Un point de recharge de bricolage pour véhicules électriques: perspective, protocole et prototype – Voiture electrique

Point de charge de bricolage pour un prototype de prototype de voiture électrique

Ce n’est un secret pour personne que la Terre manque de combustibles fossiles, de sorte que de plus en plus de gens se dépêchent de trouver des sources d’énergie alternatives et des moyens de les produire. La conduite de véhicules électriques pourrait être l'une des solutions permettant de réduire l'utilisation de combustibles fossiles et d'atténuer un problème distinct: la quantité d'émissions de CO2.

Si les voitures électriques sont si utiles, pourquoi tout le monde ne les conduit-il pas encore? Deux mots: prix et chargement. Les véhicules électriques (VE) sont actuellement trop coûteux pour le marché de masse et trouver une station de charge décente n’est pas une mince affaire. Et bien que nous ne puissions rien faire face au premier problème, nous pouvons vous aider à construire un point de recharge de VE à la maison pendant que les villes intelligentes jouent à rattrapage.

La perspective de la voiture électrique

Oui, le prix est l’un des principaux facteurs empêchant l’utilisation généralisée de la voiture électrique. Un véhicule électrique ordinaire comme une Nissan Leaf peut coûter autant qu'une berline familiale ou un VUS. Le prix d'une voiture électrique dépend en grande partie de la batterie. Les gros «réservoirs de carburant» coûtent cher, mais encore une fois, plus la batterie est grosse, plus votre VE peut durer longtemps avec une seule charge. Alors, les véhicules à piles ont-ils un avenir radieux si tout le monde ne peut se les payer?

Regardez ces statistiques.

Statistiques sur les batteries EV "width =" 750 "height =" 261 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Batteries_statistics.jpg 750w, https: //www.iotforall. com / wp-content / uploads / 2018/05 / Batteries_statistics-300x104.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Batteries_statistics-600x209.jpg 600w, https: // www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Batteries_statistics-200x70.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Batteries_statistics-696x242.jpg 696w " data-lazy-size = "(max-width: 750px) 100vw, 750px
Statistiques sur les batteries EV

Comme vous pouvez le constater, le prix des batteries (par kilowatt) a chuté de plus de 50% et leur capacité a plus que triplé au cours des cinq dernières années. Il semble que cette tendance se maintienne, en particulier lorsque des pays comme les Pays-Bas ont promis de renoncer complètement aux moteurs à essence d’ici 2025-2035.

Protocole de point de charge ouvert

Avec le développement rapide des véhicules électriques, les stations de charge ont également évolué. Vous pouvez trouver au moins quelques bornes de recharge publiques dans les grandes villes. Ils ne nécessitent généralement ni personnel de maintenance ni caissiers, et prennent peu de place.

Bornes de recharge présentées à l'exposition Plug-in Ukraine "width =" 750 "height =" 300 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Charging-stations.jpg 750w , https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Charging-stations-300x120.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/ Charging-stations-600x240.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Charging-stations-200x80.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp- content / uploads / 2018/05 / Charging-stations-696x278.jpg 696w "données-lazy-tailles =" (largeur maximale: 750px) 100vw, 750px
Bornes de recharge présentées à l'exposition Plug-in Ukraine, du 2 au 4 mars 2018

Dans la plupart des cas, vous pouvez acheter de l'électricité pour votre véhicule à l'aide d'une application mobile spécifique. Il activera la prise de courant qui chargera votre voiture électrique. Mais comment la prise de courant sait-elle quand et quel véhicule électrique charger?

communication réseau ouverte "width =" 750 "height =" 422 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/open-network-communication.jpg 750w, https: // www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/open-network-communication-300x169.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/open-network -communication-600x338.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/open-network-communication-200x113.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp -content / uploads / 2018/05 / open-network-communication-696x392.jpg 696w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/open-network-communication-746x420.jpg 746w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 750px) 100vw, 750px
Crédit d'image: Eliftech

Le nombre de constructeurs de stations de charge et de fournisseurs de systèmes de supervision ayant augmenté, un protocole de communication standard est devenu indispensable. Open Charge Alliance (OCA) a décidé de développer un protocole de communication standard appelé protocole Open Point Point Protocol (OCPP). Cela permettra à différents utilisateurs d’avoir un protocole de communication standard et d’interconnecter leurs systèmes.

