Unidade múltipla elétrica a bateria (BEMU) Teste de Propulsão Ferroviária: Conversão de diesel para bateria

Por que os testes de múltiplas unidades elétricas com bateria estão acelerando

Os operadores ferroviários têm uma, problema teimoso: ramais e rotas regionais que transportam unidades múltiplas a diesel porque a eletrificação total (fio aéreo ou terceiro trilho) não é economicamente justificado pelo tráfego que transportam. Múltiplas Unidades Elétricas a Bateria (BEMUs) estão se tornando a resposta, e a tecnologia passou rapidamente do serviço piloto para o serviço de passageiros. No Reino Unido, uma classe convertida 230 unidade entrou no serviço de passageiros em um ramal do Vale do Tâmisa, e em testes na rede nacional estabeleceu um recorde mundial para a maior distância percorrida por um trem de bateria com uma única carga — 320quilômetros, batendo um recorde anterior estabelecido por uma unidade construída especificamente em Berlim. Na Alemanha e na Áustria, o talento da Alstom 3 o trem elétrico a bateria passou das rotas piloto para o serviço regular de passageiros, com grandes pedidos de frota substituindo progressivamente unidades a diesel em linhas regionais. Para operadores de bancada de testes, isso representa uma categoria de validação genuinamente nova: a propulsão, bateria, e o sistema de carregamento têm de ser testados como um pacote integrado específico para o transporte ferroviário, não adaptado dos protocolos de teste de veículos elétricos automotivos. Operadores convertendo frotas existentes de múltiplas unidades a diesel, como GWR fez com sua classe 230 conversão, adicione mais uma ruga: o pacote de tração e bateria deve ser validado dentro das restrições mecânicas e elétricas de uma plataforma de material circulante que não foi originalmente projetada em torno dele.

O que torna os testes BEMU diferentes dos testes de veículos elétricos automotivos ou de tração ferroviária convencional

• Oportunidade e carregamento rápido de fim de linha: ao contrário dos EVs automotivos carregados durante a noite, BEMUs frequentemente recarregam em rajadas curtas em paradas de fim de linha ou através de seções de fios aéreos, quando disponíveis, portanto, o sistema de cobrança precisa ser validado para rápida, ciclos repetidos de carga parcial, nem um único ciclo profundo de carga-descarga.
• Operação em modo duplo: muitos BEMUs funcionam com bateria em seções não eletrificadas e utilizam fios aéreos (enquanto também recarrega) sobre seções eletrificadas, exigindo transição contínua validada entre fontes de energia sem interrupção de tração.
• Ciclo de trabalho específico para trilhos: ciclos de trabalho de múltiplas unidades envolvem padrões freqüentes de parada e partida com recaptura de frenagem regenerativa em cada estação, muito diferente do perfil de velocidade sustentada, as baterias automotivas EV são normalmente validadas contra.
• Longas expectativas de vida útil dos ativos: espera-se que o material circulante funcione 20-30+ anos, portanto, a degradação da bateria e a durabilidade do sistema de tração precisam de validação contra uma vida útil muito mais longa do que os componentes automotivos de veículos elétricos.

Itens principais de teste

1. Mapeamento de desempenho do motor de tração e do inversor

Mapeamento completo da eficiência torque-velocidade do motor de tração e pacote do inversor sob o ciclo de trabalho de parada-partida característico da unidade múltipla.

Métricas principais: eficiência em toda a grade torque-velocidade, perdas de comutação do inversor, desempenho térmico sob eventos repetidos de aceleração.

2. Ciclagem de carga/descarga da bateria

Valida o desempenho da bateria sob condições rápidas, padrão repetido de carga parcial característico de recarga de fim de linha e seção de fio aéreo, em vez de um único ciclo completo.

Métricas principais: retenção de capacidade em padrões de ciclo parcial, taxa de aceitação de cobrança, comportamento térmico durante carregamento parcial rápido.

3. Transição de fonte de alimentação de modo duplo

Testa a alternância perfeita entre a energia da bateria e a energia do cabo aéreo, sem interrupção da tração ou solavancos perceptíveis pelos passageiros.

Métricas principais: tempo de transição, continuidade de torque durante a comutação, qualquer transitório de tensão no barramento de tração.

4. Recuperação de energia de frenagem regenerativa

Mede a energia recuperada durante os frequentes eventos de frenagem inerentes aos padrões de parada de estações de múltiplas unidades e valida a recuperação na bateria.

Métricas principais: energia recapturada por parada, eficiência de recuperação, taxa de aceitação da bateria durante eventos de regeneração.

5. Validação de autonomia e ciclo de trabalho

Executa ciclos de trabalho de rota representativos (perfil de nota, pare de espaçamento, tempo de permanência) para validar declarações de alcance para aplicações específicas de ramais.

Métricas principais: alcance por carga no perfil de rota representativo, consumo de energia por km, margem em relação aos requisitos de rota.

6. Degradação e durabilidade a longo prazo

Ciclagem estendida para projetar a degradação da bateria e do sistema de tração em relação à vida útil de várias décadas esperada do material circulante.

Métricas principais: taxa de desbotamento de capacidade por ciclo, capacidade projetada de fim de vida útil nos anos de serviço alvo, Tendência de vida útil do rolamento/isolamento do motor de tração.

O que isso significa para a seleção da bancada de testes

A validação BEMU precisa de uma bancada de testes que possa reproduzir um ciclo de trabalho de parada-partida específico para trilhos (não é um ciclo de condução automotiva), combinado com um emulador de bateria ou capacidade de teste de bateria real configurada para padrões rápidos de carga parcial em vez de ciclos profundos, e interface elétrica de fonte dupla para validar a transição bateria/fio aéreo. Dada a rapidez com que os programas BEMU estão a passar de encomendas piloto para encomendas de frota, os fornecedores que estão construindo capacidade de teste agora têm uma oportunidade real de ficar à frente de uma curva de demanda que só vai aumentar à medida que mais operadores procuram aposentar múltiplas unidades antigas a diesel em ramais não eletrificados. Se você estiver especificando capacidade de teste para tração ferroviária elétrica com bateria e sistemas de bateria, fale com nossa equipe de engenharia sobre configurações de teste de fonte de alimentação de ciclo de trabalho e modo duplo.