โซลูชันการชาร์จแบบแพนโทกราฟกลับด้าน 600 A สำหรับสถานีจอดรถโดยสารไฟฟ้า

โซลูชันการชาร์จแบบแพนโทกราฟกลับด้าน 600 A สำหรับสถานีจอดรถโดยสารไฟฟ้า

แพนโทกราฟเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการชาร์จรถโดยสารไฟฟ้า (E-Buses) แบบฉวยโอกาส ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการชาร์จ แพนโทกราฟรุ่นใหม่จึงถือกำเนิดขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการการชาร์จเร็วในสถานีจอดรถ

บทความนี้เริ่มต้นด้วยการสำรวจแพนโทกราฟที่ใช้ในการชาร์จรถโดยสารไฟฟ้า จากนั้นจึงแนะนำการประยุกต์ใช้ในการชาร์จแบบฉวยโอกาส สุดท้าย เราเสนอความเป็นไปได้ในการใช้แพนโทกราฟเป็นเครื่องชาร์จเร็วสำหรับรถโดยสารไฟฟ้าในสถานีจอดรถ

แพนโทกราฟ คืออุปกรณ์ที่มีแขนรูปทรงคล้ายกรรไกร ใช้เชื่อมต่อหลังคาของรถบัสเข้ากับเสาที่ติดตั้งอยู่กับที่ ณ สถานีชาร์จแพนโทกราฟ ระบบแพนโทกราฟสำหรับรถบัสไฟฟ้าพัฒนามาจากระบบของรถไฟฟ้ารางเบาหรือรถราง เมื่อรถบัสไฟฟ้ามาถึงสถานีชาร์จแพนโทกราฟ แพนโทกราฟจะยืดออกโดยอัตโนมัติ เมื่อสัมผัสกับเสาแล้ว แบตเตอรี่ของรถบัสไฟฟ้าก็จะเริ่มชาร์จได้

แพนโทกราฟเป็นเครื่องชาร์จกำลังสูง โดยทั่วไปมีกำลังไฟตั้งแต่ 150 กิโลวัตต์ถึง 550/650 กิโลวัตต์ มักใช้เป็นจุดเชื่อมต่อชั่วคราวกับสถานีชาร์จที่กำหนดไว้ตามเส้นทางเพื่อเติมพลังงานให้กับรถโดยสารไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าการชาร์จแบบฉวยโอกาส

การกำหนดค่าแพนโทกราฟ

ระบบการชาร์จแบบแพนโทกราฟมีสองรูปแบบ คือ แพนโทกราฟสามารถยกขึ้นจากหลังคารถบัส (แบบแพนโทกราฟยกขึ้น) หรือสามารถยื่นลงมาจากสถานีชาร์จเพื่อเชื่อมต่อกับรถบัส (แบบแพนโทกราฟลดระดับลง)

ระบบลดระดับแพนโทกราฟ
ในระบบลดระดับแบบแพนโทกราฟ แพนโทกราฟแบบกลับหัวจะเลื่อนลงมาจากด้านบนของสถานีชาร์จและเชื่อมต่อกับรางบนหลังคารถบัส จึงเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ได้

อุปกรณ์รับส่งสัญญาณแบบแพนโทกราฟจะรับสายเรียกเข้าจากรถบัสแบบไร้สาย เชื่อมต่อ และเริ่มกระบวนการชาร์จ

ระบบยกแพนโทกราฟ
ในระบบยกแพนโทกราฟ แพนโทกราฟจะติดตั้งอยู่บนหลังคาของรถโดยสารไฟฟ้า เมื่อรถโดยสารมาถึงสถานีชาร์จ แพนโทกราฟจะยกขึ้นจากหลังคาและเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับขั้วต่อของสถานีชาร์จ

ในบรรดาระบบทั้งสอง ระบบยกแพนโทกราฟนั้นง่ายต่อการใช้งานทางเทคนิคมากกว่า แพนโทกราฟประเภทนี้ถูกควบคุมโดยคนขับจากภายในห้องโดยสาร ในขณะที่ระบบลดแพนโทกราฟนั้นต้องใช้โครงสร้างพื้นฐาน Wi-Fi เพื่อเริ่มต้นการเชื่อมต่อ

