PV-Überschussladen mit Elli ID Charger - Workaround

[Andreas S]

Eine CT-Spule liefert einen Wechselstrom - nicht Wechselspannung. Wir müssen also einen Wechselstrom in den CT-Eingang der Elli einprägen, dessen Amplitude mit einem Mikrokontroller gesteuert werden kann, wobei die Amplitude des Wechselstroms zwischen 0 und 20mA liegt.

[Andreas S]

Mit dieser Schaltung kann man aus dem PWM-Ausgang eines Arduino einen Gleichstrom generieren. Die Schaltung habe ich bereits aufgebaut und getestet, die PWM Outputs mit den dazugehörigen Strömen stehen in der Tabelle darunter. Die Punkte A und B sind die beiden Kontakte am CT-Anschluss der Wallbox. Nun müsste man noch aus dem Gleichstrom Isim einen Wechselstrom (Rechteck) machen.

PWM to mA

[Andreas S]

Danke S4V1OR für das Schaubild, das kenne ich gar nicht, wo hast Du es gefunden?

Das Lastmanagement der Elli läuft also so:

Angenommen, wir haben 20A (Imax=20A) maximaler Hausstrom eingestellt und simulieren der Elli gerade einen gemessenen Hausstrom von 14A (Isim=14A), weil wir möchten, dass sie mit 6A lädt (Isoll=6A).
Die Elli misst ja auch ihren eigenen Strombedarf, der ist aber noch 0A (Iwb=0A).
Wenn wir dann unser Auto anstecken, passiert folgendes:
Die Elli sieht die 14A Hausstrom und sagt zum Auto: "Lade mal mit 6A, damit der Hausstrom nicht die 20A überschreitet." Gesagt, getan, das Auto lädt mit 6A.
Dann stellt sie über ihre eigene Strommessung fest, dass sie jetzt 6A benötigt (Iwb=6A).
Nun kontrolliert sie wieder den Hausstrom und sieht: Oh, immer noch 14A, 6A bin ich selbst, dann kann ich ja mit 6A mehr laden: "Ey, Auto, du kannst mit 12A laden".
Dann immer weiter, bis sie bei 16A ist.
Tja, dumm gelaufen, die Elli lädt doch wieder mit 16A, sollte aber ja eigentlich nur mit 6A laden.

Also darf unsere Simulationsschaltung keinen konstanten Strom simulieren, sondern muss den Strombedarf der Elli immer dazu simulieren. Dafür müssen wir aber den Strom der Elli Iwb kennen.
Der eigene Strom wird von der Elli alle 500ms per Modbus RTU vom Zähler erfragt (das habe ich in einem anderen Thread beschrieben). Wir müssten also mit unserer Schaltung die Modbus-Kommunikation abhorchen und den Ladestrom erfassen.

Die Formel für den simulieren Strom lautet dann:
Isim = Imax - Isoll + Iwb

[S4V1OR]

Hallo Andreas, die Unterlage zur Overload Protection habe ich hier gefunden:
https://global-uploads.webflow.com/5f22 ... deline.pdf

So wie du die Regelung beschreibst, klingt sie auch für mich am plausibelsten. D.h. wir müssten uns eine Logik bauen, die anhand Eingangsgrößen (Isoll = aktueller PV-Überschuss) und dem aktuellen Ladestrom (Iwb) den Isim für den CT-Eingang so regelt, dass sich immer Isoll = Iwb einstellt. Damit kommen wir dann genau zu deiner Formel: Isim = Imax - Isoll + Iwb

Ich glaube mit deinen Ideen und Tests ist die Gesamtlösung gar nicht mehr so weit entfernt.

Imax: Kann an der Wallbox frei bzw. sinnvoll anhand der Einstellung für die CT-Spulen gewählt werden
Iwb: Hast du hier sehr schön beschrieben: viewtopic.php?p=1817001#p1817001
Isoll: Bekommen wir vom PV-Wechselrichter z.B. bei Fronius über API http://192.168.178.50/solar_api/v1/GetP ... eData.fcgi
Isim: Lässt sich über deine Schaltung am CT-Eingang einprägen. Hier kenne ich mich leider nicht aus. Wahrscheinlich eine Kombination deines beschriebenen Testaufbau viewtopic.php?p=1820757#p1820757 + Schaltung viewtopic.php?p=1821944#p1821944

Die Regelung an sich könnte dann mit einem Arduino oder RasPi programmieren.

