PV-Überschussladen mit Elli ID Charger - Workaround

[S4V1OR]

Hallo zusammen,

Ich habe viele Artikel und Forenbeiträge zum PV-Überschussladen mit der Elli ID Charger Wallbox gelesen und die Ernüchterung war groß. Nachdem eine Lösung herstellerseitig wohl ausbleibt oder zumindest noch lange auf sich warten lassen wird, möchte ich hier mit euch einen Weg diskutieren, um eine Überschussladung eventuell doch gemeinsam mit eurer Expertise umzusetzen.
Die Idee wäre, den Eingang der CT-Spulen zu nutzen. Hier bietet die Elli Wallbox heute schon die Möglichkeit, den Ladestrom entsprechend der Grundlast zu regeln. Es wird nur maximal mit dem Strom geladen, der der Differenz zwischen Grundlast (Residential Load) und Maximal zulässige Last (max. Power Capacity) geladen. Die maximal zulässige Last lässt sich per DIP-Schalter an der Wallbox einstellen. Ziel wäre nun, dem CT-Spuleneingang genau das Signal zu geben, dass die Differenz zur max. zulässigen Last genau dem PV-Überschuss entspricht.





Im Zusammenspiel mit meinem Fronius Wechselrichter würde ich also mit einem Raspberry pi den PV-Überschuss aus der API auslesen und dann über eine geeignete Hardware als Signal an den CT-Spuleneingang ausgeben/emulieren.
http://192.168.178.50/solar_api/v1/GetP ... eData.fcgi
Also ich Stelle die max. zulässige Last an der Wallbox z.B. auf 32A und wenn ich einen PV-Überschuss von 5KW (12,5 A bei 400V) habe, gebe ich der Wallbox ein CT-Spulen Signal, als wenn die Grundlast bei 19,5 A liegen würde (bei 3p 400V).Damit sollte die Wallbox wissen, dass sie die Differenz von maximal 12,5 A laden darf, also genau 5 KW. Wenn gerade kein PV-Überschuss vorhanden ist, emuliere ich das Signal so, als wenn eine Grundlast von 32A besteht und die Wallbox müsste das Laden anhalten.
Was meint Ihr? Könnte das möglich sein? Hat evtl. schon mal jmd. von euch so etwas umgesetzt?

Mit welchem Hardwarebaustein könnte ich den entsprechenden Strom (oder Signal) für den Eingang erzeugen (angesteuert durch den RasPi)? Oder wäre eine andere Konfiguration zur Abfrage des PV-Überschusses am Wechselrichter und Erzeugung des CT-Spulen-Signals besser geeignet?
Ich hoffe, ich konnte euch begeistern, an der Idee mitzuwirken. Vielleicht bekommen wir das gemeinsam umgesetzt.

[alfman]

Ich kenne die genannten Komponenten leider nicht, aber für den Fall, dass es 0-10 V Schnittstellen gibt, würde ich eine UVR 16x2 von "Technische Alternative" zur Steuerung verwenden. Das ist quasi eine Mini-SPS mit vordefinierten Modulen speziell zur Heizungs-, Solar, WW- und Rolladensteuerung.
Ich mache recht viel damit. Man muss sich einarbeiten, aber dann fluppt alles. Ich hatte damit sogar die (0815) Brennersteuerung meiner alten Buderus-Heizung direkt angesteuert, weil die O-Regelung den Geist aufgab.
Ich bin zwar auch Raspi-Fan (dieser Beitrag wird gerade auf einem solchen erstellt), für Steuerungszwecke im Haus möchte ich diese Klasse allerdings nicht einsetzen.

Eine einfache 0-10 V fähige Ladesteuerung gibt es unter

http://www.analogevse.xyz/AnalogEVSE-de.html

Auch hier gilt: KiCAD installieren, einlesen, verstehen und ggf. mit dem sehr hilfsbereiten Entwickler Kontakt aufnehmen.

[S4V1OR]

Hallo Alfman,

vielen Dank für die Tipps! Ich weiß allerdings noch nicht, welches Signal die CT-Spuleneingänge bei Elli auswerten. Ich könnte mir vorstellen, dass sie den indizierten Strom messen. Falls es 0-10V ist, wäre dein Vorschlag eine gute Möglichkeit. Allerdings finde ich die UVR 16x2 recht teuer (430€). Oder hab ich falsch geschaut?
Auf den RasPi bin ich gekommen, da ich hiermit wahrscheinlich recht komfortabel den PV-Überschuss vom Wechselrichter abrufen und in ein Signal umwandeln kann.

