Rozwiązania ładowania za pomocą odwróconego dozownika pantografowego 600 A dla zajezdni autobusów elektrycznych

Rozwiązania ładowania za pomocą odwróconego dozownika pantografowego 600 A dla zajezdni autobusów elektrycznych

Pantografy są powszechnie stosowane do okazjonalnego ładowania autobusów elektrycznych (E-Bus). Wraz z ciągłym rozwojem technologii ładowania, pojawiła się nowa generacja pantografów, odpowiadająca na potrzeby szybkiego ładowania w zajezdniach.

W tym artykule najpierw omówiono pantografy używane do ładowania autobusów elektrycznych, a następnie przedstawiono ich zastosowanie w ładowaniu oportunistycznym. Na koniec zaproponowano możliwość wykorzystania pantografów jako szybkich ładowarek do autobusów elektrycznych w zajezdniach.

Pantografy. Pantografy posiadają ramiona w kształcie nożyc, które służą do połączenia dachu autobusu ze stałym słupem na stacji ładowania pantografów. System pantografów w autobusach elektrycznych wywodzi się z systemu kolei miejskiej lub tramwajów. Gdy autobus elektryczny dociera do stacji ładowania pantografów, pantograf automatycznie się wysuwa. Po zetknięciu z pantografem akumulator autobusu elektrycznego może rozpocząć ładowanie.

Pantografy to ładowarki o dużej pojemności, zazwyczaj o mocy od 150 kW do 550/650 kW. Często służą jako tymczasowe połączenia z wyznaczonymi stacjami ładowania wzdłuż trasy, w celu uzupełnienia energii w autobusie elektrycznym. Jest to znane jako ładowanie okazjonalne.

Konfiguracje pantografów

Istnieją dwie konfiguracje ładowania pantografem: pantograf może podnosić się z dachu autobusu (typ pantografu podnoszonego) lub może wystawać w dół ze stacji ładowania, aby połączyć się z autobusem (typ pantografu opuszczanego).

System opuszczania pantografu
W systemie opuszczania pantografu odwrócony pantograf opuszcza się z górnej części stacji ładowania i łączy się z szyną na dachu autobusu, łącząc się w ten sposób z akumulatorem.

Pantograf bezprzewodowo odbiera połączenia przychodzące z autobusu, łączy się i rozpoczyna proces ładowania.

System podnoszenia pantografu
W systemie podnoszenia pantografu, pantograf jest zamontowany na dachu autobusu elektrycznego. Po dotarciu autobusu do stacji ładowania, pantograf podnosi się z dachu i łączy się elektrycznie ze złączem stacji ładowania.

Z tych dwóch systemów, system podnoszenia pantografu jest technicznie łatwiejszy w implementacji. Ten typ pantografu jest sterowany przez maszynistę z kabiny, natomiast system opuszczania pantografu wymaga infrastruktury Wi-Fi do nawiązania połączenia.

Ładowanie autobusów elektrycznych na miejscu może nie być wystarczające, aby zaspokoić potrzeby operacyjne danej trasy, zwłaszcza na długich dystansach. W tym momencie autobus elektryczny wymaga doładowania lub szybkiego ładowania. Pantografy zainstalowane na trasie mogą wydłużyć zasięg autobusu w trakcie jazdy. Dlatego, oprócz ładowania autobusów elektrycznych w nocy w zajezdni, pantograf i jego ładowarka wysokiego napięcia mogą zapewnić szybkie ładowanie, umożliwiając autobusom elektrycznym jazdę na dłuższych trasach w ciągu dnia. Pantografy są zazwyczaj zlokalizowane na przystankach autobusowych, terminalach lub głównych przystankach na trasie.

Moc ładowania pantografu
Moc ładowania pantografów waha się od 150 kW do 600 kW. Pełne naładowanie autobusu elektrycznego może zająć od 5 do 20 minut. Szybkie ładowanie (niekoniecznie pełne) może zająć od 5 do 7 minut. Ładowanie może odbywać się na przystankach na dworcach autobusowych. Podczas ładowania pasażerowie mogą normalnie wsiadać i wysiadać.

Pantograf jako urządzenie do szybkiego ładowania
W niektórych krajach rozwiniętych pantografy są instalowane również na ważnych przystankach na trasie, oprócz tych na stacjach końcowych. Autobusy elektryczne ładują się szybko, gdy pasażerowie wsiadają i wysiadają na tych przystankach. Stacja pantografowa o mocy 600 kilowatów w Genewie, z funkcją „błyskawicznego ładowania”, podobno umożliwia szybkie naładowanie akumulatorów w ciągu 15-20 sekund.

