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Open Source CCS

Implementierung

zur Nutzung der Schnellladeinfrastruktur

Linuxtag Augsburg

20 Apr 2024

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Unser Hintergrund

🇬🇧 Johannes mit E-Touran in Greenwich 2023

🇮🇪 Janosch, Johannes, Damian in Cork mit EV Taxi 2022

Uwe mit FOCCI 2024

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Motivation: Ladezeit für 30kWh

Type 2 AC

7kW

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🐢 257 min

30 min 🐇

CCS Combo

60kW

Anfahrt gestern: Kassel - Augsburg: 103 kWh

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Bundesnetzagentur 11/2023

weit verbreitet

sehr komplex

Eigene Messung 2024

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Der Clou beim Schnellladen

  • Zum Laden muss geregelter Gleichstrom her
  • Das Ladegerät wandert aus dem Auto heraus
  • Dadurch kann es leistungsfähiger sein

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Simple Hardware im Auto

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Gesamtsystem

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Uwes Teil

Geschichte von pyPLC & Co

Etwas CCS-Theorie

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Und wie bekomme ich Strom?

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Power-Line-Communication

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Geschichte von pyPLC (2) – The Modem

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Geschichte von pyPLC (3) - Wireshark

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Geschichte von pyPLC (4) - Ziele

Use-Cases

  1. Mitloggen der Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesäule, um Ladeprobleme zu verstehen („ListenMode“)
  2. pyPLC als Ladestation, um Fahrzeug zu laden oder entladen („EvseMode“)
  3. pyPLC als Ladecontroller im Fahrzeug („PevMode“)

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Das Puzzle fügt sich zusammen

  • Dez 2021: uhi‘s erster Wireshark-Mitschnitt an öffentlicher Ladestation
  • Feb 2022: Catfish startet den AR7420-Thread mit modifizierten Homeplug-Modems auf openinverter.org
  • Mai 2022: Johannes: „We really need a full open source implementation of CCS that lets everyone play with it until it works with all chargers. “
    • Entscheidung: python scripts 🡪 Name „pyPLC“ (python power line communication)
  • Okt 2022: Modem spricht erstmals mit Ioniq. Initial commit auf github.
  • Dez 2022: Glühlampe am Alpitronic leuchtet

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Weitere Anwendungsbeispiele

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Laptop laden am Schnelllader

März 2023

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Tee kochen am Schnelllader

März 2023

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Fahrzeug illuminiert Glühbirne

April 2023

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Elektro Umbau lädt am Schnelllader

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5000km Europa-Tour mit pyPLC

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Geht‘s noch kleiner?

  • „Sperrige“ Lösung mit
    • Homeplug-Modem
    • Raspberry o.ä.
    • Netzwerkkabel
    • Relais-Treiber
    • Spannungsversorgung
    • Interfacelogik

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Der Wechsel zu Embedded

Juli –Okt 2023: embedded-Board entsteht

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Das Kind braucht einen Namen

Foccci (Fully Open CCS Charge Controller Interface)

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github.com/uhi22/foccci

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Clara

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github.com/uhi22/ccs32clara

Software

Hardware

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Status quo und Ausblick

  • Foccci im Shop erhältlich
  • In zwei Fahrzeugen erfolgreich im Einsatz, weitere im Aufbau
  • Software stabil
  • Verbesserungen in Richtung Stromsparen (sleep/wakeup)
  • Feature-Ergänzungen je nach Bedarf
  • Komplettes Kit für den Shop
  • Docu verbessern

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CCS – Theorie

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Theorie (1) - Verbindungsaufbau

SLAC, SetKey, SDP, TCP connect

CCM

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Theorie (2) – Session Setup

  • Protokoll wird ausgehandelt (DIN70121, ISO15118 oder Tesla)
  • Ladeparameter werden ausgehandelt (minimale und maximale Spannung, verfügbare Leistung, …)

CCM

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Theorie (3) – Ladevorbereitung

  • Stecker wird verriegelt
  • Isolationsprüfung
  • PreCharge

CCM

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Theorie (4) – Laden

  • Fahrzeug sendet gewünschten Strom und Spannung
  • Ladesäule liefert Energie entsprechend der Vorgabe

CCM

U, I, SOC

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Theorie (5) – Ladung beenden

  • Nutzerwunsch an Säule oder Fahrzeug, oder Akku voll
  • Prüfung, ob Abschaltung funktioniert
  • Stecker entriegeln

CCM

U, I, SOC

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Theorie (11) – Protokollstack

PLC

Ethernet

IPv6

TCP

V2GTP

EXI

Homeplug GreenPHY:

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  • 1155 Träger im Bereich von 2MHz bis 30MHz
  • Phasenmodulation (QPSK)
  • Forward Error Correction (FEC)
  • 10 Mbit/s
  • Security: AES 128 und SHA-256

MAC-Adressen je 6 Byte

16-Byte IP-Adressen

Zuverlässige Übertragung, Wiederholung verlorengegangender Nachrichten

Botschaftstyp und -größe

Komprimierte XML-Datenstrukturen

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Openinverter Framework C++

  • Etwas HAL für den STM32
  • Bootloader
  • Standardisierte Kommunikation

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Hardwarefunktionen

  • CAN (Open) Kommunikation
  • Digitale IO Pins
  • Analoge Eingänge
  • UART Textterminal
  • LIN Kommunikation
  • Effizienter Hardware Scheduler

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Beispiel IO Pins

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Steuerung via Terminal

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Web UI

  • Über UART oder CANOpen
  • Selbe Weboberfläche für alle �openinverter Projekte
  • Parameter, Anzeigewerte, Plots,�Datenlogger, Firmware Upgrade
  • Läuft auf ESP8266 oder ESP32

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CAN Mapping

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Resourcen (online)

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Resourcen (heute)

  • E-Touran am Parkplatz
  • OpenInverter Org CCS Stand

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