Napájecí zdroje označníků

Napájecí zdroje označníků

Pro označníky, kde není možno použít stálé napájení 230V, je možno použít několik způsobů alternativního napájení a to z trakčního vedení pomocí externího měniče, ze solárních článků (pouze e-papír s omezenou aktualizací) nebo z veřejného osvětlení (zde  doporučujeme použít akumulátorové sestavy s prodlouženou životností založené na článcích s lithiem).

Popis těchto možností je popsán níže.

BMS – Batery management systems

Pro nový typ označníků ELP 191 a všude tam, kde se používají lithiové akumulátory, lze použít nový typ řídicí desky pro správy a dobíjení jednotlivých článků čtyřčlánkové sestavy AKUPACKů (LiFePo4). Tato jednotka byla vyvinuta ve firmě a zajišťuje dlouhou životnost lithiových akumulátorů.

 Obr. č.1: Řídicí jednotka dobíjení lithiových sestav akumulátorů.


Obr. č.1: Řídicí jednotka dobíjení lithiových sestav akumulátorů a sestava AKUPACK-12V/xx nové 2. generace.

Při nabíjení je sledováno napětí jednotlivých článků a v případě, že je některý z nich plně nabitý a ostatní mají volnou kapacitu, jednotka zajistí, aby se napětí vyrovnalo. Provádí tím balancování jednotlivých článků. Vzroste-li i tak napětí na mez, kdy hrozí jeho poškození, je aktivována přepěťová ochrana a na dobu 10 minut je zabráněno nabíjení.

Během vybíjení hlídá modul napětí jednotlivých článků. Klesne-li napětí pod minimální hodnotu, zabrání BMS02 vybíjení (podpěťová ochrana). Monitorován je i proud do zátěže a integruje tak i ochrany před zkratem a nadproudem. Další úroveň ochrany před velkými proudy je integrovaná tavná pojistka.

BMS 02 rovněž s periodou 10 s posílá stav jednotlivých článků, ochran a dalších parametrů po galvanicky oddělené sériové lince nadřazenému systému. To umožní napájenému systému sledovat stav akumulátoru a adekvátně reagovat na změny. Chybový stav je indikován blikáním LED.

Podporován je i transportní režim, ve kterém se odpojí systém i nabíječka od akumulátoru, uspí se vnitřní elektronika a odběr modulu klesne na minimum. Probuzení z tohoto stavu je zajištěno tlačítkem.

Tento modul je schopný i monitorování teploty akumulátoru. Po zkušenostech s některými nabíječkami byl přidán volitelný obvod, který odpojuje externí nabíječku v případě absence 230 V na vstupu a brání tak zpětnému vybíjení akumulátoru do nabíječky (použito pro veřejné osvětlení).

Většina parametrů ochran je definována softwarově a je možné jejich funkci měnit na přání zákazníka. V případě zájmu připravíme aplikaci dle požadavků.

BMS02 je omezen proudy do 20 A a použitím LiFePO4 akumulátoru se čtyřmi oddělenými články.

AKUPACK-12V/xx – akumulátorová sestava s dlouhou životností

Obr. č. 2: Základní sestava Akupack 12V/xx složená z článků s lithiem.

Akumulátorová sestava AKUPACK-12V/xx je tvořena moderními průmyslovými články s lithiem, které se vyznačují vysokou bezpečností, dlouhou životností, vysokým nabíjecím a vybíjecím proudem. Je primárně navržena pro použití v zapojeních, kde nelze zajistit trvalé napájení ze sítě 230V. Sestava je připravena pro nabíjení zejména z rozvodné sítě veřejného osvětlení, příp. ze solárních panelů. Kapacitně je sestava dimenzována pro napájení vybraných elektronických označníků a zastávkových panelů v průběhu dne, kdy je napájení z veřejného osvětlení vypnuto. Je možno ji vestavět přímo do zastávkového označníku nebo do některé jeho části či ji umístit do rozvaděče umístěného v blízkosti panelu. Sestavu lze doplnit inteligentní řídicí jednotkou.

Kapacita sestavy je nyní vyráběna a volena dle velikosti a uspořádání označníků a to v provedení od 40 Ah do 100 Ah. Sestava akumulátorů AKUPACK používá nezávislou elektroniku pro řízení nabíjení a vybíjení jednotlivých článků zajišťuje optimální provozní podmínky akumulátorů pro dosažení jejich dlouhé životnosti a to až 8000 nabíjecích cyklů, tj. až 20 let při každodenním nabíjení. Při použití akumulátorové sestavy v elektronickém označníku s inteligentní řídící jednotkou je možno vyčítat a přenášet informace o stavu bateriové sestavy na dispečink.

Základní vlastnosti:

AKUPACK-12V 40Ah 60Ah 90Ah
Rozměry* (v × š × h) 210 × 185 × 115 mm 235 × 236 × 113 mm 300x420x113 mm
Hmotnost 6 Kg 9kg 12 kg
Typ článků Lithiové
Nabíjecí proud akumulátorů** až 13 A při nabíjení
Nominální výstupní napětí 12,8 V
Informace o stavu sestavy ANO – pouze s použitím řídící jednotky
Provozní teplota -45 až +85 °C
Životnost až 8000 nabíjecích cyklů, tj. až 20 let při každodenním nabíjení
Napájení a spotřeba 230V / 200W
Minimální doba dobíjení 6 hodin při 80% vybití akumulátorů

* orientační velikost závisející dle rozložení článků a řídicí elektroniky

Do našich zastávkových panelů jsme schopni integrovat akumulátory o kapacitě až 400 Ah a tím výrazně usnadnit budování informačních panelů.

