Elektroauto Ladesystem Ladesteuerung PulCharge mit DC-Fehlerstromerkennung (Mode-3, 62955)

Das vollmodulare Ladesystem PulCharge bestehend aus der Ladesteuerung EV EasyCharge, der PULSARES Schaltunit und dem PULSARES Differenzstromsensor DS-62955 überzeugt durch perfektes Zusammenspiel und trennt Last-Teil von Steuerung. Das Ladesystem bildet mit einer geeigneten Ladeleitung ein vollwertiges, DC-Fehlerstrom geschütztes Ladesystem für Elektrofahrzeuge ab. Die einzelnen Komponenten sind individuell tauschbar und passenden Patch-Leitungen per Klick verbindbar. Das gesamte System ist perfekt aufeinander abgestimmt und überwacht sich vollständig selbst. Schnelle Abschaltzeiten im Fehlerfall, hohe Störfestigkeit, Surge-Schutz gegen netzseitige Überspannungen und umfangreiche Modbus-RTU-Kompatibilität (RS485-Schnittstelle) sind nur einige Merkmale unserer zukunftsweisenden AC-Lade-Technologie.

Unser DC-Fehlerstromsensor sorgt dafür, dass für eine fachmännische Installation als Vorschaltung nur ein günstiger Leitungsschutzschalter (gegen Überlast) und ein Typ-A Fehlerstrom-Schutzschalter (FI) installiert werden muss.

Eine DIN-Schienen-Montage ist ohne Probleme mit dem Kunststoff-Sockel-Set möglich. Dabei wird die Schaltunit als unterste Platine auf diese geschraubt. Danach kann das gesamte Modul auf die DIN-Schiene (35 mm) geklippt werden.

Das gesamte Ladesystem verfügt über unseren Low-Power-Standby-Modus: Bei abgezogenem Typ2-Ladestecker werden gezielt Teile der Elektronik stromlos geschaltet. Dadurch wird die Standby-Wirkleistungsaufnahme deutlich reduziert. Diese Funktion ist standardmäßig an und schaltet auch die Beleuchtung bei abgezogenem Stecker ab. Ist der Modus nicht erwünscht, kann sie jederzeit sowohl per Benutzerschnittstelle (Segmentanzeige und Platinen-Taster) als auch per Modbus deaktiviert werden.

Unser Ladesystem ist von einem unabhängigen, akkreditierten EMV-Labor (CE-Lab GmbH) geprüft worden. Für volle Transparenz veröffentlichen wir das Protokoll. Den Link zu dem Protokoll finden Sie im Abschnitt Wichtige Links.

