Forum: Projekte & Code "EVmulator" - Ladesäule auf Schuko mit Kfz-Emulation


von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Vor einiger Zeit habe ich hier im Forum ein Foto von jemandem gesehen, 
der mit einem Adapter sein Handy an einer E-Auto-Ladesäule geladen hat.

Wie nützlich das ist, sei dahin gestellt, aber ich fand den Gedanken 
interessant, unterwegs an Raststätten Powerstations, E-Roller und 
ähnliches laden zu können oder den Wohnwagen für die Kaffeepause mit 
Landstrom zu versorgen. Vorausgesetzt natürlich, man behindert keine 
Reisenden, die ihr Elektrovehikel laden wollen.

Auf dem Markt gibt es viele Adapter, die einfach nur "dumm" ein paar 
Widerstände enthalten, um der Ladesäule ein Auto mit Ladekabel 
vorzugaukeln, doch manche Säulen möchten eine korrekte 
Kommunikationssequenz sehen oder entriegeln den Stecker nicht, bevor das 
Auto einen abgeschlossenen Ladevorgang meldet.

Einige Adapter bieten entsprechend die Möglichkeit, den Modus zu 
wechseln oder wechseln selbstständig den Modus - Und genau so etwas 
wollte ich selber bauen.

Dabei entstand der "EVmulator", eine kleine Platine mit einem 
Mikrocontroller, die der Ladesäule ein angeschlossenes Auto vortäuscht 
und sobald die Säule meldet, dass sie bereit zum Laden ist, auf ein 
ladendes Auto umschaltet. Das Beenden des Ladevorganges geschieht, indem 
man mit einem Magneten und einem Reed-Schalter die CP-Leitung öffnet.

Falls jemand so etwas schon immer mal haben wollte oder sich ein 
bisschen mit der EVSE-Kommunikation auf dem Schreibtisch beschäftigen 
will, kann sämtliche Projektdateien (Schaltpläne, EAGLE-Files, Firmware 
und ausführliche Dokumentation) hier finden:

https://github.com/SebiR/EVmulator


Um die Versorgung des Mikrocontrollers aus dem PWM-Signal der Ladesäule 
und die Ladezustände zu testen, entstand nebenbei noch ein kleines 
Arduino-Shield, das die ±12V für das PWM-Signal generiert und die 
CP-Spannung mit dem Arduino messen kann:
https://github.com/SebiR/EVSE_Emulator_Shield

von Uwe (uhi)


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Cool, danke. Bei mir tut es die einfache Variante mit zwei Widerständen, 
einer Diode und einem Schiebeschalter. Deine Variante, aus der PWM die 
Versorgung für Controller und LEDs, hätte ich nicht für möglich 
gehalten, weil speziell bei schmaler PWM die Pegel leiden. Aber scheint 
ja zu funktionieren.
Für die EVSE-Seite wäre der Schaltplan als PDF hilfreich zum stöbern.

Danke nochmal.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Uwe schrieb:
> Deine Variante, aus der PWM die
> Versorgung für Controller und LEDs, hätte ich nicht für möglich
> gehalten, weil speziell bei schmaler PWM die Pegel leiden.

Hab zumindest mit 11kW und 22kW-Ladern erfolgreich getestet. Ob es nun 
an einem Ladeziegel bei 6A funktionieren würde, müsste ich mal 
ausprobieren, aber von Schuko auf Typ 2 auf Schuko macht ja auch keiner.

Die Pegel haben aber einen recht großen Toleranzbereich, so dass einiges 
verziehen wird.

Edit: Habe es zumindest mit meinem EVSE-Arduino gerade auf dem 
Schreibtisch getestet: 6A (10% Dutycycle) funktionieren problemlos. Die 
LED leuchtet etwas schwacher, aber der Controller läuft und tut, was er 
soll.

Uwe schrieb:
> Für die EVSE-Seite wäre der Schaltplan als PDF hilfreich zum stöbern.

