600 A ladeløsninger for inverterte pantografer for elbussdepoter

600 A ladeløsninger for inverterte pantografer for elbussdepoter

Pantografer brukes ofte til opportunistisk lading av elektriske busser (elbusser). Med den kontinuerlige utviklingen av ladeteknologi har det dukket opp en ny generasjon pantografer for å møte behovene for hurtiglading i depoter.

Denne artikkelen utforsker først pantografer som brukes til lading av elbusser, deretter introduserer vi bruken av pantografer i opportunistisk lading. Til slutt foreslår vi muligheten for pantografer som hurtigladere for elbusser i depoter.

Pantografer Pantografer har sakseformede armer som brukes til å koble busstaket til en fast stolpe ved pantografladestasjonen. Pantografsystemet for elbusser er avledet fra bybanene eller trikkene. Når en elbussen ankommer en pantografladestasjon, kjøres pantografen automatisk ut. Ved kontakt kan elbussens batteri begynne å lade.

Pantografer er høykapasitetsladere, vanligvis med en effekt fra 150 kW til 550/650 kW. De brukes ofte som midlertidige tilkoblinger til angitte ladestasjoner langs ruten for å etterfylle den elektriske bussens strøm. Dette er kjent som opportunistisk lading.

Pantografkonfigurasjoner

Det finnes to konfigurasjoner for lading av pantografer: pantografen kan heves fra busstaket (type pantografstigerør), eller den kan strekke seg nedover fra ladestasjonen for å koble til bussen (type senking av pantograf).

Pantograf senkesystem
I et system for senking av pantografer går den inverterte pantografen ned fra toppen av ladestasjonen og kobles til et skinne på busstaket, og kobles dermed til batteriet.

Pantografen mottar innkommende anrop fra bussen trådløst, kobler seg til og starter ladeprosessen.

Pantograf-hevingssystem
I et pantografsystem er pantografen montert på taket av den elektriske bussen. Når bussen ankommer ladestasjonen, stiger pantografen fra taket og oppretter en elektrisk forbindelse med ladestasjonens kontakt.

Av de to systemene er det teknisk sett enklere å implementere et system for heving av pantografen. Denne typen pantograf styres av føreren fra innsiden av førerhuset, mens systemet for senking av pantografen krever Wi-Fi-infrastruktur for å utløse tilkoblingen.

Lading på stedet for elbusser er kanskje ikke tilstrekkelig for å dekke rutens driftsbehov, spesielt for lange driftsavstander. På dette tidspunktet må elbussen lades eller hurtiglades. Pantografer installert på ruten kan forlenge bussens rekkevidde under drift. I tillegg til å lade elbussene om natten i depotet, kan derfor pantografen og høyspenningsladeren sørge for hurtiglading, slik at elbussene kan kjøre på lengre ruter gjennom dagen. Pantografer er vanligvis plassert på bussholdeplasser, terminaler eller større holdeplasser langs ruten.

Ladestrøm for strømavtaker
Ladeeffekten til strømavtakere varierer fra 150 kW til 600 kW. En full lading av en elektrisk buss kan ta 5 til 20 minutter. Hurtiglading (ikke nødvendigvis en full lading) kan ta 5 til 7 minutter. Lading kan skje under stopp på busstasjoner. Passasjerer kan gå av og på som normalt under lading.

Pantograf som hurtigladeenhet
I noen utviklede land er det også installert pantografer på viktige holdeplasser langs ruten, i tillegg til de på terminalstasjonene. Elbusser lader raskt mens passasjerene går ombord og av på disse holdeplassene. En 600 kilowatt pantografstasjon med «flash-lading» i Genève har angivelig vært i stand til raskt å lade batteriene på 15–20 sekunder.

Langsomme og raske ladestasjoner
Ladeteknologien på ladestasjoner er i stadig utvikling. I starten brukte ladestasjoner plug-in AC-ladere, noe som tok 6–8 timer å lade en elektrisk buss helt opp. Denne «langsomme lademetoden» var ikke ideell:

· For selskaper med store flåter av elbusser var ladeetterspørselen høy.

· For situasjoner der det tilgjengelige ladevinduet om natten var mye kortere enn ladetiden for AC-laderen.

· AC-ladere krevde at elbusser hadde innebygde omformere. Innebygde omformere har begrenset kapasitet og er derfor vanligvis små, noe som resulterer i lengre ladetider.

For depoter som går over fra «treg» AC-ladere til hurtigladere, er den naturlige tilbøyeligheten å ta i bruk plug-in DC-hurtigladere. DC-ladeomformeren er plassert på ladeutstyret, ikke på den elektriske bussen. Derfor kan eksterne omformere ha større konverteringskapasitet. Dette øker ikke bare ladehastigheten, men reduserer også ladetiden.

Normalt tar det omtrent fire timer å lade en buss med en plug-in DC-hurtiglader med en effekt på ikke mer enn 100 kW, avhengig av batterikapasiteten.

 

Elbusser kan utstyres med et hurtigt ladesystem for pantografer for å muliggjøre batterilading ved holdeplasser langs ruten og i depoter, og dermed forbedre driftseffektiviteten og snuoperasjonens hastighet.

Det finnes to installasjonsmetoder for pantografsystemet: pantografen kan monteres på busstaket eller direkte på ladepelen (invertert pantograf).

Den eksisterende infrastrukturen avgjør vanligvis valget av pantograftype. Hvis en by allerede har ladestasjoner for pantografer over hodet, velger operatørene vanligvis en invertert løsning, som innebærer å installere ladeskinner utelukkende på kjøretøyene.

Pantografladestasjonen er et ladeanlegg langs veien med et takrammeverk. Når en buss ankommer, går kontaktpunktene på takenheten ned og kobles til skinnen på bussens fortak, noe som muliggjør hurtiglading med høy effekt via likestrøm.

iEngineering Group tilbyr likestrømsladeløsninger med utvidet rekkevidde for elektriske busser. Vår iPower-serie integrerer ladestasjoner og pantografer i en kompakt og effektiv løsning.

Systemet støtter tre funksjonelle moduler: lading av kontakter, lading av pantografer og tilbakemelding fra nett (DC til AC). Det er svært godt egnet for hurtigladestasjoner ved start- og sluttpunktene til kraftledninger, og kan tilpasses til en maksimal effekt på 400 kW.

• Pantograf ned: Siden pantografens aktuatormotor er på ladersiden, ikke busssiden, legges det til flere trinn ettersom bussen må be laderen om å senke den. Bussen oppretter en wifi-forbindelse til laderen (helst sikret), og signaliserer deretter laderen om å senke pantografen. Siden flere ladere kan være i nærheten, må laderen være sikker på at bussen nedenfor er bussen som ber om pantografen (og ikke en nærliggende buss), og at den er riktig plassert. Den gjør dette ved hjelp av et RFID-posisjoneringssystem med beacons på bussen. Når laderen har bekreftet bussposisjonen og identiteten, kan den senke pantografen. Disse ekstra wifi- og RFID-kommunikasjonskomponentene, og de tilhørende kontrollerne, øker kompleksiteten betydelig. Pantografkontrolleren på ladersiden er en ekstra komponent sammenlignet med pantograf opp. Siden den bare brukes for busser, vil den fortsette å være et spesialprodukt i lavvolum. Dette vil resultere i færre ladeprodusenter som kan støtte pantograf ned, og til høyere elektronikkkostnader og kompleksitet.