Forum: Fahrzeugelektronik Wallbox: dynamisches Lastmanagement über MODBUS im MFH mit sieben Einheiten


von Huy C. (cyverboy2)


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Hallo zusammen,

im Rahmen des KfW440-Programms sollen für unser MFH mit sieben Parteien 
entsprechende Wallboxen in der Tiefgarage installiert werden. Der 
Hausanschlussraum befindet sich auch in der Tiefgarage, Kabelverlegung 
ist kein Problem. Vom VNB kommt eine 35 mm² Leitung ins Haus, 
abgesichert mit 3x 80 A/ 55 kVA. Ohne Erdarbeiten ist nur eine Erhöhung 
auf 3x 100 A/ 69 kVA möglich, darüber muss die Leitung gegen eine 70 mm² 
ausgetauscht werden, was aktuell ausgeschlossen ist.

Eine Vorzähler-Messung wurde bereits angefragt und vom VNB 
ausgeschlossen, daher ist eine Messung des aktuellen Strombedarfs nur 
nach den jeweiligen Wohnungszähler möglich. Gemäß DIN 18015-1 liegt der 
Leistungsbedarf unter Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors für 
sieben Wohneinheiten bei 47 kVA, der Gleichzeitigkeitsfaktor für eine 
Ladestation OHNE Lastmanagement liegt bei 1.

Mit Erhöhung auf 69 kVA ist ohne Lastmanagement also nur ein 
normkonformer Betrieb von zwei 11 kW Wallboxen möglich, was natürlich 
unpraktikabel ist. Konkret möchten drei Parteien eine Wallbox 
installieren, den verbleibenden vier muss aber natürlich die Möglichkeit 
bleiben, zukünftig auch eine zu installieren.

Nun möchte ich ein lokales, dynamisches Lastmanagement aufsetzen, um die 
vorhandene Leistung bestmöglich zu verteilen, und an dem zukünftig noch 
weitere Wallboxen angeschlossen werden können.

Meine Überlegungen sehen wie folgt aus:
- Wallbox Heidelberg Wallbox Energy Control 11kW, externes 
Lastmanagement über MODBUS möglich
https://wallbox.heidelberg.com/wp-content/uploads/2020/11/Wallbox_Energy_Control_Externes_Lastmanagement.pdf
- Schneider Electric Modicon TM221C16R als MODBUS Master
https://www.se.com/de/de/product/TM221C16R/sps-steuerung%2C-modicon-m221%2C-kompaktformat%2C-16-e-a%2C-modbus%2C-100...240-vac%2C-relaisausg%C3%A4nge%2C-schraubklemmen/
- je ein B+G E-Tech 3-phasen Stromwandler-Stromzähler SDM630MCT V2 pro 
Wallbox
https://stromzähler.eu/media/pdf/02/61/35/SDM630-MCT-V2-manual-incl-protocoll.pdf

Funktionsprinzip:
Der Modicon soll die Summe aus den angeschlossenen Stromzählern bilden, 
vom möglichen Maximalstrom abziehen und den Wert dann den Wallboxen zur 
Verfügung stellen (Adr. 261 "Maximal current command"). Die Wallboxen 
regeln dann entsprechend runter oder auch nicht.

Der Maximalstrom wird hierbei statisch vorgegeben durch 
(1/7*Hausanschluss)*(Anzahl teilnehmender Wallboxen). Das ganze ist dann 
modular erweiterbar, jeder weitere Teilnehmer braucht dann halt einen 
weiteren Stromzähler und die entsprechende Wallbox.

Abgerechnet wird dann jeweils über den eigenen Stromzähler, keine Cloud 
oder externen Abrechner oder Mietgebühr usw. nötig!

Was meint ihr, sollte so funktionieren oder?

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Ich hatte das auch mal versucht, allerdings über eine 0 bis 10 Volt 
Schnittstelle. Das hätte wahrscheinlich auch funktioniert, aber ich bin 
bei dem Projekt leider nicht am Ball geblieben.

