On-Board-Schnellladegerät NLG66X-U0 · 2017. 1. 5. · On-Board-Schnellladegerät NLG66X-U0 ....
37
BRUSA Elektronik AG Neudorf 14 CH-9466 Sennwald +41 81 758 19 00 www.brusa.biz [email protected] SOFTWARE / STATE MACHINE Originalbetriebsanleitung On-Board-Schnellladegerät NLG66X-U0
Transcript of On-Board-Schnellladegerät NLG66X-U0 · 2017. 1. 5. · On-Board-Schnellladegerät NLG66X-U0 ....
Software
Ladegerät NLG6
1
BRUSA Elektronik AG Neudorf 14 CH-9466 Sennwald +41 81 758 19 00
www.brusa.biz [email protected]
SOFTWARE / STATE MACHINE
Originalbetriebsanleitung
On-Board-Schnellladegerät NLG66X-U0
Software
Ladegerät NLG6
2
REVISIONEN
REVISION DATUM NAME ÄNDERUNG
Rev01 17.09.2013 M.Tschumper Dokument erstellt.
Rev01.1 30.09.2013 L.Böhler Erweiterung 5.3.1 => optional zyklisches Wakeup
Rev02 01.05.2014 B.Graf NLG665 entfernt
Rev03 12.02.2015 B.Graf Allg. Überarbeitung
Rev04 03.01.2017 B.Graf Params für FW 01-06-00 und allg. Überarbeitung
IMPRESSUM
Herausgeber BRUSA Elektronik AG Neudorf 14 CH–9466 Sennwald T +41 81 758 19 - 00 F +41 81 758 19 - 99
www.brusa.biz [email protected]
Ausgabedatum 03.01.2017
Copyright © 2017
Der Inhalt dieses Dokuments darf nicht ohne schriftliche Genehmigung der Firma BRUSA Elektronik AG-auch nicht auszugsweise-an Dritte weitergegeben werden. Sämtliche verwendeten technischen Angaben, Zeichnungen und Fotos sind urheberrechtlich geschützt und stellen bei Missachtung eine strafbare Handlung dar!
Aktualisierungen Aufgrund der technischen Weiterentwicklung unserer Produkte behalten wir uns das Recht auf technische Änderungen vor. Etwaige Änderungen werden in den einzelnen Handbüchern durch Austausch der betreffenden Seiten bzw. Revision des elektronischen Datenträgers mitgeteilt.
Ersteller / Autor M. Tschumper / L.Böhler / B.Graf
Software
Ladegerät NLG6
3
GÜLTIGKEIT
Dieses Handbuch ist ausschließlich für die in folgender Tabelle angeführten Geräte gültig:
NLG664 – U0 – xxA – xxx*
* x = für alle Varianten gültig
Die Aufschlüsselung der Gerätebezeichnung ist wie folgt:
Software
Ladegerät NLG6
4
INHALTSVERZEICHNIS
1 Vorwort ................................................................................................................................. 7
2 Abkürzungsverzeichnis ...................................................................................................... 7
3 Sicherheits– und Warnhinweise ......................................................................................... 8
3.1 Symbole und deren Bedeutung .................................................................................................. 8
3.2 Sicherheitshinweise und Gefahrenstufen .................................................................................... 9
4 Allgemeines ....................................................................................................................... 10
4.1 Inhalt und Umfang dieses Software Handbuchs ....................................................................... 10
4.2 Gesamtdokumentation ............................................................................................................. 10
4.3 Kontaktdaten des Herstellers .................................................................................................... 10
5 NLG6 Funktionalitäten und Schnittstellen ...................................................................... 11
5.1 Lademodi ................................................................................................................................. 12
5.2 Einphasiges Laden ................................................................................................................... 12
5.3 Ladevorgang ............................................................................................................................ 12
5.3.1 Einschalten / WakeUp ....................................................................................................... 13
5.3.2 HW-WakeUp Ausgang ...................................................................................................... 14
5.3.3 Starten eines Ladevorgangs .............................................................................................. 14
5.3.4 Ladevorgang beenden ...................................................................................................... 15
5.3.5 Ausschalten / sleep ........................................................................................................... 15
6 State Machine .................................................................................................................... 16
6.1 Grundprinzip ............................................................................................................................. 16
6.2 States ....................................................................................................................................... 17
6.2.1 State Off ............................................................................................................................ 17
6.2.2 State WakeUp ................................................................................................................... 18
6.2.3 State Standby .................................................................................................................... 18
6.2.4 State Ready2charge .......................................................................................................... 19
6.2.5 State Charge ..................................................................................................................... 20
6.2.6 State Shut down ................................................................................................................ 21
Software
Ladegerät NLG6
5
6.2.7 State Sleep ....................................................................................................................... 22
7 Limitierungen ..................................................................................................................... 22
7.1 Kommandierte Werte................................................................................................................ 22
7.2 Äussere Limitierungen .............................................................................................................. 23
7.2.1 Unterspannung AC Netz ................................................................................................... 23
7.2.2 Überspannung AC Netz ..................................................................................................... 23
7.2.3 Netzeinbrüche AC Netz ..................................................................................................... 23
7.2.4 Sicherungs-Ausfall ............................................................................................................ 23
7.2.5 Netzstörungen ................................................................................................................... 23
7.2.6 Einphasiges Laden ............................................................................................................ 23
7.2.7 Limitierungen EVSE und Ladekabel [Proxmity Detection, Control Pilot] ............................. 23
7.2.8 Ladestecker Temperatur-Derating ..................................................................................... 24
7.3 Geräte Limitierungen ................................................................................................................ 24
7.3.1 Thermische Limitierung ..................................................................................................... 24
7.3.2 Topologie Limitierungen .................................................................................................... 24
8 CAN-Signale ....................................................................................................................... 25
8.1 TX Messages ........................................................................................................................... 25
8.1.1 Message NLG_ACT_AC ................................................................................................... 25
8.1.2 Message NLG_ACT_INT ................................................................................................... 25
8.1.3 Message NLG_ACT_LIM .................................................................................................. 26
8.1.4 NLG_PARAM_TX ............................................................................................................. 27
8.1.5 NLG_ACT_ERR ................................................................................................................ 28
8.2 RX Messages ........................................................................................................................... 29
8.2.1 NLG_DEM_LIM ................................................................................................................. 29
8.2.2 NLG_PARAM_RX ............................................................................................................. 30
9 Reaktion auf Fehler ........................................................................................................... 30
10 Aktoren ............................................................................................................................... 31
10.1 Verriegelung ............................................................................................................................. 31
10.2 LED .......................................................................................................................................... 31
10.3 WakeUp Ausgang .................................................................................................................... 31
11 Gut zu wissen .................................................................................................................... 32
11.1 Spielschutz Relais .................................................................................................................... 32
11.2 Geschlossen halten der internen Relais ................................................................................... 32
11.3 Ladeleistungsberechnung ........................................................................................................ 32
11.4 Signalverläufe eines Ladezyklus .............................................................................................. 33
Software
Ladegerät NLG6
6
12 PARAM Funktionen ........................................................................................................... 34
12.1 Parameter Liste ........................................................................................................................ 35
12.2 Schnittstellen-Funktionen ......................................................................................................... 36
12.3 Crash-Funktion ......................................................................................................................... 36
13 Stichwortverzeichnis ......................................................................................................... 37
Software
Ladegerät NLG6
7
1 Vorwort
Geschätzter Kunde!
Mit dem BRUSA Ladegerät NLG6 haben Sie ein sehr leistungsfähiges und vielseitiges Produkt erworben. Da es
sich um ein Produkt der Leistungselektronik mit gefährlichen Spannungen und Strömen handelt, setzen wir
spezielle Fachkenntnisse im Umgang sowie der Handhabung voraus!
Lesen Sie dieses Handbuch – insbesondere das Kapitel 3 Sicherheits– und Warnhinweise – sorgfältig durch,
bevor Sie das Ladegerät NLG6 installieren oder sonstige Arbeiten daran verrichten!
2 Abkürzungsverzeichnis
Im Verlauf dieses Handbuchs kommen einige fachspezifische Abkürzungen zur Verwendung. Eine Übersicht sowie
deren Bedeutung finden Sie in folgender Tabelle:
ABK. BEZEICHNUNG ABK. BEZEICHNUNG
CAN Controller Area Network PI Power Indicator
CP Control Pilot VCU Vehicle Control Unit (Fahrzeugsteuerung)
NLG NetzLadeGerät PON Power ON
EVSE Electric Vehicle Supply Equipment PP Proxmity Widerstand
NMT Netzwerk Management PWM Puls Weiten Modulation
IN Netzeingangsstrom (IL1,IL2,IL3) µP Mikroprozessor
Software
Ladegerät NLG6
8
3 Sicherheits– und Warnhinweise
In diesem Kapitel finden Sie Sicherheitshinweise, welche auf dieses Gerät zutreffen. Diese beziehen sich auf
Montage, Inbetriebnahme sowie den laufenden Betrieb im Fahrzeug. Lesen und beachten Sie diese Hinweise in
jedem Fall, um die Sicherheit und das Leben von Personen zu bewahren sowie Schäden am Gerät zu vermeiden!
