פתרונות טעינה של מתקן פנטוגרף הפוך 600 A עבור מחסני אוטובוסים חשמליים

פתרונות טעינה של מתקן פנטוגרף הפוך 600 A עבור מחסני אוטובוסים חשמליים

פנטוגרפים משמשים בדרך כלל לטעינה אופורטוניסטית של אוטובוסים חשמליים (E-Buses). עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית טעינה, צץ דור חדש של פנטוגרפים כדי לענות על צרכי הטעינה המהירה בתחנות רכבת.

מאמר זה בוחן תחילה פנטוגרפים המשמשים לטעינת אוטובוסים חשמליים, ולאחר מכן מציג את יישומם בטעינה אופורטוניסטית. לבסוף, אנו מציעים את האפשרות של פנטוגרפים כמטעני מהירים לאוטובוסים חשמליים בתחנות.

פנטוגרפים לפנטוגרפים יש זרועות בצורת מספריים המשמשות לחיבור גג האוטובוס לעמוד קבוע בתחנת טעינת הפנטוגרף. מערכת הפנטוגרף לאוטובוסים חשמליים נגזרת מזו של רכבת קלה או חשמליות. כאשר אוטובוס חשמלי מגיע לתחנת טעינת פנטוגרף, הפנטוגרף נפתח אוטומטית. במגע, סוללת האוטובוס החשמלי יכולה להתחיל להיטען.

פנטוגרפים הם מטענים בעלי קיבולת גבוהה, שבדרך כלל נעים בהספק בין 150 קילוואט ל-550/650 קילוואט. הם משמשים לעתים קרובות כחיבורים זמניים לתחנות טעינה ייעודיות לאורך המסלול כדי לחדש את אספקת החשמל של האוטובוס החשמלי. זה ידוע כטעינה אופורטוניסטית.

תצורות פנטוגרף

ישנן שתי תצורות טעינה של פנטוגרף: הפנטוגרף יכול לעלות מגג האוטובוס (סוג פנטוגרף עם עלייה), או שהוא יכול להימשך כלפי מטה מתחנת הטעינה כדי להתחבר לאוטובוס (סוג הורדת פנטוגרף).

מערכת הורדת פנטוגרף
במערכת הורדת פנטוגרף, הפנטוגרף ההפוך יורד מראש תחנת הטעינה ומתחבר למסילה על גג האוטובוס, ובכך מתחבר לסוללה.

הפנטוגרף מקבל שיחות נכנסות מהאוטובוס באופן אלחוטי, מתחבר ומתחיל את תהליך הטעינה.

מערכת עלייה לפנטוגרף
במערכת עלייה של פנטוגרף, הפנטוגרף מורכב על גג האוטובוס החשמלי. כאשר האוטובוס מגיע לתחנת הטעינה, הפנטוגרף עולה מהגג ויוצר חיבור חשמלי עם המחבר של תחנת הטעינה.

מבין שתי המערכות, מערכת הרמת הפנטוגרף קלה יותר ליישום מבחינה טכנית. סוג זה של פנטוגרף נשלט על ידי הנהג מתוך תא הנהג, בעוד שמערכת הורדת הפנטוגרף דורשת תשתית Wi-Fi כדי להפעיל את החיבור.

טעינה באתר של אוטובוסים חשמליים עשויה לא להספיק כדי לענות על הצרכים התפעוליים של המסלול, במיוחד עבור מרחקי תפעול ארוכים. בשלב זה, יש לטעון את האוטובוס החשמלי מחדש או לטעון אותו במהירות. פנטוגרפים המותקנים במסלול יכולים להאריך את טווח הנסיעה של האוטובוס במהלך הפעולה. לכן, בנוסף לטעינת האוטובוסים החשמליים בלילה בתחנה, הפנטוגרף ומטען המתח הגבוה שלו יכולים לספק טעינה מהירה, מה שמאפשר לאוטובוסים החשמליים לפעול במסלולים ארוכים יותר לאורך כל היום. פנטוגרפים ממוקמים בדרך כלל בתחנות אוטובוס, טרמינלים או תחנות מרכזיות לאורך המסלול.

כוח טעינה של פנטוגרף
עוצמת הטעינה של פנטוגרפים נעה בין 150 קילוואט ל-600 קילוואט. טעינה מלאה של אוטובוס חשמלי עשויה להימשך 5 עד 20 דקות. טעינה מהירה (לאו דווקא טעינה מלאה) עשויה להימשך 5 עד 7 דקות. טעינה יכולה להתבצע במהלך עצירות בתחנות אוטובוס. נוסעים יכולים לעלות ולרדת כרגיל במהלך הטעינה.

פנטוגרף כמכשיר טעינה מהירה
בכמה מדינות מפותחות, מותקנים גם פנטוגרפים בתחנות חשובות לאורך המסלול, בנוסף לאלו שבתחנות הקצה. אוטובוסים חשמליים נטענים במהירות בזמן שהנוסעים עולים ויורדים בתחנות אלה. דווח כי תחנת פנטוגרפים "טעינה מהירה" של 600 קילוואט בז'נבה הצליחה למלא מחדש את הסוללות תוך 15-20 שניות.