Beitrag "Re: Modbus Signal umwandeln in eine 0-10 Volt Schnittstelle"

Dein Projekt, mit der Adressierung, ist die modernere Variante. Deswegen 
werde ich diesen Thread gespannt mitverfolgen. 😃

von Flo (Gast)


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Hi Huy!

Wir haben ganz genau den gleichen Fall! 8 Stellplätze, mehrere 
Einheiten.

Habe auch KfW beantragt und genemigt bekommen, will jetzt das alles so 
aufbauen, dass wir unsere 30 kWp PV bestmöglich nutzen, Rest aus EV.

Habe aber schon viel beim Bau vorbereitet: Zentale Haussteuerung über 
Loxone und KNX, alle Zähler mit im System, PV im System.

Bräuchte eigentlich nur Wallboxen (bezahlbar und technisch gut), die 
steuerbar sind. Rest kann ich im vorhandenen System umsetzen.

Viele Grüße
Flo

von Flo (Gast)


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Nachtrag:

Hab mir die Heidelberg Anbindung gerade angeschaut.

Modbus kann ich ohne Probleme anbinden, sehe ich das aber richtig, dass 
ich die Wallboxen dann nur Locken kann?

Ansonsten kann man wohl den Strom noch einstellen, der default mit 
Switch eingestellt wird. Mehr ists anscheinend nicht...

Flo

von Huy C. (cyverboy2)


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Jo, du stellst per Switch min. und max. Strom ein und gibst per MODBUS 
den verfügbaren Strom rüber. Darüber weiß er dann, mit wieviel Strom er 
laden kann.

von Flo (Gast)


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ah ok! ich werd mich da mal weiter einlesen dann...

in deiner rechnung musst du noch den hausverbrauch abziehen.

von Chris K. (kathe)


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Startup mit alten "Hasen" das dies mittlerweile schon macht.
https://yourcharge.eu/

Falls dich das etwas voranbringt oder Synergien ergibt hoffe ich das ich 
zumindestens bei einem Essen dabei sein kann.

von Heinz R. (heijz)


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gleiches Thema im GoingElectric-Forum  - ich habe dort mal geantwortet

https://www.goingelectric.de/forum/viewtopic.php?f=105&t=64025

spannendes Thema , mich würden auch hier Eure Antworten interessieren

von Huy C. (cyverboy2)


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Flo schrieb:
> ah ok! ich werd mich da mal weiter einlesen dann...
>
> in deiner rechnung musst du noch den hausverbrauch abziehen.

Ja, die exakte Formel für den verfügbaren Strom muss lauten (bei sieben 
Parteien):
((68 A / 7) * (Anzahl Wallboxen) + 32 A) - (aktueller Strombedarf 
gemessen über die Zähler)

von Heinz R. (heijz)


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Huy C. schrieb:
> Ja, die exakte Formel für den verfügbaren Strom muss lauten (bei sieben
> Parteien):
> ((68 A / 7) * (Anzahl Wallboxen) + 32 A) - (aktueller Strombedarf
> gemessen über die Zähler)

genau das stimmt so eben nicht

Lustigerweise machen die ganzen Wallbox-Hersteller genau den gleichen 
Fehler


Man muss schon unterscheiden ob das Auto 1  2  3 phasig lädt, 
entsprechend reagieren

die 68A stehen ja pro Phase zur Verfügung

von Huy C. (cyverboy2)


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Ja, stimmt, hast recht, im Handbuch ist ja auch beschrieben, dass die 
Wallboxen nach folgendem Schema angeschlossen werden sollen, um ggf. 
diese Schieflast zu vermeiden:
W1: L1 | L2 | L3
W2: L2 | L3 | L1
W3: L3 | L1 | L2 usw.

