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Bestückte
Platine |
Platine
im Hutschienengehäuse |
Fertige
Ladebox |
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Inhalt
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1.
Überblick 2. Warum noch eine Ladesteuerung? 3. Schaltungszustände & LEDs 4. Ladestromwahl 5. Schaltungsbeschreibung |
6.
Not-Aus 7. Zugangskontrolle 8. Einschränkungen 9. Hinweise & Modding 10. Bauanleitung |
11.
Testen 12. Downloads 13. Bestellen 14. Disclaimer |
Die folgende Tabelle zeigt, welche LEDs
bei welchen Zuständen leuchten. Hierbei ist zu beachten, dass
sich das Verhalten der LEDs auf der Platine von den externen
LEDs unterscheidet. Da diese LEDs nur beim Testen helfen sollen,
wurden sie nicht miteinander gekoppelt, um die Schaltung zu
vereinfachen. Bei einigen Zuständen leuchten daher mehrere LEDs,
während bei den externen LEDs immer nur eine leuchtet.
Externe LED grün Connected |
Externe LED blau Charging |
Externe LED rot Error |
Onboard LED gelb Connected |
Onboard LED grün Charging |
Onboard LED rot Error |
Pilotsignal |
Relais |
||
Kein
Fahrzeug |
aus |
aus |
aus |
aus | aus |
an | +12V |
aus |
|
Fahrzeug
angeschlossen |
an |
an |
aus |
1 kHz Rechteck |
|||||
Fahrzeug
lädt |
aus | an |
an |
an |
|||||
Fahrzeug
verlangt Lüftung |
|||||||||
Pilotsignal
Kurzschluss |
aus |
an |
aus |
an |
1 kHz Rechteck3 |
aus |
|||
Diodentest
Fehler |
an1 |
aus2 |
1 bei verbundenem Fahrzeug
2 ohne verbundenes Fahrzeug
3 J1772 schreibt -12V DC vor. Siehe Kapitel Einschränkungen.
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|
Das Netzteil ist eine
einfache stabilisierte +/-12V Versorgung, aufgebaut mit je einem
7812/7912. Der Strombedarf der Schaltung ist so gering, dass
eine Halbwellengleichrichtung ausreicht, die Leistungsaufnahme
liegt insgesamt bei ca. 4W. Die positive Versorgungsspannung
wird durch eine Diode um etwa 0.8V angehoben, um
Spannungsverluste bei der Pilotsignalerzeugung auszugleichen.
Wichtig: die negative Spannungsversorgung ist nur stabil,
wenn sie mit ein paar mA belastet wird, daher darf die on-board
Power LED nicht weggelassen werden.
Ein Komparator erzeugt
ein Dreiecksignal, das von einem zweiten Komparator in ein
Rechtecksignal umgewandelt wird. Die Referenzspannung dieses
zweiten Komparators legt die Impulsbreite fest und kann mit
einem externen Widerstand eingestellt werden. Ohne externen
Widerstand beträgt der Ladestrom 8A.
Das Rechtecksignal wird in die positive und die negative Halbwelle gesplittet. Beide werden gleichgerichtet und zu einer glatten Spitzen-Gleichspannung gesiebt. Die negative Spitzenspannung muss jederzeit unter -11V liegen, sonst spricht der Diodentest an und die Schaltung geht in den Fehlerzustand.
Liegt die positive
Spitzenspannung unter ca. 10V, hat die Steuerung das Auto
erkannt und die grüne "EV connected" LED leuchtet. Liegt sie
zwischen ca. 7V und 2V, zieht das Relais und die blaue "EV
charging" LED geht an. Bei einer positiven Spannung unter 2V
(Kurzschluss) geht die Schaltung in den Fehlerzustand und die
rote LED leuchtet. Die verschiedenen Referenzspannungen werden
durch eine einfache Kette von Widerständen erzeugt.
