Elbilen i elnätet

 

Så enkelt var det nu inte, det nu gängse donet för kontrollerad laddning, det så kallade typ två-donet, standardiserades 2011 i IEC 62196-2 och vi vet ju hur många elbilar vi ser om dagarna. Sedan dess har det tillkommit ett kombidon för laddning med likström eller växelström och arbete startar nu med ett högeffektdon för snabbare laddning. Arbetet med dessa sker i kommittén för industriuttag och liknande, IEC SC 23H, i nära samarbete med elbilskommittén IEC TC 69.

 

Ingenting hindrar förstås vissa biltillverkare att ha egna kontaktdon eller att använda standarddonen och därutöver erbjuda något ytterligare. Så är det, standard är inte lag, även om EU-kommissionen i sin plan för en europeisk infrastruktur för alternativa bränslen särskilt nämner de standardiserade uttagen av typ 2.

 

Laddning i vanliga vägguttag, de så kallade Schukouttagen är inte särskilt lämplig men tolereras övergångsvis och för äldre fordon, om de kompletteras med en övervakningsdosa på sladden. De vanliga uttagen är inte konstruerade för den höga långvariga belastning som elbilsladdning innebär och strömmen bör därför begränsas till tio ampere, eller helst bara sex ampere.

 

 

Den på flera sätt centrala standarden från IEC TC 69 är den som har beteckningen IEC 61851-1 och som behandlar traditionell, konduktiv laddning. Den beskriver själva laddningssituationen och ställer vissa fordringar på den utrustning som deltar i laddningen, både i bilen och på platsen. Det är där de fyra laddningsmoderna beskrivs:

 

Så länge elbilsladdning var något för entusiaster räckte de beskrivningar som fanns i den standarden, tillsammans med de rätt grundläggande kraven i elinstallationsreglerna.

 

När laddning av elbilar blivit vanligare och laddstolpar blivit en produkt, har IEC 61851-1 fått revideras ett par gånger och renodlas till att bara beskriva det som just har med laddningen att göra, medan mer allmänna fordringar på laddstolpen och dess säkerhet förts över till en del sju i serien IEC 61439 om kopplingsutrustningar för lågspänning (IEC SC 121B).

 

Den delen är dock än så länge bara teknisk specifikation i IEC och frågan om den ska bli europeisk standard är under behandling i CENELEC.

 

De projekt och frågor som idag är mest aktuella inom IEC TC 69 handlar om automatisk anslutning, trådlös laddning och om kommunikation mellan fordon och nät.

 

Genom SEK TK 69 är svenska företag aktiva inom alla tre områdena. TK 69 har dessutom ett nära samarbete med andra kommittéer, främst SEK TK 23 och SIS TK 217 (ISO TC 22).

 

Automatisk anslutning för laddning (automated connection device, ACD) passar för bussar, och kanske också för lastbilar för distribution, när de lägger till vid fasta platser, till exempel hållplatser. Projektet gäller laddning med likström och omfattar hela konceptet, som kommunikation, skydd mot elchock, fysiskt gränssnitt och skydd mot överlast och kortslutning. Sådan laddning vid korta stopp är ett värdefullt komplement till traditionell laddning med sladd. Likströmsladdning förutsätter dock i allmänhet en mer komplicerad installation på laddplatsen.

 

Lustigt nog finns det ett liknande projekt på gång på europeisk nivå. Det handlar om ett kontaktdonsgränssnitt för laddning av elfordon med en anordning för automatisk anslutning för laddning med växelström. Projektet omfattar kontaktdonsgränssnittet, placeringen på fordonet, lägesdetektering och toleranser (fokus på kontaktens toleranser, inte nödvändigtvis toleranser för fordonets placering eftersom detta kan bli föremål för konkurrens på marknaden). Dessutom ska ingå fordring för montering och på säkerhet, miljötålighet, slitstyrka ("hållbarhet" skulle man sagt förr), villkor för spänning och ström samt en beskrivning av kontaktyper och kontaktarrangemang.

 

Projektet som just startar ska drivas i CENELEC TC 23H, industrikontaktdon, inklusive don för laddning av elbilar. Arbetet ska ske i nära samarbete de tekniska kommittéer som arbetar med standarder för elutrustning för trådbussar och tåg, CENELEC TC 9X, och för elbilsladdning, CENELEC TC 69X.

 

EU-kommissionen har lagt ett uppdrag till de europeiska standardiseringsorganisationerna, att de ska ta fram europeiska standarder för att stödja det nämna europeiska arbetet med att övergå till alternativa bränslen inom transportsektorn, och ACD passar in där. Andra projekt under samma uppdrag är till exempel de "vanliga" kontakterna för elbilsladdning och standardiserade kontakter för landström till fartyg.

