of 26 /26
3.10.2017 1 Juha Vesa Kehityspäällikkö SESKO Sähköajoneuvojen latausjärjestelmien standardointi

Sähköajoneuvojen latausjärjestelmien standardointi · 2017. 10. 25. · Sähköauton varsinaiset lataustavat – SFS-EN 61851-1 (IEC 61851-1 Ed. 3.0 voimaansaattaminen EN-standardiksi

  • Author
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Sähköajoneuvojen latausjärjestelmien standardointi · 2017. 10. 25. · Sähköauton varsinaiset...

  • 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

  • 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?

    http://www.finlex.fi/fi/esitykset/he/2017/20170025.pdf

  • 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– [email protected]

    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– [email protected]

    http://www.sesko.fi/http://www.iec.ch/tc69http://www.iec.ch/tc64http://www.cenelec.eu/

    Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26