Dynamiczne zarządzanie obciążeniem dla wielu ładowarek EV z KNX: Monitorowanie zapotrzebowania i dystrybucja prądu
Instalacja wielu ładowarek EV w budynku bez dynamicznego zarządzania obciążeniem grozi wyzwoleniem głównego wyłącznika zasilania podczas jednoczesnych szczytów ładowania. KNX z licznikiem energii ABB B24 Modbus stale monitoruje całkowite zapotrzebowanie budynku i proporcjonalnie rozdziela dostępny prąd między ładowarki – zapobiegając przeciążeniu przy jednoczesnej maksymalizacji przepustowości ładowania w ramach umownego limitu przyłącza sieciowego.
Wyzwanie przeciążenia wielu ładowarek
Typowy budynek mieszkalny lub mały komercyjny z trójfazowym zasilaniem głównym 80A i obciążeniem podstawowym 20 kW pozostawia około 35 kW (50A trójfazowo) do ładowania pojazdów elektrycznych. Trzy ładowarki 22 kW pracujące jednocześnie z maksymalnym prądem wymagałyby 66 kW – prawie dwukrotność dostępnej mocy. Bez dynamicznego zarządzania obciążeniem jednoczesne ładowanie powoduje zadziałanie wyłącznika głównego, co może prowadzić do przerwy w dostawie prądu w całym budynku.
| Scenariusz | Obciążenie budynku | Dostępne dla EV | Na ładowarkę (3 aktywne) |
|---|---|---|---|
| Limit główny: 80A (55 kW) | Obciążenie podstawowe 20 kW (29A) | 35 kW (50A 3-fazowe) | ~16A na ładowarkę |
| Limit główny: 80A (55 kW) | Obciążenie podstawowe 30 kW (43A) | 25 kW (36A 3-fazowe) | ~12A na ładowarkę |
| Limit główny: 80A (55 kW) | Obciążenie podstawowe 40 kW (58A) | 15 kW (22A 3-fazowe) | ~7A na ładowarkę |
| Limit główny: 80A (55 kW) | Obciążenie podstawowe 50 kW (72 A) | 5 kW (7 A 3-fazowe) | Poniżej 6 A minimum → odrzuć ładowarkę 3 |
Licznik energii ABB B24 Modbus TCP jako czujnik zapotrzebowania
ABB B24 to kompaktowy trójfazowy licznik energii na szynę DIN z protokołem Modbus TCP (za pomocą modułu komunikacyjnego ABB B24 Ethernet), zapewniający dane w czasie rzeczywistym dotyczące prądu na fazę, mocy całkowitej i energii. Montuje się go na głównym zasilaniu w rozdzielnicy i przekazuje do KNX całkowity pobór prądu budynku na wszystkich trzech fazach poprzez rejestry Modbus odpytywane przez bramę Intesis IN701KNX.
Mapa rejestrów Modbus TCP ABB B24 dla 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
Algorytm alokacji prądu KNX
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.
Algorytm alokacji prądu (moduł logiczny KNX lub skrypt HA)
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)Schemat priorytetów dla trzech ładowarek
W instalacji z trzema ładowarkami i mieszanymi priorytetami użytkowników (mieszkaniec, gość, odwiedzający) logika KNX przypisuje prąd według priorytetu przed proporcjonalnym podziałem, zapewniając, że ładowarka o najwyższym priorytecie zawsze otrzymuje co najmniej minimalny prąd, zanim pozostała pojemność zostanie rozdzielona między ładowarki o niższym priorytecie.
