Λύσεις φόρτισης ανεστραμμένου παντογράφου 600 A για αποθήκες ηλεκτρικών λεωφορείων

Λύσεις φόρτισης ανεστραμμένου παντογράφου 600 A για αποθήκες ηλεκτρικών λεωφορείων

Οι παντογράφοι χρησιμοποιούνται συνήθως για την ευκαιριακή φόρτιση ηλεκτρικών λεωφορείων (E-Buses). Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας φόρτισης, έχει αναδυθεί μια νέα γενιά παντογράφων για να καλύψει τις ανάγκες γρήγορης φόρτισης σε αμαξοστάσια.

Αυτό το άρθρο αρχικά διερευνά τους παντογράφους που χρησιμοποιούνται για τη φόρτιση ηλεκτρικών λεωφορείων και στη συνέχεια παρουσιάζει την εφαρμογή τους στην ευκαιριακή φόρτιση. Τέλος, προτείνουμε τη δυνατότητα χρήσης παντογράφων ως ταχυφορτιστών για ηλεκτρικά λεωφορεία σε αμαξοστάσια.

Παντογράφοι Οι παντογράφοι έχουν βραχίονες σε σχήμα ψαλιδιού που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση της οροφής του λεωφορείου με έναν σταθερό στύλο στον σταθμό φόρτισης παντογράφων. Το σύστημα παντογράφου για ηλεκτρικά λεωφορεία προέρχεται από αυτό του ελαφρού σιδηροδρόμου ή του τραμ. Όταν ένα ηλεκτρικό λεωφορείο φτάνει σε έναν σταθμό φόρτισης παντογράφων, ο παντογράφος εκτείνεται αυτόματα. Μόλις έρθει σε επαφή, η μπαταρία του ηλεκτρικού λεωφορείου μπορεί να ξεκινήσει τη φόρτιση.

Οι παντογράφοι είναι φορτιστές υψηλής χωρητικότητας, με ισχύ που συνήθως κυμαίνεται από 150 kW έως 550/650 kW. Χρησιμοποιούνται συχνά ως προσωρινές συνδέσεις με καθορισμένους σταθμούς φόρτισης κατά μήκος της διαδρομής για την αναπλήρωση της ισχύος του ηλεκτρικού λεωφορείου. Αυτό είναι γνωστό ως ευκαιριακή φόρτιση.

Διαμορφώσεις παντογράφου

Υπάρχουν δύο διαμορφώσεις φόρτισης παντογράφου: ο παντογράφος μπορεί να ανυψωθεί από την οροφή του λεωφορείου (τύπος ανύψωσης παντογράφου) ή μπορεί να εκτείνεται προς τα κάτω από τον σταθμό φόρτισης για να συνδεθεί με το λεωφορείο (τύπος χαμηλώματος παντογράφου).

Σύστημα Χαμήλωσης Παντογράφου
Σε ένα σύστημα χαμηλώματος παντογράφου, ο ανεστραμμένος παντογράφος κατεβαίνει από την κορυφή του σταθμού φόρτισης και συνδέεται με μια τροχιά στην οροφή του λεωφορείου, συνδεόμενος έτσι με την μπαταρία.

Ο παντογράφος λαμβάνει ασύρματα τις εισερχόμενες κλήσεις από το λεωφορείο, συνδέεται και ξεκινά τη διαδικασία φόρτισης.

Σύστημα ανύψωσης παντογράφου
Σε ένα σύστημα ανύψωσης παντογράφου, ο παντογράφος τοποθετείται στην οροφή του ηλεκτρικού λεωφορείου. Όταν το λεωφορείο φτάσει στον σταθμό φόρτισης, ο παντογράφος ανεβαίνει από την οροφή και δημιουργεί ηλεκτρική σύνδεση με τον σύνδεσμο του σταθμού φόρτισης.

Από τα δύο συστήματα, το σύστημα ανύψωσης παντογράφου είναι τεχνικά πιο εύκολο στην εφαρμογή. Αυτός ο τύπος παντογράφου ελέγχεται από τον οδηγό μέσα από την καμπίνα, ενώ το σύστημα καθόδου παντογράφου απαιτεί υποδομή Wi-Fi για την ενεργοποίηση της σύνδεσης.

