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续发展社会的重要支住。今天，全世界大多数人口都居住在城市中心区，而且研发发现，城市人口数量仍在持续增长。城市人口增长是导致CO2 排放量增加的主要原因之一。城市智能化意味着我们需要采用一个以高能效、可持续发展和节能环保为特色且能够提高城市居民的生活品质的城市模型，这是解决全球气候变化难题的新战略。
新兴起的智慧城市模型是由一个各种创新技术构成的生态系统，这些创新技术包括智能路灯、智能电表、智能楼宇、智能停车场和电动汽车（E-Mobility）。需要强调地是，为达到双向信息交换的目的，这些技术必须使用不同类型的通信接口。意法半导体能够提供这些技术所需的全部接口：WiFi、蓝牙、RFSubGhz无线通信和宽带/窄带电力线通信。
在智慧城市背景下，电动汽车，无论是私家车还是公共汽车，在不久的将来将成为增长最快的应用。
插电式电动汽车和智能电网充电应用情景
智能电动汽车是智慧城市中的一个重要角色。可持续发展的城市交通工具要求在智慧城市网络中集成电动汽车充电基础设施。作为一个灵活的智慧城市的系统组成部分，电动汽车须支持主动需求响应方案，帮助把电力需求移至再生能源供给充足时段，并兼作额外的再生能源蓄电池。
在本文中，插电式电动汽车（PEV）指可以使用外部电源充电的以电动汽车 ，插电式电动汽车分为两种：
- 电池电动汽车（BEV）俗称纯电动汽车，所有的动力均由外部电源提供，因此没有传统汽车上的内燃机式发动机。
- 插电式混动汽车（PHEV）：同时搭载常规内燃机动力系统和电力推动系统。
为攻克电动汽车充电控制这一难题，需要在电动汽车（EV）和电动汽车的供电设备（EVSE）之间执行一个通信协议。因此，市场出现了一种通过充电线缆内的控制导频线传输脉宽调制（PWM）信号的信令协议。
- 供电设备检测到插电式电动汽车（PEV）
- 供电设备通知电动汽车供电就绪
- 确定插电式电动汽车的通风要求
- 向插电式电动汽车提供供电设备的电流容量信息
这个技术规范最初出现在2001版的SAE J1772标准内，随后又被IEC 61851标准引用。
图1 J1772 信号电路
根据IEC 61851-1标准，供电设备通过调节PWM占空比向电动汽车发送最大有效充电功率信号，同时电动汽车返回四个改变电压值不同的状态信号，见下图：
图2：IEC 61851利用PWM信号表示电动汽车状态
不过，在实际智能电网应用中，电网兼容性和快速充电管理则需要更多的复杂的数字信号。目前，ISO/IEC 15118 联合工作组技术标准的汽车电网通信接口（V2GCI）对该数字通信有明确的规定。在传导式充电应用领域，电力线通信（PLC）协议是在充电线缆的控制导频线上应用ISO/OSI 第1和第2层技术。
IEEE P1901 （HomePlug AV/GP）是电力线宽带标准（BPL），是电动汽车与充电站和智能电网之间的基于IP的电力线通信标准。HomePlug® Green PHY （GP）规范是电力线通信协议，用于满足智能电网应用的特殊需求，支持汽车与电网之间的通信，同时兼容HomePlug AV产品和IEEE 1901标准。该标准是标准化组织与主要电力企业合作开发的，旨在于大幅降低功耗和成本。
图3：在智慧家居中集成的典型的电动汽车充电系统
HomePlug GP可视为一个简化的低功耗的低数据速率版的HomePlug AV，方便芯片厂商研制易用的高速的Green PHY芯片。该标准的向后兼容性准许设备厂商使用现有的HomePlug AV芯片部署产品原型和早期研发的产品。
在这种情况下，意法半导体的新产品ST2100 STreamPlug系统芯片（SoC）将目标应用锁定世界智能家居和智能电网市场。该产品完全符合V2GI通信要求，支持HomePlug Green PHY技术规范，可实现汽车电网联网和主动需求响应应用。
本文选自电子发烧友网7月《汽车电子特刊》Change The World栏目，转载请注明出处！
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