Im Smart Appliance Enabler wird eine Wallbox als komplexer Schalter mit diversen Konfigurationsparametern und die Fahrzeuge repräsentiert.
Damit der Sunny Home Manager die Leistung von Wallboxen steuern kann, muss zur Bestimmung der aktuellen Leistungsaufnahme ein Stromzähler im Smart Appliance Enabler konfiguriert werden!
Der Sunny Home Manager gibt dabei die aktuell einzustellende Leistung in W vor. Falls sie den im Smart Appliance Enabler für das Fahrzeug eingegebenen Wert für Max. Leistung übersteigt, wird sie auf diesen Wert begrenzt.
Der Smart Appliance Enabler errechnet die an der Wallbox einzustellende Stromstärke aus der Leistung und der Phasenanzahl. Massgeblich dabei ist die für das Fahrzeug eingestellte Phasenanzahl, ansonsten die für die Wallbox eingestellte Phasenanzahl.
Momentan stellt der Smart Appliance Enabler Konfigurationen für die folgende Wallboxen bereit:
- go-eCharger
- Keba KeContact P30 c-series / x-series
- Phoenix Contact EM-CP-PP-ETH-Controller wie z.B. Walli, wallbe mit altem Controller
- wallbe mit neuem Controller
- Warp Charger Smart / Pro
Darüber hinaus sollte auch die Verwendung von anderen Wallboxen möglich sein, solange diese über ein unterstütztes Protokoll angebunden werden:
- Modbus/TCP
- HTTP
Hinweis für HTTP-basierte Wallboxen:
Die Konfiguration des Schreibzugriffs für das Setzen der Ladestromstärke muss in der URL oder den Daten den Platzhalter {0} enthalten, der durch die zu setzende Stromstärke in Ampere ersetzt wird.
Falls der Wert in Milliampere gesetzt werden muss, kann diese ganz normal mittels factorToValue="1000" erfolgen. Der Zahlenwert der zu setzenden Stromstärke wird dadurch grösser also 1000 sein, weshalb in diesem Fall als Platzhalter {0,number,#} verwendet werden muss, damit kein Tausender-Trennzeichnen eingefügt wird.
Falls der Wert selbst die Zeichen { oder } enthält, müssen diese in einfachen Anführungszeichen "maskiert" werden.
Die Konfiguration mit der Kombination der zuvor beschriebenen Besonderheiten könnte also wie folgt aussehen:
<HttpWriteValue name="ChargingCurrent" value="'{'current:{0,number,#}'}'" method="POST" factorToValue="1000"/>
Unabhängig von der spezifischen Wallbox gibt folgende Einstellungen, die für alle Wallboxen gelten:
Spannung: wird für die Berechnung der ladestromstärke benötigt (Standardwert: 230V)Phasen: Anzahl der Phasen, mit denen die Wallbox maximal laden kann. Kann für jedes Fahrzeug individuell überschrieben werden. (Standardwert: 1)Abfrage-Intervall: in diesen Zeitabständen wird der Status der Wallbox abgefragt (Standardwert: 10s)Statuserkennung-Unterbrechung: Nach dem Ein-/Ausschalten wird der Ladestatus für die angegebene Dauer nicht abgefragt um der Wallbox Zeit zu geben, den gewünschten Status herbeizuführenLadestatuserkennung abwarten: Nachdem ein angeschlosses Fahrzeug erkannt wird erfolgt ein sofortiger Ladestart bis die Wallbox den Status 'Laden' zurückmeldet. Danach wird das Laden wieder gestoppt bis ein Einschaltbefehl empfangen wird. Erforderlich Für Renault Zoe!
Die Konfiguration von Fahrzeugen beinhaltet Parameter zur Steuerung des Ladevorgangs und Standardwerte für Dialoge.
Beim Laden des Fahrzeugs entstehen Ladeverluste, die vom Zähler gezählt werden, aber nicht zu einer Erhöhung der im Fahrzeug gespeicherten Energie führen. Deshalb kann ein Wert für die Ladeverluste konfiguriert werden (Standardwert: 10%), der bei der Berechnung der angeforderten Energiemenge verwendet wird.
Für den Sollwert des Ladezustands können Standardwerte festgelegt werden:
Der Standardwert für manuelles Laden beinhaltet lediglich die Vorbelegung des Feldes für den Soll-Ladezustand in der Eingabemaske, die nach Klick auf die grüne Ampelleuchte angezeigt wird.
Wird ein Standardwert für Überschussenergie gesetzt, wird nach dem Verbinden des Fahrzeugs nur bis zu diesem Wert mit Überschussenergie geladen und danach der Ladevorgang gestoppt.
