Verkehrstechnik

Beschreibung des Kommunikationsmodules „EWS-Box“

Einführung

Die EWS-Box ist als finale Steuereinheit einer Ladestation für Elektrofahrzeuge konzipiert und ausgeführt. Dabei ist es unerheblich, ob diese Ladestation als Wallbox im privaten Bereich oder als ausgebaute Ladesäule in einer kommerziellen Umgebung fungiert. Ebenso ist der Einsatz in bestehenden Installationen möglich.

Das Hauptziel ist die geordnete Zuschaltung der Ladeversorgung an den Nutzer, nachdem die ordnungsgemäße Verbindung zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation sichergestellt ist.

Das Modul übernimmt alle Steuer- und Meldefunktionen, die laut IEC 61851-1 nach Mode 3 für den Anschluss eines Elektroautos an eine kabelgebundene Ladeeinrichtung erforderlich sind. Um den gestiegenen Anforderungen besonders im kommerziellen Umfeld gerecht zu werden, ist das Kommunikationsmodul in der Lage, 2 angeschlossene Verbraucher unabhängig voneinander zu überwachen und zu steuern. Dabei wird einer übergeordneten Instanz (kundenspezifische Software-Applikation) die Möglichkeit gegeben, über Fernwirkeinrichtungen und mit Hilfe der integrierten Kommunikationsmöglichkeiten den Ablauf zu kontrollieren und zu steuern.

Der mechanische Aufbau

Der Aufbau des Moduls ist kompakt und besonders geeignet für genormte Tragschienen-Kombinationen (Hutschienen-Montage). Das Modul ist in einem Kunststoff-Installationsgehäuse untergebracht, wie es in Montageeinrichtungen nach DIN EN 60715 verwendet wird. Damit wird die Einbindung in Systemen ermöglicht, wo mehrere Komponenten aneinandergereiht werden können. Der Gehäusedeckel kann zu Servicezwecken leicht aus der Rasterung gelöst und wieder aufgesetzt werden.

Steuerung

In der Kommunikationsbox arbeitet ein schneller 16-Bit Mikroprozessor. Dieser sichert eine zeitnahe Reaktion auf eine Reihe anfallender Umgebungsfaktoren ohne lange Wartezeiten und eine effektive Aufarbeitung der vom System zu interpretierenden Daten.

Die grundlegende Steuerung wird von der Kommunikationsbox selbstständig ausgeführt. Der Start des Ladevorgangs wird in 3 Schritten vorbereitet.

1.	Der Anschluss eines Ladekabels wird erkannt und der Anschluss wird verriegelt.
2.	Das angeschlossene Kabel wird aufgrund der Rückmeldungen der Proximity-Leitung detektiert und der Ladefähigkeit des Systems zugeordnet. Stimmt diese überein (das Ladekabel muss eine Stromfähigkeit besitzen, die dem maximalen Ladestrom des Systems entspricht), wird die Kommunikation zum Elektrofahrzeug gestartet.
3.	Mithilfe der CP-Leitung des Anschlusskabels ermittelt die Kommunikationsbox das Vorhandensein des Elektrofahrzeuges und die Notwendigkeit des Schaltens eines Belüftungssystems (für gasende Batterien). Sollte eine Belüftung notwendig sein, wird diese geschaltet, und zwar für das gesamte System, unabhängig davon, ob der zweite Nutzer auch einer Belüftung bedarf.

Sind alle Bedingungen der Norm IEC 61851-1 erfüllt, wird das Ladeschütz eingeschaltet und die Ladung kann jetzt durch den Anwender oder ein übergeordnetes intelligentes System gesteuert werden.

Die Verriegelung und Entriegelung des Anschlussmechanismus wird über eine spezielle Treiberschaltung realisiert. Die Kommunikationsbox überwacht das Vorhandensein der Netzversorgung und schaltet bei Netzausfall den Mechanismus in die Stellung „entriegeln“. Die EWS-Box kann mit den meisten am Markt erhältlichen Ladeanbaudosen nach IEC 62196-2 Typ 2 und zugehörigen Verriegelungsmodulen betrieben werden.

Kommunikation

Das System (oder - wenn das System dies ermöglicht - auch der Anwender) können über verschiedene Wege der Kommunikationsbox Daten entnehmen oder mitteilen. Diese Kommunikationswege gelten immer für beide Anwender gemeinsam, auch wenn die Daten unterschiedlich verwaltet und verarbeitet werden.

1.	LAN Anschluss – über eine übliche RJ-45 Buchse kann ein LAN angeschlossen werden.
2.	2 serielle Anschlüsse werden über 2 RJ-11 Buchsen der Umgebung zur Verfügung gestellt, besonders wurde hier an GPRS-Modem und RFID-Reader gedacht.
3.	I²C – ein 4-poliger Stecker beinhaltet eine I²C-Schnittstelle. Diese ist gedacht für den Anschluss von Erweiterungskomponenten wie Displays oder ähnliche Einheiten.

Die EWS-Box verfügt über eine HTML-Seite, welche die grafische Darstellung der Systemzustände ermöglicht. Weiterhin kann der Anwender dort Einstellungen konfigurieren sowie der Servicetechniker die Parameter einstellen.

Durch die Ansteuerung per übergeordneter Software-Applikation ist die Integration in Smart Grids möglich. Dadurch können intelligente Ladeverfahren sowie Lastmanagement und optimiertes Laden umgesetzt werden.