Solucións de carga de dispensadores de pantógrafo invertido de 600 A para estacións de autobuses eléctricos

Solucións de carga de dispensadores de pantógrafo invertido de 600 A para estacións de autobuses eléctricos

Os pantógrafos úsanse habitualmente para a carga oportunista de autobuses eléctricos (E-Buses). Co desenvolvemento continuo da tecnoloxía de carga, xurdiu unha nova xeración de pantógrafos para satisfacer as necesidades de carga rápida nas estacións.

Este artigo explora primeiro os pantógrafos empregados para cargar autobuses eléctricos e, a continuación, presenta a súa aplicación na carga oportunista. Finalmente, propoñemos a posibilidade de usar pantógrafos como cargadores rápidos para autobuses eléctricos en estacións.

Pantógrafos Os pantógrafos teñen brazos en forma de tesoira que se usan para conectar o teito do autobús a un poste fixo na estación de carga de pantógrafos. O sistema de pantógrafos para autobuses eléctricos derívase do do metro lixeiro ou dos tranvías. Cando un autobús eléctrico chega a unha estación de carga de pantógrafos, o pantógrafo esténdese automaticamente. Ao entrar en contacto, a batería do autobús eléctrico pode comezar a cargarse.

Os pantógrafos son cargadores de alta capacidade, que normalmente varían en potencia de 150 kW a 550/650 kW. Adoitan usarse como conexións temporais a estacións de carga designadas ao longo da ruta para repoñer a enerxía do autobús eléctrico. Isto coñécese como carga oportunista.

Configuracións de pantógrafo

Hai dúas configuracións de carga de pantógrafo: o pantógrafo pode elevarse desde o teito do autobús (tipo elevador de pantógrafo) ou pode estenderse cara abaixo desde a estación de carga para conectarse co autobús (tipo de baixada de pantógrafo).

Sistema de baixada de pantógrafo
Nun sistema de descenso de pantógrafo, o pantógrafo invertido descende desde a parte superior da estación de carga e conéctase a unha vía no teito do autobús, conectándose así á batería.

O pantógrafo recibe as chamadas entrantes do autobús sen fíos, conéctase e inicia o proceso de carga.

Sistema de elevación de pantógrafo
Nun sistema de elevación de pantógrafo, o pantógrafo está montado no teito do autobús eléctrico. Cando o autobús chega á estación de carga, o pantógrafo elévase desde o teito e establece unha conexión eléctrica co conector da estación de carga.

Dos dous sistemas, o sistema de elevación do pantógrafo é tecnicamente máis doado de implementar. Este tipo de pantógrafo é controlado polo condutor desde o interior da cabina, mentres que o sistema de baixada do pantógrafo require infraestrutura wifi para activar a conexión.

A carga in situ para autobuses eléctricos pode non ser suficiente para satisfacer as necesidades operativas da ruta, especialmente para longas distancias de funcionamento. Neste punto, o autobús eléctrico necesita ser recargado ou cargado rapidamente. Os pantógrafos instalados na ruta poden ampliar a autonomía do autobús durante o funcionamento. Polo tanto, ademais de cargar os autobuses eléctricos pola noite na estación, o pantógrafo e o seu cargador de alta tensión poden proporcionar unha carga rápida, o que permite que os autobuses eléctricos circulen en rutas máis longas ao longo do día. Os pantógrafos adoitan estar situados en paradas de autobús, terminais ou paradas principais ao longo da ruta.

Potencia de carga do pantógrafo
A potencia de carga dos pantógrafos varía de 150 kW a 600 kW. Unha carga completa dun autobús eléctrico pode levar de 5 a 20 minutos. A carga rápida (non necesariamente unha carga completa) pode levar de 5 a 7 minutos. A carga pode ter lugar durante as paradas nas estacións de autobuses. Os pasaxeiros poden subir e baixar normalmente durante a carga.

Pantógrafo como dispositivo de carga rápida
Nalgúns países desenvolvidos, os pantógrafos tamén se instalan en paradas importantes ao longo da ruta, ademais dos das estacións terminais. Os autobuses eléctricos cárganse rapidamente mentres os pasaxeiros suben e baixan nestas paradas. Segundo se informa, unha estación de pantógrafos de "carga instantánea" de 600 quilovatios en Xenebra foi capaz de repoñer rapidamente as baterías en 15-20 segundos.