3.1 Symbole und deren Bedeutung
Im Verlauf dieses Handbuchs kommen verschiedene Symbole zur Verwendung. Eine Übersicht sowie deren
Bedeutung finden Sie in folgender Tabelle:
VERBOTSZEICHEN
SYMBOL BEZEICHNUNG SYMBOL BEZEICHNUNG
Allgemeines Verbot
Achtung Hochspannung
Berühren verboten
Schalten verboten
WARNZEICHEN
SYMBOL BEZEICHNUNG SYMBOL BEZEICHNUNG
Allgemeine Warnung vor einer Gefahrenstelle
Warnung vor elektromagnetischen Feldern
Warnung vor explosionsgefährdeter Umgebung
Warnung vor Gefahren durch Batterien
Warnung vor heißer Oberfläche
Warnung vor elektrischer Hochspannung
Warnung vor hohem Druck / herausspritzenden Flüssigkeiten
Warnung vor Brandgefahr
GEBOTSZEICHEN
SYMBOL BEZEICHNUNG SYMBOL BEZEICHNUNG
Gerät spannungsfrei schalten
Gerät vom Netz trennen
INFORMATIONSZEICHEN
SYMBOL BEZEICHNUNG SYMBOL BEZEICHNUNG
Wichtige Information zur Vermeidung möglicher Sachbeschädigung
Wichtige Information
Software
Ladegerät NLG6
9
3.2 Sicherheitshinweise und Gefahrenstufen
GEFAHR
Dieser Hinweis warnt vor schweren, irreversiblen Verletzungsgefahren mit ggf. Todesfolge!
Umgehen Sie diese Gefahr durch beachten dieses Hinweises!
WARNUNG
Dieser Hinweis warnt vor einer schweren, jedoch reversiblen Verletzungsgefahr!
Umgehen Sie diese Gefahr durch beachten dieses Hinweises!
VORSICHT
Dieser Hinweis warnt vor einer leichten Verletzungsgefahr!
Umgehen Sie diese Gefahr durch beachten dieses Hinweises!
HINWEIS
Dieser Hinweis warnt vor möglichen Sachbeschädigungen, wenn nachfolgende Hinweise und Arbeitsabfolgen nicht beachtet werden.
INFORMATION
Diese Art von Hinweis dient zur Mitteilung wichtiger Informationen für den Leser.
Software
Ladegerät NLG6
10
4 Allgemeines
4.1 Inhalt und Umfang dieses Software Handbuchs
Diese Anleitung beschreibt die Funktionalität bzw. Bedienung des Geräts, die Statemachine sowie die einzelnen
Botschaften und Signale der CAN-Kommunikation und einiger weiterer Signale.
4.2 Gesamtdokumentation
HINWEIS
Um das Ladegerät erfolgreich in Betrieb zu nehmen, benötigen Sie zusätzlich das Geräte-Handbuch sowie ggf. weitere Software. BRUSA stellt Ihnen diese gerne in geeigneter Form zur Verfügung.
4.3 Kontaktdaten des Herstellers
BRUSA Elektronik AG
Neudorf 14
9466 Sennwald
Schweiz
Telefon: +41 81 758 19 - 00
Fax: +41 81 758 19 - 99
Internet: www.brusa.biz
Email: [email protected]
Software
Ladegerät NLG6
11
5 NLG6 Funktionalitäten und Schnittstellen
CHARGE COUPLER PIN
BESCHREIBUNG VEHICLE
INTERFACE PIN BESCHREIBUNG
1 Rückmeldesignal Verriegelung 1 +12 V (Bordnetz Plus)
2 Proximity Detection Resistor (PP) 2 EV CAN high
3 Ausgang LED grün 3 Kl30 Crash
4 Ausgang LED blau 4 HV-Interlockschleife Ausgang
5 Verriegelung Stecker 5 nicht kontaktiert
6 nicht kontaktiert 6 nicht kontaktiert
7 PT1000 Temperatursensor 7 Masse (Bordnetz Minus)
8 Fzg. WakeUp Ausgang 8 EV CAN low
9 Ausgang LED rot 9 HV-Interlockschleife Eingang
10 Entriegelung Stecker 10 Hardware wake up (input)
11 Control Pilot (CP) 11 Debug_CAN_H
12 Masse Ausgang LED 12 Debug_CAN_L
Software
Ladegerät NLG6
12
5.1 Lademodi
Das NLG6 kommuniziert mit der Infrastruktur (EVSE) gemäss der Norm IEC61851. Es werden drei Lademodi
unterschieden: Im Mode2 und Mode3 definiert der Proximity Widerstand den maximal zulässigen Strom des
Ladekabels, und das Control Pilot Signal (CP) kommuniziert mit der EVSE. Die EVSE signalisiert dem Fahrzeug
mittels CP Signal den maximalen Ladestrom der aktuell bezogen werden darf, und das Fahrzeug meldet seinen
Zustand (bereit, ladend usw.) der EVSE zurück.
Im Mode1 (laden an Haushalts-Steckdose) wird auf die Control Pilot Kommunikation verzichtet, und auch der
Strom im Ladekabel wird nicht überwacht. Deshalb ist im Auslieferzustand für Mode1 der Eingangsstrom IN auf
max. 10A beschränkt, er liegt damit im Bereich üblicher Haushaltsgeräte. Mittels PARAM Tool kann die
Strombegrenzung geändert oder Mode1 laden gesperrt werden (Kapitel 12 PARAM Funktionen).
5.2 Einphasiges Laden
HINWEIS
Für einphasiges Laden muss zwingend L1 angeschlossen werden. L2 und L3 sind nur zusammen mit L1 nutzbar, für dreiphasiges Laden.
5.3 Ladevorgang
Zum Laden mit dem NLG6 werden im Minimum diese zwei CAN Botschaften benötigt:
RX NLG_DEM_LIM: Mit diesen Signalen wird das NLG6 gesteuert
NLG_StateDem
NLG_DcHvVoltLimMax
NLG_DcHvCurrLimMax
NLG_AcCurrLimMax
NLG_C_UnlockConRq
NLG_LedDem
NLG_C_VentiRq
NLG_C_ClrError
TX NLG_ACT_LIM: Meldet die wichtigsten Live-Daten des Ladebetriebs zum Fahrzeug zurück.
NLG_StateAct
NLG_DcHvVoltAct
NLG_DcHvCurrAct
NLG_AcCurrMaxAct
NLG_S_ConLocked
NLG_S_Err
zusätzliche Statusbits
Software
Ladegerät NLG6
13
5.3.1 Einschalten / WakeUp
Wenn sich das Ladegerät im Sleep Modus befindet, kann es entweder vom Fahrzeug geweckt werden (1), oder
von der Infrastruktur (2).
(1) Das NLG6 kann vom Fahrzeug mittels folgender Eingänge und Signale geweckt werden:
a) HW-Wakeup Eingang (Pin10 des Vehicle Interface Steckers)
b) CAN Kommunikation Sobald der CAN – Bus Botschaften transportiert, wacht das NLG6 auf. Es sendet jedoch erst dann selber CAN-Botschaften, wenn entweder die Botschaft NLG_DEM_LIM empfangen wurde, ein Control Pilot Signal erkannt wird oder die Stromversorgung am AC-Eingang angelegt wird.
HINWEIS
Jede CAN-Botschaft weckt das NLG6 auf, auch solche die es nicht betreffen. Folglich sendet es dann selber CAN-Botschaften aus, was zu einem WakeUp-Loop führen kann. Aus diesem Grund empfiehlt BRUSA, 3s nach dem letzten Senden der Botschaft NLG_DEM_LIM (0x711) eine absolute Busruhe zu erzeugen.
(2) Infrastruktur / EVSE / Charge Coupler können das Gerät durch folgenden Ereignisse wecken:
a) AC Spannung anlegen
b) Proximity (PP) Widerstand anlegen
c) Control Pilot (CP) Signal anlegen
d) Optional: Durch eine Firmware-Änderung ist auch ein zyklischer WakeUp realisierbar
e) Optional: Wenn PLC Kommunikation implementiert wird, kann das NLG6 auch über PLC geweckt werden
Das NLG6 kann mit oder ohne Nutzung des HW-WakeUp-Eingangs betrieben werden:
1) Betrieb ohne HW-WakeUp Input PIN 10 (Vehicle Interface):
Das NLG6 sendet solange CAN-Botschaften, wie die Botschaft NLG_DEM_LIM erhalten wird und über
NLG_DEM_LIM : NLG_StateDem nicht Sleep kommandiert wird. Der HW-WakeUp Pin wird nicht verdrahtet
(oder auf Low/KL31).
2) Betrieb mit HW-WakeUp Input PIN 10 (Vehicle Interface):
Das NLG6 sendet solange CAN-Botschaften, wie die Botschat NLG_DEM_LIM erhalten wird und über
NLG_DEM_LIM : NLG_StateDem nicht Sleep kommandiert wird oder der HW-WakeUp Pin High ist.
