אוטובוסים חשמליים משנים את המעבר העירוני על ידי צמצום פליטות זנב והורדת עלויות מחזור החיים, אבל יעילותם התפעולית אינה נקבעת על ידי חבילת הסוללה לבדה.כל קילווואט שעות זורם מהרשת לגלגלים חייב להיות מנוהל על ידי מערכת אספקת חשמל אשר בחירות עיצוב משפיע ישירות על פסולת אנרגיה, רכב על זמן, ועלות כוללת של מפעילי צי למצוא יותר ויותר את ההבדל בין נתיב רווחי וכספים לא שקרים באספקת החשמל, אלא גוף המנוע.

אדריכלות הכוח אספקה בתחנות חשמליות

מערכת אספקת חשמל מודרנית משלבת לפחות שש תת-מערכות בין-תלויות: סוללה של מערכת ניהול סוללות (BMS), על המטען על הסיפון, DC-DC, ממירת מנוע, ובקר חוזר בקריון מחדש.כל רכיב חייב להיות מתאים לאחרים ולתשתיות טעינה.

« סוללת כימיה וקיבולת

סוללות ליתיום-יון לשלוט בשוק, אבל אפשרויות הכימיה משתנות באופן נרחב.תאים ליתיום ברזל פוספט (LFP) מציעים חיי מחזור ארוכים ויציבות תרמית, מה שהופך אותם פופולריים עבור אוטובוסים עירוניים הדורשים טעינה מהירה מדי יום.תאים קקנל מניגנזים (NMC) מספקים צפיפות גבוהה יותר עבור נתיבי שטח לטווח ארוך יותר, אך מחלחל מהר יותר תחת עומסי מטען כבד (ממדן) עלולים של 50 ק"מ"מ) לתדירות נמוכה יותר, אך עשוי להיות על פני כדור הארץ, אך טעינה של פחות מ-250 ק"מ, אך טעינה מהירה יותר, אך טעינה, על בסיס מהירות של פחות מ-250 ק"מ, על בסיס מהירות יותר, על בסיס של צריכת צריכת צריכת קלוריות, אך עלולה להיות על פני כדור הארץ, על בסיס מהירות של פחות מ-קל, על בסיס מהירות גבוהה יותר, אך עלולה להיות על פני כדור הארץ, אך טעינה של צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת צריכת כדור הארץ, על בסיס של פחות מ-250 מטרים, על בסיס של פחות מ-250 מטרים, על בסיס של פחות מ-קלחתת משקל כפול של 250 ק"מ"מ"מ"

מערכות ניהול סוללות

BMS הוא המוח הבטיחותי והארוך של אספקת החשמל.זה לפקח על מתחי תאים, טמפרטורה ומצב של מטען, ומאזנים תאים כדי למנוע העלאה או ניתוק עמוק. קושחה BMS תוכנן באופן גרוע יכול לקצר את חיי הסוללה ב -30% בגלל מניעת רכיבה על אופניים לא מאוזנת. BMS גם מתקשר עם המטען כדי לאכוף פרופילים בטוחים, במיוחד במהלך הזדמנות גבוהה טעינה 5 יחידות מתקדמות או אלגוריתמים מתקדמים.

תשתיות ואינטראקציה עם מערכות Onboard

עיצוב אספקת החשמל חייב לקחת בחשבון את שיטת הטעינה המשמשת את הצי.שלושה ארכיטקטורות עיקריות קיימות: טעינה Plug-in, מעל פני pantograph, וטעינה אינדוקטיבית כל אחד מטיל לחץ חשמלי שונה על רכיבי לוח.

Plug-In Charging

הנפוץ ביותר עבור טעינה בין לילה, מערכות Plug-in להשתמש קוגניפיט CCS או CHAdeMO עם DC במהירות טעינה עד 150-350 קילוואט.החיוב על הסיפון הוא לעתים קרובות יחידה נפרדת שממירה AC ל- DC, אבל אוטובוסים חדשים רבים יותר משלבים את המעגל הטעינה לתוך מערכת ההפעלה של 250 קילו-וואט כדי לחסוך במשקל.

Pantograph Charging

מערכות pantograph Overhead מאפשרות טעינה מהירה על תחנות אוטובוס או מסופי, בדרך כלל 400-600 קילוואט.מערכות אלה כופות חולות תרמיות וחשמליות חמורות על חבילת הסוללה.עיצוב אספקת החשמל חייב לכלול מעגלים חזקים של מגע לפני טעינה, מסנני EMI, ו לולאות קירור פעיל שיכול לטפל 5-10 דקות של זרם גבוה ללא חימום יתר.