• Vollmodularer Aufbau: Einfache Wartung und Reparatur
• Alle Komponenten einzeln erhältlich
• Vollständiger begleitender EMV-Prüfbericht
• Low-Power-Standby-Modus: Ist der Ladestecker vom Fahrzeug getrennt, werden gezielt Teile der Elektronik abgeschaltet, um eine Standby-Wirkleistungsaufnahme von weniger als 0.15 W zu erreichen
• Anschluss netzseitig bis 10 mm² als Draht durch Schraub-Käfigklemmen (beweglicher Käfig) möglich
• Feder-Hebelklemmen für Ladeleitungs-Litze, vorgefüllt mit Kupfer-Kontaktpaste: Bequem und sicher
• Surge-Schutz (4 kV) auf allen Phasen und Neutralleiter nach Schutzerde (PE) durch Spezial-Technologie: Minimierte Brandgefahr durch Vermeidung von Kriechströmen nach Ableitung
• Spannungs-Versorgung für externe Elektronik Dritter: 15 V, bis zu 4 Watt
• RDC-MD (nach IEC 62955): Schützt vor einem DC-Fehlerstrom (6 mA) und schaltet im Fehlerfall zuverlässig ab
• Typ A (statt Typ B) Fehlerstromschutzschalter (FI) verwendbar
• Ultra-Kompaktes Design: Ladesteuerung EV EasyCharge wird mit Abstandshalter auf Schaltunit geschraubt
• Relais für Elektromobilität mit geringen Übergangswiderständen von < 1mΩ (typ.) pro Phase
• 22 kW (3x 32 A) Anschlussleistung an drei Phasen schaltbar
• Übertemperatur-Ladestromreduzierung und Not-Abschaltung
• Hohe Sicherheit: Alive-Tracking des Differenzstromsensors erkennt Kommunikationsabbrüche durch z.B. Hardware-Fehler (kalte Lötstellen)
• Kalibrierung und Selbsttest (realer DC-Fehlerstrom) des Differenzstromsensors vor jedem Ladevorgang
• Test-Taste auf Schaltunit: Installateur kann realen DC-Fehlerstrom per Tastendruck in Wicklung des Differenzstromsensors erzeugen und diesen zum Auslösen bringen
• Klebeüberwachung: Der Pilotkontakt des Relais wird durchgehend überwacht
• Wechselbare Feinsicherung mit Löschmittel
• Einfache DIN-Schienen-Montage (35 mm Schiene) mit Sockel-Set möglich (hier erhältlich)
• Modbus-RTU (RS485-Schnittstelle) fähige Ladesteuerung: Statusinformationen und volle Kontrolle über nahezu alle Einstellungen sind extern möglich
• Einfache Systemintegration durch anpassbare RS485-Parameter möglich
• Ladesteuerungs-Firmware updatebar über Modbus
• Ladestrom über Modbus in mA Schritten einstellbar
• Modbus-Watchdog möglich: Fällt die Modbus-Kommunikation für Zeit t aus, schaltet die Ladesteuerung einen festgelegten Ladestrom oder schaltet ganz ab
• Stromausfallsicherer-Betrieb: Einstellungen werden bei einem auftretenden Stromausfall während aktiver Eingabe nicht beschädigt
• Kostenlose PC-Software für komplettes Modbus-Interface (über FTDI USB-zu-RS485-Adapter): Konfigurieren Sie alle Einstellungen der Ladesteuerung oder führen Sie Firmware-Updates bequem durch
• 4 RGBW-Leds: Statusausgabe durch Farben und Blinkmuster, steuerbar über Modbus
• ColorLock-Pin Zugangskontrolle: Ein Farb-Code (vergleichbar mit Zahlen-Code) kann optional als Zugangskontrolle gesetzt werden
• SMART-Steuereingang: Ladestrom steuerbar wahlweise per analoger Spannung (0 – 3 V) oder über PWM-Duty-Cycle (bis 1.5 kHz Frequenz)
• Potentiometer anschließbar an SMART-Eingang für einfache Ladestromsteuerung
• Schlüsselschalter am SMART-Eingang möglich
• Bewährtes Profilsystem: Es können bis zu 5 Ladeprofile mit individuellen Ladeströmen (1 A Schritte) angelegt werden, welche mit dem Externen Taster (Klick-Gesten) oder per Modbus umgeschaltet werden können
• Einfache Benutzerschnittstelle: 2 Segmentanzeigen und 2 Platinen-Taster
• Externe LED (optional) bildet zusätzliche Statusschnittstelle: Blinkmuster bestätigen die Profilumschaltung und zeigen den Status des Systems an
• Legacy-Modus möglich: Die echtweißen LEDs der 4 RGBW-LEDs spiegeln die Statusausgabe der externen LED
• Temperatur der Schaltunit kann auf Segmentanzeigen ausgegeben werden
• Dauerhafte Flash-Speicher-Überwachung (CRC-Checksumme) aller 3 Module für hohe Sicherheit
• Bidirektionale Watchdogs: Taktausfall der Watchdogs wird erkannt
• Vereinfachter Pilotkreis wird unterstützt: Fahrzeuge aus dem asiatischen Raum haben nicht selten den vereinfachten Pilotkreis implementiert, was gesondert unterstützt werden muss. Eine Ladung ist in einem solchen Fall nur mit 10 A an einer Phase möglich

Wichtiger Hinweis: Alle Installationen unserer Produkte aus der Sparte festinstallierte Ladesysteme (Mode-3 Ladesysteme) müssen zwingend durch eine Elektrofachkraft durchgeführt werden! Netzspannung bedeutet Lebensgefahr!

Wichtiger Hinweis: Lesen Sie alle Dokumente ausführlich durch und beachten Sie alle Warnhinweise bevor Sie mit der Inbetriebnahme beginnen! Schnellstart-Anleitung - PulCharge
Betriebsanleitung - EV EasyCharge Ladesteuerung
Modbus Map - EV EasyCharge
Betriebsanleitung - Schaltunit

EMV-Labor Prüfbericht (CE-LAB GmbH)