Software
Ladegerät NLG6
14
5.3.2 HW-WakeUp Ausgang
Zweck des WakeUp Ausgangs ist es, Steuergeräte im Fahrzeug aufzuwecken, sobald der Bediener das Ladekabel
einsteckt. Sobald das Ladegerät den Proximity Widerstand am Ladekabel erkennt, wird am WakeUp Ausgang ein
Impuls mit KL30 Potential (12-14V) von 3 bis 5 Sekunden ausgegeben.
Am WakeUp Ausgang liegt dauerhaft KL30 Potential an, solange das NLG6 auf dem CAN kommuniziert und der
Proximity Widerstand erkannt wird.
5.3.3 Starten eines Ladevorgangs
5.3.3.1 Fahrbetrieb (Ladestecker nicht gesteckt)
Wenn kein PP, kein CP und kein AC anliegt und das NLG6 wach ist, befindet es sich im Standby Modus.
5.3.3.2 Ladevorbereitung
Wird das Ladekabel eingesteckt, erkennt das NLG6 den Proximity Widerstand und meldet dies mittels CAN Signal
NLG_S_ProximityDet. Nun kann über das CAN Signal NLG_C_UnlockConRq=0 der Ladestecker verriegelt
werden. Das CAN Signal NLG_S_ConLocked signalisiert erfolgreiche Verriegelung.
Im Folgenden wird zwischen Laden im Mode1 und Laden in Mode 2/3 unterschieden, wie in IEC61851 definiert.
Mode 1 entspricht dabei einer gewöhnlichen Haushaltssteckdose ohne Steuersignale, Mode2/3 entspricht einer
Ladesituation in welcher die PP und CP Signale verwendet werden.
Mode 2/3
Sobald eine elektrische Verbindung zwischen EVSE und NLG6 hergestellt ist, wechselt das Control Pilot (CP)
Signal in den Status “B” gemäss IEC61851. Wenn nun keine Fehler anstehen und der Ladestecker verriegelt wird,
wechselt das CP Signal in den Status “C”. Der jeweilige CP-Status wird vom Signal NLG_StateCtrlPilot am CAN
bus gemeldet. Das CAN Signal NLG_StateAct meldet nun den [Status Ready2Charge].
Siehe (Kapitel 6 Statemachine) bzw. (Kapitel 8.1.3 Message NLG_ACT_LIM)
Mode 1
Wird AC ohne CP erkannt, jedoch mit PP, so wird davon ausgegangen dass es sich um Mode1-Laden handelt.
Wenn keine Fehler anstehen und der Ladestecker verriegelt ist, meldet das CAN Signal NLG_StateAct den [Status
Ready2Charge].
Software
Ladegerät NLG6
15
5.3.3.3 Ladebetrieb
Die Leistung des NLG6 kann über folgende Werte der Botschaft NLG_DEM_LIM eingestellt werden:
NLG_DcHvVoltLimMax: Maximal erwünschte Batteriespannung
NLG_DcHvCurrLimMax: Maximal erwünschter DC Strom
NLG_AcCurrLimMax: Maximal erwünschter AC Strom
Nachdem die Signale korrekt bedatet wurden, und sobald sich das NLG6 im [Status Ready2Charge] befindet, kann
mittels CAN Signal NLG_StateDem = Charge der Ladebefehl erteilt werden. Das CAN Signal NLG_StateAct
meldet den [Status Charge]. Das NLG6 erhöht daraufhin langsam die Leistung, bis eine Limitierung greift (es gilt
immer die tiefste aller aktuellen Limiten). Beispiel: Das Fahrzeug kommandiert einen maximalen AC Strom von
32 AAC, der Proximity-Widerstand des Ladekabels codiert jedoch maximal 16 AAC. In diesem Fall lädt das NLG6 mit
maximal 16 AAC., da dies die tiefste Limite ist die aktuell gilt. Bricht das Ladegerät das Laden selbstständig ab
(siehe Statuswechsel Charge Standby im Kapitel 6 Statemachine), so meldet das CAN Signal NLG_StateAct
den [Status Standby].
5.3.4 Ladevorgang beenden
Der Ladevorgang stoppt, sobald dies mittels CAN Signal NLG_StateDem = Standby verlangt wird. Das NLG6
wechselt durch den [Status Shutdown] in den [Status Ready2Charge] und ist für einen weiteren Ladezyklus bereit.
Für den Fall dass in Kürze der Ladevorgang wieder gestartet werden soll, werden die internen Relais vorerst
geschlossen gehalten. Somit können Schaltzyklen minimiert und damit die Lebensdauer maximiert werden. In
diesem Zustand wird vom AC-Netz nur Blindleistung bezogen. Wird innerhalb von 5s nicht erneut ein Ladevorgang
gestartet, öffnen die Relais.
Um das Ladekabel zu entfernen, wird mittels CAN Signal NLG_C_UnlockConRq=1 der Stecker entriegelt. Dazu
wechselt das NLG6 in den NLG_StateAct==Standby, öffnet die internen Relais und signalisiert erfolgreiches
Entriegeln über das CAN Signal NLG_S_ConLocked. Nun kann der Benutzer den Ladestecker abziehen, was mit
dem CAN Signal NLG_S_ProximityDet quittiert wird.
5.3.5 Ausschalten / sleep
Es ist denkbar, dass der Ladestecker (z.B. als Diebstahlschutz) auch im ausgeschalten Zustand verriegelt bleiben
soll. Das NLG6 kann mit oder ohne verriegelten Ladestecker, mittels CAN Signal NLG_StateDem, in den Modus
Sleep versetzt werden.
Das NLG6 öffnet die internen Relais und beendet die CAN Kommunikation, sobald über das CAN Signal
NLG_StateDem der Befehl Sleep erteilt wird und der HW-WakeUp Eingang auf low (KL31) gesetzt wird.
Software
Ladegerät NLG6
16
6 State Machine
6.1 Grundprinzip
Verschiedene Quellen können das NLG6 wecken und in den [State WakeUp] setzen. Sobald die CAN
Kommunikation steht und NLG_StateDem = Standby kommandiert, ist das Gerät betriebsbereit und im [State
Standby]. Im [State Standby] überprüft das NLG6 die Ladeinfrastruktur. Ist diese ladebereit und der Stecker
verriegelt, wird in den [State Ready2charge] gewechselt. Danach fordert das NLG6 via CP von der Ladesäule
(EVSE) AC-Spannung an, der Leistungsschütz in der EVSE wird geschlossen. Nachdem das Signal
NLG_StateDem = charge gesendet wurde, wechselt NLG6 zum [State Charge]. Geladen wird jedoch erst sobald
AC und DC am Gerät anliegt. Durch NLG_StateDem = standby kann der Ladevorgang unterbrochen werden und
das Gerät wechselt durch den [State Shut down] in den [State Ready2charge]. Ist die Ladeinfrastruktur nicht mehr
bereit oder es wird der Stecker entriegelt, wird in den [State Standby] gewechselt. Wird das Gerät im [State
Standby] ausgeschaltet, wechselt der Status über den [State Sleep] in den [State Off].
INFORMATION
Damit die Erfassung der Laufzeitdaten richtig funktioniert, muss das Ladegerät durch NLG_StateDem = sleep abgeschaltet werden.
Software
Ladegerät NLG6
17
6.2 States
6.2.1 State Off
Im [State Off] bezieht das NLG6 nur den Ruhestrom (< 1mA) von KL30/31. Die Hardware überwacht folgende
WakeUp Quellen:
a) Proximity
b) Control Pilot (nur aus State A)
c) AC Spannung (für Mode1 relevant)
d) CAN
e) HW-WakeUp
f) Optional: Zyklischer WakeUp (benötigt Firmware-Änderung)
g) Optional: WakeUp durch PLC Kommunikation (benötigt Firmware-Änderung)
Sobald eine WakeUp Quelle erkannt wurde, wird der µP des NLG6 geweckt und der Stromverbrauch auf KL30/31 steigt an.
6.2.1.1 Statewechsel zu [WakeUp]
Sobald der µP geweckt ist, wird in den [State WakeUp] gewechselt. (Kapitel 6 Statemachine: µP Power up)
Software
Ladegerät NLG6
18
6.2.2 State WakeUp
Wird im [State WakeUp] das CAN Signal NLG_StateDem == standby empfangen, beginnt das NLG6 innerhalb von
250ms CAN-Botschaften zu versenden. Sonst wartet das Gerät, bis CP (für Mode 2/3) oder AC (für Mode 1)
anliegt, und beginnt dann CAN-Botschaften zu versenden. Damit wird das Fahrzeug per CAN geweckt.
Wird im [State WakeUp] nur PP erkannt, so gibt der WakeUp-Ausgang einen Puls von zwei bis fünf Sekunden aus.
So kann das Fahrzeug geweckt werden, sobald das Ladekabel eingesteckt wird.
