OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph (außer Renault Zoe!) + Notladesteckdose (1ph)

OpenWB nachgebaut?
Bericht über die Umsetzung hier rein!
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keil
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OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph (außer Renault Zoe!) + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von keil » Di Mai 21, 2019 8:37 pm

Hallo zusammen,

Edit 30.12.2019:
Wichtiger Hinweis: Die "sicherer" Umschaltung habe ich zu einer Zeit aufgebaut, als es diese Funktion in der openWB noch nicht gab und ich verhindern wollte, während des Ladevorgangs mit einfachen Leitungsschutzschaltern unbeabsichtigt zwischen 1- und 3-phasiger Ladung umzuschalten.
Für die meisten Fahrzeuge klappt das mit dieser Lösung wohl gut (auch wenn ich mittlerweile die in der openWB implementierte Funktion nutzen würde), allerdings reicht es bei einem Renault Zoe (BJ 2018) leider NICHT aus! Hier MUSS vor der Umschaltung definitiv der Stecker vom Auto abgezogen werden, und davor schützt einen diese Lösung nicht.
Eine wirklich sichere Lösung wäre hier eigentlich nur das Verwenden von zwei verschiedenen Ladebuchsen an der Wallbox, so dass für das Umschalten zwischen 1ph/3ph die Verbindung zum Auto unterbrochen werden muss.


wie so einige hier habe auch ich eine Möglichkeit gesucht, meinen Zoe (R110, 41 kWh Akku, Baujahr 2018) etwas "intelligenter" aufzuladen. Weiterhin wollte ich die Energie, welche von der PV-Anlage auf dem Dach kommt, möglichst effizient dafür nutzen.
Daher bin ich über das GE-Forum auf OpenWB aufmerksam geworden und habe diese nachgebaut.

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Übersicht:
  • Hensel Automatengehäuse mit 2x12 Teilungseinheiten (Typ "IP54 KV 2524", ursprünglich war hier viel Reserveplatz eingeplant, der mittlerweile komplett aufgebraucht ist).
  • Typ B RCD: Der Sinn wird ja von manchen angezweifelt, für den Zoe wird er aber vom Hersteller vorgeschrieben und daher ist der auch hier drin.
  • Sichere Umschaltung zwischen 1-phasigem und 3-phasigem Laden inklusive Zustandsanzeige über farbige LEDs (Details siehe unten).
  • Notladesteckdose (1-phasig): Hier habe ich die von Renault mitgelieferte Steckdose für die "vollen 16 A" verwendet, die in der Wallbox über den Zähler läuft (Details siehe unten).
  • Bedienelemente, welche regelmäßig bedient werden können/sollen, befinden sich in der unteren Reihe (also der Taster des Smart Meters zum Umschalten der Anzeige sowie der Taster zum Umschalten 1ph/3ph). Der RCD sowie beide Leitungsschutzschalter, die möglichst nicht betätigt werden sollen, befinden sich hingegen in der oberen, etwas schwerer zu erreichenden Reihe.

Zum sicheren Umschalten:
Mir sind die einfachen Lösungen, in denen lediglich Phase 2 und 3 zu- bzw. weggeschaltet werden, nicht sicher genug gewesen. Ich wollte dass dies "DAU-sicher" ist und unter allen Umständen verhindern, dass eine Umschaltung während des Ladevorgangs passiert. Die Lösung hierfür ist, dass die Umschaltung durch einen Taster erfolgt, der ein Stromstoßrelais ansteuert. Je nach Schaltzustand des Stromstoßrelais steuert die EVSE DIN mit ihrem Relais-Ausgang somit entweder das linke Schütz (1-phasig) oder das rechte Schütz (3-phasig) an.
Die Spannung zum Umschalten des Stromstoßrelais läuft aber vorher noch über Öffner-Hilfskontakte an den beiden Schützen. Somit ist sichergestellt, dass das Stromstoßrelais nur dann eine Spannung sieht, wenn die Schütze beide nicht angezogen haben, sprich: das Fahrzeug gerade nicht geladen wird.

Zur Notladesteckdose:
Als ich mit OpenWB angefangen habe, gab es in der Firmware der EVSE DIN noch einen Bug, der es verhindert hat, sowohl das angeschlossene Smart Meter als auch die EVSE DIN am gleichen RS485 Bus zu betreiben. Da ich nach dem "Zerflashen" des Mikrocontrollers bis zum Eintreffen des Programmieradapters mein Auto natürlich weiter laden musste, habe ich kurzfristig noch einen Leitungsschutzschalter für die Notladesteckdose eingebaut, der bis jetzt drin geblieben ist und dort auch bleibt.