Modbus-Master PC-Anwendung v1.00
Betriebsanleitung - Modbus-Master PC-Anwendung Die PulCharge Hard- und Software ist perfekt aufeinander abgestimmt. Unser Ziel ist es ein störsicheres, modulares und kompaktes System für die Elektromobilität zu entwickeln, auf welches Anwender und Unternehmen aufbauen können, um ihre eigenen individuellen Ladesystem zu entwerfen.
EV EasyCharge ist ab Werk auf 11 kW Ladeleistung (16 A pro Phase) eingestellt und muss vor dem Betrieb nicht weiter konfiguriert werden. Das gesamte Ladesystem ist direkt nach der Installation betriebsbereit.
Ist das Low-Power-Feature aktiv, schaltet die Ladesteuerung bei getrenntem Ladestecker nach ein paar Sekunden automatisch in den tiefen Standby-Modus. Dabei werden Teile der Elektronik stromlos geschaltet und der Standby-Verbrauch auf unter 0.15 W reduziert. Wird der Stecker an ein Fahrzeug angesteckt, der externe Taster betätigt oder der Platinen-Taster (SET) gedrückt, wacht die Steuerung automatisch auf. Während des aktivem Low-Power-Modus ist die Steuerung nicht über Modbus erreichbar. Im normalen Betrieb merkt man als Anwender keinen Unterschied, außer, dass die RGBW-Beleuchtung abgeschaltet ist. Durch schnelle Reaktionszeiten wird ein Tastendruck im ohne Verzögerung verarbeitet, auch wenn der Low-Power-Modus aktiv ist. Der Standby-Modus kann dauerhaft abgeschaltet werden, falls eine Kommunikation über Modbus auch bei abgestecktem Ladestecker benötigt wird oder die Beleuchtung dauerhaft aktiv sein soll. Die von Grund auf neu entwickelte Ladesteuerung EV EasyCharge ist eine kompakte, Modbus-RTU (RS485-Schnittstelle) fähige Ladesteuerung nach EN IEC 61851-1:2019 für Elektrofahrzeuge. Sie wird auf die PULSARES Schaltunit geschraubt und übernimmt die Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug (BEV oder HEV), sowie die Überwachung dieser. Das bewährte Profilsystem ermöglicht es, Ladeprofile mit individuellen Ladeströmen anzulegen und diese durch einen optionalen externen Taster im Betrieb beliebig umzuschalten. Über den SMART-Eingang kann der Ladestrom flexibel durch eine angelegte Analog-Spannung oder per PWM-Tastverhältnis (bis 1.5 kHz Frequenz) gesteuert werden. 4 RGBW-Leds auf der Platine geben Informationen, wie den aktuellen Ladestatus aus und implementieren die ColorPin-Zugangskontrolle: Der Benutzer kann dabei ganz ohne unsichere RFID-Karten den Ladevorgang durch einen kurzen Farbcode, welcher nach einmaliger Programmierung die Ladesteuerung schützt, und über einen externen Taster eingegeben werden kann, freischalten. Genau wie Schaltunit verfügt die Ladesteuerung EV EasyCharge über einen Low-Power-Standby-Modus, welcher den Stromverbrauch stark reduziert. Als Informationsschnittstelle mit dem Benutzer stehen zwei Segment-Anzeigen und zwei Platinen-Taster zur Verfügung. Der aktuell geschaltete Ladestrom, die Firmware-Version, die Schaltunit Temperatur, sowie Einstellungen können ausgegeben werden. Jede veränderte Einstellung wird dauerhaft gespeichert und nach einem Stromausfall zuverlässig wieder geladen. Eine optionale externe LED (Statusausgabe), sowie umfangreiche Kontrolleinstellungen runden das Gesamtsystem ab und ermöglichen es Drittanwendern individuelle Ladesysteme aufzubauen. Die Firmware-Integrität wird dauerhaft durch eine CRC32-Checksummen-Bildung überwacht. Liegt ein Fehler vor, schaltet die Ladesteuerung keinen Ladevorgang frei und bleibt in der Boot-Schleife.
EV EasyCharge verfügt über einen eigens entwickelten Bootloader, der die System-Integrität zusätzlich zu der kontinuierlichen Überwachung der Firmware vor jedem Start prüft. Verschlüsselte Firmware-Dateien können über diesen in den Flash-Speicher geschrieben werden (Modbus-RTU).
Ein Firmware-Update ist über die Modbus-Schnittstelle möglich. Die aktuelle Firmware finden Sie oben auf der Seite als Datei. Die Firmware-Update-Dateien sind verschlüsselt, sodass eine Manipulation ausgeschlossen wird. Im Anschluss jedes Firmware-Updates wird eine Checksumme gebildet und geprüft. Liegt hier ein Fehler vor, startet die Firmware nicht.
Wir bieten eine kostenlose PC-Software (Windows) an, die mit USB zu RS485 Adaptern, die auf einem FTDI-Chip aufbauen, kompatibel sind. Eine Verbindung zu einem Modbus TCP- auf RTU-Adapter per TCP-Verbindung ist ebenfalls mit der Anwendung möglich. Unsere Software kann ohne Installation gestartet werden und baut keinerlei ungewollte Verbindung ins Internet auf! Jede Ladesteuerung am BUS-Strang lässt sich durch unsere Software individuell konfigurieren. Alle Modbus-Parameter sind integriert und grafisch aufbereitet. Die Zustände und Einstellungen können sowohl gelesen als auch gesetzt (falls möglich) werden. Weiterhin können heruntergeladene Firmware-Dateien geflasht werden.
Alle RS485-Parameter lassen sich über Modbus konfigurieren und ändern. So ist eine Integration in einen bestehenden RS485-Bus kein Problem und jederzeit möglich. Wir setzen auf spezielle RS485-Transceiver-ICs, die eine besonders hohe Störfestigkeit aufweisen. Erreicht wird das durch eine höhere Spannungs-Marge auf dem Bus. Sie sind Fail-Safe, haben also keine undefinierten Zustände, wenn die BUS-Leitung offen oder kurzgeschlossen ist. Sie sind Hot-Plug fähig: Stören den Bus beim Ein- und Ausschalten nicht. Die Flankensteilheit der Bausteine ist flach gewählt, sodass mögliche Störabstrahlungen klein gehalten werden. Die maximale Übertragungsrate beträgt 115 KBits/s. Die maximalen theoretischen Teilnehmer an einem Bus belaufen sich auf ca. 512 (in der Praxis weniger, da ggf. unterschiedliche Treiber von Drittprodukte am Bus). Die Schnittstelle ist nicht galvanisch getrennt und hat die Erde (PE, Schutzleiter) als Bezugspotential. Eine Schirmung ist möglich. Als einfache aber zugleich effektive Zugangskontrolle bieten wir unser neu entwickeltes ColorPin-Feature an: Die RGBW-LEDs geben für kurze Zeitintervalle statische Farben aus, die sich in der Leucht-Reihenfolge mehrmals wiederholen. Der Benutzer muss dann den programmierten (eigens festlegbar) ColorPin-Code durch Klicken des externen Tasters aneinander-reihen, ähnlich wie bei einem Zahlenschloss, nur mit Farbtönen.