המונחים: inductive Charging

מנעולים טעינה אלחוטית המוטבעת בדרך מאפשרים אוטובוסים לטעון תוך idling בתחנות.יעילות ההפיכה של העברת כוח אינדוקטיבית בדרך כלל נע בין 85% ל 92%, נמוך יותר מאשר טעינה התנהגותית.כדי לפצות, אלקטרוניקה על כוח על הסיפון חייב להיות בעל ערך גבוה ותיקון המרה מחדש. בעוד נוח, המשקל הנוסף והמורכבות של סליל המסלק ותיקון על האוטובוס יכול להפחית את טווח על ידי 23%, ולכן לא צריך רק על ידי ניתוח טעינה.

מערכות אנרגיה ושיקום אנרגיה

בתוך האוטובוס, DC-DC ממירים יורדים לסוללת התווך הגבוהה (600-800 V) ל-24 או 12 V לעומסים עזר כגון אורות, HVAC, ומנגנוני הדלת.כל שלב המרה מקבל הפסדים של סוללות גבוהות יותר - 34%) ירידה של סוללות DC-DCs להשיג 96-98%, אבל עיצובים ישנים יותר יכולים לנקב 90%, בדומה לשיטות הפחתת ה-CDCDIFDIFDIFD.

גורמי עיצוב מרכזיים שצי צי האנרגיה של Determine

יכולת סוללה וניהול

סוללות גדולות יותר להרחיב את טווח אבל להגדיל את משקל ועלויות הון למעלה.חבילה 400 קילווואט מוסיפה בערך 3,000 ק"ג, אשר מגבירה עמידות מתגלגלת צריכת אנרגיה על ידי 5-7% לקילומטר.הקיבולת האופטימלית מאזן מרחק המסלול, עצירות הזדמנות טעינה, ו depot טעינה זמן. BMS כי שימוש אלגוריתמים של כוח-כוח הסתגלות למנוע מגבלות יתר במהלך הביקוש הראשי, שמירה על בריאות הסוללה.

תאימות ל-Creative Infrastructure Compatibility

תחנות טעינה חייבות להתאים את המתח נומינאל של האוטובוס ואת הגבולות הנוכחיים.אם מטען מספק 650 V, אבל חבילת האוטובוס פועלת ב-800 V, קצב הטעינה טיפות באופן משמעותי. מאמצי סטנדרטיזציה כגון פרוטוקול ISO 15118 להבטיח תקשורת חלקה, אבל מטען מבוגר עלול להיות חסר את העדכונים הדרושים.ציים צריכים לציין מערכות אספקת חשמל שיכולים לקבל הן סטנדרטיות ופרופילים גבוהים למבצעים עתידיים.

כוח ההסכמה Efficiency

כל וואט שעובר דרך ממיר, מופנם, או מטען מעכב הפסדים.פרטים מרכיבים עם דירוג היעילות הגבוה ביותר יכול להפחית עלויות התפעול ועומס תרמי.עבור צי של 100 אוטובוסים הפועלים 300 ימים בשנה, שיפור יעילות של 2% במנעד מערכת לבד יכול לחסוך יותר מ- 40,000 $ בשנה.

שחזור אנרגיה ושילוב

שיעורי התאוששות מחדש של מחזוריים שונים עם התנהגות נהיגה והתנהגות הנהג. Power אספקת עיצובים המשלבים ניהול אנרגיה חכם - כגון שליטה חיזוי צופה עצירות - יכול להגדיל את לכידת מחדש על ידי 10-15%.האינטגרציה הrmal הוא גם חיוני: inverter ומנוע לייצר חום שניתן לתפוס עבור חימום תא בחורף, צמצום של מערכת חום משולבת עם כוח אלקטרוניקה יכול לחתוך את אנרגיית HVAC על ידי צריכת לעומת 30% כדי חימום.

השפעה על פעילות צי וכלכלה

עלויות אנרגיה מופחתות

עלות האנרגיה הכוללת היא התוצר של יעילות טעינה, יעילות ההמרה ושיקום מחדש.צי עם יעילות של 94%, 96% יעילות מונעת, ו 30% לכידת regen יניחו כ-1.12 קילוואט של אנרגיה ברשת עבור כל וואט של אנרגיית התווך.שיפור כל גורם ב 1-2 נקודות אחוז יכול להפחית את ההכפלה ל-1.04, תוך תשואות של חשבונות חשמל נמוכים יותר.

טווח רכב מורחב ולוח זמנים

עיצוב אספקת חשמל טוב יותר מתורגם ישירות למגוון רחב יותר עבור מטען. SiC, ממירים יעילים DC-DC, ולכידת רגן גבוהה יותר יכול להוסיף 8-12 ק"מ לתוואי טיפוסי 250 ק"מ. שולי זה מאפשר למפעילים לדלג על טעינה בינונית או להתאים תוואי ללא קניית אוטובוסים נוספים.

דרישות תחזוקה נמוכות

חשמל אלקטרוניקה עם יציבות תרמית גבוהה מתח רכיב נמוך ניסיון פחות כישלונות. IGBTs לפעול ליד גבולות הטמפרטורה שלהם נוטים לעייפות מכר; מכשירי SiC לרוץ קריר יותר, צמצום שיעורי הכשל. BMS חזק המונע חוסר איזון תאים גם מפחית את הסיכון של החלפת סוללות מוקדמת, אשר יכול לעלות $ 80,000- 150,000 $ לאוטובוס.