Der ist im output-Ordner:
https://github.com/SebiR/EVSE_Emulator_Shield/blob/master/output/EVSE_Arduino_Shield_SCH.pdf


Danke für's Feedback!

: Bearbeitet durch User
von Uwe (uhi)


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Ah, danke, perfekt. Der TLV1805 sieht sehr brauchbar aus, viel besserer 
Outputswing als der LF355 den ich bisher verwende in der miniEVSE 
https://github.com/uhi22/pyPLC/blob/master/hardware/plc_evse/plc_evse_schematic_v1.pdf

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Uwe schrieb:
> Ah, danke, perfekt. Der TLV1805 sieht sehr brauchbar aus

Ich bin durch diese Application Note von TI auf den TLV1805 gestoßen:
https://www.ti.com/tool/TIDA-010239

von Uwe (uhi)


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Hab mir erlaubt, dein Design und die TI application note in meiner 
miniEVSE zu verlinken als klar bessere Alternative. 
https://github.com/uhi22/pyPLC/tree/master/hardware/plc_evse

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Wo sind denn die vielen LEDs auf deiner kleinen Platine untergebracht, 
die auf dem Schaltplan oben rechts zu erkennen sind? Oder habe ich da 
versehentlich den falschen Schaltplan gefunden?

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Michael M. schrieb:
> Wo sind denn die vielen LEDs auf deiner kleinen Platine untergebracht,
> die auf dem Schaltplan oben rechts zu erkennen sind?

Die sind rechts oben in dem Kasten und zeigen den Status an, in dem sich 
das Ladegerät gerade gemäß CP-Pegel befindet.

Die sind auf dem EVSE-Emulator, nicht auf der kleinen Platine im 
Stecker.

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Sebastian R. schrieb:
> Die sind rechts oben in dem Kasten

Ach so und ich dachte schon das wäre der Schaltplan von der kleinen 
Platine mit dem Reed-Schalter, die in dem Typ 2 Stecker untergebracht 
ist.

von Uwe (uhi)


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Oh sorry, da hab ich mit meiner EVSE-Frage Verwirrung gestiftet. Zur 
Klarstellung: EVSE ist die Ladestation, die ist nur zum Testen des 
eigentlichen Gegenstandes des Threads. Bin leicht in Richtung off-topic 
abgebogen ;-)

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Michael M. schrieb:
> Ach so und ich dachte schon das wäre der Schaltplan von der kleinen
> Platine mit dem Reed-Schalter, die in dem Typ 2 Stecker untergebracht
> ist.

Ahh, nein. Der Schaltplan gehört zu einem Arduino-Shield, das eine 
Ladesäule emuliert:

https://github.com/SebiR/EVSE_Emulator_Shield

Der Schaltplan für die kleine Platine im Stecker ist hier:

https://github.com/SebiR/EVmulator/blob/master/output/EVmulator_T10_Compact_SCH.pdf

von Michael O. (michael_o)


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Tolle Lösung, aber wo ist das dazu passende Problem?

MfG
Michael

: Bearbeitet durch User
von Uwe (uhi)


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Ich dachte kurz das gleiche, aber es gibt schon Argumente:
- Adapterklaun geht nur, wenn der Dieb einen Magneten dabei hat.
- Man lernt ganz viel, wenn man so 'was entwickelt, und auch andere (wie 
ich) lernen vom draufschaun.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Michael O. schrieb:
> Tolle Lösung, aber wo ist das dazu passende Problem?

Einerseits:

Sebastian R. schrieb:
> Wie nützlich das ist, sei dahin gestellt

Andererseits habe ich meine Motivation im Ausgangspost auch ein bisschen 
erläutert:
- "Überall" eine Steckdose zu haben kann praktisch sein
- Erhöhte Kompatibilität mit eigenwilligen Ladesäulen
Und wie Uwe schon erwähnt hat:
- Nicht ohne Magnet entriegelbar
- Ich habe auf dem Weg dahin viel über die Kommunikation zwischen Auto 
und Ladestation bei Typ-2-Steckern gelernt und sogar noch eine Schaltung 
dabei abfallen lassen, die für quelloffene Lade-Projekte interessant 
sein kann (wie bei Uwe)

Es löst vielleicht kein Problem, dass du hast, aber mir hat die 
Entwicklung viel Spaß gemacht, ich habe etwas gelernt und zwei Projekte, 
von denen ich und andere in Zukunft vielleicht profitieren können.

