Elektrikli otobüsler, kuyruk emisyonlarını azaltmak ve yaşam döngüsü maliyetlerini düşürmekle şehir geçişini dönüştürüyor, ancak operasyonel verimlilik, tek başına batarya paketi tarafından belirlenmiyor. Her kilovat-saat, şebekeden gelen akışların güç tedarik sistemi tarafından yönetilmelidir, ancak tasarım seçenekleri doğrudan enerji kaybı, araç süresi ve toplam mülk maliyeti.

Elektrik Bus'taki Güç Kaynağı Mimarisi

Modern elektrikli otobüs gücü tedarik sistemi en az altı bağımlı alt sistemlere entegre edilir: kanal pil, batarya yönetim sistemi (BMS), şarj şarj cihazı, DC-DC dönüştürücü, motor için dönüştürücü ve rejeneratif frenleme kontrolörü için dönüştürücüler.Her bir bileşen, şarj altyapısına karşı eşleştirilmelidir.

Traction Battery Kimya ve Kapasite

Lityum-iyon aküleri piyasaya hükmediyor, ancak kimya seçimleri yaygın olarak değişir. Lityum demir fosfat (LFP) hücreleri uzun döngü yaşamı ve termal istikrar sağlar, günlük hızlı şarj gerektiren şehir otobüsleri için popüler hale getirir. Nickel manganese cobalt (NMC) günlük olarak daha yüksek enerji yoğunluğu sağlar, ancak 500 kWh NMC paketinin ağırlığına karşı 40 bin dolarlık bir sabit bir şekilde şarj edilmesi gerekir.

Battery Yönetimi Sistemleri

BMS, güç tedarikinin güvenliği ve uzun ömürlü beynidir. Hücre gerilimlerini, sıcaklıkları ve şarj durumunu izler ve mevcut 500 A. Gelişmiş BMS birimlerinin ısıtılması veya serin bataryayı en iyi sıcaklık pencerelerine kadar kısa sürede tasarlayabilmeleri için, özellikle de 5–8 oranındaki şarj profillerini zorlamak için şarj etme şarj etmek için şarj etmek için şarj etmek için batarya ömrünüz.

Şarj Altyapısı ve Onboard Systems ile İlişkisi

Güç tedarik tasarımı, filo tarafından kullanılan şarj yöntemi için hesaba katılmalıdır. Üç ana mimari var: fiş-in şarj, üst pantograf ve endüktif şarj.Her biri gemi bileşenleri üzerinde farklı elektrik stresi yükler.

Plug-In Şarj

Bir gecede şarj için en yaygın olan, plug-in sistemleri standart CCS veya CHAdeMO bağlantılarını 150-350 kW'a kadar şarj etmek için standart bir şarj cihazı kullanır.Inboard şarj cihazı genellikle AC'yi DC'ye dönüştürmek için ayrı bir birimdir, ancak birçok yeni otobüsler şarj devrelerini tek başına 50 $ 'lık bir yük enerji maliyetine kadar tasarruf etmek için bir filoya entegre edebilir.

Pantograf Şarj

Overhead pantograf sistemleri, ultra hızlı bir fırsat otobüs durağında veya terminallerde şarj sağlar, genellikle 400-600 kW'ta bu sistemler, yüksek ısıtma olmadan 5-10 dakika yüksek akımda ağır termal ve elektriksel geçiciler (buseçmişler) altyapı maliyetlerini azaltmak için, ancak bu değişiklikler yüksek şarjlı devreleri ve yüksek çözünürlükte ek gerektirir.

Inductive Şarj

Yolda gömülü olan kablosuz şarj pedleri, otobüslerin duraklama sırasında şarj edilmesine izin verir.Kapalamalı güç transferinin darbe verimliliği genellikle% 85 ila% 92, sabit şarj segmentleri üzerinde% 92, şarj etmek için, gemi operatörleri yüksek güç faktörü düzeltmesi ve resonant dönüşümü elde etmelidir.Bu nedenle, sadece şarj edici, ek ağırlık ve karmaşıklıkta yükselticinin karmaşıklığı, yükleyici olmayan segmentlerdeki artış segmentlerinde% 2-3 azaltımı azaltımı ile aralığı azaltılabilir.

