CHAdeMO snelladen in doe-het-zelf projecten

De eerste versie van een doe-het-zelf DC CHAdeMO snellaad kit werd in 2015 ontwikkeld door Paulo Almeida, Damien Maguire, Collin Kidder en Jack Rickard. Het gebruikte de JLD505 ontwikkeld door Paulo Almeida en Celso Menaia. Per medio 2019 de nieuwste versie beschikbaar was een CHAdeMO Interface v0.3 ontworpen door Paulo en bijgewerkt door Celso (New Electric) en verder ontwikkeld tot v1 en v1.1 door New Electric.

Inhoudsopgave

• Open source (hoe het allemaal werd versneld)
• CHAdeMO proces (uitleg hoe het werkt)
• Hardwareversie v2.0 (pinout en achterwaardse compatibiliteit)
• Aansluiten van de CHAdeMO controller (hoe deze in je auto te installeren)
• CHAdeMO software (verbeteringen en configuratie)

Open source

Om de ontwikkeling te versnellen en de beschikbaarheid voor de doe-het-zelf gemeenschap te vergroten, deelde New Electric de ontwerpen en nieuwste versie van de CHAdeMO snellaadsoftware met Damien Maguire(www.evbwm.com). Hij voerde een aantal veranderingen door en deelde het als open source. Aangezien dat ontwerp slechts één CAN-BUS had, was het beperkt in het gebruik van gegevens over spanning en stroom die al beschikbaar waren uit een BMS of externe sensoren.

Als gevolg hiervan besloot Damien de aanpak voor de CHAdeMO snellaadcontroller te veranderen en begon hij dezelfde hardware te gebruiken als zijn Leaf VCU V2. Later creëerde hij een speciaal CHAdeMO-bord.

Bottomline is dat een SAM3X chip (zoals de Arduino Due) werd gebruikt in plaats van de Atmega328. Die verandering was echter voor 90% een software verandering, omdat de code moest worden omgezet van de Atmega328 naar de nieuwe SAM3X chip. Het zware werk hiervoor wordt verzorgd door de compiler (Arduino IDE of Visual Studio Code + PlatformIO). Verder moest een CAN-BUS shunt worden toegevoegd als nieuwe databron voor stroom en spannings en moesten er niet langer gebruikte delen uit de JLD505 tijd worden geschrapt. Isaac Kelly (www.electricboxster.com) ging deze uitdaging aan en met de steun van Damien heeft hij de software bijgewerkt naar een 0.6 versie die samenwerkte met de Leaf VCU V2 hardware (met enkele addons / modificaties).

CHAdeMO proces

Zoals vermeld in “DC snelladen, een inleiding“, loopt de communicatie voor het CHAdeMO snellaad proces via CAN-BUS. Het proces wordt gestart door het inpluggen van de laadstekker. De proximity activeert een wake-up van de controller. Op zijn beurt biedt de controller een massa signaal en 12V+ output (500 mA max) om andere componenten zoals het batterij management systeem in te schakelen en de auto in laadmodus te zetten.

Zodra de stekker erin wordt gestoken en de gebruiker op “Start” op de lader drukt, start de EVSE (lader) het laadproces. Het proces is een combinatie van berichten via CAN-BUS en analoge signalen. In de CHAdeMO snellaadaanpak is de lader start/stop 1 een 12V ‘signaal’ geschikt voor het leveren van maximaal 2 A en wordt gebruikt om contactors schakelen. Deze aanpak geeft de lader de mogelijkheid om direct contactors te openen indien nodig. De hele volgorde wordt hieronder uitgelegd.

Hoewel het CHAdeMO-protocol alleen toegankelijk is voor leden van de CHAdeMO-vereniging, zijn er veel aanknopingspunten voor het creeren van een doe-het-zelf controller. De digitale communicatie (CAN berichten uitwisseling) is bijvoorbeeld gedefinieerd in de IEC 61851-24-standaard (elektrisch voertuig geleidend laadsysteem – Deel 24: Digitale communicatie tussen een laadstation van DC EV en een elektrisch voertuig voor de controle van het laden van dc’s) en die heb ik gekocht.

Hardwareversie v2.0

EVcreate ontwikkelde de versie v2.0 hardware als directe vervanging voor de New Electric v1.1 door de pinout / aansluitingen hetzelfde te houden. Hij is NIET compatibel met eerdere versies, omdat die gebruik maken van een andere pinout.