Problem an der Sache ist, dass die Heidelberg (und soweit ich weiß auch 
keine andere) das nicht beachtet. Um auf Nummer sicher zu gehen müsste 
der Controller hierfür den Maximalwert des Stroms der drei Phasen nehmen 
und vom verfügbaren Strom abziehen. Der Wert ist dann die obere Grenze 
für die WB, auch wenn das für eine ganz andere Phase gilt. Beispiel:
I1 = 80 A
I2 = 80 A
I3 = 90 A

Als "Maximal current command" dürfte dann nur noch 10 A übertragen 
werden, auch wenn z. B. an W1 nur einphasig auf L1 geladen wird und die 
16 A ziehen könnte. Anders ist das aber nicht zu lösen, da das 
MODBUS-Register eben nur den gemeinsamen Wert "Maximal current command" 
vorsieht und nicht für jede Phase getrennt.

Neue Formel wäre:
((68 A / 7) * (Anzahl Wallboxen) + 32 A) - (max(aktueller Strombedarf 
gemessen über die Zähler, getrennt summiert für jede Phase))

Außerdem ist mir aufgefallen, dass das Bild oben falsch ist, der 
Energiemesser darf die Wallboxen natürlich nicht mitmessen, sonst 
funktioniert das ganze nicht und das System befindet sich dann in einer 
Endlosschleife:
1. Energiemesser meldet 16 A verfügbar
2. WB fängt an, mit 16 A zu laden
3. Energiemesser meldet nun 0 A verfügbar
4. WB hört auf zu laden
5. Energiemesser meldet 16 A verfügbar usw.

Im Anhang das korrigierte Bild, so sollte es funktionieren. Der 
Controller meldet nun 16 A verfügbar und die angeschlossenen WBs teilen 
es sich dann auf.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Huy C. schrieb:
> Ohne Erdarbeiten ist nur eine Erhöhung
> auf 3x 100 A/ 69 kVA möglich, darüber muss die Leitung gegen eine 70 mm²
> ausgetauscht werden, was aktuell ausgeschlossen ist.
>
> Eine Vorzähler-Messung wurde bereits angefragt und vom VNB
> ausgeschlossen,

Wir sind in Deutschland, wo per Verordnung gereglt ist, wie laut und in 
welchem Abstrahlwinkel man pfurzen darf :-(

Hast Du eine Idee, wie Du Deinen Netzbetreiber dazu bringen könntest, 
Dein Lastmanagement zu akzeptieren? Technisch machbar wird das sein, 
aber, wer erteilt den abgesegneten Prüfstempel?

Heinz R. schrieb:
> Man muss schon unterscheiden ob das Auto 1  2  3 phasig lädt,
> entsprechend reagieren
> die 68A stehen ja pro Phase zur Verfügung

Lass' sein, Du verstehst es nicht.

Es können sogar 100A pro Phase geliefert werden, woraus sich die 
genannten 69kVA ergeben. Das wären 6 Boxen zu je 11kW, aber da das Haus 
ja einen anderweitigen Verbrauch hat, der mit 47 kW anzusetzen ist, 
bleibt eben nur eine sichere Reserve für zwei 11kW-Anschlüsse.

von Heinz R. (heijz)


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Huy C. schrieb:
> Anders ist das aber nicht zu lösen, da das
> MODBUS-Register eben nur den gemeinsamen Wert "Maximal current command"
> vorsieht und nicht für jede Phase getrennt.

Du kannst dem Auto nicht unterschiedliche Werte pro Phase vorgeben
Aber Du kannst Messen was das Auto pro Phase zieht und daraus sehen mit 
wieviel Phasen es lädt
https://cdn.shopify.com/s/files/1/0101/2409/9669/files/heidelberg-energy-control-modbus.pdf?v=1603662569
Register 30007 - 30009

Manfred schrieb:
> Lass' sein, Du verstehst es nicht.
>
> Es können sogar 100A pro Phase geliefert werden, woraus sich die
> genannten 69kVA ergeben. Das wären 6 Boxen zu je 11kW, aber da das Haus
> ja einen anderweitigen Verbrauch hat, der mit 47 kW anzusetzen ist,
> bleibt eben nur eine sichere Reserve für zwei 11kW-Anschlüsse.