Estacións de carga lenta e rápida
A tecnoloxía de carga nas estacións de carga está en constante evolución. Inicialmente, as estacións de carga usaban cargadores de CA enchufables, que tardaban entre 6 e 8 horas en cargar completamente un autobús eléctrico. Este método de "carga lenta" non era o ideal:

· Para as empresas con grandes frotas de autobuses eléctricos, a demanda de carga era alta.

· Para situacións nas que a xanela de carga dispoñible pola noite era moito máis curta que o tempo de carga do cargador de CA.

· Os cargadores de CA requirían que os autobuses eléctricos tivesen convertidores a bordo. Os convertidores a bordo teñen unha capacidade limitada e, polo tanto, adoitan ser pequenos, o que resulta en tempos de carga máis longos.

Para os depósitos que están a pasar de cargadores de CA "lentos" a cargadores rápidos, a inclinación natural é adoptar cargadores rápidos de CC enchufables. O conversor de carga de CC está situado no equipo de carga, non no bus eléctrico. Polo tanto, os conversores externos poden ter unha maior capacidade de conversión. Isto non só aumenta a velocidade de carga, senón que tamén reduce o tempo de carga.

Normalmente, cargar un autobús cun cargador rápido de corrente continua enchufable cunha potencia non superior a 100 kW leva unhas catro horas, dependendo da capacidade da batería.

 

Os autobuses eléctricos poden equiparse cun sistema de carga rápida con pantógrafo para permitir a carga da batería nas paradas ao longo da ruta e nas estacións, mellorando así a eficiencia operativa e a velocidade de xiro.

Hai dous métodos de instalación para o sistema de pantógrafo: o pantógrafo pódese montar no teito do autobús ou directamente na pila de carga (pantógrafo invertido).

A infraestrutura existente adoita determinar a elección do tipo de pantógrafo. Se unha cidade xa ten estacións de carga de pantógrafos aéreas, os operadores adoitan optar por unha solución invertida, que consiste en instalar raís de carga unicamente nos vehículos.

A estación de carga de pantógrafo é unha instalación de carga na estrada que conta cunha estrutura superior. Cando chega un autobús, os puntos de contacto da unidade superior descenden e conéctanse ao carril do teito dianteiro do autobús, o que permite unha carga rápida de CC de alta potencia.

iEngineering Group ofrece solucións de carga de CC de alcance ampliado para autobuses eléctricos. A nosa serie iPower integra servidores de estacións de carga e pantógrafos nunha solución compacta e eficiente.

O sistema admite tres módulos funcionais: carga por conector, carga por pantógrafo e retroalimentación da rede (de CC a CA). É moi axeitado para estacións de carga rápida nos puntos de inicio e fin das liñas eléctricas e pódese personalizar ata unha potencia máxima de 400 kW.

• Baixada do pantógrafo: Dado que o motor do actuador do pantógrafo está no lado do cargador, non no lado do bus, engádense varios pasos a medida que o bus necesita indicarlle ao cargador que baixe. O bus establece unha conexión wifi co cargador (preferiblemente segura) e logo indica ao cargador que baixe o pantógrafo. Dado que podería haber varios cargadores nas proximidades, o cargador debe asegurarse de que o bus que está debaixo é o que solicita o pantógrafo (e non un bus veciño) e de que está correctamente posicionado. Fai isto mediante un sistema de posicionamento RFID con balizas no bus. Unha vez que o cargador confirmou a posición e a identidade do bus, pode baixar o pantógrafo. Estes compoñentes adicionais de comunicación wifi e RFID, e os controladores asociados, engaden unha complexidade considerable. O controlador do pantógrafo no lado do cargador é un compoñente engadido en comparación coa subida do pantógrafo. Dado que só se usa para autobuses, seguirá sendo un produto especializado de baixo volume. Isto resultará en menos fabricantes de cargadores que poidan admitir a baixada do pantógrafo e cun maior custo e complexidade da electrónica.