Řešení nabíjení s obráceným pantografem 600 A pro depa elektrických autobusů

Řešení nabíjení s obráceným pantografem 600 A pro depa elektrických autobusů

Pantografy se běžně používají k oportunistickému nabíjení elektrických autobusů (E-Busů). S neustálým vývojem technologie nabíjení se objevila nová generace pantografů, které splňují potřeby rychlého nabíjení v depech.

Tento článek nejprve zkoumá pantografy používané k nabíjení elektrických autobusů, poté představuje jejich použití v oportunním nabíjení. Nakonec navrhujeme možnost pantografů jako rychlonabíječek pro elektrické autobusy v depech.

Pantografy Pantografy mají ramena ve tvaru nůžek, která se používají k připojení střechy autobusu k pevné tyči u nabíjecí stanice pantografů. Systém pantografů pro elektrické autobusy je odvozen od systému lehké železnice nebo tramvají. Když elektrický autobus dorazí k nabíjecí stanici pantografů, pantograf se automaticky vysune. Po kontaktu se může začít nabíjet baterie elektrického autobusu.

Pantografy jsou vysokokapacitní nabíječky, obvykle s výkonem od 150 kW do 550/650 kW. Často se používají jako dočasné připojení k určeným nabíjecím stanicím podél trasy k doplnění energie elektrobusu. Tomu se říká oportunistické nabíjení.

Konfigurace pantografů

Existují dvě konfigurace nabíjení pantografu: pantograf se může zvedat ze střechy autobusu (typ se stoupajícím pantografem) nebo se může z nabíjecí stanice vysouvat dolů a spojit se s autobusem (typ se spouštěcím pantografem).

Systém spouštění pantografu
V systému spouštění pantografu se obrácený pantograf sjíždí z horní části nabíjecí stanice a připojuje se ke kolejnici na střeše autobusu, čímž se připojuje k baterii.

Pantograf bezdrátově přijímá příchozí hovory z autobusu, připojuje se a zahajuje proces nabíjení.

Systém stoupání pantografu
V systému s pantografem je pantograf namontován na střeše elektrického autobusu. Když autobus dorazí k nabíjecí stanici, pantograf se zvedne ze střechy a vytvoří elektrické spojení s konektorem nabíjecí stanice.

Z těchto dvou systémů je technicky snazší implementovat systém zvedání pantografu. Tento typ pantografu ovládá řidič z kabiny, zatímco systém spouštění pantografu vyžaduje pro spuštění připojení infrastrukturu Wi-Fi.

Nabíjení elektrických autobusů na místě nemusí stačit k pokrytí provozních potřeb trasy, zejména pro dlouhé provozní vzdálenosti. V tomto bodě je třeba elektrický autobus dobít nebo rychlonabít. Sběrače instalované na trase mohou prodloužit dojezd autobusu během provozu. Proto kromě nabíjení elektrických autobusů v noci v depu může sběrač a jeho vysokonapěťová nabíječka poskytovat rychlé nabíjení, což umožňuje elektrickým autobusům provoz na delších trasách po celý den. Sběrače se obvykle nacházejí na autobusových zastávkách, terminálech nebo hlavních zastávkách podél trasy.

Nabíjecí výkon pantografu
Nabíjecí výkon pantografů se pohybuje od 150 kW do 600 kW. Plné nabití elektrobusu může trvat 5 až 20 minut. Rychlonabíjení (ne nutně plné nabití) může trvat 5 až 7 minut. Nabíjení může probíhat během zastávek na autobusových nádražích. Cestující mohou během nabíjení normálně nastupovat a vystupovat.

Pantograf jako rychlonabíjecí zařízení
V některých rozvinutých zemích jsou pantografy instalovány také na důležitých zastávkách podél trasy, kromě těch na konečných stanicích. Elektrobusy se rychle nabíjejí, zatímco cestující na těchto zastávkách nastupují a vystupují. 600kilowattová „blesková“ nabíjecí pantografová stanice v Ženevě údajně dokázala rychle dobít baterie za 15–20 sekund.