גמישות ושעות נוספות

אמינות צי תלויה ביכולת של אספקת החשמל להגיב לחבלי מתח, הפרעות רשת, שינויים פתאומיים עומס.מערכות עם תיקון גורם כוח פעיל ויכולת נסיעה-באמצעות יכולת למנוע את האוטובוס מבצעי גם בתנאי רשת חלשים.FLT:0) דוחות של הממשל הפדרלי של המעבר הפדרלי בארה"ב 1FLT מצביעים על כך שכשלי חשמל הם הגורם השני הנפוץ ביותר של זמן חשמלי למטה, לאחר בעיות באיכות גבוהה עם תיקונים לא מבוקרת של 40%.

מחקר: Power Supply Design in Practice

שן, סין

שנז'ן המיר את צי האוטובוסים החשמלי הראשון בעולם - מעל 16,000 אוטובוסים - תוך שימוש בסוללות LFP המיועדות לחיים במחזור גבוה וטעינה מרכזית של מחסנית החשמל מדגישה את הפשטות: על גבי מטען החוצות סטנדרטיים ל-150 קילוואט, ואת הגבולות של BMS ל-1C כדי לשמר את חיי לוח השנה.הצי להשיג 92% יעילות ההשקעה הכוללת של הפרויקט, וסוללות צפויות להימשך 810 שנים לפני קיבולת התחזוקה נמוכה יותר.

לונדון, בריטניה

תחבורה עבור רולף e-bus בלונדון משתמשת תערובת של טעינה לילה של Plug-in ו הזדמנות pantograph לטעון במסופים נתיב. עיצוב אספקת החשמל כולל מפגעים עם מים וניהול תרמי מתקדם BMS כי תנאים מוקדמים סוללות לפני שעות שיא.זה הפחית את אובדן טווח החורף מ -30% עד 18% בהשוואה לאטיפוס מוקדם יותר.

מגמות עתידיות בעיצוב אספקת חשמל עבור ציי אוטובוסים

סולידריות המדינה Batteries

יצרנים מצפים סוללות מוצקות של המדינה להיכנס יישומים מסחריים בתוך חמש שנים.הם מבטיחים צפיפות אנרגיה גבוהה יותר (500 Wh / ק"ג הנוכחי 250 Wh / ק"ג), טעינה מהירה יותר (טעינה מלאה ב-15 דקות), ושיפור הבטיחות.עם זאת, מערכת אספקת החשמל תצטרך יישומים מעוצבים מחדש של ממשקים תרמיים מכיוון שתאים יציבים פועלים באופן מיטבי ב 60-80 מעלות צלזיוס ולא 20 עד 40 מעלות צלזיוס: U.

אינטגרציה חכמה ו-V2G

יכולת ייצור רכב-ל-גרין (V2G) מאפשרת סוללות אוטובוס להאכיל אנרגיה בחזרה לרשת במהלך הביקוש לפסגה.זה דורש מטען דו-כי-כיוני ומניעים המסוגלים להתחבר לרשתות סנכרון.עיצובי אספקת החשמל חייבים לכלול זיהוי אי, לולאות שנשלטות בשלב, וסינון פעיל. טייסי V2G מוקדמים בהולנד וקליפורניה הראו כי ציי אוטובוסים יכולים לייצר 3,000 דולר בשנה, 000 דולר לרשת, 000 דולר, 000 דולר בשנה, עלות טעינה, על גבי הכנסות טעינה.

AI-Optimized Energy Management

אלגוריתמי למידת מכונות יכולים לייעל את לוח הזמנים על בסיס עומסי נתיב צפויים, תנועה, מזג אוויר, ומחירי חשמל.מערכת אספקת החשמל חייבת להיות גמישה מספיק כדי לקבל זרמי טעינה משתנים ופקודות טרום חימום. כמה ציים בודקים BMS המחוברים לענן, אשר מעדכנים מחדש מפות מתחדשות שבועיות בהתבסס על נתונים נהיגה, שיפור לכידת מחדש על ידי 12% ללא שינויים בחומרה.

מסקנה

העיצוב של מערכת אספקת החשמל של אוטובוס הוא המנוף הגדול ביותר כי מפעילי צי יכולים למשוך כדי לשפר את היעילות, להפחית עלויות, להגדיל את האמינות. מכימיה סוללות כדי למנוע טופולוגיה, מטעינה לאסטרטגיה מחדש, כל החלטה יש השלכות מדידה על השורה התחתונה, כמו סוללות הנדסיות מוצקות, אלקטרוניקה כוח SiC, ואינטגרציה רשת חכמה, הפער בין הביצועים הטובים ביותר ברמה גבוהה יותר ויותר יהיה להשקיע את החקלאות.