Die vom Smart Appliance Enabler unterstützten Wechselstrom-Wallboxen können nicht den aktuellen Ist-Ladezustand vom Fahrzeug ermitteln und an den Smart Appliance Enabler kommunizieren! Für eine möglichst genaue Ermittlung des Energiebedarfs muss dieser Wert aber bekannt sein. Der Smart Appliance Enabler bietet deshalb die Möglichkeit der Einbindung eines Scripts zum automatisierten Abfragen des SOC, sofern dies vom Fahrzeug-Hersteller unterstützt wird.
Wenn vom SOC-Script nicht nur eine Zahl ohne weitere Zeichen geliefert wird, sondern der Verbrauchswert irgendwo in einem Text (XML, JSON, ...) enthalten ist, muss ein Regulärer Ausdruck/Regex zum Extrahieren der Leistung mit angegeben werden.
Im Sunny Home Manager sollte die Verbraucher-Konfiguration für eine Wallbox wie folgt aussehen:
Wenn ein SOC-Script konfiguriert wurde, wird dieses automatisch nach dem Verbinden des Fahrzeuges mit der Wallbox ausgeführt.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den Ist- und Soll-Ladezustand einzugeben beim manuellen Start des Ladevorganges.
Auf Basis der Werte für
Batteriekapazität: aus der Fahrzeug-KonfigurationIst-SOC: geliefert vom SOC-Script oder eingegeben über die Ampel-SteuerungSoll-SOCStandardwert aus der Fahrzeug-Konfiguration oder eingegeben über Ampel-Steuerung
... wird die initiale Energie berechnet, die vom Sunny Home Manager anzufordern ist.
Während des Ladenvorgangs wird der aktuelle SOC berechnet aus:
letzter bekannter SOC: vom SOC-Script (Ladebeginn bzw. letzte Ausführung) bzw. Eingabe via Ampel (bei Ladebeginn)bezogene Energie: gemessen vom ZählerBatteriekapazität: aus der Fahrzeug-KonfigurationLadeverluste: initial aus der Fahrzeug-Konfiguration; bei konfiguriertem SOC-Script werden die tatsächlichen Ladeverluste berechnet und verwendet
Aus der Differenz von berechnetem SOC und Soll-SOC wird kontinuierlich die Energie berechnet, die vom Sunny Home Manager angefordert wird.
Während des Ladevorgangs wird das SOC-Script periodisch ausgeführt. Wenn sich der berechnete SOC entweder um einen konfigurierten Wert (Standard: 20%) erhöht oder seit der letzten Ausführung des SOC-Script eine konfigurierte Zeit vergangen ist, wird das SOC-Script erneut ausgeführt. Der berechnete SOC wird mit dem tatsächlichen SOC verglichen und daraus die tatsächlichen Ladeverluste berechnet. Für alle nachfolgenden Berechnungen des SOC bis zur nächsten Ausführung des SOC-Scripts während des aktuellen Ladevorganges werden die tatsächlichen Ladeverluste berücksichtigt.
Ohne SOC-Script und ohne Eingabe des aktuellen Ist-Ladezustands geht der Smart Appliance Enabler von einem Ist-Ladezustand von 0% aus und meldet einen entsprechend großen Energiebedarf. Das verschlechtert zwar die Planung des Sunny Home Manager, aber unabhängig davon beendet die Wallbox das Laden spätestens, wenn das Fahrzeug voll geladen ist.
