Der Steuerpilot ist der wichtigste Schaltkreis in einem AC-Ladegerät. Es stellt fest, dass ein Fahrzeug angeschlossen ist, bestätigt, dass die Schutzerdung intakt ist, teilt mit, wie viel Strom die Anlage liefern kann, und gibt dem Fahrzeug die Möglichkeit, anzuzeigen, dass es bereit ist.
Nichts anderes im Ladegerät darf mit Strom versorgt werden, bis der Pilot dies sagt, was es eher zu einer Sicherheitsfunktion als zu einer Kommunikationsannehmlichkeit macht.
Was das Pilotsignal trägt
Das Ladegerät sendet eine Rechteckwelle an den Pilotleiter. Sein Arbeitszyklus kodiert den maximalen Strom, den die Anlage liefern kann, und die Spannung, die das Fahrzeug dieses Signal herunterzieht, kodiert den Zustand des Fahrzeugs.
Das ist das gesamte Protokoll in einem Satz, und seine Eleganz besteht darin, dass beide Informationsrichtungen auf einem einzigen Leiter übertragen werden, ohne jegliche digitale Kommunikation.
Die Staaten und was jeder einzelne erlaubt
Die Übergänge zwischen diesen Zuständen werden von der Firmware-Zustandsmaschine implementiert, und die Reihenfolgebeschränkungen sind nicht optional. Das Einschalten außerhalb des Bereitschaftszustands ist ein Sicherheitsfehler und kein Fehler.
- Kein Fahrzeug angeschlossen: Das Ladegerät hält den Piloten auf seinem Ruhezustand und darf nicht mit Strom versorgt werden.
- Fahrzeug verbunden, nicht bereit: Das Fahrzeug hat den Piloten eine Stufe nach unten gezogen. Energie ist weiterhin nicht erlaubt.
- Fahrzeug angeschlossen und bereit: eine weitere Stufe nach unten gezogen. Das Ladegerät kann nun das Schütz schließen.
- Belüftung erforderlich: Ein weiterer Zustand, in dem beim Laden Gase entstehen, die abgesaugt werden müssen.
- Fehler oder kein Strom: Der Pilot befindet sich außerhalb eines gültigen Bereichs und das Ladegerät darf nicht mit Strom versorgt werden.
Der Arbeitszyklus gibt den aktuellen Grenzwert an
Der Anteil jedes Zyklus, den das Signal hoch verbringt, sagt dem Fahrzeug, wie viel Strom es ziehen darf. Auf diese Weise legt ein Ladegerät einen Grenzwert fest, und es ist auch der Mechanismus, den das Lastmanagement nutzt: Reduzieren Sie den Arbeitszyklus und ein konformes Fahrzeug reduziert seinen Stromverbrauch.
Außerhalb des normalen Stromkodierungsbereichs gibt es reservierte Arbeitszykluswerte mit besonderer Bedeutung, und eine Implementierung, die den gesamten Bereich als linear behandelt, verhält sich in den Extrembereichen schlecht.
Der Annäherungskreis ist separat und wird oft damit verwechselt
Der Proximity-Pilot ist ein anderer Dirigent, der einen anderen Job macht. Bei einem Ladegerät mit Steckdose und abnehmbarem Kabel teilt es dem Ladegerät mit, für welchen Strom das Kabel selbst ausgelegt ist, und erkennt außerdem, ob der Stecker verriegelt ist.
Ein Ladegerät, das die Nähe ignoriert, kann mehr Strom liefern, als für das Kabel ausgelegt ist, was eher ein Brandrisiko als eine Unannehmlichkeit darstellt. Der tatsächlich angebotene Strom ist der niedrigste aus Installationsgrenzwert, Kabelgrenzwert und Ladegerätnennwert.
Wo Implementierungen häufig schiefgehen
- Der Pilot wird als Eingabe zur Abfrage und nicht als Echtzeit-Sicherheitssignal behandelt, wodurch eine Latenz zwischen einer Zustandsänderung und dem Abschalten entsteht.
- Fehler beim Erkennen eines Diodenfehlers im Fahrzeug, den die Spezifikation erfordert und der ein reales Fahrzeug von einem Fehlerzustand unterscheidet.
- Den Übergang in einen niedrigeren Zustand während einer aktiven Sitzung nicht bewältigen, wodurch der Energiefluss sofort gestoppt werden muss.
- Anwenden eines Arbeitszyklus, der nicht der tatsächlichen Schutzart des Stromkreises entspricht.
- Ignorieren der Nähe einer Einheit mit Steckdose oder Annahme einer festen Kabelnennleistung.
Das Timing ist wichtiger, als das Zustandsdiagramm vermuten lässt
Die Spezifikation legt Grenzen fest, wie schnell das Ladegerät auf Zustandsänderungen reagieren muss. Firmware, die den Piloten in einer langsamen Schleife abtastet oder die einen Timer mit Arbeiten mit niedrigerer Priorität teilt, kann unter Last über diese Grenzen hinausdriften.
Dies ist eine häufige Ursache für intermittierendes Verhalten, das nur dann auftritt, wenn der Prozessor ausgelastet ist, wodurch es schwierig ist, es auf einem Labortisch zu reproduzieren und im Feld leicht anzutreffen.
Das Fahrzeugverhalten ist nicht einheitlich
Fahrzeuge unterscheiden sich darin, wie schnell sie den Zustand wechseln, wie sie auf eine Änderung des Arbeitszyklus während der Sitzung reagieren und wie sie sich verhalten, wenn der Pilot kurzzeitig unterbrochen wird. Alles innerhalb der Spezifikation und alle unterschiedlich genug, um von Bedeutung zu sein.
Aus diesem Grund bleiben Interoperabilitätstests mit realen Fahrzeugen auch dann erforderlich, wenn die Implementierung nachweislich konform ist. Die Spezifikation definiert einen Vertrag; Fahrzeuge nehmen unterschiedliche Teile des Raums ein, den sie bieten.