[Andreas S]

Der schematische Aufbau sieht dann so aus:

ID Charger Load Control Schema

[Andreas S]

Der erste Test mit der Schaltung ist sehr positiv verlaufen. Um der Elli einen Wechselstrom vorzugaukeln, habe ich das PWM Signal des Arduino mit 5Hz getaktet ausgegeben: 100ms Isim=x, 100ms SIsim=0. Das hat sie als Wechselstrom akzeptiert und die Ladung nicht zugelassen. Durch Änderung der Stromhöhe x, also der Amplitude, konnte ich die Grenze herausfinden, wann die Ladung startet.

[Andreas S]

Das ist der Testaufbau:

Mit den beiden linken Tastern kann man die Ladestufen hoch und runter tasten. Ladestufe 0 ist 0A, 1 = 6A, usw, 11=16A. Damit setzt man den Isoll per Hand, weil ja noch keine PV Steuerung da ist, die den Isoll vorgibt.
Da noch keine Strommessung von der Elli kommt (ich warte noch auf einen TTL-to-RS485 Konverter), muss man den zusätzlichen Hausstrom simulieren. das passiert mit dem rechten Taster: Sobald die Elli den gewünschten Strom lädt, drückt man den Taster und setzt so Iwb=Isoll.
Auf dem Display kann man die Werte kontrollieren.

[Backes]

Hut ab. Super Leistung und danke für das Teilen!

[Andreas S]

Die Schaltung mit den Tastern kann so ja schon genutzt werden, um die Ladestufen der Elli vorzugeben. Ich werde noch ein paar Testreihen durchführen, damit man den dritten Taster "Iwb=Iset" nicht mehr drücken muss, sondern diese Funktion automatisch nach einer Zeit x nach einer Ladestufenänderung ausgeführt wird.
Eigentlich brauch man dann gar keine Strommessung mehr.
Und auch die Vorgabe des Isoll von der PV Anlage muss ja nicht zwingend über Ethernet kommen, sondern könnte über die zwei Taster von der PV Anlage geliefert werden, nach folgender Logik:

Prüfe alle 5 Minuten:
Wenn Einspeisung > 1A (230W), dann Ladestufe erhöhen
Wenn Verbrauch > 1A (230W), dann Ladestufe verringern

Wie sieht das die Community? Was können Eure Wechselrichter? Was wäre Euer Ansatz für eine möglichst breitgefächerte Einsatzmöglichkeit?

[S4V1OR]

Hallo Andreas,

Echt klasse, dass du das schon so hinbekommen hast. Ich wünschte ich könnte das auch.

Für die Regelung hätte ich bei meinem Wechselrichter (Fronius Symo 8.2) zwei Ansätze.
Zum einen kann ich wie eingangs beschrieben den PV-Überschuss und Netzbezug per api abfragen und bekomme den Wert in einer txt übermittelt. Diesen könnte Mann auslesen (geht das mit dem arduino?) und dann gemäß deiner Beschreibung die Ladestufen erhöhen bzw. verringern.
Als zweite Variante kann ich bei meinem Wechselrichter einen potenzialfreien Kontakt schließen, wenn ein bestimmter PV-Überschuss (z.B 1KWh) vorhanden ist. Allerdings habe ich keine Möglichkeit den Netzbezug zur Verringerung der Ladestufe abzufragen. (Evtl. kennt aber jmd. eine Möglichkeit diese Info direkt aus dem Wechselrichter auszulesen)
Von daher wäre für mein Anwendungsfall die erste Variante geeignet. Zumal wir mit dieser Variante komplett unabhängig vom Typ des Wechselrichters wären. Außerdem hätten wir so dann auch die Möglichkeit evtl. andere Eingangsgrössen in die Regelung mit einzubauen oder wenn es notwendig ist, eine Ladung ohne PV-Überschuss durchzuführen.