Comment fonctionne l'OCPP?

Avant de découvrir le fonctionnement de OCPP, examinons les composants clés.

  • Système central – un système de gestion des points de charge qui gère les stations de charge et autorise les utilisateurs.
  • Point de charge – une station de charge physique avec un ou plusieurs connecteurs.
  • Connecteur – une prise électrique gérée et gérée de manière indépendante sur un point de charge. En général, il s'agit d'un connecteur physique unique, mais parfois, une même prise peut avoir différents types de prises physiques et dispositions de câbles / connecteurs attachés.

Ainsi, le système central contrôle tous les points de charge. Lorsqu'ils sont activés / désactivés ou que des paramètres sont modifiés, les points transmettent des informations au centre. Un propriétaire de voiture envoie un signal au centre via l'application mobile pour activer l'une des stations de charge. C’est ainsi que le système central transmet les commandes utilisateur au point de charge.

Actuellement, les versions 1.0, 1.5 et 1.6 du protocole sont disponibles, tandis que la version 2.0 en est encore au stade de la version préliminaire. Les versions 1.x prennent en charge deux formats de données: SOAP et JSON. Selon le format, vous pouvez trouver respectivement OCPP-1.x-S ou OCPP-1.x-J. La version 1.6 du protocole OCPP comprend 28 opérations, dont 10 sont initiées par la station de facturation et 18 par le système central. Vous pouvez trouver toutes ces commandes dans la documentation.

La version 2.0 du protocole OCPP ne prend en charge que le format JSON. SOAP utilise XML pour la transmission de données et est trop redondant. Cela est essentiel car les stations-service se connectent à Internet via des opérateurs mobiles.

Point de recharge pour bricolage

En tant qu’ingénieurs et chercheurs, nous voulions essayer de créer un point de recharge de bricolage pour une voiture électrique.

Écrire un protocole de test

Premièrement, nous devions écrire un protocole de test avant la phase de test. Nous devons le faire pour définir les actions à tester et les messages OCPP à attendre après chacune de ces actions. Cela nous permettrait de voir comment une station de charge complète peut interagir avec l'utilisateur final.

actes

  • Démarrer une session de charge. Démarrer une session de chargement à partir de l'interface utilisateur Web. Messages OCPP attendus:
    • RemoteStartTransaction
    • StatusNotification -> Occupé
    • StartTransaction
    • MeterValues
  • Arrêter une session de charge. Arrêtez une session de facturation à partir de l'interface utilisateur Web. Messages OCPP attendus:
    • RemoteStopTransaction
    • StopTransaction
    • StatusNotification -> Disponible
 
// https://github.com/elifTech/cpd-ocpp/blob/pi/examples/chargingPoint.js

 const client = new ChargePoint (
 centralSystemUrl: `https://ocpp-example.herokuapp.com/webServices/ocpp/CP$ Math.floor (Math.random () * 9999)`,
 connecteurs: [
 connector1,
 connector2
 ]
 );
 
 essayer 
 wait client.connect ();
 
 client.onRequest = async (commande) => 
 switch (true) 
 instance de commande case of OCPPCommands.RemoteStartTransaction:
 setTimeout (() => startTransaction (commande), 1);
 revenir 
 statut: RemoteStartTransactionConst.STATUS_ACCEPTED
 ;
 instance de commande case of OCPPCommands.RemoteStopTransaction:
 setTimeout (() => stopTransaction (commande), 1);
 revenir 
 statut: RemoteStartTransactionConst.STATUS_ACCEPTED
 ;
 
 ;
 
 const boot = new OCPPCommands.BootNotification (
 chargePointVendor: 'BrandX',
 chargeBoxSerialNumber: 'SR' + Math.round (Math.random () * 100000),
 chargePointSerialNumber: '123',
 chargePointModel: '12'
 );
 
 laissez answer = wait client.send (boot);
 
 wait client.sendCurrentStatus ();
  catch (err) 
 console.error ('--- Err', err);
 
 
 fonction asynchrone startTransaction (connectorId) 
 const idTag = 'test';
 const authCommand = new OCPPCommands.Authorize (
 idTag
 );
 
 wait client.send (authCommand);
 
