DIY Typ2 Wallbox bis 11kW (für den e-Golf)

[Mankmil]

Los ging alles mit den Kauf meines e-Golf: 

Der Gute hat ja leider alle ~140km schon wieder Hunger und muss an die Ladedose. Die ersten 1500km hat er sich aus einer normalen Schukodose im Keller gezuzzelt, aber um das Döschen nicht zu überlasten, zieht das Ladegerät an selbiger max. 2000W. Da dauert es natürlich, bis der Akku wieder voll ist und außerdem ist das ein echt klobiges Ladekabel (Bild reiche ich nach).

Also war recht schnell klar, dass eine Wallbox hermusste. Da ich die Wallbox gern in meine FHEM-Hausautomatisierung via WLAN integrieren möchte, musste eine Eigenbau Lösung her... die ja nebenbei hoffentlich auch etwas Geld spart.

Die Ladedose war noch recht schnell bei Aliexpress bestellt und auch fix da:

Gut, da stehen ein paar bekannte Bezeichnungen drauf wie "L1, L2, L3, N und PE"... super also klassischer Drehstom. Es könnte so einfach sein, wenn da nicht noch die beiden kleinen Signalpins "CP" und "PP" wären.
Zur Erklärung was die Ladesäule mit dem e-Auto zu bequatschen hat, ist diese Seite hilfreich:
https://www.goingelectric.de/wiki/Typ2-Signalisierung-und-Steckercodierung/

Kurz zusammengefasst:
Über die Leitung "PP" (Plug Present) ermitteln Auto und Ladestation die Stromtragfähigkeit des Kabels. In den Steckern sind Widerstände eingebaut, anhand derer die Ladesäule weiß welchen Ladestrom sie über das Kabel schicken kann. Das ist noch simpel.

Schwieriger wird es bei dem "CP" (Control Pilot) Signal. Das ist was ziemlich schräges aus alter Analog-Technik (= Steinzeit). Es ist ein Signal, welches zwischen +12V und -12V pendeln kann.

 

Es gibt 4 Zustände:

1. Leerlauf: Hier legt die Ladestation +12V (über einen Vorwiderstand) auf die CP Leitung
2. Auto angeschlossen: Sobald der Stecker im Auto steckt, zieht ein Widerstand im Auto die Leitung auf etwa +9V runter. Darüber freut sich die Ladestation und macht sich schon mal zum Laden bereit. Dazu ändert sie das Signal auf ein 1kHz PWM-Rechteck-Signal. Über die Länge der High-Zeit sagt die Ladestation dem Auto mit welchem Strom geladen werden kann.
3. Das Auto ist mit dem Angebot der Ladestation zufrieden und gibt das Okay zum Laden indem es mit einem weiteren Widerstand das Signal der Ladestation auf etwa 6V senkt. 
4. Jetzt ist wieder die Ladestation dran und schaltet nun den Strom auf die Außenleiter L1, L2 und L3 und das eigentliche Laden beginnt. Wenn das Auto satt ist, erhöht es die Spannung wieder auf die ca. 9V und das Laden endet.

 

Da der ganze Ablauf doch etwas komplexer ist, habe ich mich für eine Lösung mit einem kleinen Mikrocontroller entschieden (leider etwas zu klein nach aktuellem Stand, da die Ansprüche gewachsen sind). Ursprünglich sollte der Controller nur das Signal erzeugen (1kHz Takt und die Messung der Spannung an CP).

Das Ganze passt auf eine kleine Platine:

Damit der Anwender auch was sieht, wird noch ein Display angeschlossen und dann sollte es losgehen.

Leider machte es mir der e-Golf nicht leicht... irgendwie verstanden sich "Wallbox" und das Auto nicht. Nach etlichem Probieren und Anpassungen der Software (Timings) hat es dann aber doch geklappt und jetzt verstehen sich die beiden.

Ich habe jetzt erstmal einen Abzweigkasten mit durchsichtigem Deckel bestellt. Dort kommt die Technik bestehend aus der Platine, einem 230V Schütz, der Typ-2 Ladedose und einem Netzteil hinein.

Sobald die Teile da sind, geht es hier weiter. 

Danke fürs Lesen. 

