Решения для зарядки электробусов с помощью инвертированного пантографа мощностью 600 А.

Решения для зарядки электробусов с помощью инвертированного пантографа мощностью 600 А.

Пантографы широко используются для оперативной зарядки электробусов. С непрерывным развитием технологий зарядки появилось новое поколение пантографов, отвечающих потребностям быстрой зарядки в депо.

В данной статье сначала рассматриваются пантографы, используемые для зарядки электробусов, затем описывается их применение в системах оперативной зарядки. Наконец, мы предлагаем возможность использования пантографов в качестве быстрых зарядных устройств для электробусов в депо.

Пантографы. Пантографы имеют ножницеобразные рычаги, используемые для соединения крыши автобуса с неподвижным столбом на зарядной станции. Система пантографов для электробусов заимствована из системы легкорельсового транспорта или трамваев. Когда электробус прибывает на зарядную станцию, пантограф автоматически выдвигается. После контакта с опорой начинается зарядка аккумулятора электробуса.

Пантографы — это мощные зарядные устройства, обычно мощностью от 150 кВт до 550/650 кВт. Они часто используются в качестве временных подключений к специально отведенным зарядным станциям вдоль маршрута для пополнения запасов энергии электробуса. Это называется оппортунистической зарядкой.

Конфигурации пантографа

Существует две конфигурации зарядки с помощью пантографа: пантограф может подниматься с крыши автобуса (тип с подъемным пантографом) или опускаться вниз с зарядной станции для соединения с автобусом (тип с опускающимся пантографом).

Система опускания пантографа
В системе опускания с помощью пантографа перевернутый пантограф опускается с верхней части зарядной станции и соединяется с направляющей на крыше автобуса, обеспечивая таким образом подключение к аккумулятору.

Пантограф принимает входящие вызовы из автобуса по беспроводной связи, устанавливает соединение и запускает процесс зарядки.

Система подъема пантографа
В системе с подъемом пантографа сам пантограф устанавливается на крыше электробуса. Когда автобус подъезжает к зарядной станции, пантограф поднимается с крыши и устанавливает электрическое соединение с разъемом зарядной станции.

Из двух систем система подъема пантографа технически проще в реализации. Этот тип пантографа управляется водителем из кабины, в то время как система опускания пантографа требует наличия инфраструктуры Wi-Fi для запуска соединения.

Наземной зарядки электробусов может быть недостаточно для удовлетворения эксплуатационных потребностей маршрута, особенно на больших расстояниях. В этом случае электробус нуждается в подзарядке или быстрой зарядке. Установленные на маршруте пантографы могут увеличить запас хода автобуса во время работы. Таким образом, помимо ночной зарядки электробусов в депо, пантограф и его высоковольтное зарядное устройство могут обеспечить быструю зарядку, позволяя электробусам работать на более длинных маршрутах в течение всего дня. Пантографы обычно располагаются на автобусных остановках, терминалах или крупных остановках вдоль маршрута.

Зарядное устройство пантографа
Мощность зарядки пантографов варьируется от 150 кВт до 600 кВт. Полная зарядка электробуса может занять от 5 до 20 минут. Быстрая зарядка (не обязательно полная) может занять от 5 до 7 минут. Зарядка может производиться во время остановок на автобусных станциях. Пассажиры могут садиться и выходить из автобуса в обычном режиме во время зарядки.

Пантограф как устройство для быстрой зарядки
В некоторых развитых странах пантографы устанавливаются не только на конечных станциях, но и на важных остановках вдоль маршрута. Электробусы быстро заряжаются, пока пассажиры садятся и выходят на этих остановках. Сообщается, что станция быстрой зарядки пантографов мощностью 600 киловатт в Женеве способна быстро пополнять батареи за 15-20 секунд.