Grüße Stefan

[alfman]

0-10 V ist halt ein einfacher Signalisierungs-Standard. Es gibt auch Adapter, um Spannungen in höheren Bereichen abzugreifen bzw. auszuwerten.
Die aktuellen Preise kenne ich nicht, meine Version ist schon älter. Beim Heizungsdiscounter gibt es diese Teile günstiger als beim Hersteller.
Da ich aus prinzipiellen Erwägungen keine Verkaufswerbung machen möchte, müsstest Du schon selber suchen.

btw. meine noch vorhandene Gastherme steuere ich via 0-10 V an und das Grundprinzip wird auf die kommende WP übertragen werden. Und damit hat die Steuerung 3 Heizungen (1. atmosphärisch; 2. Brennwert und 3. WP) überlebt. Mit dem GBS siehst Du auch die Sonne direkt als Messwert.

[E-lmo]

Die CT-Coils sind einfach kleine Transformatoren, die z.B. 50A Wechselstrom auf 1A Wechselstrom wandeln.
Dann müsste man der Wallbox an den Anschlüssen einen variablen Wechselstrom anlegen.
Da gibt es meines Wissens keine günstigen Möglichkeiten.

[Andreas S]

Wie E-Imo schon richtig beschrieben hat, steckt hinter den CT-Eingänge der Elli eine Strommessung und keine Spannungsmessung. Es handelt sich also eher um einen 0-20mA Eingang und nicht um einen 0-10V Eingang. Ich kann mir allerdings vorstellen, dass es kein Wechselstrom sein muss, der am CT-Eingang eingeprägt werden muss - obwohl ein CT-Coil natürlich Wechselstrom erzeugt. Ich denke. das kann man testen, ohne etwas kaputt zu machen.
Da ich auch schon die gleiche Idee wie S4V1OR hatte, habe ich einen Aduino mit einer kleinen Schaltung versehen, die dann aus einem Analogausgang des Aduino ein 0-20mA Gleichstromsignal macht. Das ganze müsste man dann 3 mal aufbauen (für 3 CT-Eingänge) und an die Elli anschließen.

[Andreas S]

Ich habe bei meiner ID Charger Connect Wallbox einfach mal eingestellt, dass eine CT-Spule angeschlossen ist. Statt der Spule habe ich ein 2-adriges Kabel angeschlossen und das aus dem Gehäuse geführt, damit ich da demnächst einen Strom einprägen kann. Zur Zeit leuchtet das Haus-Symbol grün, weil ja noch kein Strom gemessen wird.
Bei meiner Wallbox habe ich nachträglich einen kWh-Zähler angeschlossen. Über die RS485 Leitung wird der Zählerstand abgefragt. Zusätzlich fragt die Wallbox alle 500ms nach den drei Phasenströmen.

[Andreas S]

Test der CT-Eingänge der Elli Wallbox (ID Charger Connect Pro) mittels simulierter Last

Testaufbau:
Den CT-Anschluss habe ich mit einem Kabel nach draußen verlängert, um die Elli zu testen, während der Deckel geschlossen ist. Es werden die rechten beiden Kontakte benutzt, der linke hat keine Funktion.
Ich habe angenommen, dass es nicht nötig ist, alle drei CT-Anschlüsse zu simulieren. Denn die Elli muss die Last reduzieren, wenn in einer der drei Zuleitungen ein zu großer Strom fließt.
Bei den DIP-Schaltern der Gruppe A habe ich 1001 eingestellt. Das ist die Einstellung für das CT-Spulenmodell VAC E4626 mit einem Wandlerverhältnis von 1:2500.
Bei der Gruppe B habe ich 01100 eingestellt für einen maximalen Phasenstrom von 20A.
In dieser Einstellung und ohne bestromtem CT-Eingang leuchtet das Haus-Symbol grün, weil die Elli ja keine Last erkennt und demnach die vollen 16A pro Phase zulässt.

Testablauf:

Mit einem variablen Netzteil wurde am Eingang Usim eine Spannung von 0V beginnend hochgedreht bis 5V, teilweise noch darüber. Der Strom Isim wurde mit einem eingeschliffenen Multimeter gemessen.


