"UxI toGo" - die smarte, mobile/fixe WB (DIY + open source)

[umali]

Liebe Foristen und Foristinnen,
nachdem ich schon länger mit einer mobilen DIY-WB-Lösung geliebäugelt habe, welche etwas anders als normal ausfällt, ist es nun soweit, dass erste Ergebnisse präsentiert werden können.

update 06.06.2019
Der thread wird nun im "openWB"-Forum hier:
https://openwb.de/forum/viewtopic.php?f=10&t=333
weitergeführt.

Da sich am neuen GEF-Design leider nichts mehr verbessert, ist das eine erforderliche Konsequenz.
Wichtige Neuerungen werde ich aber weiterhin hier im Startpost veröffentlichen.

update 05.10.2018
=> Fertigstellung der kleineren "UxI_toGo_1p_v01" => einphasig mit bis zu 32A ergänzt
ladeequipment/uxi-togo-die-neue-smarte- ... ml#p836033

update 30.07.2018
=> Fotodoku zur kleineren "UxI-toGo_1p_v01" => einphasig mit bis zu 32A ergänzt (s. unten)
ladeequipment/uxi-togo-die-neue-smarte- ... ml#p794147

update 18.07.2018
=> links in der Einkaufsliste unten ergänzt

update 15.07.2018
=> neue Befestigung der Typ2-Dose im DN90-Deckel
ladeequipment/uxi-togo-die-neue-smarte- ... ml#p785418

update 10.07.2018
=> zusätzliche Magnetschalter für Reset und Bedientaster (activate/deactivate) eingebaut
ladeequipment/uxi-togo-die-neue-smarte- ... ml#p782826

update 02.07.2018
=> neue, verbesserte Gehäusevarianten in Arbeit:
ladeequipment/uxi-togo-die-neue-smarte- ... ml#p777589

!!! Die Wallbox arbeitet mit 230V => Lebensgefahr !!!
Bitte berücksichtigt dies immer !!!

Das Projekt ist darauf ausgelegt von der großartigen GE-community weiterentwickelt zu werden. Das große Ziel ist eine erschwingliche 22kW-AC-Ladelösung mit geringen Abmessungen zu schaffen, welche dennoch einen hohen Nutzwert bietet.
Hierzu wurden qualitativ hochwertige Komponenten recherchiert, die mit günstigen Gehäusekomponenten kombiniert werden.

Zunächst jedoch mein Dank an CurtRod, der mit der open source Software "simple EVSE-WIFI" den Grundstein für eine "smarte" Wallbox gelegt hat .
Die Software ist das A & O jeder "UxI toGo", denn sie ist leistungsfähig, benutzerfreundlich und, ganz wichtig, OPEN SOURCE!
Dieser Ansatz schafft in Zeiten, welche von Datenskandalen geprägt ist, Sicherheit durch frei zugängliche Quellen. Aufgrund vielfachen Wunsches wird komplett auf Clouddienste jedweder Art verzichtet. Dies ist mir ein persönliches Anliegen.

Die Daten sollen nur im heimischen LAN (client-mode) oder direkt am Smartphone (AP-mode) genutzt werden.
Sofern Remotezugriff von außen gewünscht wird, kann ein eigener VPN-Zugang installiert werden (z.B. über Fritzbox).
Innerhalb der Home-LANs können wichtige WB-Daten über eine API der EVSE-WIFI-Software an andere Programme übergeben werden.
Die Steuerung erfolgt mittels Browser (Webseiten), so dass keine APP-Installation erforderlich ist. So können z.B. auch Windows Phones genutzt werden.

Details zu simple EVSE -WIFI sind hier zu finden:
ladeequipment/simpleevse-wb-mit-wlan-t31260.html
https://github.com/CurtRod/SimpleEVSE-WiFi

Ich werde die erste Threadseite versuchen aktuell zu halten und sukzessive um Neuigkeiten zu erweitern. Dies erfolgt in Abhängigkeit meine zeitlichen Ressourcen.

zur mobilen WB "UxI_toGo_3p_v01"
Der erste Prototyp steht und sieht wie folgt aus:

Die technischen Daten lauten:
* komplette Bedienung per Smartphone (WLAN), alternativ über Server (z.B. RPi mit WLAN)
* WLAN als Accesspoint (AP) oder Client-Mode verfügbar
* keine Cloudbindung
* Softwareupdates over the air (OTA)
* 22kW (32A für 3p)
* integrierter S0-Stromzähler
* variable Stromvorgabe zw. 6 bis 32A (1p,2p,3p)
* Anzeige der aktuellen Ladeleistung, eingeladener Energiemenge (kWh), Kosten, user, eingeladene EV-"km"
* Logging der Ladevorgänge
* direkt an große rote CEE32 (32A) steckbar (Adpaterkabel geplant bis hin zu Schuko)
* Verwendung der günstigen EVSE WB-Steuereinheit
* 1.170g, L ca. 26cm, D ca. 10cm

Die Software kann auch RFID-Reader einbinden, so dass auch Multi-user-Anwendungen möglich sind. Das feature wird jedoch nicht in der auf Kompaktheit optimierten "UxI toGo" genutzt, da in der mobilen Variante meist nur Einzelnutzung erforderlich ist.

Hier eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus:

geplante Ziele:
* Integration eines RCD, der den teuren FiB / FiA-EV obsolet macht. Obwohl dies meist nicht erforderlich ist, soll es normgerecht sein.
* Einbau eines internen Temperatursensors
* Einbau einer mechanischen Verriegeung an der Typ2-Buchse
* Intergration der Ladelösung in übergeordnete Systeme mit Energiemanagern wie z.B. http://www.openWB.de (open source bevorzugt)

Innenaufbau/Material/Preis

Einkaufsliste - Stand 18.07.2018 für UxI_toGo_3p_v01:
* 1x Typ2 Buchse - ca. 90 Eur (teuerster part)
https://www.elektrofahrzeug-umbau.de/shop/ladedosen/
* 1x CEE-Stecker 32A - ca. 8 Eur
https://www.ebay.de/itm/PCE-32-A-CEE-An ... m570.l1313
oder bei nur 16A => CEE-Stecker 16A
https://www.ebay.de/itm/CEE16A-Wandstec ... 0011.m1850
* 1x DN90 HT-Langmuffe + 1x DN90 Überschiebmuffe + 2x DN90 Deckel als Gehäuse ca. 12 Eur
https://www.ebay.de/itm/Ostendorf-HT-La ... 3f85420000
https://www.ebay.de/itm/Ostendorf-HT-Ub ... 3f7551e171
https://www.ebay.de/itm/Ostendorf-HT-Mu ... 0008.m2219
Damit kann man mit 2 normalen DN90-Deckeln arbeiten und erspart sich das Bearbeiten an der Langmuffe.
* 1x 2TE Lovato Schütz 32A (CN3210220) für 3p (4 Anschlüsse) ca. 30 Eur
http://elektronetshop.shopgate.com/item ... 3036373536
* 1x 1TE S0-Zähler 32A 1p oder Modbus SDM120 (arbeitet genauer) ca. 34Eur in DE / ca. 25 Eur in CN
http://bg-etech.de/bgshop/product_info. ... dbus-p-468
! Bei Verwendung von Modbus die ID + 9600baud 8N1 beachten (aktuell ID_2) !
+ diesen RS485/UART-Adapter verwenden:
https://www.ebay.de/itm/TTL-RS485-Adapt ... m570.l1313
* 1x EVSE WB ! den originalen 1W ACDC auslöten ! oder gleich mit 3W ACDC bestellen ca. 80 Eur
https://www.elektrofahrzeug-umbau.de/shop/ladetechnik/
* 1x stärkerer 230V ACDC 12V DC 3W ca. 15 Eur
z.B.: https://www.amazon.de/HLK-PM12-AC-DC-22 ... B0787R9BB2
* 1x WEMOS D1 Mini ca. 5 Eur
https://www.ebay.de/itm/D1-MINI-ESP8266 ... os+d1.TRS0
* 1x stepdown-Regler für 12V => 3,3V (Wemos D1) ca. 5 Eur
z.B. https://www.ebay.de/itm/5x-Voltage-Regu ... SwhQRbMWQ8
! Bei Reglern mit variabler Ausgangsspannung VORHER die 3,3V U_out einstellen ! Ansonsten brennt der Wemos durch.
* 1x Elektrolyt-Kondensator 470...1.000µF/6,3V oder höher (möglichst klein) für Glättung stepdown 3,3V
* div. Litzenrester mit Aderendhülsen 6mm2 ca. 10 Eur
* div. kleinere Kabel zur Verbindung der Steuerkomponenten ca. 5 Eur
Summe Material: 285,- Eur brutto (bei Direktimport der Typ2-Buchse u. des S0-Zählers aus China ca. 35 Eur günstiger)
+ Freizeit und eine Donation für CurtRod https://www.paypal.com/pools/c/85c7xRbeay , wenn Ihr die Lösung nutzt und zufrieden seid.