Das Pilotsignal wird von
zwei Komparatoren erzeugt und von einem Transistor niederohmig
verstärkt. Ist kein Auto verbunden, liegt es auf +12V DC.
Der Relaistreiber hat einen 4.7μF
Kondensator, um das Einschalten des Relais geringfügig zu
verzögern. Bei einem Kurzschluss des Pilotsignals fällt die
gesiebte Spitzenspannung relativ langsam ab und durchquert dabei
für einen Moment den Spannungsbereich, der den Ladewunsch des
Fahrzeugs anzeigt. Dies ergibt ein sehr kurzes unerwünschtes
Anziehen des Relais. Der Kondensator verzögert daher das Signal
gerade lange genug, um diesen Klick zu unterdrücken.
Folgende Bauteile werden beim Bestücken der Steuerung benötigt:
Wert |
Bauteile |
Anzahl |
5,6nF (NP0
temperaturstabil) |
C1 |
1 |
100nF |
C2,C5,C6,C8 |
4 |
1uF |
C10 |
1 |
220nF |
C7 |
1 |
4,7uF/16V |
C9 |
1 |
220uF/16V |
C11 |
1 |
330uF/35V |
C3,C4 |
2 |
1k |
R10,R18 |
2 |
1k/1W |
R9 |
1 |
1k5 |
R3 |
1 |
2k2 |
R22 |
1 |
3k3 |
R15 |
1 |
4k7 |
R14,R23,R24,R25,R28,R29,R30 |
7 |
5k6 |
R1,R16 |
2 |
10k |
R2,R6,R7,R8,R11,R21 |
6 |
15k |
R17 |
1 |
47k |
R19,R27 |
2 |
100k |
R4,R5,R20,R26 |
4 |
1M |
R12,R13 |
2 |
Trimmer 100k |
RV1 |
1 |
Trimmer 10k |
RV2 (optional) |
1 |
Feinsicherung 100mA - 160mA |
F1 |
1 |
Sicherungshalter |
F1 |
1 |
Relais |
K1 |
1 |
Anschlussklemme 2 Pin |
P1,P2,P3,P4,P6 |
5 |
Anschlussklemme 3 Pin |
P5,P7 |
2 |
Trafo 12V |
T1 |
1 |
DIP 14 Sockel |
U1,U4 |
2 |
1n4002 |
D1,D2 |
2 |
1n4148 |
D3,D4,D5,D6,D7 |
5 |
SD101C |
D9 |
1 |
BC337-40 |
Q1,Q2,Q4 |
3 |
BC557 |
Q3 |
1 |
LM2901 |
U1,U4 |
2 |
LM7812 |
U2 |
1 |
LM7912 |
U3 |
1 |
LED 3mm gelb |
D10,D11 |
2 |
LED 3mm rot |
D12 |
1 |
LED 3mm grün |
D8 |
1 |
![]() |
Stehen die benötigten
Messgeräte nicht zur Verfügung, kann der Abgleich
akustisch durchgeführt werden. Hierzu werden eine Diode
und ein Lautsprecher wie unten abgebildet an die
Pilotsignal-Anschlussklemmen angeschlossen. Wird die
Ladesteuerung eingeschaltet, ist im Lautsprecher ein
Pfeifton hörbar. Dieser Ton kann nun mit einem Instrument
(z.B. Klavier) verglichen werden und muss zwischen h'' und
c''' liegen. Ein Stimmgerät kann hierbei hilfreich sein.
Alternativ kann die Frequenz auch mit einer Oszilloskop
oder Spectrum Analyzer App kontrolliert werden. Ist die Frequenz nicht korrekt eingestellt, reagiert das Auto evtl. nicht oder nicht richtig auf das Pilotsignal. |
Der Fahrzeugsimulator ist eine einfache
Schaltung, die das ordnungsgemäße Verhalten des Autos sowie zwei
Fehlerzustände simulieren kann. Den Simulator gibt es bei
OpenEVSE als Bausatz, aber die Schaltung ist so einfach, dass
sie auch leicht frei verdrahtet werden kann.