Test 1: Auto nicht angeschlossen
Die Spannung Usim wurde langsam erhöht und das Haus-Symbol beobachtet. Erwartet wurde, dass das Haus-Symbol bei einem simulierten Laststrom von mehr als 4A gelb wird.

Ergebnis:
Es passiert nichts.

Test 2: Auto angeschlossen, lädt mit 16A auf L1
Die Spannung Usim wurde langsam erhöht und das Haus-Symbol beobachtet. Erwartet wurde, dass das Haus-Symbol bei einem simulierten Laststrom von mehr als 4A gelb wird und der Ladestrom sich reduziert.

Ergebnis:
Das Auto lädt weiter mit 16A, gleichgültig, wie hoch der Isim wurde.

Das war ein ernüchterndes Ergebnis.

Dann ist mir aber beim Ausschalten von Isim aufgefallen, dass das Haus-Symbol kurz gelb wurde. Daraufhin habe ich den Strom Isim auf 10mA eingestellt und die Leitung mehrmals unterbrochen (bei K1).
Da wurde plötzlich das Haus-Symbol gelb und der Ladestrom ging runter bis zum Abschalten der Ladung. Wenn ich aufgehört habe, die Leitung zu unterbrechen, begann die Ladung sofort wieder.

Ich vermute, die Elli lässt sich nicht mit einem eingeprägten Gleichstrom an der Nase herumführen, sondern erwartet einen sich ändernden Strom - da eine echte CT-Spule einen Wechselstrom liefert, darf sie das auch. Möglicherweise misst sie die Amplitudendifferenz der Welle und berechnet daraus den Effektivwert. Anscheinend ist keine Welle mit negativer Halbwelle nötig, sondern es reicht ein Min- und ein Maxwert. Auch die Frequenz des Unterbrechens war ja nur etwa 2 Hertz, muss also anscheinend nicht 50 Hertz sein - wie bei einer echten CT-Spule.
Man müsste also der Konverter so modifizieren, dass ein 0-20mA Wechselstrom in den CT-Anschluss eingeprägt wird.

Oder hat jemand noch eine andere Idee?

[S4V1OR]

Hallo Andreas,

danke für deinen Test. Das ist sehr aufschlussreich. Nachdem ich mir die Beschreibungen en von Elli zur Overload Protection nochmal durchgesehen habe, könnte Elli auch anders regeln. Ich hatte oben beschrieben, dass ich versuchen wollte, die Haus-Grundlast am CT-Eingang mit einem Isim zu simulieren und bin davon ausgegangen, dass die Wallbox dann mit der Differenz zur Maximallast lädt.

In dem Schaubild von Elli ist die CT-Spule allerdings an der Hauptleitung des Hauses vor dem Leitungsabzweig zur Wallbox angeschlossen. Dh. Elli regelt wahrscheinlich den Ladestrom immer so, dass die Maximallast an der CT-Spule nicht überschritten wird. Heisst, wenn die CT-Spule einen Strom unterhalb der Maximallast misst, regelt die Wallbox den Ladestrom hoch, bis max. die Maximallast erreicht wird. Geht der durch die CT-Spule gemessene Strom (Hauslast + Ladestrom) über die Maximallast, regelt die Wallbox den Ladestrom runter, bis wieder die Maximallast erreicht ist.



Das erklärt vielleicht auch, warum durch schalten von K1 die Wallbox angefangen hat zu regeln.

Falls sich die oben beschriebene Vermutung bestätigt, bräuchten wir allerdings eine andere schlaue Idee, um die PV-Überschussladung zu realisieren.

Viele Grüße!

[Orion]

Mein Vorschlag wäre, mit einer Wechselspannung aus einem Mikrocontroller herauszugehen.
Vermutlich wird die Signalform (Sinus, Rechteck ist aber einfacher) egal sein.

Dieser wird nur geringste Ströme, aber üblicherweise Spannungen um 5V liefern können. Über einen kleinen Transformator dürfte man den Strom am Ausgang desselben auf einen für den CT-Eingang passenden Bereich hochsetzen können. Wenn dabei quasi keine Spannung am Ausgang mehr anliegt, ist das ja völlig egal - es geht nur um Strom.

Der Mikrocontroller-Ausgang kann dann in alle erdenklichen Richtungen geregelt werden.