6.2.2.1 Statewechsel zu [Standby]
NLG6 wechselt in den [State Standby], wenn das CAN-Signal NLG_StateDem == standby empfangen wird.
6.2.2.2 Statewechsel zu [Sleep]
Wird NLG_StateDem == sleep empfangen, oder wird innerhalb von einer Minute nicht NLG_StateDem == standby
empfangen, so wechselt NLG6 zum [State Sleep].
6.2.3 State Standby
Die Verriegelung des Ladesteckers kann nur im [State Standby] angesteuert werden, mittels CAN signal
NLG_C_UnlockConRq.
Im [State Standby] ist der Status des CP immer A oder B.
6.2.3.1 Statewechsel zu [Ready2Charge]
In den [State Ready2Charge] wird gewechselt sobald ALLE nachfolgenden Bedingungen erfüllt sind:
a)
b)
c)
NLG_StateDem == standby
NLG_C_UnlockConRq == FALSE
Proximity detected
(NLG_S_ProximityDet)
d) AC-detected oder CP detected (NLG_S_AcDet || NLG_S_CtrlPilotDet)
e) Ladedose verriegelt (NLG_S_ConnectorLocked)
f) Keine detektierten Fehler vorhanden (NLG_S_Err)
6.2.3.2 Statewechsel zu [Sleep]
Zum [State Sleep] wird gewechselt wenn über NLG_StateDem == sleep kommandiert wird, oder das Signal für
(750ms) nicht mehr empfangen wird.
Software
Ladegerät NLG6
19
6.2.4 State Ready2charge
Im [State Ready2Charge] fordert das Ladegerät AC-Spannung von der EVSE an indem es – je nach CAN Signal
NLG_C_VentiRq – CP-Status C oder D zur EVSE meldet.
Spätestens wenn der [state Ready2Charge] erreicht ist, sollte die HV-Batterie zugeschaltet und alle Sollwerte bedatet werden:
o NLG_DcHvVoltLimMax: Maximal erwünschte Batteriespannung
o NLG_DcHvCurrLimMax: Maximal erwünschter DC Strom
o NLG_AcCurrLimMax: Maximal erwünschter AC Strom
6.2.4.1 Statewechsel zu [Charge]
Zum [State Charge] wird gewechselt, sobald über NLG_StateDem = charge kommandiert wird.
6.2.4.2 Statewechsel zu [Standby]
Zum [State Standby] wird gewechselt, wenn mindestens EINE der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
a) NLG_StateDem != charge und NLG_StateDem != standby
b) NLG_C_UnlockConRq == TRUE
c) Proximity not detected (NLG_S_ProximityDet)
d) AC- und CP not detected (NLG_S_AcDet && NLG_S_CtrlPilotDet)
e) Ladedose entriegelt (NLG_S_ConnectorLocked)
f) Fehler detektiert (NLG_S_Err)
Software
Ladegerät NLG6
20
6.2.5 State Charge
Im [State Charge] wird der Energiefluss gemäss Sollvorgaben gestartet, sobald AC-Spannung und DC-Spannung
am Gerät anliegen. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Ladestroms wird durch das Ladegerät begrenzt, um abrupte
Laständerungen am AC-Netz zu vermeiden.
Das NLG6 ist in der Lage, abhängig von der bestehenden AC- und DC-Spannung eigenständig zu entscheiden,
welcher Lademodus optimal ist (einphasig oder dreiphasig).
Dreiphasiges Laden ist erst ab einer Batteriespannung von > 308VDC:möglich. Unterhalb dieser Spannung lädt
das NLG6 immer im einphasigen Modus. Bei Erreichen der Spannungsgrenze schaltet das NLG6 eigenständig auf
dreiphasiges Laden um. Da während des Umschaltvorgangs ein DC-Spannungseinbruch möglich ist, wurde eine
Hysterese von 7 V eingebaut.
Durch Verbraucher im DC-Kreis und hohe Batterie-Impedanzen kann die DC-Spannung während des Umschaltens
unter die minimale Spannung für den dreiphasigen Betrieb sinken. Ist dies der Fall, wird nach einer definierten
Zeitspanne von 30 s wieder auf einphasiges Laden umgestellt und die Umschaltschwelle um 2 V inkrementiert.
Der aktuelle Lademodus ist aus den Ladespannungen ersichtlich. Lädt das Gerät einphasig, wird für U_L2_EFF
(NLG6_AcVoltL2Act) und U_L3_EFF (NLG6_AcVoltL3Act) immer 0 V angezeigt. Dies gilt auch dann, wenn zwar
alle drei Phasen angeschlossen sind, aber das Gerät nur einphasig lädt.
Im einphasigen Modus werden für L2 und L3 Ströme >0A angezeigt, obwohl von diesen Phasen kein Strom vom
Netz bezogen wird. Die Schaltungsteile für L2 und L3 werden auch für die Power Ripple Kompensation (PRC)
mitbenutzt, somit zeigen diese Ströme die korrekte PRC Funktion an.
Die Signalverläufe sind unter Kapitel 11 „Ladeleistung berechnen“ beschrieben.
Wird 0A Sollstrom kommandiert, schaltet das Ladegerät die Leistungsstufen ab. Interne Relais werden noch für
einige Sekunden geschlossen gehalten für den Fall dass die Ladung erneut gestartet werden soll. So werden
Schaltzyklen minimiert, um die Lebensdauer nicht zu beeinträchtigen. In diesem Zustand wird nur Blindleistung
vom Netz bezogen. Nach 5s Warten werden die Relais geöffnet.
Wird als Sollwert 0V Ausgangsspannung vorgegeben, so meldet das NLG6 einen HV-Range Fehler.
Im Falle eines Lastabwurfs (HVDC Batterie wird während Laden weggeschaltet) steigt die Spannung am Ausgang
des NLG6 schnell an und führt zu einer Notabschaltung durch Überspannung. Das Ladegerät sowie allfällige noch
angeschlossene andere Geräte werden durch die Notabschaltung vor Beschädigung geschützt.
Informationen zur Leistungslimitierung siehe (Kapitel 11.3 Ladeleistungsberechnung).
Software
Ladegerät NLG6
21
6.2.5.1 Statewechsel zu [ShutDown]
Zum [State ShutDown] wird gewechselt wenn mindestens EINE der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
a) NLG_StateDem != charge
b) NLG_C_UnlockConRq == TRUE
c) Proximity not detected (NLG_S_ProximityDet)
d) AC- und CP not detected (NLG_S_AcDet && NLG_S_CtrlPilotDet)
e) Ladedose entriegelt (NLG_S_ConnectorLocked)
f) Fehler detektiert (NLG_S_Err)
6.2.6 State Shut down
Im [State Shut down] wird die Leistung auf Null reduziert.
HINWEIS
Die Shutdown-Phase muss beendet sein, bevor NLG_StateDem=charge kommandiert werden darf.
Damit wird unkontrolliertes ein/aus schalten verhindert. Nach einem Shutdown muss deshalb immer
zuerst NLG_StateDem=standby kommandiert werden, bevor wieder geladen werden kann.
6.2.6.1 Statewechsel zu [Ready2Charge]
Zum [State Ready2Charge] wird gewechselt, sobald NLG_StateDem=standby kommandiert wird und ALLE
nachfolgenden Bedingungen erfüllt sind:
a) NLG_C_UnlockConRq == FALSE
b) Proximity detected (NLG_S_ProximityDet)
c) AC-detected oder CP detected (NLG_S_AcDet || NLG_S_CtrlPilotDet)
d) Ladedose verriegelt (NLG_S_ConnectorLocked)
e) Keine detektierten Fehler vorhanden (NLG_S_Err)
6.2.6.2 Statewechsel zu [Standby]
Zum [State Standby] wird gewechselt wenn EINE der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
a) NLG_StateDem != standby
b) NLG_C_UnlockConRq ==TRUE
c) Proximity not detected (NLG_S_ProximityDet)
d) AC- und CP not detected (NLG_S_AcDet && NLG_S_CtrlPilotDet)
e) Ladedose entriegelt (NLG_S_ConnectorLocked)
f) Fehler detektiert (NLG_S_Err)
Software
Ladegerät NLG6
22
6.2.7 State Sleep
Im [State Sleep] wartet das Gerät bis das HW-WakeUp Signal nicht mehr vorhanden ist. Sobald das Signal
wegfällt, wird die CAN Kommunikation beendet und der µP des Ladegeräts runtergefahren.
In diesem State werden die Kilowattstundenzähler AC & DC in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben.
6.2.7.1 Statuswechsel zu [Off]
Zum [State Off] wechselt das Gerät, sobald NLG_S_HwWakeUp == FALSE ist, der µP runtergefahren wurde und
somit die Stromaufnahme von KL30/31 auf Ruhestrom gesunken ist.
6.2.7.2 Statewechsel zu [WakeUp]
Das Gerät wechselt zum [State WakeUp], wenn NLG_StateDem != sleep kommandiert wurde, oder erneut ein
WakeUp Event auftritt.