Und sind wir mal ehrlich: Nicht jede Lösung erfordert ein Problem.

von Roland P. (pram)


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Ich habe zwar aktuell auch kein Problem, was damit gelöst wird, fand es 
aber interessant, wie eine Wallbox mit dem Fahrzeug kommuniziert.


Gleichzeitig stelle ich mir die Frage, warum verwendet man da ein PWM 
Signal, um über den Duty cycle einen halb-analogen Wert zu übertragen. 
Das wirkt auf mich, wie ein "Protokoll" aus den 70ern.

Klar kann man sagen, es ist robust und einfach. Dennoch hätte man hier 
wohl auch gleich irgendwas digitales und bidirektionales nehmen können, 
so dass sich das Fahrzeug gleich gegenüber der Ladesäule 
authentifizieren kann.

Über 1Wire oder was UART kompatibeles sollte man ja trotz des gestörtem 
Umfeld 2400-9600 baud hin bekommen.

LG Roland

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Roland P. schrieb:
> Dennoch hätte man hier
> wohl auch gleich irgendwas digitales und bidirektionales nehmen können,
> so dass sich das Fahrzeug gleich gegenüber der Ladesäule
> authentifizieren kann.

PWM ist tatsächlich nur zur Low-Level-Kommunikation von Status und max. 
Strom gedacht. Vermutlich, weil die Umsetzung Fahrzeugseitig über 
Schalter und Widerstand robust und leicht zu implementieren ist.

Es gibt sogar ein High-Level-Protokoll, die PLC (Power Line 
Communication), das auf die PWM aufmoduliert werden kann.
Uwe hat sich damit mal intensiv beschäftigt:
https://github.com/uhi22/pyPLC/


CHAdeMO nutzt einfach CAN.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Roland P. schrieb:
> Das wirkt auf mich, wie ein "Protokoll" aus den 70ern.

Ist es auch, schon die Bundeswehr hatte in den 70ern mit diesem 
zuverlässigen Protokoll gearbeitet.

Ich persönlich bin froh, dass es so einfach ist, denn dann kann man sich 
mit einem 2k7 und einem geschalteten 1k3 Widerstand und einer Diode so 
einen Adapter selbst bauen.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Sebastian R. schrieb:
> Vor einiger Zeit habe ich hier im Forum ein Foto von jemandem gesehen,
> der mit einem Adapter sein Handy an einer E-Auto-Ladesäule geladen hat.

Du meinst wahrscheinlich dieses Foto. Es existieren aber auch noch mehr 
Fotos von mir hier im Forum mit diesem Adapter, da kann man sehen dass 
z.B E-Bikes, oder auch Peltier-Kühlboxen an der Ladesäule betrieben 
werden können.

Das Ladepartyfoto, wo wir mit einem 2000 Watt Elektrogrill, Würstchen an 
der Ladesäule am Waldrand grillen, muss ich nochmal raussuchen ;)

von Daniel F. (foxi_the_daywalker)


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Der nächste Schritt wäre ein Entladeadapter :-)

So einen habe ich schon mal von Hyundai zusammen mit einem kleinen 
Wasserkocher gesehen.
Scheinbar sind die Adapter von KIA und Hyundai ähnlich, aber anders als 
die Adapter von BYD oder MG.

von Hmmm (hmmm)


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Daniel F. schrieb:
> Scheinbar sind die Adapter von KIA und Hyundai ähnlich

Wenig erstaunlich, das ist derselbe Konzern.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Die Ladesystemtechnik hat in ihren Adaptern auch solche kleinen 
Platinchen mit LED und Reed-Schalter im Typ 2 Stecker drin, die vom 
CP-Signal mitversorgt werden.