Sestavu je možno umístit externě nebo integrovat přímo do panelu.

Napájecí bloky z trolejového napětí – NB-02

Obr. č. 3: Sestava informačního panelu ELP 136A a napájecího bloku NB-02/1.

Napájecí bloky pro zastávkové označníky tvoří sestavu zapínacích a jistících prvků, předřadníků zdroje BSV-PS 1x a vlastního měniče napětí z trolejového vedení na nízké napětí +24V o proudu až 20A, resp. 40A.

Poznámka:

Jejich hlavním úkolem je převod trakčního napětí 600V – 750V na nízké napětí +24V. V tomto případě je třeba vzít v úvahu, že např. 6-ti řádkový panel si při plném svitu všech LED diod na plném letním slunci může odebrat až 400W, což na 24V značí odběr okolo 16A. Z toho plyne, že je nutno vhodně navrhnout průřez propojovacího kabelu mezi napájecím blokem a kabelem tak, aby na tomto kabelu nevznikla příliš velká napěťová ztráta a tudíž panel poté nevykazoval chyby a měl dostatečné množství energie.

Napájecí bloky se vyrábí konfiguracích:

  • NB-02/01 - Napájecí blok z trakčního vedení, 1×400W
  • NB-02/02 - Napájecí blok z trakčního vedení, 2×400W
  • NB-02/05 - Napájecí blok z trakčního vedení, 5×400W

Obr. č. 4 : Napájecí blok NB-02/01.

Základní vlastnosti bloku z hlediska provedení ochran:

  • Trvalé vstupní napětí do 800V (stabilizaci provádí předřadník)
  • Krátkodobé vstupní napětí do 1160V (lze řešit délkou pulzu nebo snížením odebíraného výkonu)
  • Krátkodobé vstupní napětí nad 1160V do 1600V – výkon 40 kW / 1 ms s rychlou odezvou
  • Krátkodobé vstupní napětí nad 1600V do 2 kV – bleskojistka
  • Krátkodobé vstupní napětí nad 2kV / 15 kA / 20us
  • Ochrana proti přepólování Ano
  • Tranzistorové stabilizátory napětí a proudu

Obr. č. 5: Graf závislosti výstupního výkonu zátěže na vstupním napětí a teplotě okolí (modrá +20 0C, červená +40 0C) pro vstupní trakční napětí 750V výstupní výkon 400W.

Parametry napájecího bloku NB-02/01 NB-02/02 NB-02/05
Výstupní výkon 400W 2×400W 5×400W
Vstupní napětí 400-500V AC
Výstupní napětí 24V
Špičkový proud 20A 2×20A 5×20A
Účinnost měniče 90%
Provozní teplota -30°C až +70°C
Skladovací teplota -40°C až +85°C
Napájecí napětí trakční sítě 600V DC
Krytí skříně IP66
Prostory dle ČSN 33 2000-4-41 nebezpečné AB8/nad zemí
Ochrana základní DC, TN-C, 600V polohou, dvojitou izolací
Ochrana základní DC, SELV, 24V ochranné oddělení, napěťové pásmo I.
Ochrana základní DC, FELV, 24V dvojitou izolací
Ochrana při poruše DC, TN-C, 600V dvojitou izolací, automatickým odpojením od zdroje
Ochrana při poruše DC, SELV, 24V ochranné oddělení, napěťové pásmo I.
Ochrana při poruše DC, FELV, 24V automatickým odpojením od zdroje primárního obvodu
Ochrana před účinky přepětí svodič přepětí
Ochrana při zkratu pojistky v obou pólech
Vnější vlivy určeny dle ČSN 33 2000-5-51 trolejové vedení, AA7, AB8, AD4, AF2, AG2, AH2, AQ3, AS2, BA5

Ukázka pověšení zapojení NB-02/05 o výkonu až 2,5kW, který zásobuje energií dopravní uzel, který obsahuje 3 zastávkové panely 2x ELP 138A a 1x ELP 134A.

Obr. č. 6: Ukázka umístění napájecího NB-02/05 na sloupu trakčního vedení.

Napájení ze solárních článků

Rozbor možností napájení ze solárních článků je uveden v následující článku “Solární energie ve veřejné dopravě” a její použití je nutno vždy řádně zvážit. Je třeba mít na mysli, že se naše země nenachází u středozemního moře a že v prosinci je zde pouze pár slunečních dní. Proto v zimě bude nastávat situace, že solární panel neposkytne dostatek energie a zastávkový panel nebude ukazovat odjezdy.

Obr. č. 7: Ukázka zastávkového panelu napájeného ze solárních článků s napájecím blokem obsahujícím sestavu Akupack.

Na obrázku je solární panel 270W a pod ním je napájecí blok s lithiovými akumulátory a speciálním měničem pro nabíjení akumulátorů. Samostatný zastávkový panel je poté napájen přímo z akumulátorů napájecího bloku.