Güç Dönüşümü ve Enerji Kurtarma Sistemleri

Otobüsler içinde DC-DC dönüştürücüler yüksek gerilimli kablolar %99 oranında geri dönüyor, ancak motorun minimum harmonik kırılma ile DC'yi geri yüklemesi gerekiyor.Her dönüşüm aşaması, silikon kayıpları kullanarak motorların %99'unu geri döndürüyor.

Filo Verimliliği Tespiti Gereken Anahtar Tasarım Faktörleri

Battery Kapasitesi ve Yönetimi

Büyük piller aralık genişletiyor, ancak ağırlık ve ön sermaye maliyetleri artırıyor. 400 kWh paketi, yüksek motor talebi sırasında aşırı şarjlı bir devlet şarjını kullanan, batarya sağlığını koruyan ve enerji tüketimini 5–7% kilometreye kadar artıran bir miktar.En iyi kapasite dengesi rotası, fırsat şarj durakları ve depolama süresini gösteriyor.

Şarj Altyapısı Uyumluluk

Şarj istasyonları otobüsün nominal gerilimi ve mevcut sınırları ile eşleşmelidir. Bir şarj cihazı 650 V'de çalışırsa, şarj oranı önemli ölçüde azalır. ISO 15118 protokolü gibi standartlaştırma çabaları, gerekli güncellemelerden yoksun olabilir. Filolar hem standart hem de yüksek güç şarj profillerini gelecekteki dayanıklı operasyonları kabul edebilecek güç tedarik sistemlerini belirtmeli.

Güç Dönüşüm Verimliliği Verimliliği Verimliliği

Bir dönüştürücü, dönüştürücü veya şarj cihazı aracılığıyla geçen her bir watt, her yıl 40.000 $ tasarruf edebilir.En yüksek verimlilik derecelendirmesi ile bileşenleri azaltır ve ısı yükü azaltır. Yılda 300 otobüs filosu için, traksiyonda sadece% 2 verimlilik artışı yıllık tasarruf sağlar. ”

Enerji Kurtarma ve Termal Entegrasyon

Rejeneratif frenleme oranları sürüş döngüsü ve sürücü davranışı ile değişir. Akıllı enerji yönetimi içeren Power tedarik tasarımları - durdurmak için beklenen tahmin edilebilir kontrol gibi -% 10-15 oranında regen yakalamayı artırmak. Termal entegrasyon da önemlidir: Kabin ve motor, kışın ısıtma için yakalanabilen ısı pompası sistemi, batarya çizebilir. Güç elektronikleriyle entegre edilebilir bir ısı pompası sistemi,% 30 ile dirençli ısıtmaya kıyasla% 10-15 oranında yeniden elde edilebilir.

Filo Operasyonları ve Ekonomi Üzerine Etkisi

Azımlanan Enerji Maliyetleri

Toplam enerji maliyeti, verimlilik, dönüşüm verimliliği ve rejeneratif kurtarmanın ürünüdür.% 94 şarj cihazı verimliliği olan bir filo,% 96 dönüştürücü verimlilik ve% 30 regen yakalama, her bir kanal enerjisi için yaklaşık 1.12 kWh şebeke enerjisi tüketecektir. Her bir faktöre 1-2 puanlık puan yükselterek,% 7 daha düşük elektrik faturalarını sağlayarak bu fark yaratır.

Genişletilmiş Araç Aralığı ve Takvimi

Daha iyi güç tedarik tasarımı doğrudan şarj başına daha kullanışlı bir aralıka çevirir. SiC inverterleri, verimli DC-DC dönüştürücüler ve daha yüksek regen yakalama, 8-12 km'yi tipik 250 km rotaya ekleyebilir.Bu marj operatörlerin orta gün şarjını atmasına veya ek otobüs satın almadan rota uzatmalarına izin verir.

