Dynamisches Lastmanagement für mehrere EV-Ladestationen mit KNX: Bedarfsüberwachung und Stromverteilung
Die Installation mehrerer EV-Ladestationen in einem Gebäude ohne dynamisches Lastmanagement birgt das Risiko, dass der Hauptsicherungsautomaten bei gleichzeitigen Ladespitzen auslöst. KNX mit einem ABB B24 Modbus-Energiemesser überwacht kontinuierlich den Gesamtbedarf des Gebäudes und verteilt den verfügbaren Strom proportional auf die Ladestationen – Überlast wird verhindert, während der Ladedurchsatz innerhalb der vertraglichen Netzanschlussgrenze maximiert wird.
Die Herausforderung der Überlastung durch mehrere Ladegeräte
Ein typisches Wohn- oder Kleingewerbegebäude mit einer 3-phasigen 80A-Hauptversorgung und einer Grundlast von 20 kW lässt etwa 35 kW (50A 3-phasig) für das Laden von Elektrofahrzeugen übrig. Drei 22-kW-Ladegeräte, die gleichzeitig mit maximalem Strom betrieben werden, würden 66 kW benötigen – fast das Doppelte der verfügbaren Kapazität. Ohne dynamisches Lastmanagement löst gleichzeitiges Laden den Hauptschalter aus, was zu einer gebäudeweiten Stromunterbrechung führen kann.
| Szenario | Gebäudelast | Verfügbar für EV | Pro Ladegerät (3 aktiv) |
|---|---|---|---|
| Hauptgrenze: 80A (55 kW) | Grundlast 20 kW (29A) | 35 kW (50A 3-phasig) | ~16A pro Ladegerät |
| Hauptgrenze: 80A (55 kW) | Grundlast 30 kW (43A) | 25 kW (36A 3-phasig) | ~12A pro Ladegerät |
| Hauptgrenze: 80A (55 kW) | Grundlast 40 kW (58A) | 15 kW (22A 3-phasig) | ~7A pro Ladegerät |
| Hauptgrenze: 80A (55 kW) | Grundlast 50 kW (72 A) | 5 kW (7 A 3-phasig) | Unter 6 A Minimum → Ladegerät 3 abwerfen |
ABB B24 Modbus TCP Energiezähler als Lastfühler
Der ABB B24 ist ein kompakter DIN-Schienen-3-Phasen-Energiezähler mit Modbus TCP (über ABB B24 Ethernet-Kommunikationsmodul), der Echtzeitdaten zu Phasenstrom, Gesamtleistung und Energie liefert. Er wird am Hauptversorgungseinspeiser im Verteiler installiert und gibt KNX den gesamten Gebäudestromverbrauch auf allen drei Phasen über Modbus-Register, die vom Intesis IN701KNX Gateway abgefragt werden.
ABB B24 Modbus TCP Registerkarte für DLM
ABB B24 Modbus TCP (port 502, unit ID 1): Register 0x0009 → Total active power (int32, 0.01W resolution) Register 0x000B → L1 current (uint16, 0.01A resolution) Register 0x000C → L2 current (uint16, 0.01A resolution) Register 0x000D → L3 current (uint16, 0.01A resolution) Register 0x0003 → L1 voltage (uint16, 0.1V) Register 0x0005 → L2 voltage (uint16, 0.1V) Register 0x0007 → L3 voltage (uint16, 0.1V) Key DLM registers: Total power → GA 11/0/0 DPT 13.010 (W, signed) L1 current → GA 11/0/1 DPT 9.024 (A, 2-byte float) L2 current → GA 11/0/2 DPT 9.024 L3 current → GA 11/0/3 DPT 9.024 Intesis IN701KNX MAPS setup: Protocol: Modbus TCP Master Remote IP: <ABB B24 Ethernet module static IP> Remote port: 502 Poll interval: 5 seconds (faster poll for DLM responsiveness) Byte order: Big-endian
KNX Stromverteilungsalgorithmus
The current allocation algorithm calculates available amperes for EV charging by subtracting total building current from the contractual grid limit, then divides the remainder across the number of actively charging vehicles. The result is written to each charger's OCPP current setpoint via the KNX-to-OCPP bridge.