Beispiel: Der ColorPin-Code ist gesetzt als: rot – rot – blau – grün

Der Benutzer drückt zweimal, wenn die RGBW-LEDs rot leuchten, einmal wenn sie danach blau leuchten und einmal danach, wenn sie grün leuchten. Der Farbablauf steht dabei in keinem Zusammenhang mit der Eingabe. Es müssen nur die richtigen Farben aneinander „geklickt“ werden. Wird z.B. bei der Blau-Stelle eine Blauphase nicht geklickt, kann auf die darauffolgende Blauphase gewartet werden, ohne dass die Eingabe fehlschlägt.
Der ColorPin kann sowohl vor dem Ladevorgang durch Betätigen des externen Tasters eingegeben werden als auch nachdem der Ladestecker an das Fahrzeug angeschlossen wurde. Alle Einstellungen, sowie der Lade-Abwurf und die Profilumschaltung sind ebenfalls geschützt. Wird der Code vergessen, kann eine Systemrücksetzung angestoßen werden. Dabei muss nach Auslösen des Werkeinstellung-Rücksetz-Vorgangs 24 Stunden gewartet werden, um Missbrauch durch Rücksetzung Fremder auszuschließen. Wir setzen hochwertige MEMS-Oszillatoren ein, die einen genauen System- und Zeittakt ermöglichen und zudem sehr störsicher und temperaturstabil sind. Die abgestimmte Hard- und Software ermöglicht hohe Störsicherheit, insbesondere bei der CP-Signal-Abtastung. Die Ladesteuerung ist robust aufgebaut gegen eingestrahlte und geleitete Störungen auf der Ladeleitung. Zwei Segmentanzeigen und zwei Platinen-Taster stellen die Benutzer-Schnittstelle dar. Es werden sowohl der aktuelle Phasen-Ladestrom als auch weitere Informationen, wie z.B. Fehlercodes oder die Temperatur der Schaltunit (gemessen auf Schaltunit-Platine), ausgegeben. Die Eingabe wird durch ein Menü-Ablauf beschrieben:

• Ladeprofil-Menü: Hier können die Ladeprofile aktiviert und eingestellt werden
• Parameter-Menü: Hier können verschiedene Parameter manipuliert werden
• Modbus-Menü: Hier kann die Modbus-Adresse gesetzt oder die Modbus-Schnittstelle ganz deaktiviert werden

Die Ladesteuerung ist von der Bedienung her sicher umgesetzt. D.h. landen Sie ungewollt in einer unbekannten Ein- oder Ausgabe und wissen nicht weiter, schaltet die Ladesteuerung nach ein paar Sekunden ohne Taster-Betätigung zurück in den Grundzustand. In der EN IEC 61851-1:2019 sind zwei Pilotkreise beschrieben (CP-Signal-Verarbeitung):

Normaler Pilotkreis: Diese Umsetzung findet sich erfahrungsgemäß in den serienmäßigen Fahrzeugen in Europa.

