1/3 Phasen Umschaltung Victron und Loxone

Elektrik, DIY, Softwareprojekte, Neue Ideen
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meine Anforderungen an das LLM für die Erstellung der Programmierung,
vom LLM zusammengestellt:

Sicherheitskriterien für eine automatische 1-/3-Phasen-Umschaltung

Die folgenden Punkte beschreiben die grundlegenden Sicherheitsanforderungen unabhängig von Hersteller, Controller oder Hausautomatisierung. Planung, Aufbau, Prüfung und Inbetriebnahme gehören in die Hände einer Elektrofachkraft.

1. Niemals unter Last umschalten

Vor jeder Umschaltung muss der Ladevorgang kontrolliert beendet werden:

  • Ladefreigabe beziehungsweise CP-PWM zurücknehmen.

  • Warten, bis das Fahrzeug den Ladestrom beendet hat.

  • Stromfreiheit auf allen drei Phasen messen und über mehrere Messzyklen bestätigen.

  • Prüfen, ob das Hauptschütz der Ladeeinrichtung geöffnet ist.

Der Fahrzeugstatus B allein ist kein ausreichender Nachweis der Stromfreiheit.

2. Umschaltung nach dem Break-before-make-Prinzip

Das bisherige Phasenschütz muss sicher geöffnet sein, bevor das andere eingeschaltet wird.

Ablauf:

Ladefreigabe AUS
→ Stromfreiheit bestätigen
→ Hauptschütz offen bestätigen
→ bisheriges Phasenschütz AUS
→ Rückmeldung AUS bestätigen
→ Totzeit abwarten
→ neues Phasenschütz EIN
→ Rückmeldung prüfen
→ Ladefreigabe wieder EIN

Eine auch nur kurzzeitige Überlappung beider Schaltwege muss ausgeschlossen sein.

3. Hardwareseitige Verriegelung

Die gegenseitige Verriegelung der Schütze darf nicht ausschließlich durch Software erfolgen.

  • Öffnerkontakt des 1P-Schützes in Reihe zur Spule des 3P-Schützes.

  • Öffnerkontakt des 3P-Schützes in Reihe zur Spule des 1P-Schützes.

  • Wenn verfügbar, zusätzlich eine mechanische Verriegelung verwenden.

  • Beide Schütze dürfen unter keinen Umständen gleichzeitig anziehen.

Die Softwareverriegelung ist nur eine zusätzliche Sicherheitsebene.

4. Schaltstellungen überwachen

Jeder Schaltbefehl muss durch eine Rückmeldung kontrolliert werden:

  • Befehl AUS, Rückmeldung bleibt EIN → Fehler.

  • Befehl EIN, Rückmeldung bleibt AUS → Fehler.

  • Beide Phasenschütze melden EIN → sofortiger Fehler.

  • Strom fließt trotz ausgeschalteter Ladefreigabe → möglicher festgebrannter Leistungskontakt.

Gewöhnliche Hilfskontakte können eine Plausibilitätskontrolle ermöglichen. Für eine belastbare Schützüberwachung sind jedoch Spiegelkontakte nach IEC 60947-4-1 vorzuziehen. Zusätzlich sollte der tatsächlich fließende Strom kontrolliert werden.

5. Fehler verriegeln

Widersprüchliche Rückmeldungen, Reststrom oder Zeitüberschreitungen müssen einen verriegelten Fehler auslösen.

Im Fehlerfall:

  • Ladefreigabe abschalten.

  • Keine weitere Phasenumschaltung durchführen.

  • Ein noch tragendes Schütz nicht blind unter Last abschalten.

  • Fehler deutlich anzeigen oder melden.

  • Wiederfreigabe erst nach sicherem Zustand und bewusster Quittierung.

6. Sicheres Verhalten bei Neustart und Kommunikationsausfall

Nach einem Neustart oder einer Kommunikationsstörung dürfen alte Schaltbefehle nicht ungeprüft übernommen werden.

Erforderlicher Wiederanlauf:

  • Ladefreigabe zunächst AUS.

  • Aktuelle Schützstellungen einlesen.

  • Stromfreiheit überprüfen.

  • Rückmeldungen auf Plausibilität prüfen.

  • Erst anschließend einen definierten 1P- oder 3P-Zustand herstellen.

Fehlende oder ungültige Messwerte müssen zur sicheren Sperre führen.

7. Schutzleiter, Neutralleiter und CP/PP

  • Der Schutzleiter PE darf niemals geschaltet werden.

  • CP und PP dürfen nicht zusammen mit den Leistungsphasen umgeschaltet werden.

  • Der Neutralleiter darf niemals fehlen, solange noch ein Außenleiter am Fahrzeug anliegt.

  • Ob und wie der Neutralleiter geschaltet werden darf, hängt von Netzform und Schaltungskonzept ab.

Die konkrete Ausführung muss von einer Elektrofachkraft geprüft werden.

8. Strom- und Leistungsgrenzen einhalten

  • Der über CP vorgegebene Strom gilt als maximal zulässiger Strom je aktiver Phase.

  • Im dreiphasigen Betrieb bestimmt die am stärksten belastete beziehungsweise schwächste Phase den zulässigen Ladestrom.

  • Kabel, Stecksystem, Schütze, Klemmen und Leitungsschutz dürfen nicht überlastet werden.

  • Die Zuordnung der Wallboxphasen zu den Hausphasen muss eindeutig dokumentiert sein.

  • Im Inselbetrieb muss jede Phase einzeln gegen die verfügbare Leistung der Wechselrichter geprüft werden.

Eine reine Betrachtung der Gesamtleistung reicht insbesondere im Inselbetrieb nicht aus.

9. Zu häufiges Umschalten verhindern

Jede Phasenumschaltung unterbricht den Ladevorgang und belastet Schütze sowie Fahrzeugladegerät.

Deshalb sind erforderlich:

  • getrennte Ein- und Rückschaltschwellen,

  • ausreichende Hysterese,

  • zeitverzögerte Rückschaltung,

  • Mindestzeit zwischen zwei Umschaltungen,

  • begrenzte Anzahl von Wiederholungsversuchen.

Entscheidend sind Stromfreiheit und bestätigte Schützstellungen. Eine zusätzliche Umschaltpause verbessert die Fahrzeugverträglichkeit und reduziert den Verschleiß.

10. Elektrische Schutzmaßnahmen bleiben unabhängig bestehen

Die Umschaltsteuerung ersetzt keine der vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen:

  • eigener und ausreichend dimensionierter Endstromkreis,

  • passender Leitungsschutz,

  • Fehlerstromschutz mit maximal 30 mA,

  • RCD Typ B oder geeigneter Typ A/EV beziehungsweise Typ A mit 6-mA-RDC-DD,

  • korrekte Erdungs- und Abschaltbedingungen,

  • Berührungs- und Überspannungsschutz,

  • geeignete Schütze mit ausreichendem Bemessungsstrom und passender Gebrauchskategorie.

Die gesamte Ladeeinrichtung muss nach Änderung erneut geprüft und dokumentiert werden.

Regelwerke und weiterführende Informationen

Hinweis zur Bezeichnung: Eine fest installierte Wallbox mit CP-Kommunikation und internem Leistungsschütz entspricht nach IEC üblicherweise der Ladebetriebsart Mode 3. „Level 2“ ist eine andere, vor allem nordamerikanische Leistungsklassifizierung. Mode 2 bezeichnet dagegen ein Ladekabel mit integrierter Steuer- und Schutzeinrichtung.

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Wie geht das mit der Phasenumschaltung?