Η επιτόπια φόρτιση των ηλεκτρικών λεωφορείων ενδέχεται να μην επαρκεί για την κάλυψη των λειτουργικών αναγκών της διαδρομής, ειδικά για μεγάλες αποστάσεις λειτουργίας. Σε αυτό το σημείο, το ηλεκτρικό λεωφορείο χρειάζεται επαναφόρτιση ή ταχεία φόρτιση. Οι παντογράφοι που είναι εγκατεστημένοι στη διαδρομή μπορούν να επεκτείνουν την αυτονομία του λεωφορείου κατά τη λειτουργία. Επομένως, εκτός από τη φόρτιση των ηλεκτρικών λεωφορείων τη νύχτα στο αμαξοστάσιο, ο παντογράφος και ο φορτιστής υψηλής τάσης του μπορούν να παρέχουν γρήγορη φόρτιση, επιτρέποντας στα ηλεκτρικά λεωφορεία να λειτουργούν σε μεγαλύτερες διαδρομές καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας. Οι παντογράφοι συνήθως βρίσκονται σε στάσεις λεωφορείων, τερματικούς σταθμούς ή μεγάλες στάσεις κατά μήκος της διαδρομής.

Ισχύς φόρτισης παντογράφου
Η ισχύς φόρτισης των παντογράφων κυμαίνεται από 150 kW έως 600 kW. Μια πλήρης φόρτιση ενός ηλεκτρικού λεωφορείου μπορεί να διαρκέσει 5 έως 20 λεπτά. Η γρήγορη φόρτιση (όχι απαραίτητα πλήρης φόρτιση) μπορεί να διαρκέσει 5 έως 7 λεπτά. Η φόρτιση μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια στάσεων στους σταθμούς λεωφορείων. Οι επιβάτες μπορούν να επιβιβαστούν και να αποβιβαστούν κανονικά κατά τη διάρκεια της φόρτισης.

Παντογράφος ως συσκευή γρήγορης φόρτισης
Σε ορισμένες ανεπτυγμένες χώρες, παντογράφοι εγκαθίστανται επίσης σε σημαντικές στάσεις κατά μήκος της διαδρομής, εκτός από εκείνους στους τερματικούς σταθμούς. Τα ηλεκτρικά λεωφορεία φορτίζουν γρήγορα κατά την επιβίβαση και αποβίβαση των επιβατών σε αυτές τις στάσεις. Ένας σταθμός παντογράφου 600 κιλοβάτ με «φλας φόρτισης» στη Γενεύη φέρεται να κατάφερε να αναπληρώσει γρήγορα τις μπαταρίες σε 15-20 δευτερόλεπτα.

Σταθμοί αργής και γρήγορης φόρτισης
Η τεχνολογία φόρτισης στους σταθμούς φόρτισης εξελίσσεται συνεχώς. Αρχικά, οι σταθμοί φόρτισης χρησιμοποιούσαν φορτιστές AC με δυνατότητα σύνδεσης, οι οποίοι χρειάζονταν 6-8 ώρες για να φορτίσουν πλήρως ένα ηλεκτρικό λεωφορείο. Αυτή η μέθοδος «αργής φόρτισης» δεν ήταν ιδανική:

· Για εταιρείες με μεγάλους στόλους ηλεκτρικών λεωφορείων, η ζήτηση φόρτισης ήταν υψηλή.

· Για περιπτώσεις όπου το διαθέσιμο παράθυρο φόρτισης τη νύχτα ήταν πολύ μικρότερο από τον χρόνο φόρτισης του φορτιστή AC.

· Οι φορτιστές AC απαιτούσαν από τα ηλεκτρικά λεωφορεία να διαθέτουν ενσωματωμένους μετατροπείς. Οι ενσωματωμένοι μετατροπείς έχουν περιορισμένη χωρητικότητα και επομένως είναι συνήθως μικροί, με αποτέλεσμα μεγαλύτερους χρόνους φόρτισης.

Για τους σταθμούς που μεταβαίνουν από «αργούς» φορτιστές AC σε γρήγορους φορτιστές, η φυσική τάση είναι να υιοθετήσουν γρήγορους φορτιστές DC με δυνατότητα σύνδεσης. Ο μετατροπέας φόρτισης DC βρίσκεται στον εξοπλισμό φόρτισης και όχι στον ηλεκτρικό δίαυλο. Επομένως, οι εξωτερικοί μετατροπείς μπορούν να έχουν μεγαλύτερη χωρητικότητα μετατροπής. Αυτό όχι μόνο αυξάνει την ταχύτητα φόρτισης αλλά μειώνει και τον χρόνο φόρτισης.

Κανονικά, η φόρτιση ενός λεωφορείου χρησιμοποιώντας έναν γρήγορο φορτιστή DC με ισχύ που δεν υπερβαίνει τα 100kW διαρκεί περίπου τέσσερις ώρες, ανάλογα με τη χωρητικότητα της μπαταρίας.