Es ist wohl eher Du der es nicht versteht - wenn 22kW übrig sind können 
wie Du schreibst 2 x 11kW bereit gestellt werden - oder eben auch z.B. 6 
x 3,7 kW

die meisten Autos momentan ziehen eben keine 11kW, sondern können nur 
maximal 3,7 kW

von Martin (Gast)


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Hallo.

Kann man in der Wallbox via Morbus auslesen was das auto Max an Ladung 
aufnehmen kann? Weil dann könnte man das auch in die Berechnung mit 
einbeziehen.
Problematisch sind auch immer schnelle lastwechsel.


Martin

von Chris (Gast)


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Nö, aber normal ist es ein RFID auf ein Aurotyp zu binden. Einige 
starten erst mit 12 A, andere brauchen 10A nur für die Kühlung, ... . 
Andere wiederum sind mit 10A zufrieden und gehen dann auf 6 A zurück. 
Umschaltung 1Phase und 3phase ist auch sehr wichtig.

von Chris (Gast)


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Es gibt Autos mit single wire can, z.b Tesla, andere mit K2000 , andere 
mit BL/wlan und Herstellerpassword, wo man Ladung usw abnehmen kann.

von Jens D. (12345678)


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OT
Ist nicht auch die dynamische Steuermöglichkeit des VNB zu 
berücksichtigen in Verbindung mit den noch optionalen Lademanagement 
der/des Fahrzeuge/-s (noch nicht freigegeben)?
Fortschrittliche VNB´s fangen langsam an, digitale Verteilstationen zu 
installieren, was auch notwendig wird, um die Netze hallwegs stabil zu 
betreiben. Die zentrale Steuerung lokaler Netze wird auch noch einige 
Entwicklungszeit und Umsetzungszeit brauchen mit eventueller Erhöhung 
der Spannungebene der Mittelspannungsverteilung.
Meine Meinung ist, das die theoretische Ausreizung der Kapazitätsgrenze 
des Hausanschlusses, das noch von 10 Nachbarhäuser auch betrieben, zum 
Ausfall der Versorgung führen wird.
Wenn der Netzbetreiber jetzt schon eine Kapazitätserhöhung ausschließt, 
würde ich da keine Nerven verschwenden und erstmal minimal mit 
entsprechender Kostenverteiltechnik auf die Nutzung eine einfache oder 
eine doppelte Wallbox 11kW installieren, denn die kann anschlußmäßig 
nicht verhindert werden.

https://www.t-online.de/region/chemnitz/news/id_89352312/e-autos-setzt-stromnetz-zu-mitnetz-startet-projekt.html 
oder
https://www.zeit.de/news/2021-01/26/mitnetz-will-stromnetz-besser-auslasten-projekt-startet?print

von 42kVAr (Gast)


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Huy C. schrieb:
> Eine Vorzähler-Messung wurde bereits angefragt und vom VNB
> ausgeschlossen

Selber machen?

Also jetzt nicht geeicht & verplombt, sonder 'nichtinvasiv'  - so etwas 
wie ein "Drei - Phasen - Leistungsmesser PCE-UT232" aber in der 
Betriebsmesstechnik-Version (+-10%).

von Sebastian L. (sebastian_l72)


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Huy C. schrieb:

> Was meint ihr, sollte so funktionieren oder?
"im Prinzip" funktioniert _v3
Extra Zähler brauchst du normal nicht, es sei denn der VNB hat noch 
Ferrariszähler hängen.

