贵阳地铁一号线电客车蓄电池均衡充电优化方案

宋慧东

【摘 要】主要介绍贵阳地铁一号线电客车蓄电池均衡充电目的、方式，分析贵阳地铁一号线电客车蓄电池均衡充电存在的问题和缺陷，提出可行性优化方案。

1.蓄电池均衡充电目的

根据贵阳地铁一号线蓄电池维护手册相关要求，当车载蓄电池全浮充运行使用达一年，或车载蓄电池整体未馈电情况下，有两节及以上的单体蓄电池开路电压低于2.10V时，须采用均衡充电。这种充电模式有利于激活蓄电池的化学特性，提高电客车110V电源的品质。

2.蓄电池均衡充电方式

均衡充电包含充电、放电、静置三个过程。其中充电分为恒流充电和恒压充电两个阶段，放电固定为恒流放电，在充电与放电转换之间设置静置阶段。

参数说明：C1（蓄电池总容量），取160Ah;C2（单体蓄电池理想电压），取2.4V;C3（单体蓄电池放电极限电压），取1.75V;B1（蓄电池节数），取52节。

恒流充电：充电电流设置为0.2C1=32A，终止电压设置为C2*B1≈125V，测试时间设置为5小时。

恒压充电：恒定电压设置为C2*B1≈125V，终止电流设置为0.02C1=3.2A，测试时间设置为5小时。

恒流放电：放电电流设置为0.2C1=32A，终止电压设置为C3*B1=91V，测试时间设置为5小时。

静置：静置时间设置为5分钟。

贵阳地铁一号线电客车蓄电池均衡充电按照：恒流充电→恒压充电→静置→恒流放电→静置→恒流充电→恒压充电执行，并在每个阶段（除静置阶段）测量单体蓄电池电压、单体蓄电池温度、蓄电池总电压、蓄电池总电流。

贵阳地铁一号线电客车蓄电池均衡充电作业按照如下步骤执行：将蓄电池箱体从车上拆下→将蓄电池箱体搬运至蓄电池维修间→将蓄电池均衡充电设备与蓄电池箱体连接→均衡充电阶段及参数设置→数据测量→充电结束→将蓄电池箱体与蓄电池均衡充电设备断开→将蓄电池箱体搬运至列检库→将蓄电池箱体装车投入使用。

3.存在问题

按照现蓄电池均衡充电流程以及充电设备的硬件设施，存在如下问题。

3.1人力成本高：蓄电池拆装作业至少需要3人;蓄电池箱体搬运作业，至少需要1人;蓄电池均衡充电数据测量至少需要3人，共计至少需要7人。

3.2 维护周期长：蓄电池箱体拆装所需时长至少160分钟，蓄电池箱体搬运所需时长至少120分钟，均衡充电所需时长25小时，共计需要29.67小时。

3.2 风险性高：蓄电池箱体拆装、搬运、充电过程中存在箱体坠落、设备损坏、人员砸伤、电路短路、人员烧伤、人员电伤等风险，对人员业务技能、拆装专用设备性能、安全防护配置要求较高。

3.3 互换性低：因每个蓄电池箱体尺寸存在设计公差，实际生产过程中，互换性较低，只能采用原装原拆的方式，对车辆供给有一定影响。

3.4 维修难度大：蓄电池箱体多次拆装对其子部件有不同程度损伤，且修复难度较大。

3.5 性能评估不准确：因现充电设备无法实现对单个蓄电池电压、温度、容量、内阻等参数进行实时检测，导致蓄电池的性能评估不准确。

4.可行性优化方案

4.1 在电客车列检库设置蓄电池均衡充电相关设备设施，列检库有多套供电设备设施，可满足供电需求。指定股道进行蓄电池均衡充电作业，既能降低蓄电池箱体拆装、搬运成本和风险，又能满足日常电客车列检。

4.2 车载蓄电池增加备用电源接口，直接将蓄电池均衡充电设备电源线接入蓄电池，根据贵阳地铁一号线电客车蓄电池均衡充电作业故障情况，截止目前未发生蓄电池短路、漏液、变形、爆炸等异常情况。根据蓄电池厂家风险评估意见，在满足蓄电池通风、防水、防火等防护前提下，在电客车上可实现蓄电池均衡充电，此优化可减少蓄电池电源线缆拆装成本和风险。

4.3 车载蓄电池增加蓄电池在线检测装置，该装置由采样盒、主控器、电流传感器、电源线缆、通讯线缆等部件构成。大致设计如下，

每个单体蓄电池安装一个采样盒，实时采集单体蓄电池电压、温度、内阻等参数并上传至主控器，主控器进行数据分析和逻辑判断。在整车休眠的情况下，给蓄电池在线监测装置提供一个稳定的110V电源，并通过以太网将主控器与PC连接，通过蓄电池在线监测维护软件，便可实现单体蓄电池在线监测功能。

综上所述，此优化具备可行性。目前，已在贵阳地铁一号线电客车上进行蓄电池均衡充电试验，效果良好，并将车上均衡充电作为常规流程。计划在贵阳地铁二号线开展蓄电池在线监测试验。

参考文献：

[1] 中車南京浦镇车辆有限公司.贵阳1号线运营、修理及维护手册，第6卷，蓄电池维护手册（PM094395102）[V2].2018

（作者单位：贵阳市城市轨道交通集团有限公司运营分公司）