 

Τα ηλεκτρικά λεωφορεία μπορούν να εξοπλιστούν με σύστημα ταχείας φόρτισης παντογράφου για να επιτρέπουν τη φόρτιση της μπαταρίας σε στάσεις κατά μήκος της διαδρομής και σε αμαξοστάσια, βελτιώνοντας έτσι την επιχειρησιακή αποδοτικότητα και την ταχύτητα ολοκλήρωσης της διαδρομής.

Υπάρχουν δύο μέθοδοι εγκατάστασης για το σύστημα παντογράφου: ο παντογράφος μπορεί να τοποθετηθεί στην οροφή του λεωφορείου ή απευθείας στον στύλο φόρτισης (ανεστραμμένος παντογράφος).

Η υπάρχουσα υποδομή συνήθως καθορίζει την επιλογή του τύπου παντογράφου. Εάν μια πόλη διαθέτει ήδη εναέριους σταθμούς φόρτισης παντογράφων, οι φορείς εκμετάλλευσης συνήθως επιλέγουν μια ανεστραμμένη λύση, η οποία περιλαμβάνει την εγκατάσταση ραγών φόρτισης αποκλειστικά στα οχήματα.

Ο σταθμός φόρτισης παντογράφου είναι μια εγκατάσταση φόρτισης δίπλα στο δρόμο με ένα εναέριο πλαίσιο. Όταν φτάνει ένα λεωφορείο, τα σημεία επαφής στην εναέρια μονάδα κατεβαίνουν και συνδέονται με τη ράγα στην μπροστινή οροφή του λεωφορείου, επιτρέποντας την ταχεία φόρτιση DC υψηλής ισχύος.

Ο Όμιλος iEngineering προσφέρει λύσεις φόρτισης DC εκτεταμένης εμβέλειας για ηλεκτρικά λεωφορεία. Η σειρά iPower ενσωματώνει σταθμούς φόρτισης και παντογράφους σε μια συμπαγή και αποτελεσματική λύση.

Το σύστημα υποστηρίζει τρεις λειτουργικές μονάδες: φόρτιση μέσω σύνδεσης, φόρτιση παντογράφου και ανάδραση δικτύου (DC σε AC). Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για σταθμούς ταχείας φόρτισης στα σημεία εκκίνησης και τερματισμού των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και μπορεί να προσαρμοστεί σε μέγιστη ισχύ 400kW.

• Παντογράφος προς τα κάτω: Δεδομένου ότι ο κινητήρας ενεργοποιητή παντογράφου βρίσκεται στην πλευρά του φορτιστή και όχι στην πλευρά του διαύλου, προστίθενται αρκετά βήματα καθώς ο δίαυλος πρέπει να πει στον φορτιστή να κατέβει. Ο δίαυλος δημιουργεί μια σύνδεση wifi με τον φορτιστή (κατά προτίμηση ασφαλισμένη) και στη συνέχεια στέλνει σήμα στον φορτιστή να κατεβάσει τον παντογράφο. Δεδομένου ότι αρκετοί φορτιστές μπορεί να βρίσκονται κοντά, ο φορτιστής πρέπει να βεβαιωθεί ότι ο δίαυλος από κάτω είναι ο δίαυλος που ζητά τον παντογράφο (και όχι ένας γειτονικός δίαυλος) και ότι είναι σωστά τοποθετημένος. Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα σύστημα εντοπισμού θέσης RFID με φάρους στον δίαυλο. Μόλις ο φορτιστής επιβεβαιώσει τη θέση και την ταυτότητα του δίαυλου, μπορεί να κατεβάσει τον παντογράφο. Αυτά τα πρόσθετα στοιχεία επικοινωνίας wifi και RFID, καθώς και οι σχετικοί ελεγκτές, προσθέτουν σημαντική πολυπλοκότητα. Ο ελεγκτής παντογράφου στην πλευρά του φορτιστή είναι ένα πρόσθετο στοιχείο σε σύγκριση με τον παντογράφο προς τα πάνω. Δεδομένου ότι χρησιμοποιείται μόνο για δίαυλους, θα συνεχίσει να είναι ένα εξειδικευμένο προϊόν χαμηλού όγκου. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα λιγότερους κατασκευαστές φορτιστών που μπορούν να υποστηρίξουν παντογράφο προς τα κάτω, και με υψηλότερο κόστος και πολυπλοκότητα ηλεκτρονικών.