راهکارهای شارژ با دستگاه شارژ معکوس پانتوگراف ۶۰۰ A برای ایستگاه‌های اتوبوس برقی

راهکارهای شارژ با دستگاه شارژ معکوس پانتوگراف ۶۰۰ A برای ایستگاه‌های اتوبوس برقی

پانتوگراف‌ها معمولاً برای شارژ سریع اتوبوس‌های برقی (اتوبوس‌های برقی) استفاده می‌شوند. با توسعه مداوم فناوری شارژ، نسل جدیدی از پانتوگراف‌ها برای برآورده کردن نیازهای شارژ سریع در ایستگاه‌ها پدیدار شده‌اند.

این مقاله ابتدا به بررسی پانتوگراف‌های مورد استفاده برای شارژ اتوبوس‌های برقی می‌پردازد، سپس کاربرد آنها را در شارژ فرصت‌طلبانه معرفی می‌کند. در نهایت، امکان استفاده از پانتوگراف‌ها را به عنوان شارژرهای سریع برای اتوبوس‌های برقی در پایانه‌ها پیشنهاد می‌دهیم.

پانتوگراف‌ها پانتوگراف‌ها دارای بازوهای قیچی‌شکل هستند که برای اتصال سقف اتوبوس به یک تیرک ثابت در ایستگاه شارژ پانتوگراف استفاده می‌شوند. سیستم پانتوگراف اتوبوس‌های برقی از سیستم قطارهای سبک شهری یا ترامواها گرفته شده است. هنگامی که یک اتوبوس برقی به ایستگاه شارژ پانتوگراف می‌رسد، پانتوگراف به طور خودکار باز می‌شود. پس از تماس، باتری اتوبوس برقی می‌تواند شروع به شارژ شدن کند.

پانتوگراف‌ها شارژرهایی با ظرفیت بالا هستند که معمولاً توانی از ۱۵۰ کیلووات تا ۵۵۰/۶۵۰ کیلووات دارند. آن‌ها اغلب به عنوان اتصالات موقت به ایستگاه‌های شارژ تعیین‌شده در طول مسیر برای شارژ مجدد توان اتوبوس برقی استفاده می‌شوند. این روش به عنوان شارژ فرصت‌طلبانه شناخته می‌شود.

پیکربندی‌های پانتوگراف

دو پیکربندی شارژ پانتوگراف وجود دارد: پانتوگراف می‌تواند از سقف اتوبوس بالا برود (نوع بالابر پانتوگراف)، یا می‌تواند از ایستگاه شارژ به سمت پایین امتداد یابد تا به اتوبوس متصل شود (نوع پایین آورنده پانتوگراف).

سیستم پایین آورنده پانتوگراف
در سیستم پایین آورنده پانتوگراف، پانتوگراف معکوس از بالای ایستگاه شارژ پایین می‌آید و به مسیری روی سقف اتوبوس متصل می‌شود و به این ترتیب به باتری متصل می‌شود.

پانتوگراف تماس‌های ورودی از اتوبوس را به صورت بی‌سیم دریافت می‌کند، متصل می‌شود و فرآیند شارژ را آغاز می‌کند.

سیستم افزایش پانتوگراف
در سیستم بالابر پانتوگراف، پانتوگراف روی سقف اتوبوس برقی نصب می‌شود. وقتی اتوبوس به ایستگاه شارژ می‌رسد، پانتوگراف از سقف بالا می‌رود و با رابط ایستگاه شارژ، اتصال الکتریکی برقرار می‌کند.

از بین این دو سیستم، سیستم بالارونده پانتوگراف از نظر فنی آسان‌تر اجرا می‌شود. این نوع پانتوگراف توسط راننده از داخل کابین کنترل می‌شود، در حالی که سیستم پایین آورنده پانتوگراف برای برقراری ارتباط به زیرساخت Wi-Fi نیاز دارد.

شارژ در محل برای اتوبوس‌های برقی ممکن است برای تأمین نیازهای عملیاتی مسیر، به ویژه برای مسافت‌های طولانی، کافی نباشد. در این مرحله، اتوبوس برقی نیاز به شارژ مجدد یا شارژ سریع دارد. پانتوگراف‌های نصب شده در مسیر می‌توانند برد اتوبوس را در حین کار افزایش دهند. بنابراین، علاوه بر شارژ اتوبوس‌های برقی در شب در ایستگاه، پانتوگراف و شارژر ولتاژ بالای آن می‌توانند شارژ سریع را فراهم کنند و اتوبوس‌های برقی را قادر سازند تا در طول روز در مسیرهای طولانی‌تری کار کنند. پانتوگراف‌ها معمولاً در ایستگاه‌های اتوبوس، ترمینال‌ها یا ایستگاه‌های اصلی در طول مسیر قرار دارند.

توان شارژ پانتوگراف
توان شارژ پانتوگراف‌ها از ۱۵۰ کیلووات تا ۶۰۰ کیلووات متغیر است. شارژ کامل یک اتوبوس برقی ممکن است ۵ تا ۲۰ دقیقه طول بکشد. شارژ سریع (نه لزوماً شارژ کامل) ممکن است ۵ تا ۷ دقیقه طول بکشد. شارژ می‌تواند در طول توقف در ایستگاه‌های اتوبوس انجام شود. مسافران می‌توانند در طول شارژ به طور عادی سوار و پیاده شوند.

پانتوگراف به عنوان یک دستگاه شارژ سریع
در برخی از کشورهای توسعه‌یافته، علاوه بر ایستگاه‌های ترمینال، در ایستگاه‌های مهم در طول مسیر نیز پانتوگراف نصب می‌شود. اتوبوس‌های برقی هنگام سوار و پیاده شدن مسافران در این ایستگاه‌ها، به سرعت شارژ می‌شوند. طبق گزارش‌ها، یک ایستگاه پانتوگراف «شارژ فوری» ۶۰۰ کیلوواتی در ژنو توانسته است باتری‌ها را در عرض ۱۵ تا ۲۰ ثانیه به سرعت شارژ کند.