De controller heeft een Cinch behuizing en header met Molex MX150 connectoren. Om precies te zijn wordt de ME-MX Header 5810132011 gebruikt. Dit is een 32 I/O header met een 20 positie A connector en een 12 positie B connector.

De A-connector is bedoeld voor de integratie in de auto en de B-connector wordt gebruikt om verbinding te maken met het CHAdeMO socket.

Verbeteringen in v2.0

Nieuw bij de v2.0-hardware zijn de volgende functies:

1. Dual CAN-BUS (een speciaal voor CHAdeMO en een andere om te communiceren met de auto
2. Auto CAN-BUS in en uit voor eenvoudig doorlussen naar volgende apparaten in de keten
3. Optionele auto CAN termination door twee pads te solderen
4. ChadeMO contactor feedback ingangen
5. Massa en 12V+ output (max. 500 mA) zodra ingeschakeld
6. CAN BUS nu met ‘common modus choke’, ESD bescherming en split termination
7. Verhoogde robuustheid tegen overspanning en te hoge 12V stroom
8. 12V+ en GND voedingsconnector op de printplaat om deze eenvoudig van stroom te voorzien voor configuratie op de werkbank
9. USB-connector op de printplaat inclusief wake-up door het insteken van een USB connector die aan de computer zit

Dingen die al goed waren in V1.1 bleven behouden, zoals:

• Geïsoleerde ingangen met optocouplers
• USB-aansluitingen in connector A om eenvoudig te programmeren en te controleren terwijl de controller in een auto is geïnstalleerd
• Geïsoleerde CAN-BUS

Aansluiten van de CHAdeMO controller

Het installeren van de CHAdeMO snellaad controller in je auto is vrij eenvoudig. Er zijn drie belangrijke gebieden:

1. Yazaki CHAdeMO snellaad socket naar controller
2. Stroom sensor
3. Auto-integratie

1. Yazaki aansluiting voor de controller

Het nummer op de Yazaki outlet komt één op één overeen met de Cinch / Molex B-connector. Dus Yazaki 1 gaat naar B1, 2 naar B2, etcetera. Uitzonderingen zijn pin 3 (die niet is aangesloten) en de hoogspanningsverbindingen 5 en 6 die niet in de controller gaan.

De aansluitingen worden vanaf de voorkant in de connector/aansluiting weergegeven.

2. Stroom sensor

De CHAdeMO controller vereist input van de door de auto gemeten laadstroom en spanning. Dit wordt vergeleken met de waarden gemeten / aangegeven door de lader. Als de afwijking te groot is, wordt er een fout geactiveerd en stopt het laadproces.

De vorige versies van de CHAdeMO snellaad controller tot v1.1 gebruikten een shunt en voltage divider om informatie over spanning en stroom te krijgen. Dat vereiste hoogspanning in/naar de controller. Het verkrijgen van deze gegevens via CAN-BUS verhoogt de veiligheid. De meest robuuste en daarom ondersteunde manier om een stroomsensor te implementeren is rechtstreeks (zoals hierboven afgebeeld) met gebruikmaking van een sensor op de CHAdeMO-hoogspanningsbedrading (hetzij + of -).

Het gebruik van een directe stroom sensor is de meest eenvoudige aanpak. Door de stroom direct op de CHAdeMO hoogspanningsbedrading te meten, kan de CHAdeMO snellaad controller deze data direct gebruiken.

Voorgestelde en ondersteunde sensoren zijn de LEM CAB300, LEM CAB500 of de IVT stroomsensor.

3. Auto-integratie

In principe wat de controller nodig heeft is spanning, CAN-BUS, triggeren van laad modus en schakeling van de HV contactors.

De USB-verbinding is optioneel evenals de contactor feedback. De maximaal toegestane stroom van de twee CHAdeMO contactors samen is 2A.

De CHAdeMO-controller gebruiken

Eerste succesvolle CHAdeMO test sessie in 2021.

Voor mij werkte het op de meeste opladers!

Blogserie over DC-snelladen

1. DC snelladen, een introductie
2. CHAdeMO snelladen in doe-het-zelf projecten
3. CCS snelladen voor doe-het-zelf
4. Nissan Leaf CCS snelladen
5. EVcreate CCS snellaadoplossing inclusief AC onboard lader regeling

Feedback welkom

Alle feedback, toevoegingen, suggesties voor verbetering zijn welkom. Neem contact met mij op via e-mail.

Delen en linken

Vind je dit artikel leuk? Gelieve te delen en te linken (en niet kopiëren en plakken).