600 A Dispensador de Pantógrafo Invertido: Soluções de Carregamento para Garagens de Ônibus Elétricos

600 A Dispensador de Pantógrafo Invertido: Soluções de Carregamento para Garagens de Ônibus Elétricos

Os pantógrafos são comumente usados ​​para o carregamento oportunista de ônibus elétricos (E-Buses). Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de carregamento, surgiu uma nova geração de pantógrafos para atender às necessidades de carregamento rápido em garagens.

Este artigo explora inicialmente os pantógrafos utilizados para o carregamento de ônibus elétricos, apresentando em seguida sua aplicação no carregamento oportunista. Por fim, propomos a possibilidade de utilização de pantógrafos como carregadores rápidos para ônibus elétricos em garagens.

Pantógrafos possuem braços em forma de tesoura que conectam o teto do ônibus a um poste fixo na estação de carregamento. O sistema de pantógrafo para ônibus elétricos deriva do sistema utilizado em trens leves ou bondes. Quando um ônibus elétrico chega a uma estação de carregamento, o pantógrafo se estende automaticamente. Ao entrar em contato com o solo, a bateria do ônibus elétrico inicia o carregamento.

Os pantógrafos são carregadores de alta capacidade, geralmente com potência variando de 150 kW a 550/650 kW. São frequentemente usados ​​como conexões temporárias a estações de carregamento designadas ao longo do percurso para recarregar a bateria do ônibus elétrico. Isso é conhecido como carregamento oportunista.

Configurações de pantógrafo

Existem duas configurações de carregamento por pantógrafo: o pantógrafo pode subir do teto do ônibus (tipo de pantógrafo elevatório) ou pode se estender para baixo a partir da estação de carregamento para se conectar ao ônibus (tipo de pantógrafo rebaixado).

Sistema de abaixamento do pantógrafo
Em um sistema de abaixamento por pantógrafo, o pantógrafo invertido desce do topo da estação de carregamento e se conecta a um trilho no teto do ônibus, conectando-se assim à bateria.

O pantógrafo recebe chamadas do ônibus sem fio, conecta-se e inicia o processo de carregamento.

Sistema de elevação por pantógrafo
Em um sistema de elevação por pantógrafo, o pantógrafo é montado no teto do ônibus elétrico. Quando o ônibus chega à estação de carregamento, o pantógrafo se eleva do teto e faz a conexão elétrica com o conector da estação de carregamento.

Dos dois sistemas, o sistema de elevação por pantógrafo é tecnicamente mais fácil de implementar. Este tipo de pantógrafo é controlado pelo motorista de dentro da cabine, enquanto o sistema de abaixamento por pantógrafo requer infraestrutura Wi-Fi para ativar a conexão.

O carregamento no local para ônibus elétricos pode não ser suficiente para atender às necessidades operacionais da linha, especialmente em longas distâncias. Nesses casos, o ônibus elétrico precisa ser recarregado ou receber carregamento rápido. Os pantógrafos instalados ao longo da linha podem estender a autonomia do ônibus durante a operação. Portanto, além de carregar os ônibus elétricos à noite na garagem, o pantógrafo e seu carregador de alta tensão podem fornecer carregamento rápido, permitindo que os ônibus elétricos operem em rotas mais longas durante todo o dia. Os pantógrafos geralmente estão localizados em pontos de ônibus, terminais ou paradas principais ao longo da linha.

Alimentação de carregamento do pantógrafo
A potência de carregamento dos pantógrafos varia de 150 kW a 600 kW. Uma carga completa de um ônibus elétrico pode levar de 5 a 20 minutos. O carregamento rápido (que não necessariamente resulta em uma carga completa) pode levar de 5 a 7 minutos. O carregamento pode ser feito durante as paradas nos terminais rodoviários. Os passageiros podem embarcar e desembarcar normalmente durante o carregamento.

Pantógrafo como dispositivo de carregamento rápido
Em alguns países desenvolvidos, pantógrafos também são instalados em pontos importantes ao longo da rota, além dos terminais. Os ônibus elétricos são carregados rapidamente enquanto os passageiros embarcam e desembarcam nesses pontos. Uma estação de pantógrafo de "carregamento ultrarrápido" de 600 quilowatts em Genebra, segundo relatos, consegue recarregar as baterias em apenas 15 a 20 segundos.