ایستگاه‌های شارژ آهسته و سریع
فناوری شارژ در ایستگاه‌های شارژ دائماً در حال تکامل است. در ابتدا، ایستگاه‌های شارژ از شارژرهای AC پلاگین استفاده می‌کردند که شارژ کامل یک اتوبوس برقی ۶ تا ۸ ساعت طول می‌کشید. این روش «شارژ آهسته» ایده‌آل نبود:

· برای شرکت‌هایی که ناوگان بزرگی از اتوبوس‌های برقی دارند، تقاضای شارژ بالا بود.

· برای موقعیت‌هایی که بازه زمانی شارژ موجود در شب بسیار کوتاه‌تر از زمان شارژ شارژر AC بود.

شارژرهای AC به اتوبوس‌های برقی نیاز داشتند که مبدل‌های داخلی داشته باشند. مبدل‌های داخلی ظرفیت محدودی دارند و بنابراین معمولاً کوچک هستند و در نتیجه زمان شارژ طولانی‌تری را به همراه دارند.

برای پایانه‌هایی که در حال گذار از شارژرهای AC «کند» به شارژرهای سریع هستند، تمایل طبیعی این است که از شارژرهای سریع DC متصل به برق استفاده کنند. مبدل شارژ DC روی تجهیزات شارژ قرار دارد، نه روی باس برقی. بنابراین، مبدل‌های خارجی می‌توانند ظرفیت تبدیل بیشتری داشته باشند. این امر نه تنها سرعت شارژ را افزایش می‌دهد، بلکه زمان شارژ را نیز کاهش می‌دهد.

به طور معمول، شارژ اتوبوس با استفاده از یک شارژر سریع DC با توان حداکثر ۱۰۰ کیلووات، بسته به ظرفیت باتری، حدود چهار ساعت طول می‌کشد.

 

اتوبوس‌های برقی می‌توانند به سیستم شارژ سریع پانتوگراف مجهز شوند تا شارژ باتری در ایستگاه‌های طول مسیر و در انبارها امکان‌پذیر شود و در نتیجه راندمان عملیاتی و سرعت چرخش بهبود یابد.

دو روش نصب برای سیستم پانتوگراف وجود دارد: پانتوگراف می‌تواند روی سقف اتوبوس یا مستقیماً روی شمع شارژ (پانتوگراف معکوس) نصب شود.

زیرساخت‌های موجود معمولاً انتخاب نوع پانتوگراف را تعیین می‌کنند. اگر شهری از قبل ایستگاه‌های شارژ پانتوگراف سقفی داشته باشد، اپراتورها معمولاً یک راه‌حل معکوس را انتخاب می‌کنند که شامل نصب ریل‌های شارژ صرفاً روی وسایل نقلیه است.

ایستگاه شارژ پانتوگراف یک مرکز شارژ کنار جاده‌ای است که دارای یک چارچوب سقفی است. وقتی اتوبوس از راه می‌رسد، نقاط تماس روی واحد سقفی پایین می‌آیند و به ریل روی سقف جلوی اتوبوس متصل می‌شوند و امکان شارژ سریع جریان مستقیم با توان بالا را فراهم می‌کنند.

گروه iEngineering راهکارهای شارژ DC با برد گسترده برای اتوبوس‌های برقی ارائه می‌دهد. سری iPower ما میزبان‌های ایستگاه شارژ و پانتوگراف‌ها را در یک راهکار جمع و جور و کارآمد ادغام می‌کند.

این سیستم از سه ماژول عملکردی پشتیبانی می‌کند: شارژ کانکتور، شارژ پانتوگراف و بازخورد شبکه (DC به AC). این سیستم برای ایستگاه‌های شارژ سریع در نقاط شروع و پایان خطوط برق بسیار مناسب است و می‌تواند تا حداکثر توان ۴۰۰ کیلووات سفارشی شود.

• پانتوگراف داون: از آنجایی که موتور محرک پانتوگراف در سمت شارژر قرار دارد، نه سمت باس، چندین مرحله اضافه می‌شود زیرا باس باید به شارژر بگوید که پایین بیاید. باس یک اتصال وای‌فای به شارژر (ترجیحاً ایمن) برقرار می‌کند، سپس به شارژر سیگنال می‌دهد که پانتوگراف را پایین بیاورد. از آنجایی که ممکن است چندین شارژر در نزدیکی باشند، شارژر باید مطمئن شود که باس زیر، همان باسی است که پانتوگراف را درخواست می‌کند (و نه یک باس همسایه) و به درستی در موقعیت قرار گرفته است. این کار را با استفاده از یک سیستم موقعیت‌یابی RFID با چراغ‌های روی باس انجام می‌دهد. هنگامی که شارژر موقعیت و هویت باس را تأیید کرد، می‌تواند پانتوگراف را پایین بیاورد. این اجزای ارتباطی وای‌فای و RFID اضافی و کنترل‌کننده‌های مرتبط، پیچیدگی قابل توجهی را ایجاد می‌کنند. کنترل‌کننده پانتوگراف در سمت شارژر در مقایسه با پانتوگراف داون یک جزء اضافه است. از آنجایی که فقط برای اتوبوس‌ها استفاده می‌شود، همچنان یک محصول تخصصی با حجم کم خواهد بود. این امر منجر به کاهش تولیدکنندگان شارژری می‌شود که می‌توانند از پانتوگراف داون پشتیبانی کنند و هزینه و پیچیدگی قطعات الکترونیکی بالاتری را به همراه خواهد داشت.