600 A Omgekeerde pantograaf-laadoplossingen voor elektrische busremises

600 A Omgekeerde pantograaf-laadoplossingen voor elektrische busremises

Pantografen worden veel gebruikt voor het tussentijds opladen van elektrische bussen (e-bussen). Met de voortdurende ontwikkeling van laadtechnologie is een nieuwe generatie pantografen ontstaan ​​om te voldoen aan de behoeften van snelladen in depots.

Dit artikel onderzoekt eerst de pantografen die worden gebruikt voor het opladen van elektrische bussen, en introduceert vervolgens hun toepassing bij opportunistisch opladen. Ten slotte opperen we de mogelijkheid om pantografen als snelladers voor elektrische bussen in depots te gebruiken.

Pantografen hebben schaarvormige armen waarmee het dak van de bus wordt verbonden met een vaste paal bij het laadstation. Het pantograafsysteem voor elektrische bussen is afgeleid van dat van trams en sneltrams. Wanneer een elektrische bus bij een laadstation aankomt, schuift de pantograaf automatisch uit. Zodra de bus contact maakt met de paal, kan de accu van de elektrische bus beginnen met opladen.

Pantografen zijn laders met een hoge capaciteit, doorgaans met een vermogen van 150 kW tot 550/650 kW. Ze worden vaak gebruikt als tijdelijke verbinding met aangewezen laadstations langs de route om de accu van de elektrische bus bij te laden. Dit wordt opportunistisch laden genoemd.

Pantograafconfiguraties

Er zijn twee configuraties voor het opladen met een pantograaf: de pantograaf kan vanuit het busdak omhoog komen (pantograaflift), of hij kan vanuit het laadstation naar beneden zakken om verbinding te maken met de bus (pantograafdaallift).

Pantograaf-daalsysteem
Bij een pantograaf-daalsysteem daalt de omgekeerde pantograaf vanaf de bovenkant van het laadstation naar beneden en verbindt zich met een rail op het busdak, waardoor de verbinding met de accu tot stand komt.

De pantograaf ontvangt draadloos inkomende oproepen van de bus, maakt verbinding en start het laadproces.

Pantograaf-stijgsysteem
Bij een systeem met een omhooggaande pantograaf is de pantograaf op het dak van de elektrische bus gemonteerd. Wanneer de bus bij het laadstation aankomt, komt de pantograaf omhoog vanaf het dak en maakt een elektrische verbinding met de connector van het laadstation.

Van de twee systemen is het systeem met omhooggaande pantograaf technisch gezien eenvoudiger te implementeren. Dit type pantograaf wordt door de machinist vanuit de cabine bediend, terwijl het systeem met omlaaggaande pantograaf een wifi-infrastructuur vereist om de verbinding tot stand te brengen.

Opladen op locatie is mogelijk niet voldoende om aan de operationele behoeften van de route te voldoen, vooral bij lange ritten. In dat geval moet de elektrische bus worden opgeladen of snel worden opgeladen. Pantografen die op de route zijn geïnstalleerd, kunnen de actieradius van de bus tijdens de rit vergroten. Naast het opladen van de elektrische bussen 's nachts in de remise, kan de pantograaf met de bijbehorende snellader dus ook snelladen mogelijk maken, waardoor de bussen de hele dag op langere routes kunnen rijden. Pantografen bevinden zich doorgaans bij bushaltes, terminals of belangrijke haltes langs de route.

Pantograaf laadvermogen
Het laadvermogen van stroomafnemers varieert van 150 kW tot 600 kW. Een volledige lading van een elektrische bus duurt 5 tot 20 minuten. Snelladen (niet per se een volledige lading) duurt 5 tot 7 minuten. Opladen kan plaatsvinden tijdens stops bij bushaltes. Passagiers kunnen tijdens het laden gewoon in- en uitstappen.

Pantograaf als snellaadapparaat
In sommige ontwikkelde landen zijn er, naast de stroomafnemers bij de eindstations, ook stroomafnemers geïnstalleerd bij belangrijke haltes langs de route. Elektrische bussen laden snel op terwijl passagiers in- en uitstappen bij deze haltes. Een stroomafnemerstation met een vermogen van 600 kilowatt in Genève zou de accu's naar verluidt in 15-20 seconden volledig kunnen opladen.