UxI_toGo_3p_v01 - umfangreiche Fotodokumentation zur 3-phasigen Version mit bis zu 32A mit Kommentaren
https://drive.google.com/drive/folders/ ... sp=sharing

UxI_toGo_1p_v01 - kleine Fotodokumentation zur 1-phasigen Version mit bis zu 32A mit Kommentaren
https://drive.google.com/drive/folders/ ... sp=sharing

Wünsche
* ein PCB, welches den Kabelaufwand deutlich reduziert (geht bald los)

Das in Kürze. Ich hoffe, dass es ein paar von Euch anspricht und Ihr das Projekt umsetzen könnt.
Dass sich bei solchen Projekten auch Fehler einschleichen können, sollte jedem klar sein. Diese sollen hier offen diskutiert werden, um die Box zügig zur Perfektion zu bringen.

VG U x I

[E-lmo]

Die Box sieht recht kompakt aus.
Aber das Gehäuse macht auf mich keinen vertrauenserweckenden Eindruck. Bekommst Du das auch dicht? Ich finde dieses Gehäuse auch schon recht kompakt:
ladeequipment/die-eierlegende-wollmich- ... t8944.html
Oder hier:
ladeequipment/charging-tube-meine-mobil ... 18788.html

[acurus]

Sehr spannend!
Was mir direkt aufgefallen ist: der Zähler ist einphasig - wie machst du die Ermittlung der Strommenge bei zwei- oder dreiphasigen Ladern?

[Blue shadow]

Das gehäuse hatte ich auch im sinn....ein t—stück und du hast einen doppellader....auch eine standsäule ist schnell gebaut.

[CurtRod]

Sehr spannend!
Was mir direkt aufgefallen ist: der Zähler ist einphasig - wie machst du die Ermittlung der Strommenge bei zwei- oder dreiphasigen Ladern?

Der Zähler ist einphasig. In Simple EVSE-WiFi gibt es die Möglichkeit, einen Multiplikator (z.B. "3", für dreiphasige Lader) für den Zähler zu setzen. Damit werden die Zählerdaten multipliziert. Dass damit keine 100%ige Genauigkeit erreicht wird, ist klar, aber ein aussagekräftiger Richtwert ist so durchaus drin.

@umali
Danke für die Veröffentlichung dieses spannenden Projekts! Ich bin schon sehr gespannt auf weitere Reaktionen!

[TMEV]

Der Ansatz mit dem Multiplikator ist, je nach Fahrzeug, eher ein Schätzwert. Es gibt Fahrzeuge, die schalten ab einem bestimmten SoC Phasen ab. Statt auf 3 Phasen mit 5A wird auf einer mit 15A geladen. Zum Beispiel beim i3 ist das so implementiert.

[umali]

Die Box sieht recht kompakt aus.
Aber das Gehäuse macht auf mich keinen vertrauenserweckenden Eindruck. Bekommst Du das auch dicht?

Vergleich mit vorh. WB
Im Vergleich zu Deinen genannten WB, spare ich die sehr teuren Spezialstecker bzw. den 3D-Druck. Das war eine von mir angestrebte Optimierung, um die Kosten zu minimieren.

Robustheit
HT-Rohr aus dem Sanitärbereich ist lange erprobt und sehr widerstandsfähig bzw. dauerhaft. Orangefarbenes KG-Rohr ist härter und noch robuster, aber auch schwerer und spröder.
Der Durchmesser von 10cm taugt noch gut, um die "UxI toGo" mit einer Hand zu greifen. Wenn die Adapterkabel für kleinere Leistungen kommen, überlege ich noch, wie man die tube am Rollen hindern könnte.

Dichtheit
In diesem ersten Prototyp ist die Typ2-Buchse unten noch mit 3 Querschrauben in das graue HT-Rohr eingeschraubt + mit Sikaflex eingeklebt/eingedichtet. Oben beim CEE32-Stecker ist alles im Standarddeckel inkl. Dichtring verbaut.