Vereinfachter Pilotkreis: Diese Umsetzung findet sich zunehmend in günstigen Elektrofahrzeugen vorwiegend aus dem asiatischen Raum. Der Ladestrom beträgt hierbei 10 A an einer Phase. Es ist nicht sicher, dass das Fahrzeug auf einen geringeren Ladestrom – kommuniziert von der Ladesteuerung – reagiert und diesen annimmt.

Der Vereinfachte Pilotkreis kann in den Einstellungen der Ladesteuerung erlaubt werden. Ist die Funktion aktiviert, ist eine Ladung an einem Fahrzeug, welches nur diesen Typ implementiert hat, möglich, aber erst ab 10 A (einphasig) Kapazität möglich. Fällt der mögliche Ladestrom seitens der Ladesteuerung (durch z.B. Profilumschaltung oder Modbus) unter diese Schwelle, beendet EV EasyCharge den Ladevorgang. Der Typ des Pilotkreises kann über Modbus ausgelesen werden, was hilfreich für Lastmanagement aufgaben ist. Federklemmen als Signal-Anschluss-Klemmen sorgen für einfache Montage aller Datenleitungen und bieten eine konstante Klemmkraft. Haben Sie mehr als ein Ladeprofil aktiviert, können Sie zwischen den Profilen umschalten. Eine Umschaltung kann durch Klick-Gesten des externen Tasters erfolgen. Klicken Sie z.B. zweimal den externen Taster, um ins Ladeprofil 2 zu schalten. Die externe LED (falls vorhanden und aktiv), bzw. die RGBW-LEDs, blinken dann zweimal weiß, um Ihnen ein Feedback für die Umschaltung ins Profil 2 zu geben. Eine Profilumschaltung ist ebenfalls per Modbus möglich. Der SMART-Eingang ist ein smarter Steuereingang, der unabhängig vom Modbus beschaltet werden kann. Dabei kann der Ladestrom nach einer analogen Kennlinie (0 – 3 V) oder per Duty-Cycle eines PWM-Signals (bis 1.5 kHz) gesteuert werden. Ein einfacher Schlüsselschalter, um den Ladevorgang zu sperren, ist ebenso möglich wie ein Potentiometer (ca. 4.7k) zur stufenlosen Stromeinstellung. Der optionale externe Taster hat drei Funktionen:

• Ladeprofilumschaltung durch Klick-Gesten
• Abwurf für ca. 30 Sekunden, wenn gedrückt gehalten
• ColorPin-Eingabe

Der externe Taster kann über Modbus deaktiviert werden. Erreicht die Temperatur der Schaltunit den kritischen Wert von ca. 48 °C wird der Ladestrom alle 30 Sekunden um 1 A reduziert. Wird die Temperatur abzüglich 2 °C (Hysterese) unterschritten, wird der Strom in gleicher Weise angehoben. Die Messung der Temperatur auf der Schaltunit findet direkt hinter dem Last-Relais statt. So wird die Temperatur der Elektronik erfasst und nicht die Umgebungsluft. Unser PulCharge-Ladesystem ist von einem unabhängigen Labor begleitend geprüft worden und hält alle einschlägigen EMV-Vorgaben ein (bezogen auf Testaufbau). Für volle Transparenz können Sie das gesamte Prüfprotokoll im Abschnitt Wichtige Links (oben auf der Seite) einsehen.

• PULSARES EV EasyCharge Ladesteuerung
• PULSARES Schaltunit
• PULSARES Differenzstromsensor DS-62955 (für Mode 3 Ladesysteme, Festinstallation)
• 8x Schrauben für Ladesteuerungsmontage auf Schaltunit
• 4x Abstandshalter (Kunststoff, 35 mm Länge) für Ladesteuerungsmontage auf Schaltunit
• 1x Patch-Leitung von Schaltunit zu EV EasyCharge (ca. 60 mm Länge)
• 1x Patch-Leitung von Schaltunit zu Differenzstromsensor (ca. 160 mm Länge)
• Schnellstart-Anleitung mit Links und QR-Codes für umfangreiche Anleitungen