600 A inverterede pantograf-opladningsløsninger til elbusdepoter

600 A inverterede pantograf-opladningsløsninger til elbusdepoter

Pantografer bruges almindeligvis til opportunistisk opladning af elbusser (E-busser). Med den kontinuerlige udvikling af ladeteknologi er der dukket en ny generation af pantografer op for at imødekomme behovene for hurtigopladning i depoter.

Denne artikel undersøger først pantografer, der anvendes til opladning af elbusser, og introducerer derefter deres anvendelse inden for opportunistisk opladning. Endelig foreslår vi muligheden for pantografer som hurtigladere til elbusser i depoter.

Pantografer Pantografer har sakseformede arme, der bruges til at forbinde bussens tag til en fast stang ved pantografladestationen. Pantografsystemet til elbusser er afledt af letbaner eller sporvogne. Når en elbus ankommer til en pantografladestation, trækkes pantografen automatisk ud. Ved kontakt kan elbussens batteri begynde at oplade.

Pantografer er højkapacitetsopladere, typisk med en effekt fra 150 kW til 550/650 kW. De bruges ofte som midlertidige forbindelser til udpegede ladestationer langs ruten for at genopfylde elbussens strøm. Dette kaldes opportunistisk opladning.

Pantografkonfigurationer

Der er to konfigurationer for opladning af pantografer: pantografen kan hæve sig fra bussens tag (type med pantografriser), eller den kan forlænges nedad fra ladestationen for at oprette forbindelse til bussen (type med sænkning af pantografen).

Pantograf-sænkningssystem
I et system til nedsænkning af pantografer sænkes den omvendte pantograf ned fra toppen af ​​ladestationen og forbindes til et spor på bussens tag og dermed til batteriet.

Pantografen modtager indgående opkald fra bussen trådløst, opretter forbindelse og starter opladningsprocessen.

Pantograf stigende system
I et pantografsystem monteres pantografen på taget af den elektriske bus. Når bussen ankommer til ladestationen, hæves pantografen fra taget og opretter en elektrisk forbindelse til ladestationens stik.

Af de to systemer er det teknisk set nemmest at implementere et system til hævning af pantografen. Denne type pantograf styres af føreren indefra førerhuset, mens systemet til sænkning af pantografen kræver Wi-Fi-infrastruktur for at udløse forbindelsen.

Opladning på stedet for elbusser er muligvis ikke tilstrækkelig til at opfylde rutens driftsbehov, især ved lange driftsdistancer. På dette tidspunkt skal elbussen genoplades eller hurtigoplades. Pantografer installeret på ruten kan forlænge bussens rækkevidde under drift. Derfor kan pantografen og dens højspændingsoplader, udover at oplade elbusserne om natten i depotet, også tilbyde hurtigopladning, så elbusserne kan køre på længere ruter hele dagen. Pantografer er typisk placeret ved busstoppesteder, terminaler eller større stoppesteder langs ruten.

Pantograf-opladningsstrøm
Ladeeffekten for strømaftagere varierer fra 150 kW til 600 kW. En fuld opladning af en elektrisk bus kan tage 5 til 20 minutter. Hurtigopladning (ikke nødvendigvis en fuld opladning) kan tage 5 til 7 minutter. Opladning kan finde sted under stop ved busstationer. Passagerer kan stige på og af normalt under opladningen.

Pantograf som en hurtigopladningsenhed
I nogle udviklede lande er der også installeret pantografer ved vigtige stoppesteder langs ruten, ud over dem ved terminalstationerne. Elbusser oplader hurtigt, mens passagererne stiger på og af ved disse stoppesteder. En 600 kilowatt "flash-opladende" pantografstation i Genève har angiveligt været i stand til hurtigt at genoplade batterierne på 15-20 sekunder.

Langsomme og hurtige ladestationer
Ladeteknologien på ladestationer er i konstant udvikling. I starten brugte ladestationer plug-in AC-opladere, hvilket tog 6-8 timer at oplade en elektrisk bus fuldt ud. Denne "langsomme opladningsmetode" var ikke ideel:

· For virksomheder med store flåder af elbusser var efterspørgslen efter opladning høj.

· I situationer hvor det tilgængelige opladningsvindue om natten var meget kortere end AC-opladerens opladningstid.

· AC-opladere krævede, at elbusser havde indbyggede omformere. Indbyggede omformere har begrænset kapacitet og er derfor typisk små, hvilket resulterer i længere opladningstider.

For depoter, der overgår fra "langsomme" AC-opladere til hurtigopladere, er den naturlige tilbøjelighed at anvende DC-hurtigopladere, der kan tilsluttes stikkontakter. DC-opladningskonverteren er placeret på ladeudstyret, ikke på elbussen. Derfor kan eksterne konvertere have en større konverteringskapacitet. Dette øger ikke kun opladningshastigheden, men reducerer også opladningstiden.

Normalt tager det cirka fire timer at oplade en bus med en plug-in DC-hurtigoplader med en effekt på højst 100 kW, afhængigt af batteriets kapacitet.

 

Elbusser kan udstyres med et hurtigt pantografopladningssystem, der muliggør batteriopladning ved stoppesteder langs ruten og i depoter, hvilket forbedrer driftseffektiviteten og vendehastigheden.

Der er to installationsmetoder til pantografsystemet: Pantografen kan monteres på bussens tag eller direkte på ladesøjlen (inverteret pantograf).

Den eksisterende infrastruktur bestemmer typisk valget af pantograftype. Hvis en by allerede har overliggende pantografladestationer, vælger operatørerne normalt en omvendt løsning, som involverer installation af ladeskinner udelukkende på køretøjerne.

Pantografladestationen er en vejsidemonteret ladestation med en overliggende ramme. Når en bus ankommer, går kontaktpunkterne på overliggende enhed ned og forbindes til skinnen på bussens fortag, hvilket muliggør hurtigopladning med høj effekt og jævnstrøm.

iEngineering Group tilbyder DC-ladeløsninger med udvidet rækkevidde til elektriske busser. Vores iPower-serie integrerer ladestationsværter og pantografer i en kompakt og effektiv løsning.

Systemet understøtter tre funktionelle moduler: stikopladning, pantografopladning og netfeedback (DC til AC). Det er yderst velegnet til hurtigladestationer ved start- og slutpunkterne for strømledninger og kan tilpasses til en maksimal effekt på 400 kW.

• Pantograf ned: Da pantografens aktuatormotor er på ladersiden, ikke på bussiden, tilføjes der flere trin, da bussen skal fortælle laderen, at den skal sænke den. Bussen etablerer en wifi-forbindelse til laderen (helst sikret) og signalerer derefter laderen, at den skal sænke pantografen. Da der kan være flere ladere i nærheden, skal laderen være sikker på, at bussen nedenunder er den bus, der anmoder om pantografen (og ikke en nærliggende bus), og at den er korrekt placeret. Dette gøres ved hjælp af et RFID-positioneringssystem med beacons på bussen. Når laderen har bekræftet bussens position og identitet, kan den sænke pantografen. Disse ekstra wifi- og RFID-kommunikationskomponenter og de tilhørende controllere tilføjer betydelig kompleksitet. Pantografcontrolleren på ladersiden er en ekstra komponent sammenlignet med pantograf op. Da den kun bruges til busser, vil den fortsat være et specialprodukt i lav volumen. Dette vil resultere i færre laderproducenter, der kan understøtte pantograf ned, og til højere elektronikomkostninger og kompleksitet.