Für alle Interessierte hier noch eine Zusammenfassung der verbauten Komponenten:

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Erste Reihe:
  • ABB F204 B: Typ B RCD (wird von Renault so vorgeschrieben, habe ich relativ günstig bei Ebay ersteigert)
  • ABB S201 B20: Leitungsschutzschalter für die "Notsteckdose"
  • ABB S201 B6: Leitungsschutzschalter für die EVSE DIN, das Netzteil des Raspberry Pi und die Steuerelektronik
  • Phoenix Contact PT 2,5-Quattro: Durchgangsklemme für die vom B6 LSS geschaltete Phase
  • Phoenix Contact PT 2,5-Quattro: Durchgangsklemme für N
  • EVSE DIN mit Firmware Revision 12 (und "Widerstands-Mod"), angebunden über RS485 an den Raspberry Pi
  • Meanwell HDR-15-5: 5 V / 2.4 A Hutschienennetzeil für den Raspberry Pi
  • Raspberry Pi 3B im Legogehäuse "CBPIBLOX-BLK" von Mulitcomp, befestigt auf Hutschienenhaltern Typ "20035000" von Bopla (alles bei Reichelt erhältlich)
Zweite Reihe:
  • Fronius Smart Meter 63A-3: 3-phasiges Smart Meter, angebunden über RS485 an den Raspberry Pi
  • Phoenix Contact PT 2,5-Quattro: Durchgangsklemme für CP Signal
  • ABB E215-16-11F: Taster zum Umschalten zwischen 1-phasig und 3-phasig, steuert den Stromstoßschalter an
  • Eltako ES12-110: Stromstoßschalter mit Schließer/Öffner (am "Eingang" liegt das Relais-Signal der EVSE DIN, je nach Schaltzustand wird die Spannung an das linke oder rechte Schütz geleitet)
  • ABB E219-D: LED Grün, zeigt 1-phasiges Laden an
  • ABB EH 04-11: Schließer/Öffner Hilfskontakt für das erste Schütz (der Öffner verhindert ein Umschalten während des Ladens)
  • ABB ESB 24-40: 4-pol. Schütz (hier ist das Ladekabel 1-phasig angeschlossen, N wird auch geschaltet)
  • ABB E219-C: LED Rot, zeigt 3-phasiges Laden an
  • ABB EH 04-11: Schließer/Öffner Hilfskontakt für das zweite Schütz (der Öffner verhindert ein Umschalten während des Ladens)
  • ABB ESB 24-40: 4-pol. Schütz (hier ist das Ladekabel 3-phasig angeschlossen, N wird auch geschaltet)

Software:
Generell finde ich es sehr bemerkenswert, mit welcher Geschwindigkeit hier neue Module eingebaut werden. Ich glaube in dieser Vielfalt der unterschiedlichen Wechselrichter, Smart Meter, SoC-Auslese-Verfahren, usw. ist OpenWB einzigartig. Hier versuche ich einen Beitrag zu leisten und die Softwareentwicklung zu unterstützen:
  • Das was es noch nicht gibt, habe ich entwickelt bzw. verbessert (Modul für das Fronius Smart Meter via RS485 sowie eine bessere Implementierung der Smartmeter-Abfrage über den Wechselrichter). Beide Module wollte ich demnächst mal als Pull Request einstellen. Vorher muss ich aber noch ein paar Sachen abklären (dies mache ich dann in einem separten Thread).
  • An manchen Stellen gibt es noch Bugs oder optische Verbesserungen: diese habe ich gestern bereits als Pull Requests angemeldet.

TODOs:
  • Aktuell leuchten die LEDs nur dann wenn geladen wird. Dies ist zwar als Anzeige des Ladevorgangs schön, allerdings wird der Umschaltvorgang (der ja nur dann möglich ist wenn NICHT geladen wird) "blind" durchgeführt. -> Hier muss ich mir noch überlegen wie ich das möglichst ohne zusätzliche Bauteile schöner realisiere.
  • Ich muss mir mal anschauen, wie die 1ph/3ph-Umschaltung in der fertigen OpenWB-Variante realisiert ist, welche dieses Feature von Haus aus unterstützt. Eventuell kann ich mir den Gang zum Taster zukünftig ja sparen und das ebenfalss über den Raspberry Pi machen lassen.
  • Die einzelnen LSS, LEDs, Taster, usw. muss ich dringend mal beschriften...

Bei Fragen bitte einfach melden.