7 Limitierungen
7.1 Kommandierte Werte
Die Leistung kann vom Fahrzeug über folgende Soll-Werte gesteuert werden:
o U_A_MAX (NLG_DcHvVoltLimMax) max. gewünschte Batteriespannung
o I_A_MAX (NLG_DcHvCurrLimMax) max. gewünschter Batteriestrom
o I_IN_MAX (NLG_AcCurrLimMax) max. gewünschter Netzstrom
Wird die U_A_MAX - Schwelle erreicht, reduziert das NLG6 die Leistung automatisch soweit, dass die Schwelle
nicht überschritten wird.
VORSICHT
Wird die maximale Batteriespannung erreicht, reduziert das Gerät zwar die Leistung, es fliesst aber weiterhin Strom. Wir empfehlen deshalb, die Ladung bei Erreichen eines Ladeschlussstroms von z.B. 2 ADC (NLG6_DcHvCurrAct) abzuschalten.
Wird die U_A_MAX - Schwelle um mindestens 6 V überschritten, so schaltet das NLG6 sofort ab und meldet (DC-
Range Fehler NLG6_E_DcHvVoltRange).
Software
Ladegerät NLG6
23
7.2 Äussere Limitierungen
7.2.1 Unterspannung AC Netz
Unterschreitet eine Phase (L1, L2 oder L3) den Wert von 182 VACeff, wird dies als sogenanntes brown - out
eingestuft und der Ladevorgang dadurch unmittelbar unterbrochen. Gleichzeitig wird AC - Detected (NLG6_AcDet)
auf den Wert 0 gesetzt. Sobald die Spannung wieder im normalen Bereich liegt, wird der Ladevorgang automatisch
fortgesetzt.
7.2.2 Überspannung AC Netz
Liegt an einer Phase (L1, L2 oder L3) Überspannung an, wird der Ladevorgang unmittelbar unterbrochen und AC-
detected (NLG6_AcDet) auf den Wert 0 gesetzt. Sobald die Spannung wieder im normalen Bereich liegt, wird der
Ladevorgang automatisch fortgesetzt.
7.2.3 Netzeinbrüche AC Netz
Bevor das NLG6 Energie vom Netz (Mains) bezieht, werden die Spannungen L1, L2 und L3 gemessen und die
Werte gespeichert. Das Ladegerät reduziert die Leistung eigenständig, wenn die Netzspannung um mehr als 15%
unter diese gemessene Spannung sinkt.
7.2.4 Sicherungs-Ausfall
Fällt während des Ladens die Phase L2 oder L3 aus (z.B. Sicherung ausgelöst), so schaltet das Ladegerät
automatisch in den einphasigen Lademodus um. Werden die Sicherungen wieder zugeschaltet, bleibt das NLG6 im
einphasigen Lademodus. Löst die Sicherung L1 aus, ist das Laden nicht mehr möglich. Um die Ladung im
ursprünglichen Modus fortzusetzen, muss das Gerät aus- und wieder eingeschaltet werden.
7.2.5 Netzstörungen
An normaler (sinusförmiger) Netzspannung bezieht das NLG6 einen Sinusstrom mit Leistungsfaktor cos(phi) ~1.
Netzstörungen (verzerrte Netzspannung) erzeugen in Folge der präzisen power factor correction des Ladegeräts
einen gleichartig verzerrten Netzstrom und damit einen Leistungsrippel, welcher sich am Geräteausgang als
Stromrippel bemerkbar macht. Bei starken Netzstörungen und tiefer Batteriespannung reduziert das Ladegerät
deshalb im dreiphasigen Modus die Leistung geringfügig, um die Stabilität des Regelung zu erhöhen und um zu
vermeiden dass unnötigerweise Begrenzer ansprechen.
7.2.6 Einphasiges Laden
In Deutschland und andern europäischen Ländern ist eine maximale Schieflast von 20 A erlaubt. Deshalb wird im
einphasigen Modus maximal mit 16 A geladen. Es besteht jedoch die Möglichkeit, diese Begrenzung softwareseitig
über PARAM aufzuheben bzw. zu ändern. (Kapitel 12 PARAM Funktionen)
7.2.7 Limitierungen EVSE und Ladekabel [Proxmity Detection, Control Pilot]
Die Limitierungen seitens der EVSE und des Ladekabels (via CP und PP-Signale) werden vom Ladegerät
automatisch berücksichtigt.
Software
Ladegerät NLG6
24
Inp
ut
Cu
rre
n In
_e
ff [
A]
7.2.8 Ladestecker Temperatur-Derating
Um eine Überhitzung der Ladedose zu verhindern, kann am Gerät ein PT1000 Temperatursensor angeschlossen
werden. Das Derating verläuft gemäss untenstehender Kennlinie. Falls notwendig, kann diese Kennlinie mittels
PARAM Tool verändert werden (siehe Kapitel 12 PARAM Funktionen).
35
TempCon
TempCon (min In)
TempCon > Tmax
TempCon=Tmax
55 60 65 70 75 80 85
Sensor Temperature [°C]
30
25
20
15
10
5
0
40 45 50 90
7.3 Geräte Limitierungen
7.3.1 Thermische Limitierung
Das NLG6 ist standardmässig gegen Überlast und Überhitzung geschützt. Im Geräte-Inneren messen 10 Sensoren
laufend die Temperatur kritischer Schaltungsteile, und reduzieren bei Erreichen definierter Temperaturschwellen
die Leistung des Geräts entsprechend. Das CAN-Signal NLG6_S_IntTempLim meldet etwaige Leistungsreduktion
infolge thermischer Limitierung.
7.3.2 Topologie Limitierungen
Die Leistung ist generell auf max. 22kW beschränkt. Abhängig vom AC-Anschluss, Batterie-Spannung usw. kann
die max. mögliche Leistung weiter reduziert sein aufgrund topologischer Betriebsgrenzen des Ladegeräts. Weitere
Informationen dazu finden Sie in der Betriebsanleitung zum Gerät
Software
Ladegerät NLG6
25
8 CAN-Signale
8.1 TX Messages
Diese Signale sendet das Ladegerät aus. Sie dienen der Rückmeldung ans Fahrzeug.
8.1.1 Message NLG_ACT_AC
NLG_AcVoltL1Act; NLG_AcVoltL2Act; NLG_AcVoltL3Act
Die Signale beschreiben den Effektivwert der aktuell am Gerät anliegenden AC-Spannungen auf den Phasen L1,
L2 und L3. Während dem einphasigen Betrieb wird für L2 und L3 konstant 0V gemeldet. So ist ersichtlich, dass
sich das Ladegerät im einphasigen Modus befindet.
NLG_S_AcPhaseRot
Dieses Signal gibt an, ob ein rechtsdrehendes (CW => ClockWise) oder linksdrehendes (CCW => counter clock
wise) Drehfeld am NLG6 anliegt. Das Ladegerät funktioniert mit beiden Systemen gleichermassen, somit hat das
Signal rein informativen Charakter und es muss nicht darauf reagiert werden.
NLG_AcFreqAct
Dieses Signal enthält die aktuelle Netzfrequenz. Das NLG6 ist für 50/60Hz Systeme ausgelegt, es setzt die
Warnung NLG_W_AcFrequency falls die Frequenz nicht korrekt oder instabil ist. Verlässt die Netz-Frequenz den
zulässigen Bereich, schaltet sich das Gerät ab und setzt den Fehlercode:“AC frequency out of specs“.
NLG_AcCurrL1Act; NLG_AcCurrL2Act; NLG_AcCurrL3Act
Diese Signale geben den Effektivwert der Ströme auf den Phasen L1, L2 und L3 an. Im Einphasigen Modus sind
NLG_AcCurrL2Act und NLG_AcCurrL3Act ungleich Null, obwohl nur L1 Strom vom Netz bezieht. In diesem Fall
zeigen die Ströme das Funktionieren der Power Ripple Compensation (PRC) an, welche Schaltungsteile für L2 und
L3 zur Kompensation nutzt.
NLG_AcPowTotAct
Das Signal gibt die aktuell vom Netz bezogene Leistung an.
8.1.2 Message NLG_ACT_INT
NLG_AcWhAct ; NLG_DcHvWhAct
Diese Signale geben die über den aktuellen Ladezyklus kumulierte, vom Netz bezogene, und die an den DC-
Ausgang abgegebene Energie an.
NLG_DcHvAhAct
Das Signal gibt die über den aktuellen Ladezyklus kumulierte Ladungsmenge in Ah an, welche am DC-Ausgang an
die Batterie abgegeben wurde.
INFORMATION
Die Energiezähler Wh / Ah werden zurückgesetzt, sobald das Gerät komplett vom Netz getrennt ist (kein Proximity Widerstand erkannt).
Software
Ladegerät NLG6
26
NLG_MaxTempAct
Das Signal gibt die höchste intern gemessene Temperatur an.
