Diodentest: Machen Wallboxen das korrekt?

[gonium]

Okay, die J1772 liefert belastbare Aussagen:

5.3.1 Verification of Vehicle Connection
The EVSE is able to determine that the connector is fully inserted into the vehicle inlet and properly connected to the EV by sensing resistance R3 as shown in FIGURES 3, 4, 5, and 6. The diode, D1, insures that an EV is actually connected and can be
discriminated from other potential low impedance loads.

Der zweite Satz hat es irgendwie nicht in die DIN 61851-1 geschafft. Unser Verständnis des "Diodentests" wird auch später explizit genannt:

Basic Communication Sequence.
[...]
2. Upon connection, assuming that switch S2 is open, the 2.74K resistor on the vehicle will pull the +12V
down to +9V, as measured at the EVSE output. The EVSE will sense this and begin generating a
+9V, -12V, 1 KHz square wave. Because of the diode on the Vehicle, the negative portion will be at
–12V. Note that, for standard AC Level I and AC Level 2 charging, the negative portion will always
remain at –12V. This purpose of this feature is safety, to allow the EVSE to distinguish between a
vehicle and the straight resistance of a curious child’s fingers.

An vielen Stellen wird auch erwähnt, das in den Zuständen B, C, D und F die negative Spannung -12V betragen muss. Daraus leite ich ab, das der "Diodentest" nach J1772 permanent laufen muss und es nicht genügt, lediglich zu Beginn des Ladevorgangs entsprechende Prüfungen zu machen.

Ich werde mal die entsprechenden Hersteller damit konfrontieren. Vielen Dank!

[Flowerpower]

Ich stimme Eurer Interpretation zu und denke auch, dass das -12V Signal dauerhaft geprüft werden sollte.

@gonium Darf ich fragen in welchem Umfang du Ladesäulen aufbaust und wo? Hast du schon ein Design?

[gonium]

Darf ich fragen in welchem Umfang du Ladesäulen aufbaust und wo?

Ich mache eigentlich Forschungsprojekte im Bereich Erneuerbare Energien und deren Netzintegration. Wir haben seit ein paar Jahren stationäre Batteriespeicher in verschiedenen Szenarien im Einsatz --- dabei geht es uns darum, den Speicher sowohl für den Eigentümer als auch für den Netzbetreiber effizient zu betreiben. Eine pure Bilanzpunktregelung reicht für viele Dinge im Netzbetrieb nicht aus.

Und nun übertragen wir das Wissen auf die Elektromobilität, in diversen Industrieprojekten. Wir sind europaweit unterwegs, aber der Elektromobilitätsschwerpunkt liegt momentan im Südwesten Deutschlands. Parallel baue ich einen Ladepark mit momentan 14 Ladeplätzen am Institut. Baubeginn nächstes Frühjahr, da kommt auch ein Labor für unsere Batteriesysteme dazu.

Hast du schon ein Design?

Eines? Viele! Kommt halt immer auf den Einsatzzweck und den Kunden an. Ich bin aber immer an neuen Designs oder Problemstellungen interessiert.

Schönen Gruß,
-Mathias

[gonium]

Hi,

mal ein kleines Zwischenresultat.

Die beiden Hersteller, die eine Wallbox des Typs B (Diodentest nur am Anfang) herstellen, haben folgenden Standpunkt: Das Auto war zu Beginn des Ladevorgangs ein Auto und wird nichts anderes mehr sein. Das Vorgehen sei mit dem VDE abgesprochen. Sie argumentieren aufgrund der aktuellen Version der DIN 61851-1, diese hab ich mir nun bestellt und werde dem nachgehen. Meine Kopie könnte veraltet sein.

Zur Wallbox C: Das ist ein Totalschaden, bei dem das TÜV-Zertifikat so einfach nicht sein kann. Ich bin mit dem Hersteller im Gespräch.

Schönen Gruß,
-Mathias

[ecopowerprofi]

Das Auto war zu Beginn des Ladevorgangs ein Auto und wird nichts anderes mehr sein. Das Vorgehen sei mit dem VDE abgesprochen.

Dann kann man nach Ladebeginn auch den FI überbrücken. Ein größeren Schwachsinn hab ich noch nicht gelesen. Die haben von der Funktion des Diodentests nichts verstanden.

[gonium]

Meine Kopie der aktuellen DIN 61851-1:2012 ist da. Und siehe da: von der :2008 auf :2012 hat sich die Tabelle "Parameter des Pilotstromkreises" tatsächlich geändert. In der alten Version war unter "Eingangsspannung gering - alle Zustände" die -12V gefordert, die durch die Diode entstehen. Sprich: Permanent musste diese Spannung bei -12V liegen. Das entspricht auch der J1772.