Станции медленной и быстрой зарядки
Технологии зарядки на зарядных станциях постоянно развиваются. Первоначально на зарядных станциях использовались сетевые зарядные устройства, для полной зарядки электробуса которых требовалось 6-8 часов. Этот метод «медленной зарядки» был не идеальным:

• Для компаний с большими парками электробусов спрос на зарядку был высоким.

• В ситуациях, когда доступное время зарядки ночью было значительно короче, чем время зарядки, обеспечиваемое сетевым зарядным устройством.

• Для зарядки от сети переменного тока в электробусах необходимы бортовые преобразователи. Бортовые преобразователи имеют ограниченную мощность и, следовательно, обычно небольшие размеры, что приводит к увеличению времени зарядки.

Для автопарков, переходящих от «медленных» зарядных устройств переменного тока к быстрым, естественным решением является использование подключаемых быстрых зарядных устройств постоянного тока. Преобразователь постоянного тока расположен на зарядном оборудовании, а не на электробусе. Поэтому внешние преобразователи могут обладать большей преобразовательной мощностью. Это не только увеличивает скорость зарядки, но и сокращает время зарядки.

Обычно зарядка автобуса с помощью подключаемого быстрозарядного устройства постоянного тока мощностью не более 100 кВт занимает около четырех часов, в зависимости от емкости аккумулятора.

 

Электробусы могут быть оснащены системой быстрой зарядки пантографом, позволяющей заряжать аккумуляторы на остановках по маршруту и ​​в депо, что повышает эффективность работы и скорость оборота.

Существует два способа установки пантографной системы: пантограф может быть смонтирован на крыше автобуса или непосредственно на зарядной станции (перевернутый пантограф).

Выбор типа пантографа обычно определяется существующей инфраструктурой. Если в городе уже есть надземные зарядные станции с пантографами, операторы обычно выбирают инвертированное решение, которое предполагает установку зарядных рельсов исключительно на транспортных средствах.

Пантографная зарядная станция представляет собой придорожную зарядную станцию ​​с подвесной конструкцией. Когда автобус подъезжает, контактные точки на подвесном блоке опускаются и соединяются с направляющей на передней части крыши автобуса, обеспечивая быструю зарядку постоянным током высокой мощности.

Компания iEngineering Group предлагает решения для зарядки электробусов постоянным током с увеличенным запасом хода. Наша серия iPower объединяет зарядные станции и пантографы в компактное и эффективное решение.

Система поддерживает три функциональных модуля: зарядку через разъем, зарядку через пантограф и обратную связь с сетью (преобразование постоянного тока в переменный). Она идеально подходит для станций быстрой зарядки в начальных и конечных точках линий электропередачи и может быть настроена на максимальную мощность 400 кВт.

• Опускание пантографа: Поскольку двигатель привода пантографа находится со стороны зарядного устройства, а не со стороны автобуса, добавляется несколько этапов, так как автобус должен дать команду зарядному устройству опуститься. Автобус устанавливает Wi-Fi-соединение с зарядным устройством (желательно защищенное), а затем подает сигнал зарядному устройству опустить пантограф. Поскольку поблизости может находиться несколько зарядных устройств, зарядному устройству необходимо убедиться, что автобус внизу — это тот самый автобус, который запрашивает пантограф (а не соседний автобус), и что он правильно расположен. Это достигается с помощью системы позиционирования RFID с маяками на автобусе. После того, как зарядное устройство подтвердит положение и идентификацию автобуса, оно может опустить пантограф. Эти дополнительные компоненты связи Wi-Fi и RFID, а также связанные с ними контроллеры, значительно усложняют процесс. Контроллер пантографа со стороны зарядного устройства является дополнительным компонентом по сравнению с функцией подъема пантографа. Поскольку он используется только для автобусов, он по-прежнему будет малосерийным специализированным продуктом. Это приведет к сокращению числа производителей зарядных устройств, способных поддерживать функцию опускания пантографа, а также к увеличению стоимости и сложности электроники.