術構成的生態系統，這些創新技術包括智能路燈、智能電表、智能樓宇、智能停車場和電動汽車（E-Mobility）。需要強調地是，為達到雙向信息交換的目的，這些技術必須使用不同類型的通信接口。意法半導體能夠提供這些技術所需的全部接口：WiFi、藍牙、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最快的應用。

　　插電式電動汽車和智能電網充電應用情景

　　智能電動汽車是智慧城市中的一個重要角色。可持續發展的城市交通工具要求在智慧城市網絡中集成電動汽車充電基礎設施。作為一個靈活的智慧城市的系統組成部分，電動汽車須支持主動需求響應方案，幫助把電力需求移至再生能源供給充足時段，并兼作額外的再生能源蓄電池。

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

　　- 電池電動汽車（BEV）俗稱純電動汽車，所有的動力均由外部電源提供，因此沒有傳統汽車上的內燃機式發動機。

　　- 插電式混動汽車（PHEV）：同時搭載常規內燃機動力系統和電力推動系統。

　　為攻克電動汽車充電控制這一難題，需要在電動汽車（EV）和電動汽車的供電設備（EVSE）之間執行一個通信協議。因此，市場出現了一種通過充電線纜內的控制導頻線傳輸脈寬調制（PWM）信號的信令協議。

　　- 供電設備檢測到插電式電動汽車（PEV）

　　- 供電設備通知電動汽車供電就緒

　　- 確定插電式電動汽車的通風要求

　　- 向插電式電動汽車提供供電設備的電流容量信息

　　這個技術規范最初出現在2001版的SAE J1772標準內，隨后又被IEC 61851標準引用。

　　圖1  J1772 信號電路

　　根據IEC 61851-1標準，供電設備通過調節PWM占空比向電動汽車發送最大有效充電功率信號，同時電動汽車返回四個改變電壓值不同的狀態信號，見下圖：

　　圖2：IEC 61851利用PWM信號表示電動汽車狀態

　　不過，在實際智能電網應用中，電網兼容性和快速充電管理則需要更多的復雜的數字信號。目前，ISO/IEC 15118 聯合工作組技術標準的汽車電網通信接口（V2GCI）對該數字通信有明確的規定。在傳導式充電應用領域，電力線通信（PLC）協議是在充電線纜的控制導頻線上應用ISO/OSI 第1和第2層技術。

　　IEEE P1901 （HomePlug AV/GP）是電力線寬帶標準（BPL），是電動汽車與充電站和智能電網之間的基于IP的電力線通信標準。HomePlug® Green PHY （GP）規范是電力線通信協議，用于滿足智能電網應用的特殊需求，支持汽車與電網之間的通信，同時兼容HomePlug AV產品和IEEE 1901標準。該標準是標準化組織與主要電力企業合作開發的，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汽車充電系統

　　HomePlug GP可視為一個簡化的低功耗的低數據速率版的HomePlug AV，方便芯片廠商研制易用的高速的Green PHY芯片。該標準的向后兼容性準許設備廠商使用現有的HomePlug AV芯片部署產品原型和早期研發的產品。

　　在這種情況下，意法半導體的新產品ST2100 STreamPlug系統芯片（SoC）將目標應用鎖定世界智能家居和智能電網市場。該產品完全符合V2GI通信要求，支持HomePlug Green PHY技術規范，可實現汽車電網聯網和主動需求響應應用。

　　本文選自電子發燒友網7月《汽車電子特刊》Change The World欄目，轉載請注明出處！