 

 

Det andra större projektet gäller trådlös, induktiv laddning. Det är uppdelat i tre delar: allmänna och särskilda fordringar på system för energiöverföring med hjälp av magnetfält, fordringar samt kommunikation mellan fordon och laddstation. Den första delen, IEC 61980-1, har funnits ute ett par år men är redan under revision och förslag till de tre delarna arbetas nu fram parallellt med första CD för kommentering nu i vår.

 

Energiöverföringen sker ju med två spolar, en på laddplatsen och en i fordonet och tillsammans fungerar de som en transformator. En utmaning är ju positioneringen, så att de båda spolarna överlappar varandra så att kopplingen mellan de båda spolarna blir så stark som möjligt och så lite som möjligt av magnetfältet sprids utanför och runt om.

 

En möjlig väg är att bara standardisera den fasta delen och låta utformningen av den fordonsburna delen vara fri och att därutöver ställa krav på funktion, verkningsgrad, läckfält och liknande. Även här är det i första hand laddning av tunga fordon som är aktuell, med överföringseffekter på kanske 10 kW.

 

 

Det tredje stora projektet gäller kommunikation mellan elbil och laddstolpe och kanske vidare ut på nätet. I IEC 61851-1 finns en rudimentär kommunikation för övervakning av laddningsförloppet, till exempel ifall busungarna drar ur kontakten på natten.

 

Om man vill styra laddningen till exempel efter effekttillgången på en plats med flera laddstolpar eller för dra nytta av tider med lågt elpris, krävs en mer avancerad kommunikation. Ett stort projekt, gemensamt för ISO TC 22 och IEC TC 69, syftar till en standard för kommunikation mellan laddningsbart fordon och laddstation, ISO 15118.

 

Den består av flera delar, med allmänna regler, användningsfall, överföringsprotokoll och provningsanvisningar. Standarden, som har tyska rötter, kan ses som lite väl avancerad och ett användbart protokoll baserat på den enklare och i fordonssammanhang vanliga LIN-bussen förordas istället av somliga.

 

Kommunikationen består dels av signalering mellan fordon och laddstation, säkerhetsrelaterad eller för att övervaka och styra laddningen, dels av kommunikation som sträcker sig bortom laddstationen, både för styrning och för debitering.

 

Här kommer man in på frågan om affärsmodeller och om hur en eventuell betalning ska gå till (med kort eller över elräkningen?). Dessa frågor har inget enkelt svar.

 

 

Det finns förstås ytterligare projekt inom IEC TC 69. Framförallt kan nämnas arbetena – och diskussionerna – kring standarder för laddning av lättare fordon, som elmopeder och lätta servicefordon, typ golfbilar. Också här är det frågan om hur komplicerat man måste göra det hela, utan att frånsäga sig funktioner som kanske kommer att efterfrågas i framtiden.

 

Den tekniska kommittén IEC TC 69, och dess europeiska motsvarighet CENELEC TC 69X, arbetar alltså inte med själva elbilen, utom just de delar som är direkt berörda av själva laddningen. Några andra delar i elbilar omfattas av standarder som tas fram inom IEC men det mesta som är specifikt för elfordon hanteras inom ISO, i den mån det alls är föremål för traditionell standardisering.

 

Om man ser det hela från nätet, kan en ansluten elbil ses som ett batterilager som skulle kunna utnyttjas som reservströmkälla eller för belastningsutjämning. Här finns en koppling till utvecklingen av smarta elnät och till standarder från IEC TC 57 men frågan är förstås, hur intresserade biltillverkarna är av detta.

 

För att hålla uppe batteriernas livslängd, och därmed kundrelationen, vill de nog inte gärna låta utomstående styra laddning och urladdning allt för mycket. Även den som ska ut och köra vill nog ha ett ord med i laget.

 

Det finns ändå en koppling till standardserien IEC 61850 för styrning och rapportering i elnät. En tidigare teknisk rapport IEC 61850-90-8 överförs nu från TC 57 till TC 69 och bildar grunden för ett nytt projekt, IEC 63110, för hantering av information som hänger samman med laddningen och laddplatsen.

 

Även om affärsmodellerna för elbilsladdning inte har stelnat riktigt än, kan vi se hur standardiseringen sakta skiftar fokus. Från enkla och ganska konventionella kontaktdon till automatiska anordningar för bussar i hållbara samhällen och till överenskommelser som ska underlätta integrationen i de smarta elnäten. Och när fler än en tillverkare kan erbjuda en resa från Stockholm till Åre utan mer än en kvarts uppehåll för laddning och fika, då är elbilen här på riktigt.

 

Källa: Thomas Borglin, SEK-aktuellt