Mini Wallbox-Steuerung für eine DIY-Wallbox

  1. Einleitung
  2. Planung
  3. Aufbau
  4. Informationen

1. Einleitung

Nun ist der Hype um die e-Mobilität auch an mir nicht spurlos vorüber gegangen und es ist recht spontan ein e-Golf eingezogen. Zunächst war das auch kein Problem, denn der Wagen kommt mit einem Schuko-Ladekabel. Als Dauerlösung sollte aber nun eine Eigenbau-Wallbox her.

Das Typ2-Ladeprotokoll ist nach IEC 62196 genormt und lässt sich im Prinzip rein analog erzeugen und auswerten.

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2. Planung

Folgende Anforderungen sollte die DIY-Wallbox erfüllen

  • Ladestrom 1 phasig 230V mit 16A
  • Ladestrom wird über Relais zugeschaltet
  • Typ2 Signal-Erzeugung mittels Mikrocontroller
  • Statusanzeige mit LCD-Display
  • Zähler für Ladedauer und verbrauchte kWh

Wallbox-Kommunikation

Die Typ2-Wallbox kommuniziert über ein PWM-Moduliertes Signal mit dem e-Fahrzeug. Der Signalpegel liegt bei etwas unhandlichen ±12V mit einer Frequenz von 1kHz. Erzeugt werden soll das Signal mit einem Mikrocontroller über den integrierten Timer0.

Das frequenzmodulierte Signal wird über einen 1kOhm Widerstand an den CP-Schluss der Typ2-Dose gelegt und gleichzeitig vom Mikrocontroller überwacht. Wird ein e-Fahrzeug mit der Ladebuchse verbunden, geschieht folgendes:

  • Ruhezustand: ±12V-Signal liegt am Fahrzeug an
  • Fahrzeug verbunden: Das e-Fahrzeug schaltet eine Diode und einen Widerstand zwischen CP und PE, so dass der positive Signalpegel auf +9V absinkt, der negative Anteil bleibt bei-12V.
  • Laden starten: Wenn das Fahrzeug bereit ist, schaltet es einen weiteren Widerstand parallel und senkt den positiven Signalpegel auf +6V ab.
Da die Wallbox (bzw. der Mikrocontroller) das CP-Signal überwacht kann die Ladesteuerung auf die Anforderungen des Fahrzeugs reagieren:
  • Ruhezustand: +12V liegen konstant zwischen CP und PE Anschluß
  • Fahrzeug erkannt: Die Steuerung beginnt ein moduliertes ±12V Signal zu erzeugen. Das PWM-Verhältnis teilt dem Fahrzeug den maximal zulässigen Ladestrom der Wallbox mit.
  • Laden: Sobald die Steuerung die Ladebereitschaft erkennt, gibt sie den Schütz frei und Netzspannung wird auf die Ladedose gegeben.


Signalverlauf bei angeschlossenem Fahrzeug: PWM-Verhältnis signalisiert den maximalen Ladestrom (hier 20A), die Periodendauer beträgt grob 1ms (≘1kHz).

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3. Aufbau


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Fertig bestückte Controller-Platine.


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5. Informationen

Schaltpläne können auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden.

 

Quellen:
Datenblatt OPV
Datenblatt OPV