[JasTech]

Sehr spannend - mir war gar nicht klar, dass Ladesäulen bloß über einfache PWM-Signale kommunizieren - Hätte erwartet, dass die mittlerweile irgendein komplexeres digitales Kommunikationsprotokoll benutzen und noch irgendwelche anderen Daten übers Auto hin- und herschieben, aber bezüglich Datenschutz ist das natürlich besser, dass das nicht geht 

 

 

vor 48 Minuten schrieb Mankmil:

(leider etwas zu klein nach aktuellem Stand, da die Ansprüche gewachsen sind)

 

Was musst du denn noch alles einprogrammieren? Ein relativ stabiles PWM-Signal von 1kHz + Display-Ansteuerung sollte der Microcontroller doch locker zuverlässig hinbekommen hätte ich erwartet?

 

 

Gerne ausführlich weiter berichten, ist ein super interessantes Projekt 

Bearbeitet 7. Juli 2020 von JasTech

[Artur]

vor 23 Minuten schrieb JasTech:

Gerne ausführlich weiter berichten, ist ein super interessantes Projekt 

Dann solltest du auch hier rein schauen:

 

 

[Mankmil]

vor 7 Stunden schrieb JasTech:

Sehr spannend - mir war gar nicht klar, dass Ladesäulen bloß über einfache PWM-Signale kommunizieren - Hätte erwartet, dass die mittlerweile irgendein komplexeres digitales Kommunikationsprotokoll benutzen und noch irgendwelche anderen Daten übers Auto hin- und herschieben,

Die moderneren Ladeverfahren tun das auch tatsächlich, die Typ1 & Typ2 Ladetechnik die nach dem Prinzip kommunizieren sind auch schon etwas in die Jahre gekommen.

 

vor 7 Stunden schrieb JasTech:

Was musst du denn noch alles einprogrammieren? Ein relativ stabiles PWM-Signal von 1kHz + Display-Ansteuerung sollte der Microcontroller doch locker zuverlässig hinbekommen hätte ich erwartet?

Damit liegst du genau richtig. 

Das bisschen Signal-Erzeugung und das analoge Einlesen sind ein Klacks für den Controller. Die Display Routinen die auch noch über I2C laufen sind ein wenig viel für den recht kleinen Controller. Somit ist der verfügbare Speicherplatz schon zu 95% belegt.

 

Ursprünglich sollte das Display gar nicht an diesen Controller eingeplant sondern an den ESP-8266 der die WLAN-Geschichte übernehmen wird. Aber das folgt später.

 

vor 7 Stunden schrieb JasTech:

Gerne ausführlich weiter berichten, ist ein super interessantes Projekt 

Na klar, am Ende soll doch eine funktionierende Wallbox stehen. 

[AL2013]

vor 8 Stunden schrieb JasTech:

mir war gar nicht klar, dass Ladesäulen bloß über einfache PWM-Signale kommunizieren

Hier gibt es auch noch viele Detailinfos und interessantes Hintergrundwissen dazu:

https://evsim.gonium.net/

 

Der Autor wurde seinerseit etwas bekannter in der Szene als er ein Waffeleisen an einer Typ2 Ladesäule betrieb,

um zu zeigen, dass das alles kein Hexenwerk ist.

 

In diesem Thread kann man sehen, was ich aktuell an meinem Typ2-Stecker gebastelt habe um die fertige evalbo-Elektronik

bei einem Defekt zu umgehen: https://www.goingelectric.de/forum/viewtopic.php?f=124&t=39033

 

 

Mit dem Motorrad bin ich ja auf ein externes Schnellladegerät und eigene Steckeradapter unterwegs angewiesen.

 

 

Viele Grüße

Uwe

Bearbeitet 8. Juli 2020 von AL2013

[herr_tichy]

vor 13 Stunden schrieb JasTech:

Hätte erwartet, dass die mittlerweile irgendein komplexeres digitales Kommunikationsprotokoll benutzen und noch irgendwelche anderen Daten übers Auto hin- und herschieben,

 

Beim CCS- oder Chademo-Laden passiert genau das. CCS macht auf dem physical layer PLC(sic!), Chademo hat dedizierte CAN-Bus-Leitungen. Die Menge Bauschutt die die Jungs geraucht haben, als sie sich für PLC entschieden haben will ich gar nicht kennen, hier ein interessantes Paper dazu bzgl. der HF-Festigkeit: https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/handle/123456789/4436/76_Opp.pdf

 

Der Unterschied in den Protokollen ist der Grund, warum die AC-Ladesäulen keine Ahnung haben, wie "voll" das Auto ist. Das macht auch die Ladesteuerung rein von außen zu Hause so schwierig, man braucht immer einen zweiten Weg um den Zustand des Autos zu erfahren.

