PV Überschusslader für LiFePO4, LiPo und Blei Akkupacks

20.04.2025
Die Software ist nun auch fertig und funktioniert hervorragend. In den letzten Tagen gab es neben dicken Wolken auch viel Sonne. Mit dem PV Überschuss habe ich die Akkus viel schneller voll bekommen. Im Diagramm weiter unten ist auf der linken Seite der Netzbezug zu sehen. Der große Bezug kurz vor 12 Uhr hatte etwas mit der Zubereitung des Mittagessens zu tun. In der gesamten Zeit kam es zu kaum einer Einspeisung des PV Überschusses. Eingestellt war, dass ab 30 Watt Überschuss der Zusatzlader die Akkus laden soll. Im rechten Diagramm ist der gleiche Zeitabschnitt zu sehen. Hier wird aber die Ladeleistung dargestellt. Bei jeder Wolke wurde der geänderte PV Überschuss nachgeregelt und so die Ladeleistung dynamisch angepasst.
Funktion der Displayanzeige
- große Wertedarstellung für Laderleistung und Laderprozente (abwechselnd)
- kleine Zeile aktuelle Leistung Netz (Grid – gemessen mit Shelly – Summe alle Phasen)
negative Werte = Netzeinspeisung
positive Werte = Netzbezug und zusätzlich aktuelle Anzeige OnOffTimer - die Displayanzeige der OLED wechselt langsam die Position um eine Einbrennen zu verhindern
Jumperfunktionen
A – nicht benutzen (ohne jegliche Softwarefunktion)
B – im Normalbetrieb offen, wenn gesteckt werden 50% also 500Watt für eine Justage von Strom und Spannung ausgegeben
C – im Normalbetrieb gesteckt (offen = es wird keine Laderendspannung berücksichtigt)
Mode Taste
- Innerhalb von 5 Sekunden nach einem Neustart kurz gedrückt -> WLAN Accesspoint zur Konfiguration startet
- Im Betrieb gedrückt, dann werden wichtige Daten (IP Adresse, Uptime, Softwareversion, einige Einstellungen) im Display gezeigt. Wird der Modetaster länger als 30 Sekunden gedrückt, erfolgt ein Software Reset der Software.
- Um das Display zusätzlich zu schonen, wird das Display nur in der aktiven Zeit der Laders aktiviert. Mann kann aber auch das abgeschaltete Display mit einem längeren Druck auf die Modetaste für zwei Minuten aktivieren.
Hinweise
- die Software läuft nur mit einem OLED Display (später wird es mal den transparenten Betrieb ohne Anzeigedisplay geben)
- wird nach dem Neustart oder einem Reset die Mode Taste kurz gedrückt, spannt sich ein WLAN Netz mit Namen „CH-Controller“ auf. Das Passwort lautet 12345678
- nun kann mit einem Safari oder EDGE Browser die Konfiguration des Zusatzladers vornehmen (IP 192.168.4.1)
- nach „#“ und der zweistelligen Funktionsnummer folgt ohne Leerzeichen die Eingabe des Wertes, mit „Save an Check“ werden die Daten in den Controller geschrieben
- die Settings kann man mit einem Neustart oder der Eingabe von #98 verlassen
- momentan kann man über „Shelly-3EM_Type“ nur einen normalen Shelly 3EM mit der 1 auswählen
- soll Mqtt nicht verwendet werden, dann einfach eine 0 bei Mqtt-SendIntervall eintragen (alle anderen Mqtt Werte werden dann ignoriert)
- bei einem kostenfreien Thingspeak Account nicht öfters als 60 Sekunden senden
- die Shelly IP Adresse immer mit vier Trippeln eingeben (Beispiel #30192.168.020.099 )
- ein guter Wert für #34 ist #3420 (alle 20 Sekunden den Shelly auslesen) hier eine 0 mach keinen Sinn !!!
- für #40 empfehle ich #40-20 (also bei mehr als 20 Watt Netzeinspeisung, soll sich der Lader einschalten)
- für #41 empfehle ich #41-30 (die Netzeinspeisung soll auf 30 Watt geregelt werden)
- für #42 empfehle ich #4260 (wird 60 Sekunden lang weniger als 20 Watt ins Netz gespeist, schaltet sich der Lader aus, es werden auch 60 Sekunden gewartet, bis er nach mehr als 20 Watt Netzeinspeisung wieder eingeschaltet wird.
Funktionsablauf
- keine Netzeinspeisung vorhanden -> Lader und Display ist aus
- Netzeinspeisung ist größer als 20W – Lader und Display schaltet sich nach 60 Sekunden ein
- nun versucht der Lader durch Leistungsanpassung die Netzeinspeisung auf 30 Watt zu begrenzen (im Display ist die aktuelle Leistung und die Prozentanzeige der Laderleistung zu sehen)
- alle 20 Sekunden wird der Shelly ausgelesen
- Netzeinspeisung sinkt wieder auf unter 20 Watt -> dann würde der Lader sich nach spätestens 60 Sekunden abschalten (das Display geht dann auch wieder aus)
LED Blinken am Wemos D1
einmal = Shelly ist erreichbar und liefert Werte
zweimal = Shelly ist nicht erreichbar
dreimal = WLAN ist offline (Neustart nach 5 Minuten)
Wenn mir jemand seine Shelly 3EM PRO zusendet, dann kann ich diesen auch der Software hinzufügen. Den Shelly sende ich natürlich wieder zurück.