תחנות טעינה איטיות ומהירות
טכנולוגיית הטעינה בתחנות טעינה מתפתחת כל הזמן. בתחילה, תחנות הטעינה השתמשו במטעני AC נטענים, שלקח 6-8 שעות לטעון אוטובוס חשמלי במלואו. שיטת "טעינה איטית" זו לא הייתה אידיאלית:

עבור חברות עם ציי אוטובוסים חשמליים גדולים, הביקוש לטעינה היה גבוה.

· עבור מצבים בהם חלון הטעינה הזמין בלילה היה קצר בהרבה מזמן הטעינה של מטען ה-AC.

· מטעני AC חייבו אוטובוסים חשמליים שיהיו מצוידים בממירי מתח. לממירי מתח מובנים קיבולת מוגבלת, ולכן הם בדרך כלל קטנים, מה שמביא לזמני טעינה ארוכים יותר.

עבור מוסכים שעוברים ממטעני AC "איטיים" למטעני זרם ישר, הנטייה הטבעית היא לאמץ מטעני זרם ישר מהירים הנטענים בשקע. ממיר טעינת הזרם הישר ממוקם על ציוד הטעינה, לא על האוטובוס החשמלי. לכן, לממירים חיצוניים יכולה להיות קיבולת המרה גדולה יותר. זה לא רק מגביר את מהירות הטעינה אלא גם מקצר את זמן הטעינה.

בדרך כלל, טעינת אוטובוס באמצעות מטען מהיר DC הנכנס לשקע בהספק של לא יותר מ-100 קילוואט אורכת כארבע שעות, תלוי בקיבולת הסוללה.

 

ניתן לצייד אוטובוסים חשמליים במערכת טעינה מהירה באמצעות פנטוגרף כדי לאפשר טעינת סוללות בתחנות לאורך המסלול ובתחנות, ובכך לשפר את היעילות התפעולית ואת מהירות הסיבוב.

ישנן שתי שיטות התקנה למערכת הפנטוגרף: ניתן להתקין את הפנטוגרף על גג האוטובוס או ישירות על עמוד הטעינה (פנטוגרף הפוך).

התשתית הקיימת קובעת בדרך כלל את בחירת סוג הפנטוגרף. אם בעיר כבר יש עמדות טעינה עיליות לפנטוגרף, מפעילי הרכב בדרך כלל בוחרים בפתרון הפוך, הכולל התקנת מסילות טעינה על גבי כלי הרכב בלבד.

תחנת הטעינה של הפנטוגרף היא מתקן טעינה בצד הדרך הכולל מסגרת עילית. כאשר אוטובוס מגיע, נקודות המגע ביחידה העיליה יורדות ומתחברות למסילה בגג הקדמי של האוטובוס, מה שמאפשר טעינה מהירה של זרם ישר בהספק גבוה.

קבוצת iEngineering מציעה פתרונות טעינה מורחב-טווח של זרם ישר לאוטובוסים חשמליים. סדרת iPower שלנו משלבת עמדות טעינה ופנטוגרפים לפתרון קומפקטי ויעיל.

המערכת תומכת בשלושה מודולים פונקציונליים: טעינת מחברים, טעינת פנטוגרף ומשוב רשת (DC ל-AC). היא מתאימה מאוד לתחנות טעינה מהירות בנקודות ההתחלה והסיום של קווי חשמל וניתן להתאים אותה להספק מרבי של 400 קילוואט.

• פנטוגרף יורד: מכיוון שמנוע מפעיל הפנטוגרף נמצא בצד המטען, לא בצד האפיק, מתווספים מספר שלבים כאשר האפיק צריך להורות למטען לרדת. האפיק יוצר חיבור WiFi למטען (רצוי מאובטח) ואז מאותת למטען להוריד את הפנטוגרף. מכיוון שיכולים להיות מספר מטענים בקרבת מקום, המטען צריך לוודא שהאפיק שמתחת הוא האפיק שמבקש את הפנטוגרף (ולא אפיק סמוך), ושהוא ממוקם כראוי. הוא עושה זאת באמצעות מערכת מיקום RFID עם משואות באפיק. לאחר שהמטען אישר את מיקום האפיק וזהותו, הוא יכול להוריד את הפנטוגרף. רכיבי תקשורת WiFi ו-RFID נוספים אלה, והבקרים הנלווים, מוסיפים מורכבות ניכרת. בקר הפנטוגרף בצד המטען הוא רכיב נוסף בהשוואה לפנטוגרף למעלה. מכיוון שהוא משמש רק עבור אוטובוסים, הוא ימשיך להיות מוצר מומחה בנפח נמוך. כתוצאה מכך, פחות יצרני מטענים יוכלו לתמוך בהורדת פנטוגרף, ובעלות אלקטרוניקה ומורכבות גבוהות יותר.