Bearbeitet 8. Juli 2020 von herr_tichy

[Mankmil]

vor 20 Stunden schrieb Mankmil:

und außerdem ist das ein echt klobiges Ladekabel (Bild reiche ich nach).

 

Zuerst das nachgereichte Bild vom "Notladekabel" für die Schuko-Dose:

 

Da der e-Golf mal wieder Hunger hat, habe ich das Typ-2 Kabel einmal fliegend verdrahtet und mit der "Wallbox" verbunden.
Ich habe zwar noch kein Schütz dass die Netzspannung zuschaltet, aber der Golf ist auch zufrieden, wenn Dauerstrom anliegt.

 

Zwei Dinge sind anders:
1.) Die angezeigte Ladezeit, diese ist nämlich jetzt deutlich kürzer. Der e-Golf kann nur 1-phasig mit max. 16A laden.

2.) Die Zuleitung der Hausinstallation erwärmt sich jetzt etwas. Es ist Standard 1,5mm² NYM Leitung, aber die ist bei den 16A für die sie ausgelegt ist, schon ein wenig im Stress.

Ansonsten sieht das schon mal vielversprechend aus. 

[Mankmil]

In der Zwischenzeit sind Schaltkasten und das 20A Hutschienen Relais angekommen.
Der freundliche Elektriker im Nachbarort hatte noch ein paar Hutschienenklemmen für mich, allerdings keine Brücken, so dass die Klemmen untereinander zunächst mit Kabeln gebrückt sind.

Der Golf tankt gerade...

 

... und es sind schon 7.6kWh in den Akku geflossen.

 

Die Low-Budget-Wallbox ist fertig.

 

Gekostet hat es:

• Schaltkasten IP65 mit transparentem Deckel und Hutschiene: 16 Euro bei ebay
• Typ2 Dose: 38,45 Euro via Aliexpress
• Finder Relais 230V/20A: 14 Euro
• Platine für Steuerung mit Microcontroller, LCD-Display & Netzteil ca. 30 Euro
• Kabel, Aderendhülsen, Klemmen und Kleinkram: ca. 20 Euro
   

ToDo: Display ordentlich befestigen, dann Außenmontage & irgendwann WLAN-(Hausautomatisierungs)-Integration

[Nupi]

Ich brauche ja auch bald eine Wallbox und schwanke zwischen der ABL eMH1  und dem VW ID Charger hin und her. ABL kostet 800€, der VW Charger 600€. Vorteil des VW Chargers ist neben dem günstigeren Preis, die die Bedienung mit der VW Maps & more Ap und der VW We connect Ap, die wir schon wegen des UP TSI haben

 

[Mankmil]

vor 8 Minuten schrieb Nupi:

Ich brauche ja auch bald eine Wallbox

 

DIY wie im Threadtitel? 

[Christoph]

vor 25 Minuten schrieb Nupi:

Ich brauche ja auch bald eine Wallbox und schwanke zwischen der ABL eMH1  und dem VW ID Charger hin und her. ABL kostet 800€, der VW Charger 600€. Vorteil des VW Chargers ist neben dem günstigeren Preis, die die Bedienung mit der VW Maps & more Ap und der VW We connect Ap, die wir schon wegen des UP TSI haben.

 

Hol dir die Heidelberg-Wallbox, geht ab 425€ los.

Die Box muss man nicht übers Internet monitoren können, reicht wenn das Auto einen Connect hat.

 

Nach einiger Zeit schaut man da eh nicht mehr drauf, man kommt nach Hause, stöpselt die Kiste an und gut ist.

 

Von der Ersparnis kannst du schon wieder 5.000 km elektrisch fahren