Pomalé a rychlé nabíjecí stanice
Technologie nabíjení na nabíjecích stanicích se neustále vyvíjí. Zpočátku nabíjecí stanice používaly nabíječky s přípojkou do zásuvky, přičemž plné nabití elektrobusu trvalo 6–8 hodin. Tato metoda „pomalého nabíjení“ nebyla ideální:

· U společností s velkými flotilami elektrických autobusů byla poptávka po nabíjení vysoká.

· Pro situace, kdy bylo dostupné nabíjecí okno v noci mnohem kratší než doba nabíjení síťové nabíječky.

· Nabíječky střídavého proudu vyžadovaly, aby elektrické autobusy měly palubní měniče. Palubní měniče mají omezenou kapacitu, a proto jsou obvykle malé, což má za následek delší dobu nabíjení.

Pro depa, která přecházejí z „pomalých“ střídavých nabíječek na rychlé nabíječky, je přirozeným sklonem zavést zásuvné stejnosměrné rychlonabíječky. Nabíjecí měnič stejnosměrného proudu se nachází na nabíjecím zařízení, nikoli na elektrickém autobusu. Externí měniče proto mohou mít větší konverzní kapacitu. To nejen zvyšuje rychlost nabíjení, ale také zkracuje dobu nabíjení.

Nabíjení autobusu pomocí rychlonabíječky s výkonem nepřesahujícím 100 kW obvykle trvá přibližně čtyři hodiny, v závislosti na kapacitě baterie.

 

Elektrické autobusy mohou být vybaveny systémem rychlého nabíjení pantografem, který umožňuje nabíjení baterií na zastávkách podél trasy a v depech, čímž se zlepšuje provozní efektivita a rychlost odbavení.

Pro pantografický systém existují dva způsoby instalace: pantograf lze namontovat na střechu autobusu nebo přímo na nabíjecí stožár (invertovaný pantograf).

Volbu typu pantografu obvykle určuje stávající infrastruktura. Pokud město již má nadzemní pantografické nabíjecí stanice, provozovatelé se obvykle rozhodnou pro obrácené řešení, které zahrnuje instalaci nabíjecích kolejnic výhradně na vozidlech.

Nabíjecí stanice s pantografem je silniční nabíjecí zařízení s nadzemní konstrukcí. Když přijede autobus, kontaktní body na nadzemní jednotce se spustí dolů a spojí se s kolejnicí na přední střeše autobusu, což umožňuje rychlé nabíjení stejnosměrným proudem s vysokým výkonem.

Společnost iEngineering Group nabízí řešení pro nabíjení elektrických autobusů stejnosměrným proudem s prodlouženým dojezdem. Naše řada iPower integruje hostitelské jednotky nabíjecích stanic a pantografy do kompaktního a efektivního řešení.

Systém podporuje tři funkční moduly: nabíjení konektorem, nabíjení pantografem a zpětnou vazbu ze sítě (DC na AC). Je velmi vhodný pro rychlonabíjecí stanice v počátečních a koncových bodech elektrického vedení a lze jej přizpůsobit na maximální výkon 400 kW.

• Spuštění pantografu: Protože se motor aktuátoru pantografu nachází na straně nabíječky, nikoli na straně sběrnice, je přidáno několik kroků, protože sběrnice potřebuje dát nabíječce pokyn ke spuštění. Sběrnice naváže wifi připojení k nabíječce (nejlépe zabezpečené) a poté signalizuje nabíječce spuštění pantografu. Vzhledem k tomu, že v blízkosti může být několik nabíječek, nabíječka si musí být jistá, že autobus pod ní je autobus, který požaduje sběrač (a nikoli sousední autobus), a že je správně umístěn. To se provádí pomocí systému určování polohy RFID s majáky na sběrnici. Jakmile nabíječka potvrdí polohu a identitu sběrnice, může sběrač spustit. Tyto dodatečné komponenty pro komunikaci s wifi a RFID a související řídicí jednotky značně zvyšují složitost. Řídicí jednotka pantografu na straně nabíječky je ve srovnání se spuštěním pantografu přidanou součástí. Protože se používá pouze pro autobusy, bude i nadále specializovaným produktem s malým objemem výroby. To povede k menšímu počtu výrobců nabíječek, kteří mohou podporovat spuštění pantografu, a k vyšším nákladům a složitosti elektroniky.