電気バス用パンタグラフによる高速充電

電気バス用パンタグラフによる高速充電

一部の企業は電気バスを高価な資産とみなし、稼働停止時間を可能な限り最小限に抑えようとしている。そのためには充電時間の短縮が必要となり、結果としてより高い充電電力が必要となる。報告によると、プラグイン充電システムは、電線の仕様や重量によって電力伝送が制限されるため、限界に近づいているという。

機会充電用のDC高速パンタグラフ充電器の充電電力は、一般的に150kWから600kWの範囲です。パンタグラフメーカーは現在、低電力、低コスト、シンプルな構造で急速充電に適したモデルを製造しています。これらの低電力パンタグラフの電力範囲は約150kWですが、DCプラグイン充電器の最大電力は一般的に125kWです。最新のパンタグラフは多くの場合完全に自動化されており、充電プロセス中の手動操作は最小限で済みます。

先進国では、充電ステーションをベースとしたパンタグラフ式充電器が一部のユーザーの間で徐々に普及しつつある。同じ充電器を使用することで、車庫内でより多くの電気バスを充電できるため、バスの運行頻度が向上する。さらに、必要な車庫スペースはDCプラグイン充電システムと同程度であると報告されている。発展途上国におけるパンタグラフ。

しかし、DCパンタグラフ充電技術は、DCプラグイン充電器（ガレージや仮設充電ステーションで使用される場合）よりも大幅に高価です。発展途上国では、バス停やターミナルでの仮設充電でさえプラグインシステムが一般的に使用されているため、この高コストの影響はより顕著です。[年]の調査によると、

パンタグラフは先進国ではごく一般的だが、発展途上国ではまだ広く普及していない。これは、これらの国々における電気バス産業がまだ初期段階にあることを示している。

パンタグラフの主な特徴
都市バスシステムでは、パンタグラフが好まれる理由はいくつかあります。
・充電システムへの迅速かつ自動的な接続を可能にします。
・最大600Aまでの高電力伝送に対応しており、約450kWの充電容量を実現できます。

接続時間の速さと高出力により、これらの充電器は機会充電や停車中の充電に不可欠であるが、車両基地でもよく利用されている。

パンタグラフの種類
パンタグラフには、主に2つの種類があり、パンタグラフアップとパンタグラフダウン（反転パンタグラフとも呼ばれ、当初はOppChargeというブランド名で販売されていた）である。

• パンタグラフ上昇:可動アームをバスの屋根に取り付け、それがボンネットに向かって伸びて接続する。
• パンタグラフ下降:バスの屋根には平らな接続レールがあり、充電器のパンタグラフはバスに向かって下方に伸びている。

可動部品と重量配分
・パンタグラフ上昇：バス本体に充電機構の可動部が搭載されます。これにより車両の高さと総重量が増加する可能性がありますが、屋根の高さが増した分はバッテリーやエアコンの設置に利用されることが多いです。
・パンタグラフ下降：可動部分は充電ステーションの一部で、バス上部の架台に設置されています。この設計により、車両の重量が軽減され、車高も最小限に抑えられるため、空力性能が向上し、バス構造への負荷も軽減される可能性があります。

システムの信頼性と保守
・パンタグラフ上昇時：故障は当該バスのみに影響するため、予備部品との交換が可能です。修理は、暖房完備で安全かつ設備が整った車庫内の整備工場で行うことができます。待機運転時のパンタグラフの作動サイクル数が少ないため、メンテナンスコストの削減につながる可能性があります。
・パンタグラフ下降：充電ステーションの故障は、そのステーションを利用するすべてのバスの運行を中断させ、ひいては路線全体に影響を及ぼす可能性があります。修理は、天候に関係なく、高架プラットフォーム上で現場で行う必要があります。

コストとインフラ
・パンタグラフ式：一般的に架線インフラが比較的シンプルなため、インフラの初期投資費用と維持費を抑えることができる。ただし、バスの機構はより複雑である。
・パンタグラフ降下：より重いパンタグラフ機構を支えるため、より頑丈で高価な架台構造が必要となる。パンタグラフ降下の場合、バスに搭載される部品はより安価でシンプルな構造となる。

コミュニケーション
• パンタグラフ上昇:既存のケーブル式CSS DC充電システムと全く同じ、シンプルな有線通信方式を採用しています。規格には準拠しませんが、CCS2からJ3105パンタグラフ式充電システムへのアダプタを電気的に作成することは可能です。パンタグラフアクチュエータのモータはバス上にあり、運転者によって直接制御されます。ロジックおよび通信コンポーネントはCCS2にも使用されているため、他の車両タイプ向けの部品生産量が多いことから、低コストで部品が容易に入手でき、充電器メーカーによる改造も容易になります。

パンタグラフ式充電：架線式精密充電
パンタグラフ式充電システムは、信頼性が高く再現性のある充電が求められる電気バスや公共交通機関で一般的に用いられています。このシステムは、バスの上部に取り付けられたオーバーヘッドアーム（パンタグラフ）を使用します。パンタグラフ式充電には、以下の2種類があります。

屋根に取り付けられたパンタグラフ：このバージョンは電気バスの上部に設置され、上方に伸びて固定式の充電ポイントに接続します。
逆パンタグラフ：充電ステーションに設置され、下降して下の車両と接続する。
パンタグラフシステムは、機会充電と定期充電の両方に対応しており、多様な路線や運用要件に柔軟に対応できます。このシステムは導電式充電を採用することで効率を高め、充電時間を短縮するとともに、高出力に対応し、迅速なターンアラウンドを実現します。