Estações de carregamento lento e rápido
A tecnologia de carregamento em estações de recarga está em constante evolução. Inicialmente, as estações utilizavam carregadores CA convencionais, que levavam de 6 a 8 horas para carregar completamente um ônibus elétrico. Esse método de "carregamento lento" não era o ideal:

• Para empresas com grandes frotas de ônibus elétricos, a demanda por recarga foi alta.

• Para situações em que a janela de carregamento disponível à noite era muito menor do que o tempo de carregamento do carregador CA.

• Os carregadores CA exigiam que os ônibus elétricos tivessem conversores de bordo. Os conversores de bordo têm capacidade limitada e, portanto, geralmente são pequenos, resultando em tempos de carregamento mais longos.

Para depósitos que estão migrando de carregadores CA "lentos" para carregadores rápidos, a tendência natural é adotar carregadores CC rápidos plug-in. O conversor de carga CC está localizado no equipamento de carregamento, e não no barramento elétrico. Portanto, conversores externos podem ter uma capacidade de conversão maior. Isso não só aumenta a velocidade de carregamento, como também reduz o tempo de carregamento.

Normalmente, carregar um ônibus usando um carregador rápido DC com potência de no máximo 100 kW leva cerca de quatro horas, dependendo da capacidade da bateria.

 

Os ônibus elétricos podem ser equipados com um sistema de carregamento rápido por pantógrafo para permitir o carregamento da bateria em paradas ao longo da rota e em garagens, melhorando assim a eficiência operacional e a velocidade de resposta.

Existem dois métodos de instalação para o sistema de pantógrafo: o pantógrafo pode ser montado no teto do ônibus ou diretamente na coluna de carregamento (pantógrafo invertido).

A infraestrutura existente normalmente determina a escolha do tipo de pantógrafo. Se uma cidade já possui estações de carregamento com pantógrafos aéreos, os operadores geralmente optam por uma solução invertida, que envolve a instalação de trilhos de carregamento exclusivamente nos veículos.

A estação de carregamento por pantógrafo é uma instalação de carregamento à beira da estrada que possui uma estrutura suspensa. Quando um ônibus chega, os pontos de contato na unidade suspensa descem e se conectam ao trilho no teto dianteiro do ônibus, permitindo o carregamento rápido de corrente contínua de alta potência.

O iEngineering Group oferece soluções de carregamento CC de longo alcance para ônibus elétricos. Nossa série iPower integra estações de carregamento e pantógrafos em uma solução compacta e eficiente.

O sistema suporta três módulos funcionais: carregamento por conector, carregamento por pantógrafo e feedback da rede (CC para CA). É altamente adequado para estações de carregamento rápido nos pontos de partida e chegada de linhas de energia e pode ser personalizado para uma potência máxima de 400 kW.

• Pantógrafo para baixo: Como o motor do atuador do pantógrafo está no lado do carregador, e não no lado do barramento, várias etapas são adicionadas, pois o barramento precisa informar ao carregador para descer. O barramento estabelece uma conexão Wi-Fi com o carregador (de preferência segura) e, em seguida, sinaliza ao carregador para abaixar o pantógrafo. Como vários carregadores podem estar próximos, o carregador precisa ter certeza de que o barramento abaixo é o que está solicitando o pantógrafo (e não um barramento vizinho) e que está posicionado corretamente. Isso é feito usando um sistema de posicionamento RFID com beacons no barramento. Assim que o carregador confirma a posição e a identidade do barramento, ele pode abaixar o pantógrafo. Esses componentes adicionais de comunicação Wi-Fi e RFID, e os controladores associados, adicionam uma complexidade considerável. O controlador do pantógrafo no lado do carregador é um componente adicional em comparação com o pantógrafo para cima. Como é usado apenas para barramentos, continuará sendo um produto especializado de baixo volume. Isso resultará em menos fabricantes de carregadores que podem oferecer suporte ao pantógrafo para baixo e em custos e complexidade eletrônica mais elevados.