Manfred hatte Bedenken angehend der "Pfurzrichtung". Ich habe auch 
welche.
Wenn du die Komponenten von 3 Herstellern zusammenbaust und eine eigenes 
Funktionsprogramm für den PCL schreibst, dann wirst du Hersteller der 
Anlage und musst du dafür eine CE Erklärung abgeben.

Das ganze kannst du fertig aus einer Hand (Schneider oder ABB oder oder 
oder) kaufen und bekommst die Haftung des Herstellers, dass das CE und 
VNB TRB konform ist. Wenn das dann eine Elektrofachkraft gemäss den TRB 
des VNB installiert, kannst du ruhig schlafen.
Schau dir mal die Lösungen mit ABB Terra an.
https://new.abb.com/ev-charging/terra-ac-wallbox

Ich kenne die Geometrie nicht und kann somit v3 zu v4 nicht beurteilen.

Option v4 kannst du aber wesentlich einfacher machen.
Bediene dich TIC-Schnittstelle des VNB-Zählers (Schneider EVLink machen 
das). So lässt sich die Ladeleistung von z.B. 11 auf 3 kW reduzieren. 
Das heisst: Ist in der Wohnung wenig Leistungsbedarf, werden 11 kW 
geladen. Schaltet der Herd ein, fällt die Ladeleistung auf 3 kW. (oder 
von 22 auf 7)
Du verteilst nicht die verbliebene Anschlussleistungsreserve nach Summe 
über alle Haushalte - sondern man managed nur die 
Anschlussleistungsreserve zwischen Wohnung und EV-Lader.
Das ist zwar weniger effizient, sollte aber für einen 11kW Lader 
reichen, und selbst für Ultraliberalisten vernehmlich sein.
Diese Lösung liesse sich auch "nach und nach" installieren wenn ein EV 
dazu kommt.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian L. (sebastian_l72)


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Martin schrieb:
> Hallo.
>
> Kann man in der Wallbox via Morbus auslesen was das auto Max an Ladung
> aufnehmen kann?
Das ist nicht standardisiert. Standard ist: Die Wallbox sagt dem Auto 
was es maximal aufnehmen darf. Wieviel sich das Auto davon zieht 
bestimmt das Auto.

Mit proprietären Lösungen geht das natürlich. Da plaudert das Auto sogar 
seinen unikken Namen und die Wallbox weiss, wo sie die Stromrechnung 
hinschicken soll. Keine Karte, nur Stecker.

> Weil dann könnte man das auch in die Berechnung mit
> einbeziehen.
the Art of german overengineering.

> Problematisch sind auch immer schnelle lastwechsel.
Für Wen?

von Heinz R. (heijz)


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Sebastian L. schrieb:
> Wenn du die Komponenten von 3 Herstellern zusammenbaust und eine eigenes
> Funktionsprogramm für den PCL schreibst, dann wirst du Hersteller der
> Anlage und musst du dafür eine CE Erklärung abgeben.

für für sich selber oder die Firma gebauten Anlagen muss man keine 
CE-Erklärung abgeben - nur wenn man es verkauft  verschenkt  
vemietet...

Sebastian L. schrieb:
> So lässt sich die Ladeleistung von z.B. 11 auf 3 kW reduzieren.
> Das heisst: Ist in der Wohnung wenig Leistungsbedarf, werden 11 kW
> geladen. Schaltet der Herd ein, fällt die Ladeleistung auf 3 kW. (oder
> von 22 auf 7)

Ich weiss, nur ein Beispiel, aber unter 6A geht leider gar nicht - die 
maximale Ladeleistung wird nur in Stufen ans Auto weitergegeben

Vorgesehen sind in der EU: 6A - 9,6A - 15A - 18A usw

von PV-Lader (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> Vorgesehen sind in der EU: 6A - 9,6A - 15A - 18A usw

Sind die anderen Pulsweiten des CP Signals undefiniert?

Was machen real existierende E-Autos bei z.B. 5%?

von E-Autobesitzer 🚗 (Gast)


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PV-Lader schrieb:
> Sind die anderen Pulsweiten des CP Signals undefiniert?