NLG_TempCon
Über dieses Signal kann die Temperatur des am PT1000 Eingang angeschlossenen Temperaturfühlers
ausgelesen werden, der die Ladestecker-Temperatur anzeigt. Die Default Kennlinie dieses Mess-Kanals ist im
(Kapitel 7.8.2 Ladestecker Temperatur-Derating) beschrieben.
8.1.3 Message NLG_ACT_LIM
NLG_StateCtrlPilot
Das Signal zeigt den aktuellen Status der Control Pilot (CP) Kommunikation.
NLG_StateCtrlPilot BESCHREIBUNG
State A (12VDC): Kein Ladegerät an der EVSE angeschlossen.
State B (9Vp mit PWM): Ladegerät und EVSE sind verbunden und kommunizieren miteinander. Der AC- Stromkreis ist noch nicht geschlossen, keine Ladeleistung verfügbar.
State C (6Vp mit PWM): AC-Stromkreis geschlossen, es kann geladen werden.
State D (3Vp mit PWM): AC-Stromkreis geschlossen, es kann geladen werden, solange Parkfeld belüftet wird.
Für eine detaillierte Beschreibung des CP Signal ist die IEC61851 zu konsultieren.
NLG_DcHvVoltAct
Das Signal gibt die aktuell vom NLG6 gemessene DC-Spannung am Batterie-Ausgang an.
NLG_DcHvCurrAct
Das Signal gibt den aktuellen DC-seitigen Ausgangsstrom zur Batterie an.
NLG_StateAct
Das Signal zeigt den aktuellen Status der unter (Kapitel 6 Statemachine) beschriebenen Statemachine an.
NLG_S_DcHvCurrLim ; NLG_S_DcHvVoltLim ; NLG_S_ProximityLim ; NLG_S_ConTempLim ; NLG_S_CtrlPilotLim ; NLG_S_IntTempLim ; NLG_S_AcCurrLim
Die Leistung des NLG6 ist in jedem Betriebszustand begrenzt. Diese Statusbits geben an, durch welche Einflussgrösse die Leistung aktuell begrenzt wird:
a) NLG_S_DcHvCurrLim: Leistung begrenzt durch vorgegebenen Maximalstrom DC-Seitig
b) NLG_S_DcHvVoltLim: Leistung begrenzt durch vorgegebene Maximalspannung DC-Seitig
c) NLG_S_ProximityLim: Leistung begrenzt durch Proximity Wert
d) NLG_S_ConTempLim: Leistung begrenzt durch Connector Temperatur
e) NLG_S_CtrlPilotLim: Leistung begrenzt durch CP Wert
f) NLG_S_IntTempLim: Leistung begrenzt durch hohe interne Temperatur
g) NLG_S_AcCurrLim: Leistung begrenzt durch vorgegebenen Maximalstrom AC-seitig
Eine detaillierte Beschreibung ist im (Kapitel 7 Limitierungen) zu finden.
Software
Ladegerät NLG6
27
NLG_AcCurrMaxAct Dieses Signal gibt den Effektivwert (Strom) der Phasen an, welche aktuell den höchsten Strom führt. NLG_AcCurrMaxAct=max(NLG_AcCurrL1Act; NLG_AcCurrL2Act; NLG_AcCurrL3Act)
NLG_AcCurrHwAvl
Das Signal gibt den aktuell maximal verfügbaren AC-Strom an, unter Berücksichtigung aller Begrenzungen. Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise ist unter (Kapitel 11.3 Ladeleistungsberechnung) zu finden.
NLG_S_ConLocked
Das Bit gibt an, ob der Ladestecker verriegelt ist.
o Liegt an Pin1 des Code B Steckers <0.5V an, so wird „Verriegelung offen“ gemeldet
o Liegt an Pin1 des Code B Steckers >5V an, so wird „Verriegelung geschlossen“ gemeldet
Bei nicht angeschlossener Ladedose erzeugt der Pull-up Widerstand im NLG6 ein High-Signal, es wird „Verriegelung geschlossen“ gemeldet. Wird der Verriegelungsbefehl NLG_C_UnlockConRq=TRUE gesendet und
das Signal NLG_S_ConLocked ändert nicht, deutet dies auf fehlende Verriegelungs-Funktionalität hin.
NLG_S_ProximityDet
Das Bit gibt an, ob Proximity erkannt ist.
NLG_S_CtrlPilotDet
Das Bit gibt an, ob CP erkannt ist.
NLG_S_AcDet
Das Bit gibt an, ob AC-Spannung anliegt.
NLG_S_HwWakeup
Das Bit gibt den Zustand des HwWakeup Eingangs an (High oder Low).
NLG_S_HwEnable
Das Bit gibt an, dass der Leistungsteil freigeben ist.
NLG_S_Err
Dieses Bit zeigt an, ob ein Fehler ansteht und somit nicht geladen werden kann. Wie auf Fehler reagiert werden soll, ist unter (Kapitel 9 Reaktion auf Fehler) beschrieben.
NLG_S_War
Dieses Bit zeigt an, ob eine Warnung ansteht.
8.1.4 NLG_PARAM_TX
Diese Nachricht ist für das PARAM Tool reserviert und nicht zur betrieblichen Nutzung vorgesehen.
INFORMATION
Weitere Informationen finden Sie im (Kapitel 12 PARAM Funktionen)
Software
Ladegerät NLG6
28
8.1.5 NLG_ACT_ERR
NLG_ACT_ERR Bit Beschreibung
NLG_E_OsTrap Error – internal error OS trap encountered
NLG_E_Flash Error – Flash memory checksum failure
NLG_E_NVS_Ram Error – NVSRAM check sum failure
NLG_E_FpgaInit Error – internal error FPGA Initialization
NLG_E_WrongFPGA Error – internal error wrong FPGA (FPGA load doesn't match Microprocessor SW)
NLG_E_WrongHW Error – wrong Hardware (doesn't match SW)
NLG_E_IntSupply Error – internal supply fault
NLG_E_DcHvVoltRed Error – HV voltage redundant value different from main value
NLG_E_TempInt Error – internal temperature wrong
NLG_E_Inernal Error – unspecific internal error
NLG_E_HvIsoNeg reserved
NLG_E_HvIsoPos reserved
NLG_E_Crash Error – crash detected
NLG_E_Interlock reserved
NLG_E_ConLocked Error – Connector can not be locked
NLG_E_TempCon Error – Connector temperature
NLG_E_DCHvVoltRange Error – HVDC voltage out of commanded range
NLG_E_AcInterruption Error – AC Interruption
NLG_E_CanValue Error – Commanded value is out of specified range
NLG_E_CanMsgLost Error – CAN timeout, no control message received
NLG_E_OverTemp Error – over temperature (charge coupler or internal)
NLG_E_FPGA Error – FPGA shut down 5x
NLG_E_UZK Error – DC voltage too low
NLG_E_TPON Error – serial relay has not been switched
NLG_E_BURST Error – output voltage too low
NLG_E_PRELOAD Error – DC-Link (Mains) not preloaded / circuitry defective
NLG_W_Watchdog Warning – Internal Watchdog Timeout
NLG_W_TempInt Warning – power reduction due to high internal temperature
NLG_W_PowRed Warning – power reduction due to internal conditions
NLG_W_ConLocked Warning – Connector not locked at first attempt
NLG_W_CanTx Warning – CAN transmit error counter > 127
NLG_W_CanRx Warning – CAN receive error counter > 127
NLG_W_CanOff Warning – CAN receive error counter > 127
NLG_W_CanTimeout Warning – some CAN messages lost
NLG_W_PRELOAD Warning – too many preload attempts
NLG_W_AcFrequency Warning – AC frequency out of specs
NLG_W_AcVoltage Warning – AC voltage out of specs
NLG_W_FPGA Warning – FPGA shutdown
Software
Ladegerät NLG6
29
8.2 RX Messages
Diese Signale empfängt das Ladegerät, sie dienen zu dessen Steuerung.
8.2.1 NLG_DEM_LIM
NLG_C_ClrError
Dieses Signal löscht einen gespeicherten Fehler. Wie auf Fehler reagiert werden soll, ist unter (Kapitel 9 Reaktion auf Fehler) beschrieben.
NLG_C_UnlockConRq
Steuert den Verriegelungsmechanismus für den Ladestecker. Die Funktion ist im (Kapitel 10.1 Verriegelung) detailliert beschrieben.
NLG_C_VentiRq
Beim Laden in geschlossenen Räumen kann es notwendig sein, diese zu belüften, um beispielsweise Gase abzuführen, die beim Laden entstehen. Mit diesem Befehl wird das Ladegerät angewiesen, über CP (Status D) der EVSE mitzuteilen, dass die Raumlüftung eingeschaltet werden muss. Die EVSE darf die AC-Spannung nur zuschalten, wenn die Lüftungsanforderung erfüllt ist.
NLG_DcHvVoltLimMax
Batterie-Spannungs-Limit. Erreicht die Batteriespannung diese Grenze, wird der Ladestrom so zurückgeregelt, dass die Spannungsgrenze nicht überschritten wird. Das Signal NLG_S_DcHvVoltLim=TRUE zeigt an, dass sich das Ladegerät im zurückgeregelten Betrieb befindet.
