Sähköautojen latauskaapelit

meillä ja muualla

Teksti Jussa Nieminen

Sähköautoja ja lataushybridejä ladataan joko sähköverkosta saatavalla vaihtosähköllä (AC), tai pikalatausasemien syöttämällä tasasähköllä (DC). Akku ymmärtää vain tasasähköä, joten hitaammissa lataustavoissakin auton sisäinen laturi muuttaa vaihtosähkön tasasähkösi. Täyssähköautoissa on lähes aina sekä hitaamman latauksen että pikalatauksen mahdollisuus. Lataushybrideissä pikalatus on harvemmin tarjolla.

Tämän artikkelin kuvissa violetit latauspistoolit hyödyntävät auton sisäistä laturia ja sinivihreät pikalatauspistoolit syöttävät akkuun suoraan tasasähköä. Lopussa esitellään myös yksi oranssi haastaja.

Kevyin lataustapa on perinteisestä pistorasiasta lataaminen eli niin sanottu hidaslataus tai tilapäislataus. Hidaslatauskaapeli kannattaa olla mukana, jos autoa joutuu lataamaan sellaisissa paikoissa, joissa ei ole sähköautoille suunniteltuja latauspisteitä eikä julkista latausta ole lähettyvillä.

Latauskaapelin toisessa päässä on tavallinen pistotulppa, sen jatkona mystinen laatikko (josta alempana lisää) ja autoon kiinnitettävässä päässä sähköauton Tyypin 2 -latausliitin. Tällaisella kaapelilla pistorasiasta saa latausenergiaa parhaimmillankin vain parikymmenen kilometrin edestä tunnissa.

Pistorasialataus

Johdossa oleva mystinen laatikko on ohjausyksikkö, joka kertoo auton sisäiselle laturille sen, onko kaapeli kytketty jännitteiseen pistorasiaan ja millä maksimivirralla autoa saa ladata. Ihmelaatikko ei siis ole "laturi", vaan lähinnä turvalaite.

Hidaslatauskaapeli käyttää suomalaisen sähköverkon kolmesta vaiheesta vain yhtä, ja virtakin jää yleensä pieneksi. Suomalaisen tuotestandardin mukaisissa kaapeleissa maksimivirta on 8 ampeeria. Myös korkeampaa virtaa läpäiseviä tai säädettäviä kaapeleita saa käyttää, jos sellaisen löytää. Säädettävää voi suositella, sillä korkeinta 16 ampeerin virtaa läpäisevällä kaapelilla voi monissa pistorasioissa räpsäyttää sulakkeen tai väärinkäytettynä polttaa koko pistorasian.

Aikaisemmin hidaslatauskaapeli kuului aina uuden sähköauton varustukseen, mutta nykyisin sen joutuu usein ostamaan itse. Vaikka tällä kaapelilla latausteho on kaikista pienin, kaapeli saattaa ohjainyksiköstään johtuen olla varsin kallis.

Sähköautoa kuuluisi turvallisuuden ja helppouden nimissä ladata kiirettömissäkin tapauksissa oikealla sähköautojen latauslaitteella. Tämä tapahtuu eurooppalaisten standardien mukaan Tyypin 2 latausliittimillä. Suomalaisissa virallisissa teksteissä puhutaan tässä tapauksessa normaalitehoisesta latauksesta.

Latauskaapeli voi olla latauslaitteessa kiinteästi asennettuna, mikä onkin omakotitalojen tapauksessa yleinen ja suositeltava tapa. Toisaalta etenkin julkisissa latauslaitteissa on yleensä vain Tyypin 2 pistorasia, jolloin autoilijan täytyy kaivaa kaapeli omasta tavaratilastaan. Tämä on se toinen kaapeli, josta autoilija on vastuussa.

Tyypin 2 kaapeli tulee yleensä uuden auton mukana, ja silloin kaapelin ominaisuudet varmastikin vastaavat oman auton sisäisen laturin vaatimuksia. Kaverin autoon se ei kuitenkaan välttämättä käy.

Type 2

Auton sisäinen laturi voi toimia autosta riippuen 1-, 2- tai 3-vaiheisesti, joten kaapelit ovat 1- tai 3-vaiheisia. Kaapelin suurin sallittu virta voi olla esimerkiksi 16 ampeeria tai 32 ampeeria, lisättynä pienellä turvamarginaalilla. Näistä vaatimuksista pitää olla selvillä siinä tapauksessa, että joutuu itse ostamaan autoon uuden kaapelin. Se halvin versio saattaa olla yksinkertaisesti alimitoitettu.

