600 A Giải pháp sạc cho trạm sạc xe buýt điện với bộ cấp điện kiểu pantograph ngược.

600 A Giải pháp sạc cho trạm sạc xe buýt điện với bộ cấp điện kiểu pantograph ngược.

Cần lấy điện trên nóc xe thường được sử dụng để sạc điện nhanh cho xe buýt điện (E-Bus). Với sự phát triển không ngừng của công nghệ sạc, một thế hệ cần lấy điện trên nóc xe mới đã ra đời để đáp ứng nhu cầu sạc nhanh tại các trạm đỗ xe.

Bài viết này trước tiên tìm hiểu về các bộ phận tiếp điện trên mái xe buýt (pantograph) dùng để sạc điện cho xe buýt điện, sau đó giới thiệu ứng dụng của chúng trong việc sạc điện tức thời. Cuối cùng, chúng tôi đề xuất khả năng sử dụng pantograph như bộ sạc nhanh cho xe buýt điện tại các trạm đỗ xe.

Cần gạt điện (Pantograph) có các cánh tay hình kéo dùng để kết nối nóc xe buýt với một cột cố định tại trạm sạc. Hệ thống cần gạt điện cho xe buýt điện được phát triển từ hệ thống của đường sắt nhẹ hoặc xe điện. Khi xe buýt điện đến trạm sạc cần gạt điện, cần gạt sẽ tự động mở rộng. Khi tiếp xúc, pin của xe buýt điện có thể bắt đầu sạc.

Cần tiếp điện trên nóc xe là bộ sạc công suất cao, thường có công suất từ ​​150 kW đến 550/650 kW. Chúng thường được sử dụng làm kết nối tạm thời với các trạm sạc được chỉ định dọc tuyến đường để bổ sung năng lượng cho xe buýt điện. Điều này được gọi là sạc cơ hội.

Cấu hình cần gạt điện

Có hai cấu hình sạc bằng cần lấy điện: cần lấy điện có thể nâng lên từ nóc xe buýt (kiểu cần lấy điện nâng), hoặc nó có thể kéo dài xuống dưới từ trạm sạc để kết nối với xe buýt (kiểu cần lấy điện hạ).

Hệ thống hạ cần gạt điện
Trong hệ thống hạ cần lấy điện, cần lấy điện đảo ngược sẽ hạ xuống từ đỉnh trạm sạc và kết nối với một đường ray trên nóc xe buýt, từ đó kết nối với pin.

Bộ phận tiếp điện trên nóc xe buýt nhận cuộc gọi đến từ xe buýt không dây, kết nối và bắt đầu quá trình sạc.

Hệ thống nâng hạ bằng cần gạt điện
Trong hệ thống nâng bằng cần lấy điện, cần lấy điện được gắn trên nóc xe buýt điện. Khi xe buýt đến trạm sạc, cần lấy điện sẽ nâng lên từ nóc xe và tạo kết nối điện với đầu nối của trạm sạc.

Trong hai hệ thống, hệ thống nâng cần lấy điện về mặt kỹ thuật dễ thực hiện hơn. Loại cần lấy điện này được người lái điều khiển từ bên trong cabin, trong khi hệ thống hạ cần lấy điện yêu cầu cơ sở hạ tầng Wi-Fi để kích hoạt kết nối.

Việc sạc điện tại chỗ cho xe buýt điện có thể không đủ để đáp ứng nhu cầu vận hành của tuyến đường, đặc biệt là đối với những quãng đường dài. Tại thời điểm này, xe buýt điện cần được sạc lại hoặc sạc nhanh. Các thiết bị tiếp điện trên cao (pantograph) được lắp đặt trên tuyến đường có thể giúp kéo dài phạm vi hoạt động của xe buýt trong quá trình vận hành. Do đó, ngoài việc sạc xe buýt điện vào ban đêm tại trạm đỗ, thiết bị tiếp điện và bộ sạc cao áp của nó có thể cung cấp khả năng sạc nhanh, cho phép xe buýt điện hoạt động trên các tuyến đường dài hơn suốt cả ngày. Các thiết bị tiếp điện thường được đặt tại các điểm dừng xe buýt, bến xe hoặc các điểm dừng chính dọc theo tuyến đường.

Công suất sạc pantograph
Công suất sạc của hệ thống pantograph dao động từ 150 kW đến 600 kW. Thời gian sạc đầy một chiếc xe buýt điện có thể mất từ ​​5 đến 20 phút. Sạc nhanh (không nhất thiết là sạc đầy) có thể mất từ ​​5 đến 7 phút. Việc sạc pin có thể diễn ra trong thời gian xe dừng tại các trạm xe buýt. Hành khách có thể lên và xuống xe bình thường trong khi đang sạc.

Cần gạt điện như một thiết bị sạc nhanh
Tại một số quốc gia phát triển, ngoài các trạm cuối tuyến, cần lấy điện trên nóc xe buýt cũng được lắp đặt tại các điểm dừng quan trọng dọc tuyến đường. Xe buýt điện sạc nhanh khi hành khách lên và xuống xe tại các điểm dừng này. Một trạm sạc nhanh bằng cần lấy điện công suất 600 kilowatt ở Geneva được cho là có thể sạc đầy pin chỉ trong 15-20 giây.