Stromzuteilungsalgorithmus (KNX-Logikmodul oder HA-Skript)
Variables:
main_limit_A = 80 # Contractual grid limit (3-phase A)
building_current_A = GA 11/0/0 (total power) ÷ (3 × 230V)
num_charging_vehicles = count of GA 10/x/2 (plug connected = 1)
safety_margin_A = 5 # Buffer below hard limit
Algorithm (runs every 10 seconds):
available_A = main_limit_A − building_current_A − safety_margin_A
IF available_A > 0 AND num_charging_vehicles > 0:
per_charger_A = available_A ÷ num_charging_vehicles
per_charger_A = max(6, min(32, round(per_charger_A))
→ Write per_charger_A to each active charger GA (10/0/0, 10/2/0, 10/3/0)
IF available_A ≤ 0:
→ All charger current → 6A (minimum: keep session alive)
IF building_current_A > (main_limit_A − safety_margin_A − 6A × num_vehicles):
→ Priority shedding (see priority table below)Dreilader-Prioritätsschema
Bei einer Installation mit drei Ladestationen und gemischten Prioritätsbenutzern (Bewohner, Gast, Besucher) weist die KNX-Logik den Strom vor der proportionalen Verteilung nach Priorität zu, sodass die Ladestation mit der höchsten Priorität immer mindestens den Mindeststrom erhält, bevor die verbleibende Kapazität auf die Ladestationen mit niedrigerer Priorität verteilt wird.
Prioritätsstromverteilung für drei Ladestationen
Charger priority assignment: Charger 1 (GA 10/0/0): Resident 1 — Priority HIGH (always gets min 6A) Charger 2 (GA 10/2/0): Resident 2 — Priority MEDIUM Charger 3 (GA 10/3/0): Visitor — Priority LOW (shed first) Available capacity: 50A total (main 80A − 30A building base) Scenario A — All 3 charging, 50A available: Charger 1: 50A ÷ 3 = 16A (capped to Easee Home max 16A) Charger 2: 16A Charger 3: 50A − 16A − 16A = 18A (capped to charger max) Scenario B — 30A available (building load increased to 50A): Charger 1: 30A ÷ 3 = 10A Charger 2: 10A Charger 3: 10A Scenario C — 15A available (high building load): Charger 1: 6A (guaranteed minimum for priority HIGH) Charger 2: 6A (minimum for priority MEDIUM) Charger 3: 15A − 12A = 3A → below minimum → suspend Charger 3 Charger 3 GA 10/3/1 (charger enable) → write 0 (suspend) Scenario D — 10A available (overload approaching): Charger 1: 6A (guaranteed minimum) Charger 2: 4A → below minimum → suspend Charger 2 Charger 3: already suspended Alert: KNX GA 11/0/10 (overload warning) → write 1 → alarm
Überlastschutz: EV-Strom vor HLK abschalten
Das Laden von Elektrofahrzeugen ist die erste Last, die bei einem Nachfrageanstieg abgeschaltet wird, da die HLK-Absenkung den Komfort sofort beeinträchtigt, während eine Pause des Ladevorgangs für den Fahrzeuginsassen transparent ist (der Ladevorgang wird automatisch fortgesetzt, wenn die Nachfrage sinkt). Die Abschaltsequenz definiert die genaue Reihenfolge und Schwellenwerte.
| Gebäudestrom | Aktion | Hysterese |
|---|---|---|
| > 65A (81%) | Alle EV-Ladegeräte proportional auf Minimum reduzieren | 30s |
| > 72A (90%) | Ladegerät 3 anhalten (niedrigste Priorität, Besucher-Ladegerät) | 60s |
| > 76A (95%) | Ladegerät 2 auf mindestens 6A reduzieren | 60s |
| > 79A (99%) | Ladegerät 2 aussetzen – nur Ladegerät 1 mit mindestens 6A | 30s |
| > 80A (100%) | Notfall: HVAC-Absenkung −2°C + alle EV-Ladegeräte aussetzen | Sofort |
HVAC-Absenkung als letztes Mittel: Der HVAC-Rücksetzbetrieb bei 100% Versorgung ist nur eine Notmaßnahme. Im normalen DLM-Betrieb sollte die Reduzierung des EV-Ladens verhindern, dass der Gebäudestrom jemals 80A erreicht. Wird die 80A-Schwelle trotz DLM ständig überschritten, sollte die vertragliche Versorgungsgrenze mit dem VNB überprüft werden – eine höhere Tarifstufe ist in der Regel wirtschaftlicher als eine dauerhafte Beeinträchtigung des HVAC-Komforts.