Langzame en snelle laadstations
De laadtechnologie bij laadstations is voortdurend in ontwikkeling. Aanvankelijk maakten laadstations gebruik van AC-laders die in het stopcontact werden gestoken, waardoor het 6 tot 8 uur duurde om een ​​elektrische bus volledig op te laden. Deze "langzame laadmethode" was niet ideaal:

• Voor bedrijven met grote vloten elektrische bussen was de vraag naar laadcapaciteit hoog.

• Voor situaties waarin het beschikbare oplaadvenster 's nachts veel korter is dan de oplaadtijd van de AC-lader.

• AC-laders vereisen dat elektrische bussen ingebouwde omvormers hebben. Ingebouwde omvormers hebben een beperkte capaciteit en zijn daarom doorgaans klein, wat resulteert in langere laadtijden.

Voor depots die overstappen van "langzame" AC-laders naar snelladers, ligt de logische keuze voor DC-snelladers die je in het stopcontact steekt. De DC-laadomvormer bevindt zich op de laadapparatuur, niet op de laadbus. Daardoor kunnen externe omvormers een grotere conversiecapaciteit hebben. Dit verhoogt niet alleen de laadsnelheid, maar verkort ook de laadtijd.

Normaal gesproken duurt het opladen van een bus met een snellader (DC) met een vermogen van maximaal 100 kW ongeveer vier uur, afhankelijk van de accucapaciteit.

 

Elektrische bussen kunnen worden uitgerust met een snel laadsysteem met pantograaf, waardoor de accu's bij haltes langs de route en in depots kunnen worden opgeladen. Dit verbetert de operationele efficiëntie en verkort de doorlooptijd.

Er zijn twee installatiemethoden voor het pantograafsysteem: de pantograaf kan op het dak van de bus worden gemonteerd of direct op de laadpaal (omgekeerde pantograaf).

De bestaande infrastructuur bepaalt doorgaans de keuze voor het type pantograaf. Als een stad al laadstations met bovenleidingen heeft, kiezen exploitanten meestal voor een omgekeerde oplossing, waarbij de laadrails uitsluitend op de voertuigen worden geïnstalleerd.

Het pantograaflaadstation is een laadvoorziening langs de weg met een bovenleiding. Wanneer een bus arriveert, zakken de contactpunten op de bovenleiding naar beneden en verbinden zich met de rails op het dak van de bus, waardoor snelladen met gelijkstroom mogelijk is.

iEngineering Group biedt gelijkstroomlaadoplossingen met een groter bereik voor elektrische bussen. Onze iPower-serie integreert laadstations en stroomafnemers in een compacte en efficiënte oplossing.

Het systeem ondersteunt drie functionele modules: opladen via de connector, opladen via de pantograaf en terugkoppeling naar het net (gelijkstroom naar wisselstroom). Het is uitermate geschikt voor snellaadstations aan het begin en einde van hoogspanningsleidingen en kan worden aangepast tot een maximaal vermogen van 400 kW.

• Pantograaf omlaag: Omdat de motor van de pantograafactuator zich aan de kant van de lader bevindt en niet aan de kant van de bus, zijn er een aantal extra stappen nodig, aangezien de bus de lader moet laten weten dat de pantograaf omlaag moet. De bus maakt een wifi-verbinding met de lader (bij voorkeur beveiligd) en geeft vervolgens het signaal aan de lader om de pantograaf te laten zakken. Omdat er meerdere laders in de buurt kunnen zijn, moet de lader er zeker van zijn dat de bus eronder de bus is die de pantograaf aanvraagt ​​(en niet een naburige bus) en dat deze correct gepositioneerd is. Dit doet de lader met behulp van een RFID-positioneringssysteem met bakens op de bus. Zodra de lader de positie en identiteit van de bus heeft bevestigd, kan deze de pantograaf laten zakken. Deze extra wifi- en RFID-communicatiecomponenten, en de bijbehorende controllers, voegen aanzienlijk complexiteit toe. De pantograafcontroller aan de kant van de lader is een extra component in vergelijking met de pantograaf omhoog-functie. Omdat deze functie alleen voor bussen wordt gebruikt, zal het een specialistisch product met een lage productievolume blijven. Dit zal ertoe leiden dat minder fabrikanten van laders de pantograaf omlaag-functie kunnen ondersteunen, en dat de elektronica daardoor duurder en complexer wordt.