Ich hatte schon an einen Wasserschlauchtest gedacht, da ja keine Bedienelemente außen angebracht sind und ich eine sehr hohe Wasserdichtigkeit erwarte. Schaun' mer mal.

2. Prototyp
Im zweiten Prototyp soll zusätzlich ein RCD rein. Hierzu wird die "UxI toGo" leicht verlängert (für Platineneneinbau) und BEIDSEITS mit Standarddeckeln inkl. Dichtungsringen ausgestattet (also am CEE32 und an der Typ2-Buchse). Das vereinfacht auch die Montage, da der bisherige Typ2-Doseneinbau ein paar individuelle Aussparungen im HT-Rohr und die Sikaflexklebung erforderte. Von der Dichtheit wird das genauso wie beim ersten Prototyp.

@CurtRod
Es ist klasse, wenn man Deine Software auch in praktischen Anwendungen nutzen kann. Mal sehen, wie sich Deine API dann mit openWB macht.

@all
Die "UxI toGo" kann natürlich auch stationär und nur für Reisen o.ä. mobil betrieben werden. Bei stationär bietet sich die Einbindung ins Home-LAN per client-mode an. Zukünftig wird openWB die Box dann remote steuern können (z.B. zur PV-geführten Ladung).

VG U x I

[umali]

Der Ansatz mit dem Multiplikator ist, je nach Fahrzeug, eher ein Schätzwert. Es gibt Fahrzeuge, die schalten ab einem bestimmten SoC Phasen ab. Statt auf 3 Phasen mit 5A wird auf einer mit 15A geladen. Zum Beispiel beim i3 ist das so implementiert.

OK - der Einsatz des 1p-Zählers ist der Kompaktheit in der mobilen Variante geschuldet. Für die feste Installation oder ein größeres Gehäuse ist natürlich auch ein 3p-Zähler (Softwaremultiplikator = 1) möglich und wird auch empfohlen.

Das mit der Abschaltung einzelner Phasen erscheint logisch, da der Standardmindestladestrom mit 6A definiert ist. Das würde also bei 3p und 6A = 3x 1,38kW = 4,14kW bedeuten, was bei nahe 100% SoC zuviel Ladeleistung entspräche. Danke - guter Hinweis.

Kannst Du sagen, welche Phasen er "kappt"? Ich würde mal von Phase 2 und 3 ausgehen.
Schaltet er diese auch noch nacheinander ab oder beide gleichzeitig?

Und dann wäre noch interessant, ab welchem SoC das beim i3 passiert.
Wenn das erst sehr weit am Ende auftritt, ist der Fehler m.E. verschmerzbar. Wie CurtRod schon sagte, sind die Energiemengen / Kosten als Richtwert für den Obulus zu verstehen, wenn ich bei jemandem "fremdlade".
In der Festinstallation ist es durch einen echten 3p-Zähler natürlich genauer, um dort z.B. auch mal Ladeverluste berechnen zu können.

VG U x I

[TMEV]

Missverständnis: Beim Mindestladestrom geht's nur um die CP Signalisierung. Signalisiert wird z.B. 16A aber natürlich darf das Auto bei fast vollem Akku auch mit 3A laden. Ich hab nur beobachtet, dass er gegen Ende der Ladung nur noch auf L1 lädt. Wäre schon denkbar, dass er erst L3 und später L2 abwirft.

Missverständnis: Beim Mindestladestrom geht's nur um die CP Signalisierung. Signalisiert wird z.B. 16A aber natürlich darf das Auto bei fast vollem Akku auch mit 3A laden. Ich hab nur beobachtet, dass er gegen Ende der Ladung nur noch auf L1 lädt. Wäre schon denkbar, dass er erst L3 und später L2 abwirft.

Ein sehr interessantes Thema! Mit einem 3p-S0-Zähler hat man das vermutlich schnell und elegant gelöst.

Auch die Frage, ob er tatsächlich unter 6A bei 1p laden kann, muss ich mal nachmessen. Wir laden allerdings nur selten bis auf 100% SoC, wo dies ersichtlich werden würde.
Bei http://www.openWB.de haben wir immer einen Ladeleistungszähler mit drin, um die echte aktuelle Ladeleistung (LL) zu erhalten. Die kann freilich von der vorgegeben LL abweichen, aber auch unter 6A?

VG U x I