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Treni elettrici a batteria

I treni diventano verdi

Per quasi un secolo intero, i treni sono stati alimentati dall’elettricità, e ora possiamo finalmente avere viaggi a lunga distanza su treni a batteria. Non solo i progetti dimostrativi, ma sempre più aziende stanno mettendo risorse di R&S per rendere il nostro più importante trasporto di massa elettrico a batteria. I treni elettrici a batteria non richiedono fili aerei o ne richiedono pochi per minimizzare l’investimento in infrastrutture. Forniscono anche un funzionamento molto più silenzioso per un ambiente più confortevole per i viaggiatori. Come per i veicoli elettrici, abbiamo bisogno di un nuovo schema di test per tutti i nuovi componenti elettronici di potenza per il nuovo treno elettrico a batteria.

EA Elektro-Automatik, il fornitore leader di soluzioni di alimentazione DC in Europa, offre una soluzione all’avanguardia per l’imminente nuova era del trasporto ferroviario. L’alimentazione bidirezionale PSB fornisce la flessibilità per testare i convertitori D2D senza l’uso di una vera batteria. L’alimentatore DC programmabile PSI è adatto alla generazione di forme d’onda ricche per soddisfare lo standard EN 50155-2017. Il carico DC rigenerativo ELR fornisce la migliore densità di potenza per i test di durata delle batterie, sia per le tecnologie Li-ion che per le celle a combustibile.

Prodotti utilizzati nella tecnologia ferroviaria

Soluzioni applicative

Simulazione della batteria

Simulazione di batterie Li-ion e celle a combustibile

La cella a combustibile fornisce una potenza stabile e ad alta capacità per la guida a lunga distanza. Con il supporto della batteria ricaricabile agli ioni di litio, questa soluzione ibrida realizza il futuro dei treni elettrici a batteria. Ottimizzare il flusso di energia tra cella a combustibile, Li-ion e convertitore DC-DC sarebbe un compito impegnativo per gli ingegneri. Per eseguire vari scenari di test, un simulatore di batterie programmabile e configurabile potrebbe semplificare il tempo di test e ridurre il time to market.

Vantaggi EA:
  • Modelli di simulazione per batterie Li e batterie piombo-acido (inclusi i parametri utente SOC e SOH)
  • Simulazione di celle a combustibile
  • Ampia gamma di tensione, da 60-2000V
  • La più alta densità di potenza nel settore, 30kW / 4U
  • Design modulare per un’espansione flessibile delle prestazioni e una facile manutenzione
  • Rigenerativo per test ad alte prestazioni

Configurazione tipica del test

Simulazione di celle a combustibile con EA Power Control

Simulatore di batterie in EA Battery Simulator

Convertitore DC-DC e carica dinamica

Disposizione automatica con funzione bidirezionale

Qui sotto c’è un diagramma semplificato della distribuzione della corrente all’interno di un treno. Abbiamo abbozzato il caricabatterie, il convertitore DC-DC, l’inverter DC-AC e i circuiti di consumo (per esempio, illuminazione e aria condizionata). Per soddisfare il test per verificare la funzionalità dei moduli di alimentazione delle locomotive in condizioni di temperatura e meccaniche estreme, abbiamo bisogno di una vasta gamma di alimentatori per la programmazione DC.

Vantaggi EA:
  • Cambio automatico dell’uscita per risparmiare sui costi unitari (autoranging)
  • La funzione rigenerativa permette di risparmiare sui costi durante i test continui (riduzione dei costi dell’elettricità)
  • Generatore di funzioni incorporato per forme d’onda definite dall’utente come EN 50155-2017

Studi di casi

Test ad alte prestazioni con alta dinamica

Esempio reale di un rack di prova

Un treno elettrico a batteria richiede sempre un ambiente di prova ad alte prestazioni con una capacità di uscita altamente dinamica degli alimentatori DC. Per quanto riguarda la norma EN 50155-2017, i convertitori D2D nei treni elettrici a batteria devono funzionare sotto una certa ampiezza nello stato normale.

Inoltre, prove simili di variazione di tensione sono necessarie anche per i moduli di potenza principali del treno. Gli alimentatori bidirezionali EA non solo offrono un rack di potenza compatto (240kW/42U), ma anche un generatore di funzioni flessibile per l’utente per trasmettere diverse forme d’onda della tensione di prova.

Forma d’onda della fluttuazione di tensione (300V/2.5ms, condizione senza carico)

Un’ondulazione di 60Hz a 220Vdc offset (condizione senza carico)

Un esempio di un rack di potenza da 180kW:
  • Modo sorgente: (dall’alto dopo la 3a unità)
    1000V/240A/90kW
  • Modalità Sink (dalla 4a unità alla più bassa)
    1000V/240A/90kW
  • Verifica a pieno carico
    Sorgente e lavandino collegati
    450V / 200A / 90k

Un esempio di un Power Rack da 180kW

Risultato