Solucions de càrrega de dispensadors de pantògraf invertit de 600 A per a cotxeres d'autobusos elèctrics

Solucions de càrrega de dispensadors de pantògraf invertit de 600 A per a cotxeres d'autobusos elèctrics

Els pantògrafs s'utilitzen habitualment per a la càrrega oportunista d'autobusos elèctrics (E-Buses). Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de càrrega, ha sorgit una nova generació de pantògrafs per satisfer les necessitats de càrrega ràpida a les cotxeres.

Aquest article explora primer els pantògrafs utilitzats per carregar autobusos elèctrics i després introdueix la seva aplicació en la càrrega oportunista. Finalment, proposem la possibilitat dels pantògrafs com a carregadors ràpids per a autobusos elèctrics a les cotxeres.

Pantògrafs Els pantògrafs tenen braços en forma de tisora ​​que s'utilitzen per connectar el sostre de l'autobús a un pal fix a l'estació de càrrega de pantògrafs. El sistema de pantògrafs per a autobusos elèctrics es deriva del del tren lleuger o dels tramvies. Quan un autobús elèctric arriba a una estació de càrrega de pantògrafs, el pantògraf s'estén automàticament. En contacte, la bateria de l'autobús elèctric pot començar a carregar-se.

Els pantògrafs són carregadors d'alta capacitat, que normalment oscil·len entre els 150 kW i els 550/650 kW. Sovint s'utilitzen com a connexions temporals a estacions de càrrega designades al llarg de la ruta per reposar l'energia de l'autobús elèctric. Això es coneix com a càrrega oportunista.

Configuracions del pantògraf

Hi ha dues configuracions de càrrega de pantògraf: el pantògraf pot pujar des del sostre de l'autobús (tipus elevador de pantògraf) o es pot estendre cap avall des de l'estació de càrrega per connectar-se amb l'autobús (tipus de descens de pantògraf).

Sistema de baixada de pantògraf
En un sistema de descens de pantògraf, el pantògraf invertit baixa des de la part superior de l'estació de càrrega i es connecta a una via al sostre de l'autobús, connectant-se així a la bateria.

El pantògraf rep les trucades entrants de l'autobús sense fil, es connecta i inicia el procés de càrrega.

Sistema d'elevació de pantògrafs
En un sistema d'elevació de pantògraf, el pantògraf es munta al sostre de l'autobús elèctric. Quan l'autobús arriba a l'estació de càrrega, el pantògraf s'eleva del sostre i estableix una connexió elèctrica amb el connector de l'estació de càrrega.

Dels dos sistemes, el sistema d'elevació del pantògraf és tècnicament més fàcil d'implementar. Aquest tipus de pantògraf és controlat pel conductor des de dins de la cabina, mentre que el sistema de baixada del pantògraf requereix infraestructura Wi-Fi per activar la connexió.

La càrrega in situ per a autobusos elèctrics pot no ser suficient per satisfer les necessitats operatives de la ruta, especialment per a llargues distàncies de funcionament. En aquest punt, l'autobús elèctric necessita ser recarregat o carregat ràpidament. Els pantògrafs instal·lats a la ruta poden ampliar l'abast de l'autobús durant el funcionament. Per tant, a més de carregar els autobusos elèctrics a la nit a l'estació, el pantògraf i el seu carregador d'alt voltatge poden proporcionar una càrrega ràpida, permetent que els autobusos elèctrics circulin en rutes més llargues durant tot el dia. Els pantògrafs normalment es troben a les parades d'autobús, terminals o parades principals al llarg de la ruta.

Potència de càrrega del pantògraf
La potència de càrrega dels pantògrafs oscil·la entre els 150 kW i els 600 kW. Una càrrega completa d'un autobús elèctric pot trigar de 5 a 20 minuts. La càrrega ràpida (no necessàriament una càrrega completa) pot trigar de 5 a 7 minuts. La càrrega es pot fer durant les parades a les estacions d'autobusos. Els passatgers poden pujar i baixar normalment durant la càrrega.

El pantògraf com a dispositiu de càrrega ràpida
En alguns països desenvolupats, també s'instal·len pantògrafs a parades importants al llarg de la ruta, a més dels de les estacions terminals. Els autobusos elèctrics es carreguen ràpidament mentre els passatgers pugen i baixen en aquestes parades. Segons s'ha informat, una estació de pantògrafs de "càrrega instantània" de 600 quilowatts a Ginebra ha estat capaç de reposar ràpidament les bateries en 15-20 segons.