Mit dem Reedschalter kann man den Ladevorgang mit einem mitgelieferten 
Permanentmagneten unterbrechen und entriegeln. Und die LED zeigt an, ob 
es sich um eine 11kW oder 22kW Ladesäule handelt.

Die Platine enthält insgesamt sogar nur 13 Bauteile. Der integrierte 
Schaltkreis U1 im SOT-23 Package sorgt wahrscheinlich dafür, dass im 
"richtigen Moment" parallel zu den 2k7 ein 1k3 Widerstand geschaltet 
wird und entscheidet anhand der Pulsweite, ob die LED leuchten soll oder 
nicht.

LED aus = 11kW

LED ein = 22kW

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Michael M. schrieb:
> Der integrierte
> Schaltkreis U1 im SOT-23 Package sorgt wahrscheinlich dafür, dass im
> "richtigen Moment" parallel zu den 2k7 ein 1k3 Widerstand geschaltet
> wird

Das wird auch einfach nur ein Transistor oder MOSFET sein, sieht so aus, 
als würde einfach durch die Elkos etwas verzögert der Widerstand 
zugeschaltet werden

Michael M. schrieb:
> LED aus = 11kW
>
> LED ein = 22kW

Passiert vermutlich auch einfach "analog" über einen Tiefpassfilter mit 
Kondensator. Entweder, die Spannung reicht für die LED oder eben nicht

Michael M. schrieb:
> Du meinst wahrscheinlich dieses Foto.

Jaaa, genau!

: Bearbeitet durch User
von Michael O. (michael_o)


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Ich habe vor 10 Jahren mit dem ersten E-Auto einfach eine in cable 
control box für meinen damals modernen Type 1 gebaut, weil der 
mitgelieferte Ziegelstein fest auf 10A verdrahtet und weitestgehend 
vorgossen war. Ein bischen Quellsuche und ein PIC12F683 mit einer Hand 
voll Zeilen in Assembler zwei Relais zwei LED und eine Hand voll 
Hünerfutter haben gereicht. Die Ladesäulen in Hamburg aus den frühen 
Jahren haben immer auch Schukosteckdosen und der Adapter aus zwei 
Widerständen und einer Diode ist auch einfach zu bauen. Interessieren 
würden mich heute nur noch ein Fehlersimulator.

MfG
Michael

von Sebastian R. (sebastian_r569)



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Michael O. schrieb:
> Interessieren
> würden mich heute nur noch ein Fehlersimulator.

Dafür gibt's EVSE-Tester von Beha, Benning oder Gossen Metrawatt.

Ich hab tatsächlich als aktuelles Projekt gerade einen komplett selber 
entwickelten EVSE-Tester in Arbeit - Das Innenleben ist kein Hexenwerk, 
ein paar Stufenschalter und Widerstände.

Wird's dann auch irgendwann bei Git geben

von Uwe (uhi)


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Wow, nicht schlecht. Der "Diodenfehler" fehlt mir noch. Also Taster über 
die Diode, um zu checken ob die EVSE die minus 12V auch überwacht. Bei 
mir sieht das (old school :-) ) so aus 
https://github.com/uhi22/pyPLC/blob/master/doc/hardware.md#electric-vehicle-simulator

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Sebastian R. schrieb:
> Dafür gibt's EVSE-Tester von Beha, Benning oder Gossen Metrawatt.

Von Metrel gibt es auch so einen EVSE-Tester. Bei den älteren 
EVSE-Tester ist die Innenschaltung exakt genau so, wie bei dir auf dem 
Schaltplan.

Bei den neueren EV-Tester von Metrel wird bei der Schaltetstellung "E" 
das CP-Signal vor der Diode abgegriffen und mit einem 120 Ohm Widerstand 
gegen PE geschaltet. Wahrscheinlich genau aus dem Grund, um die negative 
Halbwelle zu belasten, damit die Ladestation so auch zum abschalten 
gezwungen wird.

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