3.10.2017 1

Juha VesaKehityspäällikkö SESKO

Sähköajoneuvojen latausjärjestelmien standardointi

3.10.2017 2

Standardointiorganisaatio

Maailma

Eurooppa

Suomi

Yleinen Sähkötekniikka Televiestintä

IEC = International Electrotechnical CommissionCENELEC = European Committee for Electrotechnical Standardization

TC 22/SC 21ISO

TC 301

23H, 64, 69, 121B

23H, 64, 69X

SK 23, SK 64, SK 69

3

IEC-, EN- ja SFS-standardien valmistelu (tuotteet, esim. SFS-EN 61439-1)

WG/MT/PT-ryhmien kansalliset jäsenet

IEC CENELEC SESKOEhdotus uudeksi työkohteeksi (NP)

Äänestyskierros (CDV)

IEC-standardi

Parallel CDV-äänestys

Parallel FDIS-äänestys

EN-standardi

Aloite tai äänestys NP-ehdotukseen ja kommentit ehdotukseen

Kansallinen lausuntokierros

Äänestykset (IEC & CENELEC)

Lausunnot tarvittaessa (CENELEC)

Äänestykset (IEC & CENELEC)

Kansallinen lausuntokierros

SFS-EN-standardi

Valmisteluvaihe

YLLÄPITOJAKSO

Loppuäänestys (FDIS)

BT:n ratifiointi SESKOn toimitusjohtaja

Ylläpito

Lausuntokierros (CD) Lausunnot ehdotukseen viimeistään (SK/SR)

3.10.2017

UAP

UAP

SESKO

IEC-standardi

Standardin valmistelu SK-komiteassa

Kansallinen lausuntokierros

Standardin täsmentäminen

SFS-standardi

SFS-standardin uusiminen

SESKOn hyväksyntä

Kansallinen aloite

Standardin julkaiseminen (SFS)

”Puhtaasti kansallisten” standardien valmistelu (SFS 6000)

Vilamourailmoitus

HD-asiakirja

Notifikaatio

3.10.2017

3.10.2017 5

Sähköauton standardoinnin teknisiä haasteita √ Auton turvallisuus - suuret jännitteet < 400 V vs. 12 V/24 V (normaali käyttö, huolto,

poikkeustilanteet)√ Latausjärjestelmän turvallisuus - suuret jännitteet ja virrat < 1000 V/200 A (350 A)√ Auton EMC ja matalataajuiset häiriöt 2 kHz…150 kHz ladattaessa√ AC-lataus (lataustavat 1, 2 ja 3) & DC-lataus (lataustapa 4) & Johdoton lataus

• AC-latauksen pistokytkimet (IEC 62196-2)• DC-latauksen pistokytkimet (IEC 62196-3) • Kotitalouspistokytkimet

– Liittyminen sähköverkkoon ja kuormitusten hallinta *– Useiden autojen lataamisesta johtuvat (paikalliset) verkkovaikutukset *– Tunnistus, laskutus, tiedonsiirto, tietoturva *√ Kansalliset asiat (asennukset, olemassa olevan infran hyödyntäminen,

kuormitusten optimointi, maantieteelliset seikat, ilmasto, suola)

* Standardointi toistaiseksi kesken ja painopistealueena tällä hetkellä.

3.10.2017 6

Sähköautojen rakenne

Plug-in Hybrid Electric VehicleAC-latausAkuston koko < 12 kWhPHEV toimintasäde 10-50 km

Battery Electric VehicleDC- ja AC-latausAkuston koko > 20 kWhBEV toimintasäde 50 - 500 km

Ladattava hybridi Täyssähköauto

3.10.2017 7

Energian kulutus ja siirto

Latausaika vaihtelee akun kapasiteetin, varaustason, lämpötilan sekä ulkolämpötilan ja lataustehon mukaan

0,2 kWh/km24 kWh = 120 km60 kWh = 300 km

Teholataus

Hidas lataus

10 20 30 40 50 60

Teho

kW

Latausaika min

10

20

30

40

50

3.10.2017 8

Sähköauton varsinaiset lataustavat – SFS-EN 61851-1 (IEC 61851-1 Ed. 3.0 voimaansaattaminen EN-standardiksi kesken)

Sähköauton peruslataus (lataustapa 3)– Vaihtosähkösyöttö erityisestä sähköautopistorasiasta – Tunnistus- ja valvontajärjestelmä– Latauspisteen pistorasioiden mitoitusvirta on 63 A yksi- tai

kolmivaiheisena. Pistorasiasta otettava virta valitaan automaattisesti käytössä olevan syöttöverkon mukaan

– Max. 22 kW (43 kW)– V2G-kommunikaatio mahdollistaa kuormitusten

ohjauksen, virran syötön verkkoon jne.