HINWEIS
Wird die maximale Batteriespannung erreicht, reduziert das Gerät zwar die Leistung, es fliesst aber weiterhin Strom. Wir empfehlen deshalb, die Ladung bei Erreichen eines Ladeschlussstroms (NLG6_DcHvCurrAct) von z.B. 2A DC abzuschalten
NLG_DcHvCurrLimMax
Sollstrom mit dem die Batterie geladen werden soll. Erreicht die Batteriespannung ihre gesetzte Ober-Grenze, wird der Ladestrom so zurückgeregelt, dass die Spannungsgrenze nicht überschritten wird. Das Signal NLG_S_DcHvVoltLim=TRUE zeigt an, dass sich das Ladegerät im zurückgeregelten Betrieb befindet.
NLG_StateDem
Dieses Signal kommandiert den Betriebszustand (Standby/Charge/Sleep), den das Ladegerät einnehmen soll. Eine detaillierte Beschreibung der Betriebszusätnde finden Sie im (Kapitel 6 State Machine).
NLG_LedDem
Das Ladegerät stellt 3 LED Ausgänge zur Verfügung. Diese können über das Signal NLG_LedDem angesteuert werden. Die Funktion ist im (Kapitel 10.2 LED) detailliert beschrieben.
NLG_AcCurrLimMax
Mit diesem Signal wird der maximal zulässige AC Strom kommandiert.
NLG_C_EnPhaseShift Reservierter Befehl, Funktion nicht implementiert (Blindleistungskompensation ein/aus schalten).
NLG_AcPhaseShift
Reservierter Befehl, Funktion nicht implementiert (Phasenverschiebung zur Blindleistungskompensation vorgeben).
Software
Ladegerät NLG6
30
8.2.2 NLG_PARAM_RX
Diese Nachricht ist für das PARAM Tool reserviert und nicht zur betrieblichen Nutzung vorgesehen.
INFORMATION
Weitere Informationen dazu finden Sie im (Kapitel 12 PARAM Funktionen).
9 Reaktion auf Fehler
Treten Fehler auf, so setzt das Ladegerät das CAN Signal NLG_S_Err und wechselt in den [Status standby]. Das
Ladegerät befindet sich nun in einem sicheren Zustand, in dem die Schützen der EVSE sowie alle internen Relais
geöffnet und die Leistungsstufen ausgeschaltet sind.
Es wird folgendes Vorgehen empfohlen:
1) Standby-Betrieb kommandieren: NLG_StateDem standby
2) Fehleranalyse mit Hilfe der CAN Botschaft: NLG_ACT_ERR (Kapitel 8.1.5 NLG_ACT_ERR)
3) Das Signal NLG_C_ClrError für kurze Zeit auf High setzen (Empfehlung 1s, mindestens 200ms), um den
gemeldeten Fehler zu löschen, und danach wieder auf Low setzen.
4) Neustart durch NLG_StateDem => charge
HINWEIS
Fehler löschen mittels NLG_C_ClrError setzt den Spielschutz der internen Relais zurück (Kapitel11.1 Spielschutz Relais). Fehler sollten daher nur selektiv bzw. einmalig gelöscht werden, um eine Beschädigung der Relais durch schnelles wiederholtes Ein- und Ausschalten zu vermeiden.
Software
Ladegerät NLG6
31
10 Aktoren
10.1 Verriegelung
Zur Verriegelung/Entriegelung wird für jeweils 300ms der Verriegelungsmotor angesteuert:
Verriegeln (NLG_C_UnlockConRq = 0): - Pin5 “Verriegelung Stecker” = 12V
- Pin10 ”Entriegelung Stecker” = Gnd
Entriegeln (NLG_C_UnlockConRq = 1): - Pin5 “Verriegelung Stecker” = Gnd
- Pin10 ”Entriegelung Stecker” = 12V
Durch die Rückmelde-Leitung (Pin1 “Rückmeldesignal Verriegelung”) kann die Position des Endschalters
eingelesen werden. Hat das Verriegeln nicht funktioniert, so wird nach 5 erfolglosen Versuchen (On/Off =
300ms/500ms) das Fehlerbit NLG_E_ConLocked gesetzt.
10.2 LED
Die LED’s können über das CAN Signal NLG_LedDem gemäss folgender Wertetabelle angesteuert werden:
NLG_LedDem BESCHREIBUNG NLG_LedDem BESCHREIBUNG
0x00 All LED off 0x08 BLUE LED on only
0x01 RED pulsating, 0.5Hz 0x09 BLUE, RED pulsating, 0.5Hz
0x02 Constant RED 0x0A BLUE, Constant RED
0x03 GREEN pulsating, 0.5Hz 0x0B BLUE, GREEN pulsating, 0.5Hz
0x04 Constant GREEN 0x0C BLUE, Constant GREEN
0x05 YELLOW pulsating, 0.5Hz 0x0D BLUE, YELLOW pulsating, 0.5Hz
0x06 Constant YELLOW 0x0E BLUE, Constant YELLOW
0x07 All LED off 0x0F BLUE LED on only
10.3 WakeUp Ausgang
Wird im State [WakeUp] nur PP erkannt, so gibt der WakeUp Ausgang einen Puls von zwei bis fünf Sekunden
Dauer aus. So kann das Fahrzeug geweckt werden, indem fahrzeugseitig das Ladekabel eingesteckt wird.
Solange das Ladegerät auf dem CAN kommuniziert und ein gültiger Proximity Widerstand am PROX_D Pin anliegt,
bleibt der WakeUp Ausgang konstant High.
HINWEIS
Der Verriegelungsmotor wird am NLG6 (Pin5 / Pin10) angeschlossen und über CAN angesteuert.
Der Spielschutz für Entriegeln/Verriegeln muss fahrzeugseitig realisiert werden.
Software
Ladegerät NLG6
32
11 Gut zu wissen
11.1 Spielschutz Relais
Das NLG6 enthält mehrere hoch belastete Relais. Um diese im Falle eines fehlerhaften Use-Case gegen
vorzeitigen Verschleiss zu schützen, wurde ein Spielschutz implementiert. Dieser verdoppelt die Zeitspanne, die
bei jedem Schaltzyklus zwischen den Relaisschaltungen liegt, und verhindert so unnötig häufiges Ein- und
Ausschalten. Diese Zeit kann mittels Sleep- oder Unlock-Request zurückgesetzt werden. Ansprechen des
Spielschutzes wird mittels der Warnung “NLG_W_PRELOAD / Warning - too many preload attempts” angezeigt
11.2 Geschlossen halten der internen Relais
Wird das Ladegerät nach dem Laden in den Modus Standby gesetzt, so bleiben die internen Relais für 5s
geschlossen. Somit kann (beispielsweise zum balancieren der Zellen) beliebig oft ein- und ausgeschaltet werden,
ohne Verschleiss des Gerätes und ohne den Spielschutz auszulösen (sofern ein Zyklus nicht länger als 5s dauert).
11.3 Ladeleistungsberechnung
Sobald das NLG6 an einer EVSE angeschlossen und „wach“ ist, kommuniziert es mit der EVSE und fragt deren
Werte ab. Nachdem die AC Spannung durch die EVSE zugeschaltet wurde, errechnet das Ladegerät den
maximalen Ladestrom pro Phase (NLG_AcCurrHwAvl) anhand folgender Werte:
o Proximity Widerstand
o Control Pilot Signal
o Anzahl detektierter Phasen
o Gerätelimitierungen
Mit diesen Werten kann die tatsächlich für das Fahrzeug verfügbare Ladeleistung wie folgt berechnet werden:
P_MAX_AVAILABLE = NLG_AcCurrHwAvl * (NLG_AcVoltL1Act + NLG_AcVoltL2Act + NLG_AcVoltL3Act)
Software
Ladegerät NLG6
33
11.4 Signalverläufe eines Ladezyklus
13: CPU kommandiert dem NLG6 sleep 11: CPU kommandiert dem NLG6 standby 8: NLG6 beginnt Laden im 3phasigen Modus 7: Ausgangsspannung erreicht Umschaltgrenze => Laden wird unter- brochen (Ausgangsspannung sackt etwas zusammen) 4: CPU kommandiert dem NLG6 charge => Laden beginnt 1Ph 3: NLG6 meldet ready2charge 2: EVSE schaltet Spannung an das NLG6 => CP B/C
0
100
200
300
400
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Vo
ltag
e [
V]
NLG_AcVoltL1Act
NLG_AcVoltL2Act
NLG_AcVoltL3Act
NLG_DcHvVoltAct
0
20
40
60
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Cu
rre
nt
[A
]
NLG_AcCurrL1Act
NLG_AcCurrL2Act
NLG_AcCurrL3Act
NLG_DcHvCurrAct
0
2
4
6
8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Sig
na
l va
lue
NLG_S_AcDet
NLG_StateAct
NLG_StateDem
0
10
20
30
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Cu
rre
nt
[A]
NLG_AcCurrHwAvl
in one phase mode max 16 A
Software
Ladegerät NLG6
34
12 PARAM Funktionen
Normalerweise sollten die internen Parameter nicht geändert werden müssen, bzw. (falls doch notwendig) bereits
im Werk entsprechend modifiziert werden. Für nachträgliche Änderungen stellt BRUSA die Software PARAM zur
Verfügung, damit können verschiedene Parameter und Funktionen des NLG6 angepasst werden. Diese können
sich bei verschiedenen Software-Versionen ändern, darum ist es wichtig, immer das für die aktuelle Firmware
passende XML-File zu verwenden! PARAM sollte nur in Absprache mit BRUSA benutzt werden, andernfalls sind
Fehlfunktionen oder gar Defekte nicht auszuschliessen.