 const statusCommand = new OCPPCommands.StatusNotification (
 ID connecteur,
 errorCode: StatusNotificationConst.ERRORCODE_NOERROR,
 status: StatusNotificationConst.STATUS_CHARGING
 );
 
 wait client.send (statusCommand);
 
 const startCommand = new OCPPCommands.StartTransaction (
 ID connecteur,
 idTag,
 mètreStart: 0,
 horodatage: new Date (). toISOString (),
 );
 
 wait client.send (startCommand);
 
 connectorId === 1? pin17.reset (): pin27.reset ();
 
 
 fonction asynchrone stopTransaction (transactionId) 
 const statusCommand = new OCPPCommands.StatusNotification (
 ID connecteur: transactionId,
 errorCode: StatusNotificationConst.ERRORCODE_NOERROR,
 status: StatusNotificationConst.STATUS_AVAILABLE
 );
 
 wait client.send (statusCommand);
 
 const startCommand = new OCPPCommands.StopTransaction (
 identifiant de transaction,
 mètreStop: 1,
 horodatage: new Date (). toISOString (),
 );
 
 wait client.send (startCommand);
 
 transactionId === 1? pin17.set (): pin27.set ();
 
Exemple d'interface utilisateur Web pour la station de charge électrique "width =" 336 "height =" 500 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Example-of-web-user -interface.jpg 336w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Example-of-web-user-interface-202x300.jpg 202w, https://www.iotforall.com /wp-content/uploads/2018/05/Example-of-web-user-interface-200x298.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Example-of- interface-utilisateur-Web-282x420.jpg 282w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 336px) 100vw, 336px
Exemple d'interface utilisateur Web
Station de recharge de voiture électrique existante "width =" 750 "height =" 682 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Existing-commercial-EV-car-charging- station.jpg 750w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Existing-commercial-EV-car-charging-station-300x273.jpg 300w, https: //www.iotforall. com / wp-content / uploads / 2018/05 / Station de recharge de voiture électrique existante - 600x546.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Existing -commercial-EV-station-recharge-voiture-200x182.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Existing-commercial-EV-car-charging-station-696x633. jpg 696w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Existing-commercial-EV-car-charging-station-462x420.jpg 462w "data-lazy-tailles =" (max- largeur: 750px) 100vw, 750px
Station de recharge de voiture commerciale existante

Concevoir un matériel adéquat

Après avoir implémenté ces commandes et créé l'interface utilisateur Web, nous pouvons commencer à créer le matériel pour notre point de charge DIY. Nous avons construit ce prototype à partir de composants simples afin que vous puissiez le construire vous-même.

Composants prototypes du chargeur EV "width =" 750 "height =" 563 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoypr-components.jpg 750w, https : //www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoypr-components-300x225.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/ 05 / EV-Charger-prototoypr-components-600x450.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoypr-components-200x150.jpg 200w, https: //www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoypr-components-80x60.jpg 80w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05 /EV-Charger-prototoypr-components-265x198.jpg 265w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoypr-components-696x522.jpg 696w, https: / /www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoypr-components-560x420.jpg 560w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 750px) 100vw, 750px
Composants prototypes du chargeur EV

Pour construire un prototype de point de charge, vous aurez besoin des composants suivants:

Aucune soudure requise!

Maintenant, combinons tous les composants dans le bon modèle. Commençons par dessiner un schéma simplifié de votre produit:

schéma simplifié de votre produit "width =" 750 "height =" 260 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout.png 750w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout-300x104.png 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018 /05/Raspberry-PI-GPIO-layout-600x208.png 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout-200x69.png 200w, https : //www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout-696x241.png 696w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 750px) 100vw, 750px
Schéma simplifié de votre produit

Ensuite, connectez le module de relais à Raspberry PI 3 à l’aide d’un port GPIO intégré. Nous connecterons Raspberry 3.3V, GPIO 17 et GPIO 27 et les mettrons à la terre conformément au schéma. N'oubliez pas que votre module de relais doit prendre en charge le déclenchement de niveau 3.3V (le port Raspberry ne déclenchera pas les modèles 12V activés).

Vérifiez la configuration de Raspberry PI GPIO ci-dessous pour localiser les broches GPIO17 et GPIO27.

