600 A laddningslösningar för inverterade pantografer för elbussdepåer

600 A laddningslösningar för inverterade pantografer för elbussdepåer

Strömavtagare används ofta för opportunistisk laddning av elbussar (E-bussar). Med den kontinuerliga utvecklingen av laddningsteknik har en ny generation strömavtagare dykt upp för att möta behoven av snabbladdning i depåer.

Den här artikeln utforskar först strömavtagare som används för laddning av elbussar och introducerar sedan deras tillämpningar vid opportunistisk laddning. Slutligen föreslår vi möjligheten att använda strömavtagare som snabbladdare för elbussar i depåer.

Strömavtagare Strömavtagare har saxformade armar som används för att ansluta busstaket till en fast stolpe vid strömavtagarens laddningsstation. Strömavtagaresystemet för elbussar är härlett från det för spårväg eller spårvagnar. När en elbuss anländer till en strömavtagares laddningsstation fälls strömavtagaren automatiskt ut. Vid kontakt kan elbussens batteri börja laddas.

Pantografer är högkapacitetsladdare, vanligtvis med en effekt från 150 kW till 550/650 kW. De används ofta som tillfälliga anslutningar till utsedda laddstationer längs rutten för att fylla på elbussens ström. Detta kallas opportunistisk laddning.

Pantografkonfigurationer

Det finns två konfigurationer för laddning av strömavtagare: strömavtagaren kan höjas från busstaket (typ med strömavtagare som stigare) eller så kan den sträcka sig nedåt från laddningsstationen för att ansluta till bussen (typ med sänkbar strömavtagare).

Pantografsänkningssystem
I ett system för sänkning av strömavtagare sänks den inverterade strömavtagaren ner från laddstationens topp och ansluts till ett spår på busstaket, och ansluts därmed till batteriet.

Pantografen tar emot inkommande samtal från bussen trådlöst, ansluter och initierar laddningsprocessen.

Pantografens stigande system
I ett strömavtagaressystem monteras strömavtagaren på elbussens tak. När bussen anländer till laddstationen lyfts strömavtagaren från taket och upprättar en elektrisk anslutning till laddstationens kontakt.

Av de två systemen är det tekniskt sett enklare att implementera strömavtagarens höjningssystem. Denna typ av strömavtagare styrs av föraren inifrån hytten, medan strömavtagarens sänkningssystem kräver Wi-Fi-infrastruktur för att utlösa anslutningen.

Laddning på plats för elbussar kanske inte är tillräcklig för att möta ruttens operativa behov, särskilt för långa driftsavstånd. Vid denna tidpunkt behöver elbussen laddas eller snabbladdas. Strömavtagare installerade på rutten kan förlänga bussens räckvidd under drift. Förutom att ladda elbussarna på natten i depån kan därför strömavtagaren och dess högspänningsladdare tillhandahålla snabbladdning, vilket gör att elbussarna kan köra på längre rutter under hela dagen. Strömavtagare är vanligtvis placerade vid busshållplatser, terminaler eller större hållplatser längs rutten.

Pantografens laddningskraft
Laddningseffekten för strömavtagare varierar från 150 kW till 600 kW. En full laddning av en elbuss kan ta 5 till 20 minuter. Snabbladdning (inte nödvändigtvis en full laddning) kan ta 5 till 7 minuter. Laddning kan ske vid stopp vid busstationer. Passagerare kan gå på och av som vanligt under laddningen.

Pantograf som snabbladdningsenhet
I vissa utvecklade länder installeras även strömavtagare vid viktiga hållplatser längs rutten, utöver de vid terminalstationerna. Elbussar snabbladdar medan passagerare går på och av vid dessa hållplatser. En strömavtagarestation på 600 kilowatt med "blixtladdning" i Genève har enligt uppgift kunnat ladda batterierna snabbt på 15–20 sekunder.

Långsamma och snabba laddningsstationer
Laddningstekniken vid laddstationer utvecklas ständigt. Ursprungligen använde laddstationer nätladdare, vilket tog 6–8 timmar att ladda en elbuss helt. Denna "långsamma laddningsmetod" var inte idealisk:

· För företag med stora flottor av elbussar var efterfrågan på laddning hög.

· För situationer där det tillgängliga laddningsfönstret på natten var mycket kortare än AC-laddarens laddningstid.

· AC-laddare krävde att elbussar hade inbyggda omvandlare. Inbyggda omvandlare har begränsad kapacitet och är därför vanligtvis små, vilket resulterar i längre laddningstider.

För depåer som övergår från "långsamma" AC-laddare till snabbladdare är den naturliga benägenheten att använda DC-snabbladdare som ansluts till laddstationen. DC-laddningsomvandlaren sitter på laddningsutrustningen, inte på elbussen. Därför kan externa omvandlare ha en större omvandlingskapacitet. Detta ökar inte bara laddningshastigheten utan minskar även laddningstiden.

Normalt tar det cirka fyra timmar att ladda en buss med en snabbladdare med likström och en effekt på högst 100 kW, beroende på batteriets kapacitet.

 

Elbussar kan utrustas med ett snabbt strömavtagareladdningssystem för att möjliggöra batteriladdning vid hållplatser längs rutten och i depåer, vilket förbättrar driftseffektiviteten och vändningshastigheten.

Det finns två installationsmetoder för strömavtagaresystemet: strömavtagaren kan monteras på bussens tak eller direkt på laddningspålen (inverterad strömavtagare).

Den befintliga infrastrukturen avgör vanligtvis valet av strömavtagare. Om en stad redan har laddningsstationer för strömavtagare väljer operatörerna vanligtvis en inverterad lösning, vilket innebär att laddningsskenor installeras enbart på fordonen.

Pantografladdningsstationen är en vägkantsladdanläggning med ett takmonterat ramverk. När en buss anländer sänks kontaktpunkterna på takenheten och ansluts till skenan på bussens främre tak, vilket möjliggör snabbladdning med hög effekt och likström.

iEngineering Group erbjuder DC-laddningslösningar med utökad räckvidd för elbussar. Vår iPower-serie integrerar laddstationsvärdar och strömavtagare i en kompakt och effektiv lösning.

Systemet stöder tre funktionella moduler: laddning av kontaktdon, laddning av strömavtagare och återkoppling från nätet (DC till AC). Det är mycket lämpligt för snabbladdningsstationer vid start- och slutpunkterna för kraftledningar och kan anpassas till en maximal effekt på 400 kW.

• Pantograf nedåt: Eftersom pantografens ställdonmotor är på laddarsidan, inte busssidan, läggs flera steg till eftersom bussen behöver be laddaren att sänka sig. Bussen upprättar en wifi-anslutning till laddaren (helst säkrad) och signalerar sedan till laddaren att sänka pantografen. Eftersom flera laddare kan finnas i närheten måste laddaren vara säker på att bussen nedanför är den buss som begär pantografen (och inte en närliggande buss), och att den är korrekt placerad. Den gör detta med hjälp av ett RFID-positioneringssystem med beacons på bussen. När laddaren har bekräftat bussens position och identitet kan den sänka pantografen. Dessa ytterligare wifi- och RFID-kommunikationskomponenter, och de tillhörande styrenheterna, ökar komplexiteten avsevärt. Pantografstyrenheten på laddarsidan är en extra komponent jämfört med pantograf uppåt. Eftersom den endast används för bussar kommer den att fortsätta att vara en specialprodukt i låg volym. Detta kommer att resultera i färre laddartillverkare som kan stödja pantograf nedåt, och till högre elektronikkostnad och komplexitet.