La recharge rapide des bus se fait souvent via un pantographe suspendu, également connu sous le nom de J3105. Mais quels sont les avantages et les inconvénients des versions Pantograph Up ou Pantograph Down ?
Les bus électriques sont en train de devenir un pilier du transport urbain en raison de leur efficacité et de leur impact environnemental réduit. Un élément essentiel de leur fonctionnement est la technologie de charge, qui implique principalement des systèmes de pantographes. Il en existe deux types prédominants : le pantographe vers le haut, largement utilisé en Europe, et le pantographe vers le bas, courant aux États-Unis et au Canada. Cet article explore les nuances techniques, les avantages et les inconvénients de chaque type afin de comprendre pourquoi l'un peut être choisi plutôt que l'autre.
Un pantographe est un appareil monté sur le toit d'un bus électrique qui se connecte à un système de recharge aérien. Cette connexion facilite le transfert de puissance élevé nécessaire pour recharger rapidement la batterie du bus. La conception et le fonctionnement des pantographes sont régis par des normes internationales telles que la norme SAE J3105 (https://www.sae.org/standards/content/j3105_202305/) aux États-Unis.
Les pantographes sont préférés dans les systèmes de bus urbains pour plusieurs raisons :
• Ils permettent une connexion rapide et automatique au système de recharge.
• Ils prennent en charge un transfert de puissance élevé, généralement jusqu'à 600 A, permettant des capacités de charge d'environ 450 kW.
Grâce à leurs temps de connexion rapides et à leur puissance élevée, ils sont essentiels pour les recharges ponctuelles ou en escale, mais ils sont également souvent utilisés dans les dépôts.
Il existe deux principaux types de pantographes, le pantographe vers le haut et le pantographe vers le bas (également connu sous le nom de pantographe inversé, initialement baptisé OppCharge).
• Pantograph Up : monte le bras mobile sur le toit du bus et il s'étend vers le haut vers un capot pour le connecter.
• Pantographe vers le bas : il y a des rails de connexion plats sur le toit du bus et le pantographe du chargeur est étendu vers le bas vers le bus.
• Pantograph Up : Le bus lui-même transporte la partie mobile du mécanisme de charge. Cela peut augmenter la hauteur et le poids total du véhicule, mais la hauteur supplémentaire du toit est souvent utilisée de toute façon pour les batteries ou les climatiseurs.
• Pantographe vers le bas : La partie mobile fait partie de la borne de recharge, située sur un portique au-dessus du bus. Cette conception réduit le poids du véhicule et minimise la hauteur du véhicule, offrant ainsi un meilleur aérodynamisme et potentiellement moins de contraintes sur la structure de l'autobus.
• Pantograph Up : Un dysfonctionnement affecte uniquement le bus individuel, qui peut être remplacé par un bus de rechange. Les réparations peuvent ensuite être effectuées dans l'atelier de dépôt chauffé, sûr et bien équipé. Il y a moins de cycles par pantographe pour les opérations d'escale, ce qui peut entraîner une baisse des coûts de maintenance.
• Pantographe vers le bas : Une panne de la borne de recharge peut perturber le service de tout bus empruntant cette borne, ce qui peut avoir un impact sur l'ensemble du trajet. Les réparations doivent être effectuées sur le terrain, quelles que soient les conditions météorologiques, sur une plate-forme surélevée.
• Pantograph Up : Cela implique généralement une infrastructure aérienne moins complexe, ce qui peut entraîner une réduction de l'investissement initial et des coûts de maintenance de l'infrastructure. Les bus ont des mécanismes plus complexes.
• Pantographe vers le bas : Nécessite des structures de portique plus robustes et plus coûteuses pour supporter le mécanisme plus lourd du pantographe. Les composants montés sur le bus sont moins chers et plus simples dans Pantograph Down.
• Pantograph Up : Utilise une communication filaire simple identique à celle des systèmes de recharge CSS DC par câble existants. Bien que cela ne soit pas conforme aux normes, il est possible de fabriquer électriquement un adaptateur entre un CCS2 et un capot à pantographe J3105. Le moteur de l'actionneur du pantographe se trouve sur le bus et est directement contrôlé par l'opérateur. Étant donné que les composants logiques et de communication sont également utilisés pour le CCS2, les volumes élevés de production de composants pour d'autres types de véhicules se traduiront par de faibles coûts, des pièces facilement disponibles et des adaptations faciles par les fabricants de chargeurs.
• Pantographe vers le bas : Comme le moteur de l'actionneur du pantographe se trouve du côté du chargeur et non du côté du bus, plusieurs étapes sont ajoutées car le bus doit indiquer au chargeur de descendre. Le bus établit une connexion wifi avec le chargeur (de préférence sécurisée) puis signale au chargeur de baisser le pantographe. Comme plusieurs chargeurs peuvent se trouver à proximité, le chargeur doit s'assurer que le bus ci-dessous est bien celui qui demande le pantographe (et non un bus voisin) et qu'il est correctement positionné. Pour ce faire, il utilise un système de positionnement RFID avec des balises sur le bus. Une fois que le chargeur a confirmé la position et l'identité du bus, il peut abaisser le pantographe. Ces composants de communication wifi et RFID supplémentaires, ainsi que les contrôleurs associés, ajoutent une complexité considérable. Le contrôleur de pantographe situé côté chargeur est un composant supplémentaire par rapport au pantographe ouvert. Comme il n'est utilisé que pour les bus, il continuera d'être un produit spécialisé à faible volume. Cela se traduira par une diminution du nombre de fabricants de chargeurs capables de prendre en charge le pantographe en panne, tout en augmentant le coût et la complexité de l'électronique.
Le choix entre les configurations pantographe ouvert et pantographe abaissé dépend de divers facteurs, notamment de la stratégie spécifique d'exploitation, de maintenance et de recharge d'un parc de bus. Bien que la complexité mécanique supplémentaire du bus soit un inconvénient pour Pantograph Up, les avantages liés à la localisation de la maintenance, à l'isolation des défaillances d'un seul véhicule et à l'évitement du wifi et des systèmes de positionnement peuvent l'emporter sur ces avantages. À mesure que les flottes se développent, la compatibilité avec les systèmes voisins et la disponibilité des fournisseurs deviennent également des facteurs importants. Les autorités de transport doivent tenir compte de ces facteurs pour choisir le système le mieux adapté à leurs besoins, en tenant compte de l'efficacité opérationnelle à long terme et des avancées technologiques potentielles.
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