Trạm sạc chậm và sạc nhanh
Công nghệ sạc tại các trạm sạc đang không ngừng phát triển. Ban đầu, các trạm sạc sử dụng bộ sạc AC cắm trực tiếp, mất 6-8 giờ để sạc đầy một chiếc xe buýt điện. Phương pháp "sạc chậm" này không phải là lý tưởng:

• Đối với các công ty có số lượng lớn xe buýt điện, nhu cầu sạc điện rất cao.

• Trong trường hợp thời gian sạc khả dụng vào ban đêm ngắn hơn nhiều so với thời gian sạc của bộ sạc AC.

• Bộ sạc AC yêu cầu xe buýt điện phải có bộ chuyển đổi tích hợp. Bộ chuyển đổi tích hợp có công suất hạn chế, do đó thường có kích thước nhỏ, dẫn đến thời gian sạc lâu hơn.

Đối với các trạm sạc đang chuyển đổi từ bộ sạc AC “chậm” sang bộ sạc nhanh, xu hướng tự nhiên là sử dụng bộ sạc nhanh DC cắm ngoài. Bộ chuyển đổi sạc DC được đặt trên thiết bị sạc, chứ không phải trên thanh dẫn điện. Do đó, các bộ chuyển đổi bên ngoài có thể có công suất chuyển đổi lớn hơn. Điều này không chỉ làm tăng tốc độ sạc mà còn giảm thời gian sạc.

Thông thường, việc sạc một chiếc xe buýt bằng bộ sạc nhanh DC cắm điện với công suất không quá 100kW mất khoảng bốn giờ, tùy thuộc vào dung lượng pin.

 

Xe buýt điện có thể được trang bị hệ thống sạc nhanh bằng cần gạt điện để sạc pin tại các điểm dừng dọc tuyến đường và trong các trạm bảo dưỡng, từ đó cải thiện hiệu quả hoạt động và tốc độ quay vòng.

Có hai phương pháp lắp đặt hệ thống pantograph: pantograph có thể được lắp đặt trên nóc xe buýt hoặc trực tiếp trên trụ sạc (pantograph đảo ngược).

Thông thường, cơ sở hạ tầng hiện có sẽ quyết định loại pantograph được lựa chọn. Nếu một thành phố đã có các trạm sạc pantograph trên cao, các nhà khai thác thường chọn giải pháp đảo ngược, bao gồm việc lắp đặt đường ray sạc chỉ trên phương tiện.

Trạm sạc kiểu pantograph là một cơ sở sạc ven đường có khung đỡ phía trên. Khi xe buýt đến, các điểm tiếp xúc trên khung đỡ phía trên sẽ hạ xuống và kết nối với đường ray trên nóc trước của xe buýt, cho phép sạc nhanh DC công suất cao.

Tập đoàn iEngineering cung cấp các giải pháp sạc DC tầm xa cho xe buýt điện. Dòng sản phẩm iPower của chúng tôi tích hợp bộ điều khiển trạm sạc và cần lấy điện vào một giải pháp nhỏ gọn và hiệu quả.

Hệ thống hỗ trợ ba mô-đun chức năng: sạc đầu nối, sạc pantograph và phản hồi lưới điện (DC sang AC). Hệ thống này rất phù hợp cho các trạm sạc nhanh tại điểm đầu và điểm cuối của đường dây tải điện và có thể được tùy chỉnh với công suất tối đa lên đến 400kW.

• Hạ cần lấy điện: Vì động cơ truyền động cần lấy điện nằm ở phía bộ sạc chứ không phải phía xe buýt, nên cần thêm một vài bước vì xe buýt cần ra lệnh cho bộ sạc hạ cần lấy điện. Xe buýt thiết lập kết nối wifi với bộ sạc (tốt nhất là kết nối bảo mật) rồi ra tín hiệu cho bộ sạc hạ cần lấy điện. Vì có thể có nhiều bộ sạc ở gần đó, bộ sạc cần chắc chắn rằng xe buýt bên dưới là xe buýt yêu cầu hạ cần lấy điện (và không phải là xe buýt lân cận), và nó được định vị đúng vị trí. Bộ sạc thực hiện điều này bằng cách sử dụng hệ thống định vị RFID với các thiết bị phát tín hiệu trên xe buýt. Sau khi bộ sạc xác nhận vị trí và danh tính của xe buýt, nó có thể hạ cần lấy điện. Các thành phần giao tiếp wifi và RFID bổ sung này, cùng với các bộ điều khiển liên quan, làm tăng thêm độ phức tạp đáng kể. Bộ điều khiển cần lấy điện ở phía bộ sạc là một thành phần bổ sung so với việc nâng cần lấy điện. Vì nó chỉ được sử dụng cho xe buýt, nên nó sẽ tiếp tục là một sản phẩm chuyên dụng với số lượng sản xuất thấp. Điều này sẽ dẫn đến việc ít nhà sản xuất bộ sạc hơn có thể hỗ trợ chức năng hạ cần lấy điện, và với chi phí và độ phức tạp điện tử cao hơn.