Alt Bakım Gereksinimleri

Yüksek termal stabilite ve düşük bileşen stres deneyimi daha az başarısızlıkla karşı karşıya olan güç elektronikleri, sıcaklık limitlerinin yakınında çalışan IGBTs, daha düşük ısıtılması için eğilimlidir; SiC cihazları daha serin çalışır, başarısızlık oranları azaltır. Hücre dengesizliğini engelleyen sağlam bir BMS, erken batarya değişimi riskini azaltır, bu da otobüs başına 80.000 $ - 150,000 $.

Geliştirilmiş Güvenilirlik ve Uptime

Filo güvenilirliği, ABD Federal Transit Yönetimi'nden gelen yük devretmelere cevap verme yeteneğine bağlıdır ve ani olarak yüklenen sistemler, elektrik tamponları düzeltme ve sürüş kapasitesinin zayıf şebeke koşullarında bile operasyonel olarak tutulmasına bağlıdır.))) ABD Federal Transit Yönetimi) Elektrik trafik arızalarının ikinci en yaygın nedeni olduğunu göstermektedir.

Vaka Çalışmaları: Uygulamada Güç Tedarik Tasarımı

Shenzhen, Çin

Shenzhen dünyanın ilk tüm elektrikli otobüs filosunu dönüştürdü - 16.000 otobüs - yüksek döngüsü için tasarlanmış LFP bataryaları kullanarak şarj edilebilir ve merkezileştirilmiş depolama şarjı için tasarlanmıştır. Güç tedarik mimarisi basitliği vurgulandı: gemi şarjları 150 kW'a standartlaşmıştır ve BMS sınırları, takvim hayatını korumak için 1C'ye kadar ücretlendirilir.

Londra, Birleşik Krallık

Londra'nın e-bus rollout için ulaşım, daha önce biletlere kıyasla% 30 ila 18 oranında bir miktar şarj ve pantograf fırsatı şarj ediyor. Güç kaynağı, iki aşamalı otobüsler ve gelişmiş bir termal yönetim BMS'nin, yüksek saatlere kadar güç tedarik bileşenlerini azaltmanın önemini vurgulamaktadır.Bu, daha önce yapılan prototiplere kıyasla% 1,05 kWh/km'dir.

Bus Filoları için Power Supply Design'taki Future Trends

Katı Devlet Pilleri

Üreticiler, beş yıl içinde ticari otobüs uygulamaları girmek için sağlam devlet pilleri bekliyorlar, çünkü sağlam devlet hücreleri en iyi şekilde 60-80 °C'den daha fazla çalışır.

Smart Grid Entegrasyon ve V2G

Araç-to-grid (V2G) kapasitesi, bu bataryaların Hollanda'daki şebekeye geri beslemesine izin verir ve bu, ağ hizmetleri gelirinde yılda bin dolarlık bir şarj maliyetinin %10'unu içerir. Power Supply supply design must include a Islanding detect, stage-locked loop, and active filter. Early V2G pilots in the Netherlands and California has show that bus can $3,000-5,000 per bus per bus per year in grid services geliri, out about 10% ofcharge costs.

AI-Optimized Energy Management

Makine öğrenme algoritmaları tahmin edilen rota yüklerine, trafik, hava ve elektrik fiyatlarına dayanan programları optimize edebilir. Güç tedarik sistemi, mevcutları ve ön ısıtma komutlarını kabul etmek için yeterince esnek olmalıdır. Bazı filolar bulut bağlantılı BMS'ye, şarj verilerine dayalı olarak yenidenjeneratif frenleme haritalarını haftalık olarak entegre eder, donanım değişiklikleri olmadan% 12 oranında geri alır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Elektrikli bir otobüsün güç tedarik sisteminin tasarımı, filo operatörlerinin verimlilik artırmak, maliyetleri azaltmak ve güvenilirlik artırmak için en iyi sınıf ve ortalama performans arasındaki boşlukların iyi optimize edilmiş güç tedarik mimarisine sahip olması için, her kararın ölçülebilir sonuçlar doğurabilir - en düşük maliyetli teklifte olan - elektrik geçişinin gelişmesinde gelişmeyen jet operatörlerin olması durumunda; en iyi sınıf ve ortalama performans arasındaki boşluk genişlenecektir.