Sähköauton teholataus (lataustapa 4)– Tasasähkölataus ulkopuolisella tasasähkölaturista– Max. 50 kW (erityisratkaisuin jopa 350 kW)– Latausjohto kiinteästi latauspisteessä

3.10.2017 9

Kotilataus ja kevyet sähköajoneuvot

Hidaslataus/tilapäinen (lataustapa 2) SFS-EN 61851-1– Vaihtosähkösyöttö tavanomaisesta maadoitetusta

kotitalouspistorasiasta tai kolmivaiheisesta voimapistorasiasta liitäntäjohdolla, jossa on tarvittavat suoja- ja ohjauslaitteet (ml. vikavirtasuoja) sisältävä yksikkö

– Latausvirta rajoitettava pitkäaikaisessa käytössä 8 A:iin (kotitalouspistorasia)

LEV-lataus (lataustapa 1) IEC 61851-3– Vaihtosähkösyöttö tavanomaisesta

maadoitetusta kotitalouspistorasiasta, joka on suojattu kiinteään asennukseen kuuluvalla vikavirtasuojalla

3.10.2017 10

Johdoton lataus, akunvaihto

Johdoton lataus

IEC 61980-1:2015 Electric vehicle wireless power transfer systems (WPT) - Part 1: General requirements

Draft IEC/TS 61980-2 Ed. 1.0 - Part 2: Communication between EV and infrastructure with respect to wireless power transfer (WPT) systems, valmistuu 2017

Draft IEC/TS 61980-3 Ed. 1.0 Part 3 specific requirements for the magnetic field power transfer systems, valmistuu 2017

Akunvaihtoasemat

IEC/TS 62840-1 Ed. 1.0 Electric vehicle battery swap system Part 1: General and guidance

IEC 62840-2 Ed. 1.0 Part 2: Safety requirements

3.10.2017 11

Latausjärjestelmän turvallisuusstandarditLatauspisteestä autoonSFS-EN 61851-1 Yleiset turvallisuusvaatimuksetSFS-EN 61851-21 On- ja off-board-laturin EMC, verkkovaikutuksetSFS-EN 61851-23 DC-latausasemaSFS-EN 61851-24 DC-latausasema/EV-kommunikaatioSFS-EN 62196-1 ja -2 AC-pistokytkinSFS-EN 62196-1 ja -3 DC-pistokytkinSFS-EN 50620 Latauskaapeli ja SFS-EN 62752 Suojalaiteyksikkö

Sähköverkosta latauspisteeseenSFS 6000-7-722 Latauspisteen asennus ja syöttöIEC/TS 61439-7 Lataustolppa (koteloinnit yms.)SFS-EN 61000-6-2 ja -3 EMC, immuniteetti ja emissioSFS-EN 61140 Suojaus sähköiskultaSFS-EN 61508 Sähköisten järjestelmien toiminnallinen turvallisuus

3.10.2017 12

Sähköauto-, kommunikaatio-, tietoturvastandardit

Kommunikaatio & SecurityISO/IEC 15118 -sarja V2G tiedonsiirtoSFS-EN 61850-7-420 DER DatamodelsISO/IEC 15408 –sarja Security technicsISO/IEC 27001-1 Security technicsIEC 63110 Protocol for Management of EV charging and discharging infrastructuresIEC 63119 Information exchange for EV charging roaming service

Auton turvallisuusISO 6469 ja ISO 17409

AkustoSFS-EN 62660-1, -2, -3ISO 12405-1, -2, -3

Auton EMC (yleinen)ISO 7637, 11451 ja 11452

3.10.2017 13

Latausjärjestelmän yleinen turvallisuus (SFS-EN 61851-1)– Scope – Normative references – Terms and definitions– General requirements – Classification– Charging modes and functions– Communications– Protection against electric shock– Conductive electrical interface

requirements– Requirements for adaptors– Cable assembly requirements– EV supply equipment constructional

requirements and tests– Overload and short-circuit protection– Automatic reclosing of protective devices – Emergency switching or disconnect

(optional)– Marking and instructions– Annexes (e.g. control pilot function, current

coding, charging circuit diagrams)

Degrees of protection against access to hazardous live partsStored energy Disconnection of plug connected EVSELoss of supply voltage to permanently connected EVSE Fault protectionProtective conductorResidual current protective devicesSafety requirements for signalling circuits between the EVSE and the EV Isolating transformers

Mechanical switching devices (Switch, Contactor, CB, Relay, etc.)Clearances and creepage distances & IP classes Touch current Dielectric withstand voltage & Insulation resistance Temperature rise Damp heat functional testMinimum temperature functional test Mechanical Strength