Priorytetowy rozdział prądu dla trzech ładowarek
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
Zapobieganie przeciążeniom: odcięcie prądu EV przed HVAC
Ładowanie EV jest pierwszym obciążeniem odcinanym podczas skoku zapotrzebowania, ponieważ obniżenie mocy HVAC natychmiast pogarsza komfort, podczas gdy przerwa w ładowaniu EV jest niewidoczna dla pasażera pojazdu (sesja wznawia się automatycznie, gdy zapotrzebowanie spadnie). Sekwencja odcinania określa dokładną kolejność i progi.
| Prąd budynku | Akcja | Histereza |
|---|---|---|
| > 65A (81%) | Zmniejsz wszystkie ładowarki EV proporcjonalnie do minimum | 30s |
| > 72A (90%) | Zawieś ładowarkę 3 (najniższy priorytet, ładowarka dla gości) | 60s |
| > 76A (95%) | Zmniejsz Ładowarkę 2 do minimum 6A | 60s |
| > 79A (99%) | Zawieś Ładowarkę 2 – tylko Ładowarka 1 z minimum 6A | 30s |
| > 80A (100%) | Awaryjne: obniżenie HVAC o −2°C + zawieszenie wszystkich ładowarek EV | Natychmiast |
Obniżenie HVAC jako ostateczność: Wycofanie HVAC przy 100% zasilania jest tylko środkiem awaryjnym. W normalnej pracy DLM redukcja ładowania EV powinna zapobiegać osiągnięciu przez prąd budynku 80A. Jeśli próg 80A jest stale przekraczany pomimo DLM, należy zweryfikować umowny limit zasilania z OSD – wyższy poziom taryfy jest zazwyczaj bardziej ekonomiczny niż ciągłe pogarszanie komfortu HVAC.
Easee Equalizer: sprzętowy DLM jako uzupełnienie
Easee Equalizer to moduł pomiaru prądu na szynę DIN, który zaciska się na głównych kablach zasilających w rozdzielnicy. Komunikuje się bezpośrednio z ładowarkami Easee przez sieć Easee (Wi-Fi lub Zigbee) i automatycznie ogranicza łączny prąd ładowania, aby zapobiec przeciążeniu zasilania – bez konieczności integracji z KNX.
Zalety Easee Equalizer
- Samodzielny sprzętowy DLM – nie wymaga KNX ani serwera
- Mierzy wszystkie 3 fazy za pomocą wewnętrznych przekładników prądowych (zaciskowych, bez okablowania)
- Response time: <1 second (faster than KNX logic polling)
- Automatyczne wykrywanie i dystrybucja prądu ładowarek Easee
- Aplikacja Easee pokazuje bieżący przydział prądu na ładowarkę
Ograniczenia Easee Equalizer
- Działa tylko z ładowarkami Easee (nie Wallbox, ABB)
- Brak informacji o nadwyżce PV – tylko ochrona zasilania
- Brak adresu grupowego KNX do monitorowania stanu DLM
- Zależność od chmury dla konfiguracji (tylko lokalna praca LAN)
- Brak możliwości priorytetowego odłączania między użytkownikami
Połączone wdrożenie KNX DLM + Easee Equalizer
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
Uruchomienie i testowanie z symulowanym przeciążeniem
Uruchomienie DLM wymaga sprawdzenia, czy logika KNX prawidłowo zmniejsza prąd ładowarki, gdy zapotrzebowanie budynku wzrasta, bez oczekiwania na rzeczywiste zdarzenie szczytowego zapotrzebowania. Symulowane testy przeciążenia wykorzystują duże obciążenia rezystancyjne (grzejniki elektryczne), aby zwiększyć prąd budynku w kierunku głównego limitu i zweryfikować reakcję logiki KNX na każdym progu.
Symulowany test uruchomieniowy przeciążenia
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
Dokumentacja do przekazania: Zarejestruj wszystkie czasy przekroczenia progów, wartości prądu budynku i odpowiedzi prądu ładowarki podczas symulowanego testu przeciążenia. Ten zapis testu służy jako certyfikat uruchomienia DLM i jest wymaganym dowodem zgodności z PAS 1899:2022 oraz aktywnego kredytu DLM BREEAM Tra 03.
Potrzebujesz wieloładowarkowej rozdzielnicy EV z dynamicznym zarządzaniem obciążeniem KNX?
Projektujemy wieloładowarkowe rozdzielnice z monitorowaniem zapotrzebowania ABB B24, logiką przydziału prądu opartą na priorytetach KNX, sprzętowym DLM Easee Equalizer i pełną dokumentacją uruchomieniową PAS 1899.
Poproś o wycenę →