Tyypin 2 kaapeleissa ei ole välissä ohjainyksikköä, koska auton sisäinen laturi ja latauslaite keskustelevat kaapelin välityksellä suoraan keskenään. Tärkeimmät viestit liittyvät virtarajoihin ja turvallisuustesteihin. Koska data kulkee vapaasti, voi latauslaite ilmoittaa autolle myös virtarajan muutoksesta esimerkiksi dynaamisen kuormanhallinnan tai muun älyominaisuuden ohjaamana. Hidaslatauskaapelissa vastaavaa tietoa ei saa liikkumaan.

Auton mukana kulkevassa kaapelissa toinen pää on hieman suurempi ja toinen pienempi. Suurempi tulee kiinni autoon ja pienempi latauslaitteeseen. Kahden auton välille kaapelia ei pysty kytkemään. Kaapelista kannattaa pitää hyvää huolta, koska se on väistämättä kuluva osa. Liittimen tai kaapelin vauriota on syytä epäillä, jos lataustapahtumissa on usein häiriöitä.

Kahdessa edellä kuvatussa tapauksessa kaapeli voi siis olla autoilijan vastuulla, mutta tasasähköä (DC) syöttävillä pikalatauspisteillä kaapeli on aina kiinteästi latauslaitteessa kiinni. Näissä tapauksissa latausliitin tunnetaan kirjainlyhenteellä CCS, joka tulee sanoista Combined Charging System. Tämä tarkoittaa yhdistettyä latausjärjestelmää, mikä viittaa siihen, että normaalitehoisen latauslaitteen ja pikalaturin latausliitin asetetaan autossa samaan pistorasiaan.

Pikalataus kuuluu nykyisissä täyssähköautoissa lähes poikkeuksetta varustukseen, mutta vanhemmista se voi puuttua. Pikalataus on harvinainen ominaisuus myös lataushybrideissä, joskin poikkeuksiakin on, etenkin mallistojen kalliimmassa päässä.

CCS2

Eurooppalainen pikalatausstandardi on tarkemmalta nimeltään CCS2, mikä johtuu siitä että liittimessä yhdistyy AC-latauksen Tyypin 2 liittimen ja DC-pikalatauksen ominaisuudet. Pohjois-Amerikassa ja Etelä-Koreassa käytetään CCS1-liittimiä, koska pikalataus yhdistyy normaalitehoisen latauksen vanhempaan Tyypin 1 latausliittimeen. Lisää näistä alempana artikkelissa.

Myös pikalatausliittimissä tiedonsiirto on olennaisessa asemassa. Latausasemassa ja autossa on enemmän turvallisuuteen liittyvää laitteistoa, minkä lisäksi latausjännitettä ja virtaa joudutaan säätämään monta kertaa jokaisen lataustapahtuman aikana. Kaapeleissa huomionarvoista on myös niiden paksuus ja painavuus. Suurien latausjännitteiden ja -virtojen käyttö edellyttää paksuja eristeitä ja joissakin tapauksissa jopa jäähdytettyjä kaapeleita.

CCS-standardin käyttöä vaaditaan EU-asetuksessa kaikilta julkisilta pikalatausasemilta. Rinnalla voi olla muitakin, käytännössä japanilaisen CHAdeMO-standardin pikalatureita, mutta vain CCS on pakollinen.

Edellä kuvattu CCS on siis eurooppalainen standardi ja vaatimus, mutta kun ensimmäiset pikalaturit ja niitä käyttävät autot tulivat myyntiin 2010-luvun alussa, puuhamiehinä olivat japanilaiset autovalmistajat. CCS-standardia ei vielä ollut olemassa, joten japanilainen CHAdeMO-pikalatausstandardi pääsi vauhtiin 100 prosentin markkinaosuudella. Lähettiläinä toimivat etenkin Mitsubishin ja Nissanin ensimmäiset sähköautot ja pian niiden jälkeen markkinoille tulleet eteläkorealaiset autovalmistajat.

CHAdeMO

Nyt eurooppalaisilla markkinoilla on myynnissä enää yksi tai kaksi automallia, joiden pikalatauksessa käytetään CHAdeMO-liitintä. Näissä autoissa tasasähkölataukselle ja vaihtosähkölataukselle on omat, yleensä vierekkäiset pistorasiansa. Euroopassa vaihtosähkölataukseen on uusissa autoissa pakko käyttää Tyypin 2 liitintä, mutta autojen kotimarkkinoilla latausliitin on joko japanilainen Type 1 tai Kiinalainen GB/T.

CHAdeMO-standardilla ei näytä olevan tulevaisuutta Euroopassa tai USA:ssa, mutta japanissa se on voimissaan. Suunnitteilla on CHAdeMOn ja kiinalaisen GB/T-pikalatausstandardin yhdistäminen seuraavassa sukupolvessa. Tämä CHAdeMO 3.0 tunnetaan myös nimellä ChaoJi. Tätä liitintyyppiä CHAdeMOn taustaorganisaatio markkinoi myös uusille standardoimattomille alueille esimerkiksi Etelä-Amerikassa ja Afrikassa.

