貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電優化方案

宋慧東

【摘?要】主要介紹貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電目的、方式，分析貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電存在的問題和缺陷，提出可行性優化方案。

1.蓄電池均衡充電目的

根據貴陽地鐵一號線蓄電池維護手冊相關要求，當車載蓄電池全浮充運行使用達一年，或車載蓄電池整體未饋電情況下，有兩節及以上的單體蓄電池開路電壓低于2.10V時，須采用均衡充電。這種充電模式有利于激活蓄電池的化學特性，提高電客車110V電源的品質。

2.蓄電池均衡充電方式

均衡充電包含充電、放電、靜置三個過程。其中充電分為恒流充電和恒壓充電兩個階段，放電固定為恒流放電，在充電與放電轉換之間設置靜置階段。

參數說明：C1（蓄電池總容量），取160Ah;C2（單體蓄電池理想電壓），取2.4V;C3（單體蓄電池放電極限電壓），取1.75V;B1（蓄電池節數），取52節。

恒流充電：充電電流設置為0.2C1=32A，終止電壓設置為C2*B1≈125V，測試時間設置為5小時。

恒壓充電：恒定電壓設置為C2*B1≈125V，終止電流設置為0.02C1=3.2A，測試時間設置為5小時。

恒流放電：放電電流設置為0.2C1=32A，終止電壓設置為C3*B1=91V，測試時間設置為5小時。

靜置：靜置時間設置為5分鐘。

貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電按照：恒流充電→恒壓充電→靜置→恒流放電→靜置→恒流充電→恒壓充電執行，并在每個階段（除靜置階段）測量單體蓄電池電壓、單體蓄電池溫度、蓄電池總電壓、蓄電池總電流。

貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電作業按照如下步驟執行：將蓄電池箱體從車上拆下→將蓄電池箱體搬運至蓄電池維修間→將蓄電池均衡充電設備與蓄電池箱體連接→均衡充電階段及參數設置→數據測量→充電結束→將蓄電池箱體與蓄電池均衡充電設備斷開→將蓄電池箱體搬運至列檢庫→將蓄電池箱體裝車投入使用。

3.存在問題

按照現蓄電池均衡充電流程以及充電設備的硬件設施，存在如下問題。

3.1人力成本高：蓄電池拆裝作業至少需要3人;蓄電池箱體搬運作業，至少需要1人;蓄電池均衡充電數據測量至少需要3人，共計至少需要7人。

3.2 維護周期長：蓄電池箱體拆裝所需時長至少160分鐘，蓄電池箱體搬運所需時長至少120分鐘，均衡充電所需時長25小時，共計需要29.67小時。

3.2 風險性高：蓄電池箱體拆裝、搬運、充電過程中存在箱體墜落、設備損壞、人員砸傷、電路短路、人員燒傷、人員電傷等風險，對人員業務技能、拆裝專用設備性能、安全防護配置要求較高。

3.3 互換性低：因每個蓄電池箱體尺寸存在設計公差，實際生產過程中，互換性較低，只能采用原裝原拆的方式，對車輛供給有一定影響。

3.4 維修難度大：蓄電池箱體多次拆裝對其子部件有不同程度損傷，且修復難度較大。

3.5 性能評估不準確：因現充電設備無法實現對單個蓄電池電壓、溫度、容量、內阻等參數進行實時檢測，導致蓄電池的性能評估不準確。

4.可行性優化方案

4.1 在電客車列檢庫設置蓄電池均衡充電相關設備設施，列檢庫有多套供電設備設施，可滿足供電需求。指定股道進行蓄電池均衡充電作業，既能降低蓄電池箱體拆裝、搬運成本和風險，又能滿足日常電客車列檢。

4.2 車載蓄電池增加備用電源接口，直接將蓄電池均衡充電設備電源線接入蓄電池，根據貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電作業故障情況，截止目前未發生蓄電池短路、漏液、變形、爆炸等異常情況。根據蓄電池廠家風險評估意見，在滿足蓄電池通風、防水、防火等防護前提下，在電客車上可實現蓄電池均衡充電，此優化可減少蓄電池電源線纜拆裝成本和風險。

4.3 車載蓄電池增加蓄電池在線檢測裝置，該裝置由采樣盒、主控器、電流傳感器、電源線纜、通訊線纜等部件構成。大致設計如下，

每個單體蓄電池安裝一個采樣盒，實時采集單體蓄電池電壓、溫度、內阻等參數并上傳至主控器，主控器進行數據分析和邏輯判斷。在整車休眠的情況下，給蓄電池在線監測裝置提供一個穩定的110V電源，并通過以太網將主控器與PC連接，通過蓄電池在線監測維護軟件，便可實現單體蓄電池在線監測功能。

綜上所述，此優化具備可行性。目前，已在貴陽地鐵一號線電客車上進行蓄電池均衡充電試驗，效果良好，并將車上均衡充電作為常規流程。計劃在貴陽地鐵二號線開展蓄電池在線監測試驗。

參考文獻：

[1] 中車南京浦鎮車輛有限公司.貴陽1號線運營、修理及維護手冊，第6卷，蓄電池維護手冊（PM094395102）[V2].2018

（作者單位：貴陽市城市軌道交通集團有限公司運營分公司）