การชาร์จไฟ ณ จุดจอดรถโดยสารไฟฟ้าอาจไม่เพียงพอต่อความต้องการในการใช้งานของเส้นทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะทางไกล ในกรณีนี้ รถโดยสารไฟฟ้าจำเป็นต้องได้รับการชาร์จไฟใหม่หรือชาร์จเร็ว อุปกรณ์รับกระแสไฟฟ้า (Pantograph) ที่ติดตั้งตามเส้นทางสามารถช่วยเพิ่มระยะทางการวิ่งของรถโดยสารได้ ดังนั้น นอกจากการชาร์จรถโดยสารไฟฟ้าในเวลากลางคืนที่อู่แล้ว อุปกรณ์รับกระแสไฟฟ้าและเครื่องชาร์จแรงดันสูงยังสามารถให้การชาร์จเร็ว ทำให้รถโดยสารไฟฟ้าสามารถวิ่งในเส้นทางที่ยาวขึ้นได้ตลอดทั้งวัน โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์รับกระแสไฟฟ้าจะตั้งอยู่ที่ป้ายรถเมล์ สถานีขนส่ง หรือจุดจอดสำคัญตามเส้นทาง

พลังงานการชาร์จแพนโทกราฟ
กำลังการชาร์จของแพนโทกราฟมีตั้งแต่ 150 กิโลวัตต์ถึง 600 กิโลวัตต์ การชาร์จรถโดยสารไฟฟ้าจนเต็มอาจใช้เวลา 5 ถึง 20 นาที การชาร์จเร็ว (ไม่จำเป็นต้องชาร์จเต็ม) อาจใช้เวลา 5 ถึง 7 นาที การชาร์จสามารถทำได้ระหว่างที่จอดอยู่ที่สถานีขนส่ง ผู้โดยสารสามารถขึ้นและลงรถได้ตามปกติในระหว่างการชาร์จ

แพนโทกราฟในฐานะอุปกรณ์ชาร์จเร็ว
ในบางประเทศที่พัฒนาแล้ว นอกจากสถานีปลายทางแล้ว ยังมีการติดตั้งแพนโทกราฟไว้ที่ป้ายหยุดรถสำคัญๆ ตามเส้นทางอีกด้วย รถโดยสารไฟฟ้าจะชาร์จไฟอย่างรวดเร็วขณะที่ผู้โดยสารขึ้นและลงที่ป้ายหยุดเหล่านี้ มีรายงานว่าสถานีแพนโทกราฟ "ชาร์จเร็ว" ขนาด 600 กิโลวัตต์ในเจนีวา สามารถชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มได้อย่างรวดเร็วภายใน 15-20 วินาที

สถานีชาร์จแบบช้าและแบบเร็ว
เทคโนโลยีการชาร์จที่สถานีชาร์จมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ในช่วงแรก สถานีชาร์จใช้เครื่องชาร์จ AC แบบเสียบปลั๊ก ซึ่งใช้เวลา 6-8 ชั่วโมงในการชาร์จรถบัสไฟฟ้าจนเต็ม วิธีการชาร์จแบบ "ช้า" นี้ไม่เหมาะสม:

• สำหรับบริษัทที่มีรถโดยสารไฟฟ้าจำนวนมาก ความต้องการในการชาร์จไฟจึงสูง

• สำหรับสถานการณ์ที่ช่วงเวลาชาร์จในเวลากลางคืนสั้นกว่าเวลาในการชาร์จของเครื่องชาร์จ AC มาก

• เครื่องชาร์จ AC จำเป็นต้องใช้รถโดยสารไฟฟ้าที่มีตัวแปลงไฟในตัว ตัวแปลงไฟในตัวมีกำลังการผลิตจำกัด จึงมักมีขนาดเล็ก ส่งผลให้ใช้เวลาในการชาร์จนานขึ้น

สำหรับสถานีชาร์จที่กำลังเปลี่ยนจากเครื่องชาร์จ AC แบบ “ช้า” ไปเป็นเครื่องชาร์จเร็ว แนวโน้มโดยธรรมชาติคือการเลือกใช้เครื่องชาร์จเร็ว DC แบบเสียบปลั๊ก ตัวแปลงไฟ DC จะอยู่ที่ตัวอุปกรณ์ชาร์จ ไม่ได้อยู่ที่ตัวนำไฟฟ้า ดังนั้นตัวแปลงภายนอกจึงสามารถมีกำลังการแปลงที่สูงกว่าได้ ซึ่งไม่เพียงแต่จะเพิ่มความเร็วในการชาร์จ แต่ยังช่วยลดเวลาในการชาร์จอีกด้วย

โดยปกติ การชาร์จรถบัสโดยใช้เครื่องชาร์จเร็วแบบเสียบปลั๊ก DC ที่มีกำลังไฟไม่เกิน 100 กิโลวัตต์ จะใช้เวลาประมาณสี่ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับความจุของแบตเตอรี่

 

รถโดยสารไฟฟ้าสามารถติดตั้งระบบชาร์จไฟแบบแพนโทกราฟความเร็วสูง เพื่อให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ที่ป้ายหยุดรถตามเส้นทางและในอู่จอดรถ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานและความเร็วในการหมุนเวียนรถ

ระบบแพนโทกราฟมีวิธีการติดตั้งสองวิธี ได้แก่ การติดตั้งแพนโทกราฟบนหลังคารถโดยสาร หรือติดตั้งโดยตรงบนเสาชาร์จ (แพนโทกราฟแบบกลับหัว)

โดยทั่วไปแล้ว โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่จะเป็นตัวกำหนดประเภทของแพนโทกราฟ หากเมืองนั้นมีสถานีชาร์จแบบแพนโทกราฟเหนือศีรษะอยู่แล้ว ผู้ประกอบการมักจะเลือกใช้โซลูชันแบบกลับด้าน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการติดตั้งรางชาร์จเฉพาะบนตัวรถเท่านั้น

สถานีชาร์จแบบแพนโทกราฟเป็นอุปกรณ์ชาร์จริมถนนที่มีโครงสร้างอยู่เหนือศีรษะ เมื่อรถบัสมาถึง จุดสัมผัสบนชุดโครงสร้างเหนือศีรษะจะเลื่อนลงมาเชื่อมต่อกับรางบนหลังคาด้านหน้าของรถบัส ทำให้สามารถชาร์จเร็วด้วยกระแสตรงกำลังสูงได้

iEngineering Group นำเสนอโซลูชันการชาร์จ DC ระยะไกลสำหรับรถโดยสารไฟฟ้า ซีรีส์ iPower ของเราผสานรวมตัวเครื่องสถานีชาร์จและแพนโทกราฟเข้าไว้ในโซลูชันที่กะทัดรัดและมีประสิทธิภาพ

ระบบนี้รองรับโมดูลการทำงานสามส่วน ได้แก่ การชาร์จผ่านขั้วต่อ การชาร์จผ่านแพนโทกราฟ และการป้อนกลับเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้า (DC เป็น AC) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานีชาร์จเร็วที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของสายส่งไฟฟ้า และสามารถปรับแต่งให้มีกำลังไฟสูงสุดถึง 400 กิโลวัตต์

• การลดแพนโทกราฟ: เนื่องจากมอเตอร์ขับเคลื่อนแพนโทกราฟอยู่ด้านเครื่องชาร์จ ไม่ใช่ด้านรถบัส จึงต้องเพิ่มขั้นตอนหลายขั้นตอน เพราะรถบัสต้องสั่งให้เครื่องชาร์จลดแพนโทกราฟลง รถบัสจะสร้างการเชื่อมต่อ Wi-Fi กับเครื่องชาร์จ (ควรเป็นการเชื่อมต่อที่ปลอดภัย) จากนั้นส่งสัญญาณให้เครื่องชาร์จลดแพนโทกราฟลง เนื่องจากอาจมีเครื่องชาร์จหลายเครื่องอยู่ใกล้เคียง เครื่องชาร์จจึงต้องแน่ใจว่ารถบัสที่อยู่ด้านล่างเป็นรถบัสที่ร้องขอแพนโทกราฟ (ไม่ใช่รถบัสข้างเคียง) และอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง โดยใช้ระบบระบุตำแหน่ง RFID พร้อมบีคอนบนรถบัส เมื่อเครื่องชาร์จยืนยันตำแหน่งและตัวตนของรถบัสแล้ว ก็สามารถลดแพนโทกราฟลงได้ ส่วนประกอบการสื่อสาร Wi-Fi และ RFID เพิ่มเติมเหล่านี้ รวมถึงตัวควบคุมที่เกี่ยวข้อง ทำให้มีความซับซ้อนมากขึ้น ตัวควบคุมแพนโทกราฟด้านเครื่องชาร์จเป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับการยกแพนโทกราฟขึ้น เนื่องจากใช้สำหรับรถบัสเท่านั้น จึงยังคงเป็นผลิตภัณฑ์เฉพาะทางที่มีปริมาณการผลิตต่ำ ซึ่งจะส่งผลให้มีผู้ผลิตเครื่องชาร์จน้อยลงที่สามารถรองรับการลดแพนโทกราฟลง และมีต้นทุนและความซับซ้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สูงขึ้น