In der Version von 2012 gibt es diese Forderung nicht mehr. Da wird nur noch von einer "Leerlaufspannung negativ" geredet. Die Tabelle ist auch wesentlich kleiner geworden. Faktisch fordert die Norm also keine permanente Überwachung der Diodenfunktion.

Genauso implementieren das auch die Ladestationen. Meine Resultate bislang:

• Meine Ladestation von Hager überwacht alles so wie ich das erwarten würde, inklusive permanenter Diodenüberwachung.
• Die Stationen von Keba und der Laderegler von Phoenix Contact prüfen nur zum Ladebeginn, ob da eine Diode vorhanden ist.
• Der Totalversager soll noch ungenannt bleiben. Da dieser derzeit nicht auf dem deutschen Markt erhältlich ist richtet das denke ich wenig Schaden an. Ich stehe mit dem Hersteller in Kontakt.

Alles in allem: Wenn man die Norm betrachtet haben Keba und Phoenix Contact recht. Suboptimal finde ich das trotzdem.

Schönen Gruß,
-Mathias

[ecopowerprofi]

Da wird nur noch von einer "Leerlaufspannung negativ" geredet.

Die negative Spannung ist immer im Leerlauf, da die Diode eine Belastung der negativen Spannung verhindert.

Faktisch fordert die Norm also keine permanente Überwachung der Diodenfunktion.

Das sehe ich anders. Aber wenn man keine Ahnung hat oder es anders interpretiert, weil die eigene technische Lösung dazu nicht in der Lage ist, kann man es so behaupten.

Alles in allem: Wenn man die Norm betrachtet haben Keba und Phoenix Contact recht.

Eben nicht. Von dem ursprünglichen Ansatz der Erdungsüberwachung hat man sich damit entfernt und ein Sicherheitsmerkmal zu Grabe getragen.

Es ist so, dass, wenn man die Diodeprüfung fortwährend macht, man auf einen FI verzichten kann. Dafür ist der ständige Wechsel zwischen Plus- und Minusspannung entscheidend.

Mein Fazid: Phoenix und Keba nicht empfehlenswert.

[Orion]

Auch wenn es etwas spät kommt:
Danke für eure Diskussion, ich habe viel dabei gelernt.

Und mir auch gleich eine Meinung gebildet:

Die beiden Hersteller, die eine Wallbox des Typs B (Diodentest nur am Anfang) herstellen, haben folgenden Standpunkt: Das Auto war zu Beginn des Ladevorgangs ein Auto und wird nichts anderes mehr sein.

Da gehe ich mit. Es muss verhindert werden, dass die Wallbox einen Kinderfinger für ein Auto hält und den Strom einschaltet.

Wenn das Auto aber durch die Diode (Kinder haben meines Wissens keine Halbleitereigenschaften!) einmal als solches erkannt wurde, braucht das nicht laufend weiter überprüft werden, denn der Stecker sitzt dann ja verriegelt im Auto!

@ecopowerprofi will vermutlich darauf hinaus, dass es absolut sinnvoll wäre, während des gesamten Ladevorgangs laufend zu prüfen, ob der Schutzleiter noch sauber kontaktiert ist - da sind sicher alle einer Meinung.
Für diese Prüfung braucht es die Diode aber nicht!

Wenn bei laufendem Ladevorgang der PE Kontakt verlieren (oder durchtrennt werden) würde, dann würde die Kommunikation über die Widerstände nicht mehr funktionieren, weil der PE quasi der "Minuspol" des Control Pilot ist.
Fällt der PE aus, erkennt das Auto das PWM-Signal der Wallbox nicht mehr und muss abschalten. Deshalb könnte aber noch das Schütz in der Wallbox an sein.

Die Wallbox ihrerseits sieht ohne PE den Pulldown-Widerstand nicht mehr, erkennt somit kein ladebereites Auto mehr. Der CP-Spannungspegel geht quasi von C auf A. Darauf muss laut Standard das Schütz in unter 100ms öffnen. Siehe IEC 61851-1, Tabelle D.8.
All das geht auch ohne Diode.

Fazit:
Wenn die Wallbox den Diodentest nur 1x am Anfang macht, finde ich das völlig in Ordnung.

[ecopowerprofi]

Wie gesagt kann man mit dieser Argumentation dann nach Ladebeginn auch den FI überbrücken. Grundsätzlich werden Sicherheitsfunktionen kontinuierlich betrieben. Fehler jeglicher Art (nicht nur die Unterbrechung des PEs) können immer zur Unzeit auftreten und die Funktionsüberwachung im Fahrzeug lahmlegen. Daher muss die WB den Diodentest kontinuierlich machen. Ist auch gar kein Aufwand in jedem CP-Zyklus zu prüfen ob die -12V auch noch -12V sind.

Moin,

geeeeenau!
Auch wenn ich jetzt wieder "Jehova" sage; die EVSE WB (zumindest bis zur Revision 4) überwacht überhaupt nicht auf einen Diodenfehler!

Grüße
Torsten