Der Ablauf eines (Überschuss-) Ladevorgangs soll hier anhand von Auszügen aus dem Log veranschaulicht werden:
Nachdem das Fahrzeug mit der Wallbox verbunden wurde:
2021-05-02 13:04:04,740 DEBUG: Vehicle state changed: previousState=VEHICLE_NOT_CONNECTED newState=VEHICLE_CONNECTED
... wurde das SOC-Script ausgeführt und liefert 51%:
2021-05-02 13:04:05,048 DEBUG: Executing SoC script: /opt/sae/soc/soc.sh
2021-05-02 13:04:59,092 DEBUG: SoC: 51.0
Aus dem Ist-SOC (51%), Soll-SOC (80% laut Fahrzeug-Konfguration) und Netto-Batteriekapzität (36 kWh) wird die benötige Überschussenergie (ohne Berücksichtigung von Ladeverlusten) mit 10,4 kWh berechnet:
2021-05-02 13:05:04,747 DEBUG: energy calculation: 10440Wh evId=1 batteryCapactiy=36000Wh currentSoc=51% targetSoc=80%
2021-05-02 13:05:32,404 DEBUG: ACTIVE/2021-05-02T13:04:04/2021-05-04T13:04:04::ENABLED/evId=1/soc=51%=>80%/energy=10440Wh/Optional Energy
Für die Berechnung des SOC wird zunächst der für das Fahrzeug konfigurierte Wert für die Ladeverluste (chargeLoss) herangezogen - hier 11%:
2021-05-02 13:06:25,018 DEBUG: SOC calculation: socCurrent=51% socRetrievedOrInitial=51% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=0Wh chargeLoss=11%
Der Ladevorgang ist vorangeschritten und der berechnete SOC liegt um 20% (Standardwert der Konfiguration) über dem SOC der letzten Ausführung des SOC-Scripts - also ist eine erneute Ausführung notwendig:
2021-05-03 09:26:45,464 DEBUG: SOC calculation: socCurrent=71% socRetrievedOrInitial=51% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=7796Wh chargeLoss=11%
2021-05-03 09:26:45,468 DEBUG: Executing SoC script: /opt/sae/soc/soc.sh
2021-05-03 09:27:37,613 DEBUG: SoC: 72.0
Der berechnete SOC ist 71%, der vom SOC-Script gelieferte Wert ist 72%. Aus der SOC-Änderung läßt sich die Energie berechnen, die im Fahrzeug "angekommen" ist (energyReceivedByEv). Aus dieser und der laut Zähler dafür aufgewendeten Energiemenge lassen sich die tatsächlichen Ladeverluste berechnen - hier 4%:
2021-05-03 09:27:37,674 DEBUG: charge loss calculation: chargeLoss=4% socCurrent=72% socLastRetrieval=51% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=7844Wh energyReceivedByEv=7560Wh
Ab jetzt wird für die Berechnung des SOC für die Ladeverluste anstelle des für das Fahrzeug konfigurierten Wertes der zuvor berechnete Wert für die tatsächlichen Ladeverluste verwendet:
2021-05-03 09:27:45,461 DEBUG: SOC calculation: socCurrent=72% socRetrievedOrInitial=72% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=7Wh chargeLoss=4%
An dieser Stelle wurde der Soll-SOC für diesen Ladevorgang manuell via Ampel auf 100% erhöht:
2021-05-03 09:56:15,985 DEBUG: Received request to update SOC: socCurrent=74 socRequested=100
Der berechnete SOC liegt abermals 20% über dem SOC der letzten Ausführung des SOC-Scripts - also ist eine erneute Ausführung notwendig:
2021-05-03 11:47:05,529 DEBUG: SOC retrieval is required: SocValues{batteryCapacity=36000Wh, initial=51%, retrieved=72%, current=92%}
2021-05-03 11:47:05,532 DEBUG: Executing SoC script: /opt/sae/soc/soc.sh
2021-05-03 11:47:59,060 DEBUG: SoC: 90.0
Der berechnete SOC war 92%, der vom SOC-Script gelieferte Wert war 90%. Die Berechnung der tatsächlichen Ladeverluste ergibt 14%:
2021-05-03 11:47:59,119 DEBUG: charge loss calculation: chargeLoss=14% socCurrent=90% socLastRetrieval=72% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=7416Wh energyReceivedByEv=6480Wh
Ab jetzt wird für die Berechnung des SOC für die Ladeverluste der neu berechnete Wert von 14% verwendet:
2021-05-03 11:48:05,532 DEBUG: SOC calculation: socCurrent=90% socRetrievedOrInitial=90% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=10Wh chargeLoss=14%
Die berechnete Restmenge der benötigen Energie zur Erreichung des Soll-SOC ist erstmals kleiner 1 kWh - deshalb wird eine weitere Ausführung des SOC-Scripts angestossen um sicherzustellen, dass das Fahrzeug tatsächlich kurz davor ist, den Soll-SOC zu erreichen:
2021-05-03 12:55:05,777 DEBUG: energy calculation: 360Wh evId=1 batteryCapactiy=36000Wh currentSoc=99% targetSoc=100%
2021-05-03 12:55:05,767 DEBUG: SOC calculation: socCurrent=99% socRetrievedOrInitial=90% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=3515Wh chargeLoss=14%
2021-05-03 12:55:05,768 DEBUG: SOC retrieval: socCalculationRequired=false socChanged=true chargingAlmostCompleted=true socRetrievalForChargingAlmostCompleted=false
2021-05-03 12:55:05,769 DEBUG: SOC retrieval is required: SocValues{batteryCapacity=36000Wh, initial=51%, retrieved=90%, current=99%}
2021-05-03 12:55:05,772 DEBUG: Executing SoC script: /opt/sae/soc/soc.sh
2021-05-03 12:55:58,372 DEBUG: SoC: 98.0
Der berechnete SOC ist 99%, der vom SOC-Script gelieferte Wert ist 98%. Daraus lassen sich die Ladeverluste berechnen: 23% in dieser Phase des Ladens:
2021-05-03 12:55:58,436 DEBUG: charge loss calculation: chargeLoss=23% socCurrent=98% socLastRetrieval=90% batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=3552Wh energyReceivedByEv=2880Wh
Auch die noch benötigte Energie wird auf Basis des tatsächlichen SOC korrigiert - von 360 Wh auf 720 Wh:
2021-05-03 12:56:05,778 DEBUG: energy calculation: 720Wh evId=1 batteryCapactiy=36000Wh currentSoc=98% targetSoc=100%
2021-05-03 12:56:35,676 DEBUG: ACTIVE/2021-05-03T09:56:15/2021-05-04T13:04:04::ENABLED/evId=1/soc=98%=>100%/energy=720Wh/Optional Energy
Sobald diese Energie geladen wurde, wurde der Soll-SOC erreicht und das Laden wird beendet:
2021-05-03 13:23:25,811 DEBUG: SOC calculation: socCurrent=100% socRetrievedOrInitial=98%
batteryCapacity=36000Wh energyMeteredSinceLastSocScriptExecution=666Wh chargeLoss=23%
2021-05-03 13:23:35,691 DEBUG: EXPIRED/2021-05-03T09:56:15/2021-05-04T13:04:04::DISABLED/evId=1/soc=100%=>100%/energy=0Wh/Optional Energy
2021-05-03 13:23:35,694 DEBUG: Vehicle state changed: previousState=CHARGING newState=CHARGING_COMPLETED
Wird vom Sunny Home Manager ein Schaltbefehl für eine Wallbox (hier F-00000001-000000000019-00) empfangen, kann man das im Log mit folgendem Befehl anzeigen:
sae@raspi:~ $ grep "Received control" -A 3 /tmp/rolling-2020-11-18.log
2020-11-18 09:36:10,008 DEBUG [http-nio-8080-exec-3] d.a.s.s.w.SempController [SempController.java:220] F-00000001-000000000019-00: Received control request: on=true, recommendedPowerConsumption=3442W
2020-11-18 09:36:10,060 DEBUG [http-nio-8080-exec-3] d.a.s.a.Appliance [Appliance.java:334] F-00000001-000000000019-00: Setting appliance state to ON
2020-11-18 09:36:10,062 DEBUG [http-nio-8080-exec-3] d.a.s.c.e.ElectricVehicleCharger [ElectricVehicleCharger.java:642] F-00000001-000000000019-00: Set charge power: 3442W corresponds to 14A using 1 phases
2020-11-18 09:36:10,063 DEBUG [http-nio-8080-exec-3] d.a.s.m.EVModbusControl [EVModbusControl.java:178] F-00000001-000000000019-00: Set charge current 14AWebmin: In View Logfile gibt man hinter Only show lines with text ein Received control und drückt Refresh.
Für jede Ausführung des SOC-Scripts finden sich im Log folgende Zeilen:
sae@raspi:~ $ grep "SocScript" /tmp/rolling-2021-01-09.log
2021-01-09 08:50:23,205 DEBUG [Thread-7] d.a.s.c.e.SocScript [SocScript.java:108] F-00000001-000000000019-00: Executing SoC script: /opt/sae/soc/soc.sh
2021-01-09 08:51:15,495 DEBUG [Thread-7] d.a.s.c.e.SocScript [SocScript.java:118] F-00000001-000000000019-00: SoC script output: Prepare Session
2021-01-09 08:51:15,499 DEBUG [Thread-7] d.a.s.c.e.SocScript [SocScript.java:120] F-00000001-000000000019-00: SoC script exited with return code 0
2021-01-09 08:51:15,502 DEBUG [Thread-7] d.a.s.c.e.SocScript [SocScript.java:147] F-00000001-000000000019-00: SoC extraction regex: .*state_of_charge (\d+)
2021-01-09 08:51:15,503 DEBUG [Thread-7] d.a.s.c.e.SocScript [SocScript.java:87] F-00000001-000000000019-00: SoC: 94.0Webmin: In View Logfile gibt man hinter Only show lines with text ein SocScript und drückt Refresh.