Viele Grüße,
Michael


Hier noch zwei Bilder vom Gesamtaufbau und der leicht versteckten Notladesteckdose:

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Zuletzt geändert von keil am Mo Dez 30, 2019 12:36 pm, insgesamt 1-mal geändert.

aiole
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Re: OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von aiole » Di Mai 21, 2019 9:08 pm

Sehr schick Michael!

Nach dem Grundprinzip des sicheren 1p3p-Umschaltens (vorher stromlos) wird auch die neue openWB-Hardware funktionieren. Die Komponenten sind gerade in der Fertigung.

Wir sind dankbar für die Weiterentwicklung der SW-Module, da nicht alle im realen Betrieb bei snaptec laufen. Pull requests sind daher sehr willkommen. Bitte bleibe diesbezüglich am Ball, um openWB stetig zu verbessern.
Aktuell kenne ich auch keine Software, die diese Vielfalt und stabile Funktion bietet. Aber zu verbessern gibt es natürlich immer etwas.

VG aiole

Maximusquo
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Re: OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von Maximusquo » Mo Nov 25, 2019 6:30 pm

Sers Michael,

tolles Projekt hast Du umgesetzt und ich Interessiere mich ebenfalls für eine solche Lösung. Gibt es einen Verdrahtungsplan zu deiner Lösung?

Servus der Maxi

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Re: OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von openWBSupport » Mo Nov 25, 2019 6:36 pm

Als Hinweis:
Für die Zoe sollte die Umschaltung in der Form nicht gemacht werden.
Nicht ladend reicht fur die Zoe nicht aus.
Hier muss zu 100% sicher gestellt sein das abgesteckt ist.
Supportanfragen bitte NICHT per PN stellen.
Hardwareprobleme bitte über die Funktion Debug Daten senden mitteilen oder per Mail an support@openwb.de

Maximusquo
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Re: OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von Maximusquo » Mo Nov 25, 2019 6:41 pm

Servus KevinM,

wir haben keinen ZOE sondern einen TESLA erworben und haben eine 10KWp PV Anlage in Eigenregie errichtet und nun brauchen wir eine WallBox :D

Sers der Maxi

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Re: OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von openWBSupport » Mo Nov 25, 2019 6:48 pm

Mit allen anderen, also auch Tesla, funktioniert die Umschaltung die es in der openWB gibt einwandfrei.
Supportanfragen bitte NICHT per PN stellen.
Hardwareprobleme bitte über die Funktion Debug Daten senden mitteilen oder per Mail an support@openwb.de

GuBo
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Re: OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von GuBo » Mi Dez 25, 2019 2:46 am

Hallo Michael,

ich hätte auch Interesse an dem Verschaltungsplan. Kannst Du mir den zur Verfügung stellen?

Danke
Thomas

keil
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Re: OpenWB + RCD Typ B + sichere Umschaltung 1ph/3ph (außer Renault Zoe!) + Notladesteckdose (1ph)

Beitrag von keil » Mo Dez 30, 2019 12:46 pm

Hallo Maxi und Thomas,

vielen Dank für Euer Interesse an der Lösung und bitte entschuldigt die späte Antwort... ich hatte in den letzten Wochen einfach sehr viel um die Ohren.

Wie Kevin richtig schreibt, dachte ich bisher, dass diese Lösung "sicher" ist... Für die meisten Fahrzeuge ist es wohl auch definitiv so, aber leider nicht für meinen Zoe.
Sprich: Für einen Zoe würde ich gar keine automatische Umschaltung mehr aufbauen und für alle anderen Fahrzeuge die mittlerweile verfügbare Option in openWB wählen (siehe auch mein Hinweis im Anfangspost).

Ansonsten muss ich Euch bezüglich eines Schaltplans leider enttäuschen... ich habe die Wallbox einfach "aus dem Kopf" heraus auf Grundlage dieses Schaltplans
https://openwb.de/main/wp-content/uploa ... PMrev2.pdf aufgebaut und daher keinen eigenen Plan angefertigt.
Wichtig ist hier eigentlich nur, dass die beiden Schütze einen (Öffner-)Hilfskontakt bekommen und die Versorgungsspannung des Tasters für die Umschaltung über diese Öffner läuft -> Schütz geschlossen = Hilfskontakte geöffnet = Kein Umschalten möglich

Wenn Ihr mir sagt, wo ihr nicht weiterkommt, helfe ich gerne (vielleicht helfen ja z.B. schon ein paar farbige Markierungen in den Bildern).


Viele Grüße,
Michael

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