Easee Equalizer: Hardware-DLM als Ergänzung
Der Easee Equalizer ist ein DIN-Schienen-Stromerfassungsmodul, das an die Hauptversorgungskabel im Verteilerkasten geklemmt wird. Es kommuniziert direkt mit Easee-Ladegeräten über das Easee-Netzwerk (Wi-Fi oder Zigbee) und begrenzt automatisch den kombinierten Ladestrom, um eine Versorgungsüberlastung zu verhindern – ohne dass eine KNX-Integration erforderlich ist.
Vorteile des Easee Equalizer
- Eigenständiges Hardware-DLM – kein KNX oder Server erforderlich
- Misst alle 3 Phasen mit internen Stromwandlern (Clip-on, keine Verkabelung)
- Response time: <1 second (faster than KNX logic polling)
- Automatische Erkennung und Stromverteilung von Easee-Ladegeräten
- Easee-App zeigt Live-Stromzuweisung pro Ladegerät
Einschränkungen des Easee Equalizer
- Funktioniert nur mit Easee-Ladegeräten (nicht Wallbox, ABB)
- Keine Erkennung von PV-Überschuss – nur Netzschutz
- Keine KNX-Gruppenadresse für DLM-Zustandsüberwachung
- Cloud-abhängig für Konfiguration (nur lokaler LAN-Betrieb)
- Keine priorisierte Lastabwurfsteuerung zwischen Benutzern möglich
Kombinierte KNX-DLM- und Easee-Equalizer-Bereitstellung
Recommended architecture for Easee-only installations: Layer 1 — Easee Equalizer (hardware, <1s response): Prevents hard overload at main breaker in real-time Automatic current sharing between all Easee chargers No configuration required beyond Easee app setup Layer 2 — KNX DLM via ABB B24 + EVCC (software, 10s poll): Reads ABB B24 total building power GA 11/0/0 Prioritises PV surplus allocation to EV chargers Implements user priority scheme (resident vs visitor) Provides KNX monitoring GAs for building management Interaction: Equalizer handles fast hardware overload protection KNX DLM handles slower strategic current optimisation If KNX server goes offline, Equalizer continues protecting supply If Equalizer cable falls off, KNX DLM still limits via OCPP
Inbetriebnahme und Test mit simulierter Überlast
Die DLM-Inbetriebnahme erfordert die Überprüfung, dass die KNX-Logik den Ladestrom korrekt reduziert, wenn die Gebäudenachfrage steigt, ohne auf ein reales Spitzenlastereignis zu warten. Simulierte Überlasttests verwenden große ohmsche Lasten (elektrische Heizgeräte), um den Gebäudestrom in Richtung des Hauptgrenzwerts zu treiben und die KNX-Logikreaktion bei jedem Schwellenwert zu überprüfen.
Simulierter Überlast-Inbetriebnahmetest
Prerequisites: All 3 EV chargers connected with test EVs or resistive load plugs All chargers at maximum current (16A or 32A per charger) ETS6 Group Monitor open, monitoring GA 11/0/0–11/0/3 Test sequence: Step 1 — Baseline recording: Record GA 11/0/0 (total power) with only EV chargers active Confirm per-charger GA values match expected current allocation Step 2 — Simulate 65A total current: Switch on portable electric heaters (3kW each) across all phases until GA 11/0/0 indicates ~65A total building current Expected: KNX DLM reduces all charger GAs proportionally Record new charger current values from KNX GAs Step 3 — Simulate 72A total current: Add additional heaters until 72A reached Expected: Charger 3 (visitor, lowest priority) suspended GA 10/3/1 (charger 3 enable) → KNX writes 0 Verify Charger 3 app shows "Suspended by DLM" Step 4 — Simulate 76A total current: Add more load until 76A reached Expected: Charger 2 reduced to 6A minimum GA 10/2/0 (charger 2 current) → KNX writes 6A Step 5 — Recover test: Remove heaters one by one Verify: as building current drops below each threshold, suspended chargers resume and current increases back to proportional allocation within 30–60s (hysteresis) Step 6 — Easee Equalizer parallel verification: With KNX DLM active, add load until 80A threshold Verify Equalizer also responds (Easee app shows equalizer active) Confirm both layers protect independently
Dokumentation für die Übergabe: Erfassen Sie alle Schwellenwertüberschreitungszeiten, Gebäudestromwerte und Ladestromreaktionen während des simulierten Überlasttests. Dieser Testbericht dient als DLM-Inbetriebnahmezertifikat und ist als Nachweis für die Konformität mit PAS 1899:2022 und die BREEAM Tra 03 aktive DLM-Gutschrift erforderlich.
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