![]() |
SW1 |
EV
verbunden |
SW2 |
EV
Ladeanforderung (wenn SW1 eingeschaltet) |
|
SW3 |
CP
Kurzschluss |
|
SW4 |
Diodenfehler |
Wird das Pilotsignal von der AnalogEVSE Platine an den Simulator
angeschlossen, zeigen damit die Kontroll-LEDs auf der Platine
folgende Zustände an:
SW1 |
SW2 |
SW3 |
SW4 |
Zustand |
LED Conn |
LED Charge |
LED Error |
Relais |
aus |
aus |
aus |
aus |
Kein
Fahrzeug |
aus |
aus |
an |
aus |
an |
Fahrzeug
erkannt |
an |
aus |
|||||
an |
Fahrzeug
lädt |
an |
an |
|||||
egal |
an |
Pilotsignal
Kurzschluss |
aus |
an |
aus |
|||
SW1 und/oder SW2 an |
an |
Diodenfehler |
AnalogEVSE wurde mit KiCad 4.0.2 erstellt. KiCad
ist eine freie Software zum Erstellen von Platinen, die für
Windows, Linux und Mac OS X verfügbar ist. Auf Github sind die
neuesten Stände der KiCad Projektdateien erhältlich. Diese sind
allerdings mit Vorsicht zu genießen, da sie nicht immer
unbedingt funktionsfähig sind.
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Github: | https://github.com/helmutheinz2002/analogevse Aktueller Stand der Projektdateien, mit Vorsicht zu genießen, da nicht immer unbedingt funktionsfähig |
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Zip-Archiv: |
analogevse-1v8r2-2017-04-19.zip Archiv der Version 1v8r2, zu der diese Dokumentation passt und von der die aktuelle Charge Platinen hergestellt wurde analogevse-1v8-2016-09-20.zip Archiv der Version 1v8, zu der diese Dokumentation passt und von der die bisherigen Platinen hergestellt wurde |
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KiCad: |
Downloads KiCad Software Download |
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Verdrahtungsplan: |
AnalogEVSE-1v8-Wiring.pdf Verdrahtungsplan für eine komplette Ladebox mit AnalogEVSE Ladesteuerung |
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Unter der u.g. Email-Adresse können bei
mir entweder die Platine alleine oder ein vollständiger Bausatz
inclusive Hutschienengehäuse bestellt werden. Versandkosten sind
bei Versand innerhalb Deutschlands im Preis eingeschlossen. Für
Versand ins Ausland bitte vorher anfragen, damit ich die
Portokosten in Erfahrung bringen kann.
Bei Bestellung eines Bausatzes muss ich
die teuren Teile erst besorgen. Die Lieferzeit beträgt daher
etwa eine Woche. Platinen habe ich vorrätig und kann sie sofort
versenden, solange der Vorrat reicht.
Bitte beachten: wer nur die
Platine bestellt, muss alle Bauteile selbst besorgen. Einige
Bauteile (z.B. der Trafo) müssen in die Löcher der Platine
passen, können also nicht beliebig gewählt werden, zudem ist die
Größe der Platine genau auf das Gehäuse zugeschnitten. Der
Bausatz hingegen enthält ein komplettes Paket passender Teile
und ein Gehäuse, in das die Platine genau hineinpasst.
AnalogEVSE ist Open Source Hardware. Ich
habe sie für meine Zwecke entwickelt und obwohl ich mir die
größte Mühe gegeben habe, kann ich nicht garantieren, dass das
Design fehlerfrei ist. Nachbau und Verwendung erfolgen auf
eigenes Risiko.
Die Schaltung und die Dokumentation dürfen ohne Einschränkungen
nachgebaut, kopiert und verändert werden, solange das originale
Copyright und dieser Disclaimer erhalten bleiben.