Justage Spannung
- beide Leitungen zum Akku trennen
- Jumper C und B stecken -> Lader schaltet ein
- mit Spannungsregler die gewünschte Ladeendspannung z.B. für LiFePo4 Akku 8 * 3,65Volt = 29,2 Volt einstellen (Messung direkt an der Schraubklemme des Akkus)
Justage Strom
- Stromregler ganz nach links drehen (entgegen dem Uhrzeigersinn = kleiner Strom)
- Akku abklemmen und Strommesser in eine der Leitungen schalten
- nur Jumper B stecken -> Lader schaltet ein
- Strom beobachten und langsam den Stromregler nach rechts (Uhrzeigersinn) drehen. Strom hier auf 10A stellen.
- Jumper B entfernen, C wieder stecken
Download Software V1.00.00 als ZIP bin File – 309 KByte

26.02.2025
Die Leiterplatte des PV Überschussladers wurde in der Zwischenzeit komplett bestückt und funktioniert einwandfrei. Es wurde gerade noch die aktualisierte Schaltung hochgeladen, da beim Test der Baugruppe einige Bauteilwerte noch geringfügig geändert wurden.
Die Software könnte getestet werden – nur leider fehlt momentan die Sonne.
Über das Menü lassen sich die Parameter bequem einstellen (hier eine kurze Beschreibung wichtiger Parameter)
#30Shelly-IPAdress (IP Adresse des Shelly 3EM Leistungsmessers)
#31Shelly-User (Shelly Benutzername)
#32Shelly-Password (Shelly Passwort)
#33Shelly-3EM-Type (Typ des verbauten Shelly 3EM)
#34Shelly-ReadIntervall (Abfrageintervall der vom Shelly gemessenen aktuellen Leistung)
#40Charger-GridPowerOn (bei einem Überschuss über dieser Leistung schaltet der Lader sich ein)
#41Charger-GridDestinationPower (der Lader regelt sich auf diese Leistung aus)
#42Charger-OnOffTimer (Timer für das Ein- und Ausschalten des Laders)
Problemlos machbar wäre auch mit dieser Schaltung ein Laden zu Zeiten wenn
a) keine Sonne scheint aber
b) der Strompreis besonders günstig bei einem dynamischen Stromtarif ist.
Der genaue Strompreis für jede Stunde wird einen Tag im Voraus von der Strombörse bekannt gegeben. Natürlich muss man dabei auch an die Verluste beim Laden und Entladen denken. Da hier das MeanWell Netzteil Primärgeregelt wird, fällt eh kaum thermische Verlustleistung an. Kommende Messungen werden das Für und Wider einer zeit- und programmgesteuerten Ladung über einen dynamischen Stromtarif klären.
29.01.2025
Oft genug habe ich einen PV Überschuss (Überproduktion) meiner Solaranlage, die ich nicht im Haus verbrauchen kann. Das Einspeisen ins Netz lohnt sich leider auch nicht sonderlich. Viel lieber hätte ich meinen Solarakku schneller geladen. Gerade wenn es im Frühjahr und im Herbst nur wenige Sonnenstunden gibt, komme ich dann länger mit der Selbstversorgung über meinen 24 Volt LiFePo4 Akku hin. Der von mir entwickelte Überschusslader nutzt ein regelbares MeanWell 1000 Watt Netzteil. Das Netzteil kann man mit 0-5 Volt fein steuern. Die Steuerungsbaugruppe (PV Überschussregler) kann den dreiphasigen Shelly 3EM Energiezähler auslesen und regelt passend Strom und Spannung. Maximalwerte vom Ladestrom sowie die Maximalspannung kann über zwei Spindelregler eingestellt werden. Im Display können wichtige Infos abgelesen werden.
Ist kein Überschuss vorhanden, dann wird das MeanWell Netzteil komplett abgeschaltet. In der neuesten Schaltung V3 wird das Einschalten des Netzteils mit zwei Leistungsrelais vorgenommen. Mit einem kleinen Vorwiderstand lasse ich bei geringem Strom die großen Ladeelkos im Netzteil laden und schalte dann mit dem zweiten Relais voll durch. Für diese Version 3 habe ich auch schon ein passendes Leiterplatten Layout entwickelt.
Download Schaltung PV Überschusslader als PDF Datei (73 Kbyte)
Download Bestückung Leiterplatte oben als PDF Datei (30 Kbyte)
Download Leiterplattenlayout Unterseite als PDF Datei unten (14 Kbyte)
Weiter unten zwei Bilder der ersten Schaltungsentwicklung. Hier nutzte ich noch einen Stromsensor vom Typ ACS712. Das Netzteil kann leider nicht über die 12 Steuerleitungen komplett abgeschaltet werden. Die beiden Lüfter laufen einfach weiter. Daher habe ich jetzt die beiden Leistungsrelais eingesetzt.
…Stand 26.02.2025 – wird weitergeführt