Estacions de càrrega lenta i ràpida
La tecnologia de càrrega a les estacions de càrrega està en constant evolució. Inicialment, les estacions de càrrega utilitzaven carregadors de CA endollables, que trigaven entre 6 i 8 hores a carregar completament un autobús elèctric. Aquest mètode de "càrrega lenta" no era ideal:

· Per a les empreses amb grans flotes d'autobusos elèctrics, la demanda de càrrega era alta.

· Per a situacions en què el temps de càrrega disponible a la nit era molt més curt que el temps de càrrega del carregador de CA.

· Els carregadors de corrent altern requerien que els autobusos elèctrics tinguessin convertidors a bord. Els convertidors a bord tenen una capacitat limitada i, per tant, solen ser petits, cosa que resulta en temps de càrrega més llargs.

Per a les estacions que fan la transició de carregadors de CA "lents" a carregadors ràpids, la inclinació natural és adoptar carregadors ràpids de CC endollables. El convertidor de càrrega de CC es troba a l'equip de càrrega, no al bus elèctric. Per tant, els convertidors externs poden tenir una capacitat de conversió més gran. Això no només augmenta la velocitat de càrrega, sinó que també redueix el temps de càrrega.

Normalment, carregar un autobús amb un carregador ràpid de corrent continu endollable amb una potència no superior a 100 kW triga unes quatre hores, depenent de la capacitat de la bateria.

 

Els autobusos elèctrics poden estar equipats amb un sistema de càrrega ràpida de pantògraf per permetre la càrrega de la bateria a les parades del recorregut i a les cotxeres, millorant així l'eficiència operativa i la velocitat de rotació.

Hi ha dos mètodes d'instal·lació per al sistema de pantògraf: el pantògraf es pot muntar al sostre de l'autobús o directament a la pila de càrrega (pantògraf invertit).

La infraestructura existent normalment determina l'elecció del tipus de pantògraf. Si una ciutat ja té estacions de càrrega de pantògrafs aèries, els operadors solen optar per una solució invertida, que consisteix a instal·lar rails de càrrega únicament als vehicles.

L'estació de càrrega de pantògraf és una instal·lació de càrrega a la carretera que disposa d'una estructura elevada. Quan arriba un autobús, els punts de contacte de la unitat elevada baixen i es connecten al rail del sostre davanter de l'autobús, permetent una càrrega ràpida de CC d'alta potència.

iEngineering Group ofereix solucions de càrrega de CC d'abast ampliat per a autobusos elèctrics. La nostra sèrie iPower integra hosts d'estacions de càrrega i pantògrafs en una solució compacta i eficient.

El sistema admet tres mòduls funcionals: càrrega de connectors, càrrega de pantògrafs i retroalimentació de xarxa (de CC a CA). És molt adequat per a estacions de càrrega ràpida als punts inicial i final de les línies elèctriques i es pot personalitzar fins a una potència màxima de 400 kW.

• Baixada del pantògraf: Com que el motor de l'actuador del pantògraf es troba al costat del carregador i no al costat del bus, s'afegeixen diversos passos a mesura que el bus ha d'indicar al carregador que baixi. El bus estableix una connexió wifi amb el carregador (preferiblement assegurada) i després indica al carregador que baixi el pantògraf. Com que hi pot haver diversos carregadors a prop, el carregador ha d'assegurar-se que el bus que hi ha a sota és el que sol·licita el pantògraf (i no un bus veí) ​​i que està correctament posicionat. Ho fa mitjançant un sistema de posicionament RFID amb balises al bus. Un cop el carregador ha confirmat la posició i la identitat del bus, pot baixar el pantògraf. Aquests components de comunicació wifi i RFID addicionals, i els controladors associats, afegeixen una complexitat considerable. El controlador del pantògraf del costat del carregador és un component afegit en comparació amb la pujada del pantògraf. Com que només s'utilitza per a autobusos, continuarà sent un producte especialitzat de baix volum. Això farà que hi hagi menys fabricants de carregadors que puguin admetre la baixada del pantògraf, i amb un cost i una complexitat electrònica més elevats.