Type 1

Japanilaista alkuperää oleva AC-latauksen liitin Tyyppi 1 on ollut yleisesti käytössä myös Pohjois-Amerikassa ja Etelä-Koreassa. Liitin on käytössä myös kaikkein vanhimmissa Suomen teillä liikkuvissa sähköautoissa ja lataushybrideissä, jotka ehtivät myyntiin ennen Tyypin 2 liittimen muuttumista EU-vaatimukseksi. Tyypin 1 liitin mahdollistaa vain yksivaiheisen AC-latauksen, mutta parhaimmillaan varsin suurella virralla, ja älyominaisuudetkin ovat selvästi pistorasialatausta paremmalla tasolla.

CCS1

Eurooppalaisen CCS2-liittimen serkku CCS1 on ovaalimaisen DC-liittimen ja pyöreän Tyypin 1 -liittimen yhdistelmä. Tätä pikalatausliitintä käytetään pääasiassa Pohjois-Amerikassa ja Etelä-Koreassa, mutta amerikkalaisilla markkinoilla kilpailijaksi noussut NACS-standardi on yllättäen viemässä siitä voiton. Samalla moni valmistaja luopuu myös Tyypin 1 AC-latauksesta.

GB/T (AC)

Kiinalaisessa GB/T-standardissa AC- ja DC-latausliittimet ovat erillään samaan tapaan kuin CHAdeMO ja Tyyppi 1 Japanissa. Pienitehoisemman AC-liittimen muoto on samankaltainen kuin eurooppalaisessa Tyypin 2 liittimessä, mutta ne eivät ole keskenään yhteensopivia.

GB/T (DC)

Kiinalaisessa pikalatausstandardissa tasasähköä syötetään oman DC-liittimensä kautta. Liitin näyttää samankaltaiselta kuin CHAdeMO, eikä olekaan ihme, että näitä kiinalaista ja japanilaista standardia ollaan yhdistämässä seuraavan sukupolven myötä. Yhteistyönä kehitettävä seuraavan sukupolven ChaoJi-liitin ei kuitenkaan ole enää pyöreä.

Kaikki edellä mainitut sähköautojen lataamisen kaapeli- ja liitintyypit ovat jonkinlaisten yleisten standardointijärjestöjen tai useiden yritysten yhteenliittymien luomia kokonaisuuksia. Näistä poikkeavan ratkaisun on vuodesta 2012 tarjonnut Tesla. Amerikkalaisvalmistaja lähti heti alusta alkaen liikkeelle omalla latausliittimellään nimeltä NACS eli North American Charging System.

Tämän liittimen kautta onnistuu AC-lataus yksivaiheisesti ja DC-lataus yli 200 kilowatin teholla. Myös data kulkee tehokkaasti liittimen läpi, minkä ansiosta Tesla on ollut pioneeri maksupalvelun automatisoinnissa. Kun Teslaa lataa valmistajan omalla pikalaturilla, maksutapahtuman aloittamiseen riittää latauskaapelin liittäminen autoon. Kätevää.

Nyt NACSista on suunnitteilla seuraava sukupolvi, jonka myötä Tesla on alkanut markkinoimaan järjestelmää myös muille autovalmistajille, vieläpä onnistuneesti. NACS on yllättäen muodostumassa nimensä mukaiseksi yleisamerikkalaiseksi standardiksi.

NACS

Tesla on vuoden 2023 aikana tehnyt yhteistyösopimuksia useiden autovalmistajien kanssa, minkä seurauksena pääosa Pohjois-Amerikassa sähköautoja myyvistä valmistajista on jo ilmoittanut ottavansa käyttöön Teslan NACS-liittimen. Ensialkuun yhteistyötä viritellään niin, että muiden valmistajien autoja pääsee lataamaan Teslan Supercharger-verkostossa adaptereiden avulla. Ja vuodesta 2025 alkaen autot varustetaan NACS-pistorasioilla.

North American Chargin System muuttuu siis todellakin pohjoisamerikkalaiseksi latausjärjestelmäksi. Samalla Tesla joutuu luopumaan tämän standardin yksinvaltiudesta, ja vastuu standardin kehitykseltä siirtyy amerikkalaisten autoinsiönöörien kattojärjestön SAE:n vastuulle. Muutos mahdollistaa latausliittimien käytön myös muille latauslaitteiden valmistajille, eli Tesla ei ole saamassa latausverkostojen monopolia.