3.10.2017 14

– Scope– Normative references– Terms and definitions– Conductor arrangement and system earthing– Division of installation (a dedicated circuit for electric vehicles)– Protection for safety (protection against electric shock)– Measures against electromagnetic influences– Requirements for wireless charging– Selection and erection of electrical equipment– Operational conditions and external influences (water, foreign objects, impacts)– Isolation, switching and control– Devices for protection against indirect contact by automatic disconnection of supply (RCD)– Devices for protection against overcurrent– Co-ordination of various protective devices– Protective conductors– Socket-outlets and vehicle connectors– Low voltage generating sets (charging EV from battery banks, feeding back electricity from

electric vehicles into installation)

Kursivoituna muutokset standardiin SFS 6000-7-722:2012 verrattuna

Sähköajoneuvojen syöttö (SFS 6000-7-722:2017)

3.10.2017 15

Sähköautojen pistokytkimet

Type 1 Type 2max. 3 x 63 A, 480 V AC

Eurooppalaiset ratkaisutjulkisissa latauspisteissä AFI-direktiivin (2014/94/EU) myötä

Lataustapa 3 (peruslataus) – SFS-EN 62196-2

CHAdeMO

CCS 2 (Combo 2)200 A, 1000 V DC

Lataustapa 4 (teholataus) – SFS-EN 62196-3

3.10.2017 16

EU:n direktiivi liikenteen vaihtoehtoisista käyttövoimista

Enintään 22 kW

Yli 22 kW

31.12.201931.12.202231.12.201631.12.2018 wireless, 31.12.2019 connectors

3.10.2017 17

Eri automerkeille eri pistokkeita CHAdeMO

CCS

AC

Lähde: ABB

3.10.2017 18

* bei einem Verbrauch von 15 kWh/100 km

Power-Enhancement

Today: DC ≤ 50 kW Phase 1: DC ≤ 150 kW Phase 2: DC ≤ 350 kW

ACDC

AC

DC

DC 10 kW 20 kW 50 kW 100 kW 150 kW 200 kW 350 kW

Charging time for 100 km ~ 25 min <12 min~ 90 min <5 min

AC 1-3 ph 3,7 kW 11 kW 22 kW 43 kW

perspektivisch

CCS – The next level!

3.10.2017 19

CCS2 + thermal cooling, 1000 V/400 A (Draft) – High power charging

Draft IEC TS 62196-3-1 Ed.1– Jäähdytyksellä saadaan latauskaapelin johdinpoikkipinta (ja massa) putoamaan

järjellisiin arvoihin (240 mm2 70 mm2)– Jännite 200 – 920 V DC– Latausteho 150 – 350 kW– Valmis IEC/TS: 2019-06

3.10.2017 20

High load (HL) plug and socket-outlet (Draft)IEC 60884-1 Normaali pistokytkin

– Lämpenemistesti 22 A, 1 h– ΔT = 45 K– Ripustuskuorma 0,5 kg– Kuormitus täydellä mitoitusvirralla

tilapäistä

IEC 60884-1 High load -pistokytkin– Puristusliitokset– Solidit kosketintapit– 16 A/2,5 mm2– Lämpenemistesti 26 A, 5 h +1 h, min. 125

jaksoa– ΔT = 35 K– Pitkäaikainen kuormitus täydellä

mitoitusvirralla

Puoli miljoonaa lämmityspistorasiaa...Sähköautokäytössä ollut kotitalouspistorasia

Standardin IEC 60884-1 seuraavaan painokseen on tarkoitus lisätä vaatimukset ns. ”parannetulle schukolle”. Moni maa kuitenkin vastustaa konseptia, koska HL-pistotulppa sopii tavalliseen pistorasiaan ja sähköauton peruslataukseen on standardoitu sitä varten tarkoitettu pistokytkin (IEC 62196-2). IEC-standardi valmistuu n. 2019. Sen jälkeen uusitaan SFS 5610.

3.10.2017 21

Sähköajoneuvojen lataaminen kiinteistöjen sähköverkoissa– http://www.sesko.fi/standardit/standardoinnin_aihealueita/sahkoautot_ja_latausjarjestelmat/lataussuositus_2014

SESKOn SK 69:n suositus 2014 (2. painos)