Loggen Sie sich mit dem Passwort monitor in PARAM bzw. das NLG6 ein, um Parameter zu verändern.
Mit der Schaltfläche Update & Reset Target werden Änderungen in den nichtflüchtigen Speicher des NLG6
übernommen. Wird dies nicht gemacht, sind die Änderungen unwirksam.
INFORMATION
Weitere Informationen zum PARAM Tool finden Sie im PARAM_Manual.pdf
Für Kundensupport in Verbindung mit dem PARAM Tool muss ein Supportpaket bei BRUSA
Elektronik AG bestellt werden. ( Kontaktdaten des Herstellers)
PARAM
Software
Ladegerät NLG6
35
12.1 Parameter Liste
READ ONLY
NLG6: IDENT For Support, this ID must be be provided to BRUSA Elektronik AG
NLG6: AppData / Counter Summation of life cycle charging time and kWh
NLG6: States Internal states
NLG6: Digital Input Digital input states
NLG6: internal Temperature Internal temperatures
NLG6: Analog Input Analog input states
NLG6: VehicleCan Value Received and interpreted CAN values
Connector: Control Pilot ControlPilot information
Connector: Proximity Detection Proximity information
Connector: Temp Connector temperature (PT1000) information
CONFIGURATION
NVM: Param HV Lock HV-Lock disables the power stage, in order to provide
simulated operation without power flow.
CAUTION: Charging will NOT work if HV-Lock is enabled.
Enable Lock Charge Coupler locking mechanism
Enable PT1000 Derating according to PT1000 temperature
Enable LED Charge (red/green) Enable output for Red and Green LEDs
Enable LED Lock (blue) Enable output for blue LED
Enable Proximity Enable/disable Proximity functionality
Enable CtrlPilot Enable/disable ControlPilot functionality
Enable MODE1 Enable/disable MODE1 charging (without Control Pilot signal) Disable Crash Check Kl30C (Crash detection) is disabled/disregarded
Current MODE1 Maximum AC Current in MODE1
U Mains Drop Sensitivity for mains undervoltage fault
TempCon over T max PT1000 Over-Temperature threshold
TempCon T max PT1000 maximum point of derating slope
TempCon Current Slope PT1000 Derating slope
TempCon Current min PT1000 minimal current
LED Red DC Max Max current (brightness ratio) of Red LED
LED Green DC Max Max current (brightness ratio) of Green LED
LED Blue DC Max Max current (brightness ratio) of Blue LED
CCLOCK Puls delay Off-time after connector locking pulse
CCLOCK Puls on Connector locking pulse length (on-time)
CCLOCK confirm locked retry Max. nbr of retry cycles to lock the connector
CCLOCK locked retry delay Delay between retries to lock the connector
CCLOCK indicator delay Settling time of connector lock feedback line
NVM: Param CAN Msg ID ACT_AC CAN ID (hex) for msg ACT_AC (default: 0x729)
Msg ID ACT_ERR CAN ID (hex) for msg ACT_ERR (default: 0x799)
Msg ID ACT_INT CAN ID (hex) for msg ACT_INT (default: 0x709)
Msg ID ACT_LIM CAN ID (hex) for msg ACT_LIM (default: 0x728)
Msg ID ACT_PLUG CAN ID (hex) for msg ACT_PLUG (default: 0x739)
Msg ID DEM_LIM CAN ID (hex) for msg DEM_LIM (default: 0x711)
Msg ID PARAM_TX CAN IDs for Rx/Tx of Param messages CAUTION: Do NOT change these CAN IDs, since they
are crucial for Param Communication. Otherwise access to the unit may become impossible.
Msg ID PARAM_RX
Software
Ladegerät NLG6
36
12.2 Schnittstellen-Funktionen
Im Auslieferungszustand sind alle Funktionen aktiviert. Die folgenden Funktionen können bei Bedarf mit Hilfe des
PARAM Tools (Kapitel 12 PARAM Funktionen) ausgeschaltet werden:
Proximity Auswertung:
Der Proximity Widerstand im Ladekabelstecker codiert die maximal zulässige Stromtragfähigkeit
des Ladekabels (siehe IEC61851). Dadurch wird der maximale Strom IN begrenzt.
Für korrekte Funktion muss im Ladestecker / ChargeCoupler zusätzlich ein 4,7 kΩ Widerstand von
[PP nach PE] vorhanden sein, parallel zu jenem im Stecker.
Control Pilot Kommunikation
Der Control Pilot (CP) ist eine bidirektionale Kommunikation (siehe IEC61851) zwischen Ladegerät bzw. Fahrzeug und EVSE bzw. Infrastruktur.
Mittels PWM signalisiert die EVSE dem Ladegerät den maximalen Eingangsstrom IN mit welchem
geladen werden darf. Das Ladegerät muss seinen Strombezug auf diesen Wert beschränken.
Die EVSE schaltet die AC-Versorgung erst frei, wenn das Ladegerät über Control Pilot der EVSE Ladebereitschaft signalisiert. (Kapitel 8.1.2 Message NLG_ACT_LIM)
PT1000 Auswertung
In der Ladedose des Fahrzeugs (ChargeCoupler) ist normalerweise ein PT1000 Temperatursensor eingebaut zum Schutz gegen Überhitzung. Ist die gemessene Temperatur zu hoch, führt dies zur Reduktion des Eingangsstroms IN. (Kapitel 7.2.8 Ladestecker Temperatur-Derating)
Ladedosen Verriegelung (Plug Lock)
Die Verriegelung der Ladedose stellt sicher, dass das Ladekabel während des Ladens nicht entfernt werden kann. Es dient auch als Diebstahlschutz. (Kapitel 10.1 Verriegelung)
LED Ansteuerung
Es können drei Leuchtdioden (LED) über je ein PWM Signal angesteuert werden. Diese dienen dem Benutzer als Rückmeldung über den Ladevorgang. (Kapitel 10.2 LED)
12.3 Crash-Funktion
Im Auslieferungszustand ist die Crash-Schutz-Funktion aktiviert, welche den Leistungsfluss sofort unterbricht, wenn
das Signal am entsprechende Eingang (Kl30C, Pin 3 vom fahrzeugseitigen LV-Stecker) unterbrochen wird.
Mit Hilfe des PARAM Tools (Kapitel 12 PARAM Funktionen) kann diese Funktion ausgeschaltet werden, sodass
das Signal an Kl30C keinen Einfluss hat:
Software
Ladegerät NLG6
37
13 Stichwortverzeichnis
A
Aktoren
LED ........................................................................................ 32
Verriegelung ......................................................................... 32
WakeUp Ausgang .................................................................. 32
Ausschalten ............................................................................... 15
C
CAN-Signale
RX Messages ......................................................................... 30
TX Messages ......................................................................... 27
Control Pilot Kommunikation .................................................... 37
E
Einphasiges Laden ...................................................................... 12
F
Fehlercode
Aufschlüsselung .................................................................... 29
Reaktion auf Fehler ............................................................... 31
Funktionalität ............................................................................ 37
G
Gewährleistung
Garantie ................................................................................ 38
K
Kontaktdaten ............................................................................. 10
L
Ladebetrieb ................................................................................ 15
Ladedosen Verriegelung ............................................................ 37
Lademodi ................................................................................... 12
Ladevorbereitung ....................................................................... 14
Ladevorgang............................................................................... 12
LED Ansteuerung ........................................................................ 37
Leistungsberechnung ................................................................. 33
Limitierungen ............................................................................. 22
Äussere Limitierungen .......................................................... 22
Geräte Limitierungen ............................................................ 24
P
PARAM ....................................................................................... 35
Parameter Liste
Configuration ........................................................................ 36
Read Only .............................................................................. 36
Piktogramme................................................................................ 8
Proximity Auswertung................................................................ 37
S
Schnittstellen ............................................................................. 37
Sicherheits– und Warnhinweise .................................................. 8
Sicherheitshinweise und Gefahrenstufen .................................... 9
Spielschutzrelais ......................................................................... 33
Statemachine ............................................................................. 16
State Charge .......................................................................... 20
State Off ................................................................................ 17
State Ready2charge .............................................................. 19
State Shut down .................................................................... 21
State Sleep ............................................................................ 22
State Standby ........................................................................ 18
State WakeUp ....................................................................... 18