Raspberry PI GPIO layout "width =" 750 "height =" 250 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout.jpg 750w, https : //www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout-300x100.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/ 05 / Raspberry-PI-GPIO-layout-600x200.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout-200x67.jpg 200w, https: //www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/Raspberry-PI-GPIO-layout-696x232.jpg 696w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 750px) 100vw, 750px
Disposition GPIO Raspberry PI

Allumez votre Raspberry PI et vérifiez le module de relais:

  1. Connectez-vous à Raspberry à l’aide de la commande SSH: ssh [email protected]
  2. Utilisez l'application de ligne de commande gpio intégrée pour activer le code pin: mode gpio 17 mode mode -g 27 sortie
  3. Utilisez l'application de ligne de commande gpio pour activer / désactiver les canaux de relais: gpio -g write 17 0gpio -g write 17 1

Montez les prises de charge externes, le cordon d’alimentation et les accessoires internes à l’aide de vis, de colle thermique et de bons attaches pour zip.

Prototype de chargeur EV Charger "width =" 750 "height =" 150 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-components2.jpg 750w, https : //www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-components2-300x60.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/ 05 / EV-Charger-prototoype-components2-600x120.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-components2-200x40.jpg 200w, https: //www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-components2-696x139.jpg 696w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 750px) 100vw, 750px
Composants prototypes en EV Charger

Faisons maintenant quelques connexions de fil d’alimentation. Le moyen le plus pratique de procéder consiste à utiliser les conducteurs WAGO. Nous vous recommandons également de sertir le fil avec les connecteurs appropriés. Le câblage devrait ressembler à ceci:

EV Charger prototype "width =" 740 "height =" 550 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype.jpg 740w, https: // www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-300x223.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger -prototoype-600x446.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-200x149.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp -content / uploads / 2018/05 / EV-Charger-prototoype-80x60.jpg 80w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-265x198.jpg 265w , https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-485x360.jpg 485w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/ 05 / EV-Charger-prototoype-696x517.jpg 696w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype-565x420.jpg 565w "data-lazy-size-size = "(largeur maximale: 740px) 100vw, 740px
Prototype de chargeur EV

Assurez-vous de tester le câblage avant d'alimenter la partie haute tension. Nous vous recommandons de le faire avec un multimètre et en remplaçant le 220V par une alimentation basse tension (comme une batterie de 1,5V ou 12V CC).

EV Charger prototype "width =" 550 "height =" 408 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype2.jpg 550w, https: // www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype2-300x223.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger -prototpepe2-200x148.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype2-80x60.jpg 80w, https://www.iotforall.com/wp -content / uploads / 2018/05 / EV-Charger-prototoype2-265x198.jpg 265w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype2-485x360.jpg 485w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 550px) 100vw, 550px
Prototype de chargeur EV

Vous êtes maintenant prêt à installer le logiciel et à configurer votre station de charge de voiture personnelle EV!

Conclusion

Partout dans le monde, les gens prennent des mesures pour faire connaître les véhicules électriques. Bloomberg New Energy Finance estime que d'ici 2040, les voitures électriques représenteront jusqu'à 35% des ventes mondiales de voitures neuves. Oui, les véhicules électriques coûtent cher, mais le fait d’avoir une voiture à piles n’est pas aussi gênant que vous ne le pensez. Vous pouvez constater par vous-même qu’il est absolument possible de construire une borne de recharge pour voiture électrique à la maison. Allez-y et essayez-le!

EV Charger prototype "width =" 750 "height =" 277 "srcset =" https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype3.jpg 750w, https: // www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype3-300x111.jpg 300w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger -prototpepe3-600x222.jpg 600w, https://www.iotforall.com/wp-content/uploads/2018/05/EV-Charger-prototoype3-200x74.jpg 200w, https://www.iotforall.com/wp -content / uploads / 2018/05 / EV-Charger-prototoype3-696x257.jpg 696w "data-lazy-tailles =" (largeur maximale: 750px) 100vw, 750px
Prototype de chargeur EV

Écrit par Vitalii Savchuk, responsable du centre de développement, et Andrii Oleksiyuk, Architecte logiciel chez ElifTech.

Un point de recharge de bricolage pour véhicules électriques: perspective, protocole et prototype – Voiture electrique
4.4 (96%) 61 votes