3.10.2017 22

Kansallisen suosituksen pääsanoma

Latausverkon tekniset vaatimukset– Asennukset SFS 6000 (SFS 6000-7-722) mukaisesti– Pistorasiat suojataan mitoitustoimintavirraltaan max. 30 mA vikavirtasuojilla (tyyppi B tai

tyyppi A + dc-valvonta) [Muuttunut vaatimus uuden SFS 6000-7-722 myötä]– Syöttävään ryhmäjohtoon vain lataamiseen ja lämmittämiseen tarkoitettuja piirejä– Tehonrajoitusta voidaan käyttää, jos syötetään useampia latauspisteitä– Latauspistekohtainen ohjaus, tunnistus ja tarvittaessa mittaus– Maakaapelit asennetaan suojaputkeen– Mitoitetaan kestämään pitkäaikaista täyttä kuormitusta kesällä (ilma 30 °C, maa 20 °C)– Latauspisteen osalta otetaan huomioon ulkoiset tekijät (lumi, maantiesuola)

Latausverkon suunnittelu– Järjestelmän kunto, kuormitus, häiriötaso ja uuden kuormituksen liittämismahdollisuus– Valitaan käyttöön ja ympäristöön soveltuvat latauspisteet, lukumäärä, sijoittelu jne.– Syötöt. Varaudutaan kuormituksen ohjaukseen, mittauksen järjestämiseen ja etähallintaan

Latausverkon kunnonvalvonta– Vikavirtasuojille, pistokytkimille ja muille säännöllistä huoltoa ja tarkastusta tarvitseville

laitteille kirjallinen kunnossapito-ohjelma

3.10.2017 23

Viranomaisasiat ja lainsäädäntö

Rakennusten energiatehokkuusdirektiiviin (EPBD) uusinta– Uusinta vireillä 2018-2020.– Tarkoitus vaatia, että uusiin ja peruskorjattaviin rakennuksiin (liikerakennukset ja julkiset

rakennukset, ei asuinrakennukset) on tehtävä yksi latauspiste kymmentä ajoneuvoa kohti ja muihin pysäköintipaikkoihin on tehtävä varaukset latausmahdollisuutta varten.

– Näihin latauspisteisiin on ehdotettu tehorajaksi vähintään 7 kW.

HE25/2017 Hallituksen esitys eduskunnalle laiksi liikenteessä käytettävien vaihtoehtoisten polttoaineiden jakelusta

– AFI-direktiivin kansallinen käyttöönotto– http://www.finlex.fi/fi/esitykset/he/2017/20170025.pdf .– Lain tarkoituksena on varmistaa yhteiset tekniset määrittelyt vaihtoehtoisten polttoaineiden

julkisille lataus- ja tankkauspisteille– Oleellista on, että sähköautojen julkinen lataaminen on hoidettava älykkäästi ja siinä

edellytetään peruslataukseen käytettävän Type 2 -pistokytkimiä. Sähköauto ja sen lataaminen on entistä enemmän osa sähköverkkoa ja -markkinaa.

– Valtion tavoitteena on saada Suomeen 250 000 sähköajoneuvoa vuoteen 2030 mennessä.– Eduskunta on hyväksynyt lain 2017-06-28. Voimaan 2017?

3.10.2017 24

Sähköistyvän liikenteen vaikutukset standardointiin– Sähköturvallisuudesta ei tingitä– Uusiutuvien luonnonvarojen hyväksikäytön myötä

standardointityö on jo tehostunut monilla aihealueilla (energiavarastot, hajautettu pientuotanto)

– Uudet energiatehokkaat ratkaisut ja uudet sovellukset antavat haastetta myös vanhojen teknologioiden standardointiin (elektroniikan lisääntyminen, EMC-häiriöt)

– Tuotestandardien lisäksi järjestelmien yhteensopivuus korostuu (tuotteista järjestelmiin)

– Kommunikaatiostandardien merkitys kasvaa– Ajoneuvosta osa sähköverkkoa– Tekniset spesifikaatiot ja muut esistandardit yleistyvät

Standardointirakenteet ovat olemassa ja toimivat– Työtä tehdään aktiivisesti eri ja ryhmissä– Suomesta osallistutaan aktiivisesti kansainväliseen standardointiin– Standardeihin voi ja pystyy vaikuttamaan, nimenomaan kansainvälisissä työryhmissä– Jokainen voi valita osallistumistasonsa – seuraa, valvo tai vaikuta

3.10.2017 25

Suunnannäyttäjä - autoteollisuus vai teleoperaattori?

3.10.2017 26

Standardien tilaaminen– sales@sfs.fi

Lisätietoja standardoinnistaStandardoinnin seuraaminen

– www.sesko.fi– www.iec.ch/tc69– www.iec.ch/tc64– www.cenelec.eu

Standardointiin osallistuminen ja vaikuttaminen– SESKOn SK-komiteat ja seurantaryhmät– SK 64 Pienjännitesähköasennukset– SK 69 Sähköautot ja latausjärjestelmät

Lisätietoja– juha.vesa(at)sesko.fi– asiakaspalvelu@sesko.fi