Nein, sie lassen sich nach einer Formel berechnen:

Pulsweite = Ladestrom / 0,6

PV-Lader schrieb:
> Was machen real existierende E-Autos bei z.B. 5%?

5% wird für ein Datenprotokoll speziell für unsere Teslafahrer bereit 
gehalten. Das eigentliche PWM-Signal beginnt also erst ab 10% das 
entspricht einem Ladestrom von 6 Ampere.

von Heinz R. (heijz)


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E-Autobesitzer 🚗 schrieb:
> Nein, sie lassen sich nach einer Formel berechnen:
>
> Pulsweite = Ladestrom / 0,6

ist mal so mal so beschrieben

Hat es mal jemand nach gemessen?

Ich kann selber leider nicht, PHEV kommt erst im April

Würde aber stark vermuten das die meisten Hersteller hier den bequemen 
Weg mit den paar Stufen gehen

von PV-Lader (Gast)


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E-Autobesitzer 🚗 schrieb:

> 5% wird für ein Datenprotokoll speziell für unsere Teslafahrer bereit
> gehalten. Das eigentliche PWM-Signal beginnt also erst ab 10% das
> entspricht einem Ladestrom von 6 Ampere.

OK dann halt 10%.
0% entspricht 0A?

Wie wäre es dann mit 100ms mit 10% und 100ms mit 0%?

Ziel ist es hier den guten(günstigen, sauberen, etc) PV Strom im Winter 
ins Auto und nicht ins Netz zu leiten.

Wenn das Auto allerdings keinen richtigen Lademodus kennt, und sich nur 
laden lässt wenn es 'an' ist(und hunderte von Watt verheizt),  ist das 
sehr suboptimal..

(Ich würde mir auch kein Laptop kaufen den ich zum Laden hoch fahren 
muss)

Ist das langsame DC-Laden effizienter?

von E-Autobesitzer 🚗 (Gast)


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PV-Lader schrieb:
> OK dann halt 10%. 0% entspricht 0A?

Bei 0% (Low) steigen einige Fahrzeuge aus (Erroranzeige).

PV-Lader schrieb:
> Wie wäre es dann mit 100ms mit 10% und 100ms mit 0%?

100ms benötigt ja schon das Schütz um auszuschalten. Das gibt ein 
geknatter! 😯

Zum PV Laden könnte man 10% PWM (6A) wählen und dann einphasig mit 1400 
Watt laden. Sobald es sich bewölkt (Lichtsensor) kann man das Fahrzeug 
in den Standby-Modus schicken aus dem es nach der Bewölkung bzw. 
Dunkelheit selbstständig erwacht und automatisch wieder mit dem Laden 
beginnt.

Für den Standby-Modus muss man dafür sorgen, dass auf der CP Leitung ein 
9V DC Signal angelegt wird. Dazu wird das PWM Signal einfach auf High 
umgeschaltet (100% PWM).

von Sebastian L. (sebastian_l72)


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Heinz R. schrieb:

> für für sich selber oder die Firma gebauten Anlagen muss man keine
> CE-Erklärung abgeben - nur wenn man es verkauft / verschenkt /
> vemietet...
Full ACK. Im konkreten Fallbeispiel gibt es 9 juristische Personen (8 
Wohneinheiten und die Eigentumsgemeinschaft)


> maximale Ladeleistung wird nur in Stufen ans Auto weitergegeben
> Vorgesehen sind in der EU: 6A - 9,6A - 15A - 18A usw
Full ACK. Da ist aber kein Widerspruch.
Ich hätte auch schreiben können, dass der Zähler der Wallbox sagt das 
die Wallbox dem EV sagen soll den Ladestrom von 15 auf 6 A zu begrenzen.
Schneider-Electric beschreibt das ausführlich in der 
Installationsanleitung für die EVLink.

: Bearbeitet durch User
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