Stacje ładowania wolnego i szybkiego
Technologia ładowania na stacjach ładowania stale się rozwija. Początkowo stacje ładowania korzystały z ładowarek sieciowych, a pełne naładowanie autobusu elektrycznego zajmowało 6-8 godzin. Ta metoda „powolnego ładowania” nie była idealna:

· W przypadku firm posiadających duże floty autobusów elektrycznych zapotrzebowanie na ładowanie było wysokie.

· W sytuacjach, w których dostępny czas ładowania w nocy jest znacznie krótszy od czasu ładowania za pomocą ładowarki sieciowej.

· Ładowarki prądu przemiennego wymagają, aby autobusy elektryczne były wyposażone w przetwornice pokładowe. Przetwornice pokładowe mają ograniczoną pojemność i dlatego są zazwyczaj małe, co wydłuża czas ładowania.

W przypadku zajezdni przechodzących z „wolnych” ładowarek AC na szybkie ładowarki, naturalną tendencją jest zastosowanie szybkich ładowarek DC typu plug-in. Przetwornica ładowania DC znajduje się w urządzeniu ładującym, a nie w magistrali elektrycznej. Dzięki temu zewnętrzne przetwornice mogą mieć większą wydajność konwersji. To nie tylko zwiększa prędkość ładowania, ale także skraca jego czas.

Standardowo ładowanie autobusu za pomocą szybkiej ładowarki prądu stałego o mocy nie większej niż 100 kW trwa około czterech godzin, w zależności od pojemności akumulatora.

 

Autobusy elektryczne mogą zostać wyposażone w system szybkiego ładowania za pomocą pantografu, umożliwiający ładowanie akumulatorów na przystankach wzdłuż trasy i w zajezdniach, co poprawia wydajność operacyjną i szybkość obrotu.

Istnieją dwa sposoby montażu pantografu: pantograf może być zamontowany na dachu autobusu lub bezpośrednio na stosie ładującym (pantograf odwrócony).

Wybór typu pantografu zazwyczaj zależy od istniejącej infrastruktury. Jeśli miasto posiada już napowietrzne stacje ładowania pantografami, operatorzy zazwyczaj wybierają rozwiązanie odwrócone, polegające na montażu szyn ładujących wyłącznie na pojazdach.

Stacja ładowania pantografowego to przydrożna stacja ładowania z podwieszoną konstrukcją. Po przyjeździe autobusu punkty styku na podwieszonej konstrukcji opuszczają się i łączą z szyną na przednim dachu autobusu, umożliwiając szybkie ładowanie prądem stałym o dużej mocy.

Grupa iEngineering oferuje rozwiązania ładowania prądem stałym o zwiększonym zasięgu dla autobusów elektrycznych. Nasza seria iPower integruje hosty stacji ładowania i pantografy, tworząc kompaktowe i wydajne rozwiązanie.

System obsługuje trzy moduły funkcjonalne: ładowanie złączowe, ładowanie pantografowe oraz sprzężenie zwrotne z sieci (DC/AC). Doskonale nadaje się do stacji szybkiego ładowania na początku i na końcu linii energetycznych i może być dostosowany do maksymalnej mocy 400 kW.

• Pantograf w dół: Ponieważ silnik siłownika pantografu znajduje się po stronie ładowarki, a nie po stronie magistrali, dodano kilka kroków, ponieważ magistrala musi przekazać ładowarce polecenie opuszczenia pantografu. Magistrala nawiązuje połączenie Wi-Fi z ładowarką (najlepiej zabezpieczone), a następnie sygnalizuje ładowarce opuszczenie pantografu. Ponieważ w pobliżu może znajdować się kilka ładowarek, ładowarka musi upewnić się, że autobus poniżej jest tym, który żąda pantografu (a nie sąsiednim autobusem) i jest prawidłowo ustawiony. Dokonuje tego za pomocą systemu pozycjonowania RFID z sygnalizatorami na magistrali. Po potwierdzeniu położenia i identyfikacji magistrali przez ładowarkę, może ona opuścić pantograf. Te dodatkowe elementy komunikacji Wi-Fi i RFID oraz powiązane z nimi sterowniki znacznie zwiększają złożoność. Sterownik pantografu po stronie ładowarki jest dodatkowym elementem w porównaniu z pantografem w górę. Ponieważ jest on stosowany tylko w autobusach, nadal będzie to specjalistyczny produkt o niskiej liczbie sztuk. Spowoduje to mniejszą liczbę producentów ładowarek, którzy będą w stanie obsługiwać opuszczanie pantografu, a także wyższe koszty i złożoność elektroniki.