CRH380B（L）型动车组蓄电池三级修检修工艺及故障分析

摘 要：蓄电池是CRH380B（L）动车组的核心辅助电气设备之一，其为动车组升弓送电，提供最初的DC100V电源，其功用直接影响动车组的基本性能。通过对CRH380B（L）动车组蓄电池三级修检修工艺的分析，针对一些常见故障进行诊断，提出可靠的解决措施，以减少蓄电池的故障对动车组运营的影响。

关键词：CRH380型动车组；蓄电池；三级修；检修工艺分析；故障研判

1 .引言

蓄电池主要有普通铅酸蓄电池、碱性镉镍蓄电池以及阀控式密封铅酸蓄电池3类。蓄电池是工程机械的辅助电源，也是最重要的部件之一，其性能好坏直接影响机械设备的正常工作。CRH3型动车组蓄电池系统负责在接触网无电时短时间内对列车各个设备进行供电，蓄电池系统也保证了所有非高压部件的电力供应。作为高速动车组的重要组成部分，其工作状态直接影响到动车组稳定、安全运行等。本文主要针对CRH3型动车组蓄电池日常检修工艺进行研判，通过分析研判，减少蓄电池系统故障发生。

2. CRH380B（L）型动车组蓄电池系统简介

CRH380B（L）型动车组在04（12）车与05（13）车各设置2台车的蓄电池，每台车蓄电池由84节串联的单体电池组成，两台车之间通过并联连接，其标准电压达到100.8V，容量为2×160Ah。单体电池采用的是碱性镍镉电池，正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由镉制成的一种碱性蓄电池。正极为氢氧化镍，负极为镉，电解液是高苛性氢氧化钾溶液（KOH）和氢氧化锂（LiOH）添加剂。

3.蓄电池的充放电特性分析

3.1蓄电池的充电

（1）蓄电池充电机充电。当动车组处于高压状态时，辅助变流器动作，蓄电池充电机得电，为动车组提供DC110V电源。此时，蓄电池从放电转台转变为充电状态。

（2）外接电源充电。以CRH380B为例，当动车组蓄电池亏电或用于动车组检修需要时，地面3AC 380V电源通过04车或05车双项辅助变流器外接电源口，为动车组提供3AC 380V电源，并通过蓄电池充电机为蓄电池充电。

（3）蓄电池高级修检修时，蓄电池下车，通过地面电源模拟动车组蓄电池充电机，给蓄电池进行充放电试验。

3.2 蓄电池的放电

CRH380B（L）动车组共有无电、低压与高压三种状态。

无电状态，为动车组最初的原始状态，受电弓处于降下，蓄电池断开。从无电状态转变为低压状态，只需要将蓄电池处于导通状态下。此时，蓄电池为车内服务设施、受电弓、主断路器、辅助空压机等部件供电，并保持运行。从低压状態转变高压状态时，得到蓄电池供电的辅助空压机、受电弓、主断路器，依次动作，接触网即可动车组供电，使动车处于高压状态。

4.CRH380B（L）蓄电池检修工艺分析

4.1 蓄电池检修作业分析及单体蓄电池属性

根据《和谐3型动车组高级修检修规程》（铁总机辆〔2018〕211号）要求，在三级修过程中，需要对蓄电池的外观状态、蓄电池组绝缘测试、蓄电池容量检测、单体之间的连接状态、以及单体蓄电池的基本性能检查。根据规程要求可以发现，蓄电池容量检测是蓄电池三级修检修最核心的步骤，这一过程要求生产现场模拟蓄电池充电机给蓄电池进行充电，模拟负载对蓄电池进行放电。通过充放电过程来检测蓄电池的容量，是否满足动车组的基本需求。下面以荷贝克产蓄电池为例，进行分析研究。

根据国家蓄电池容量标准规范要求，蓄电池标准容量为C（Ah），其含义为5h率放出容量。CRH380B动车组蓄电池单体容量C（Ah）为160Ah。则蓄电池组充放电电流：

Iin=Iout=（|C|/5）A=160/5=32A.

4.2 蓄电池充电机给蓄电池充电时参数分析

电池容量：2×160 Ah

最大电池充电电流：1.5×2×Iout = 96 A

U1=1.58V/节（132.72V），20℃时的升压充电电压。（可调：1.637-1.505V/节，137.50V-126.42V）

U2=1.48V/节（124.32V），20℃时的浮充电压。（可调：1.637-1.36V/节，137.50V-114.24V）

升压充电：首先，使用最大充电电流1.5×2×Iout=96A为电池充电，直至达到U1之后，充电会持续保持在U1=恒定（充电电流减少）。温度>45℃时，充电电压将减少至U2。

浮充电：如果负载电流减少至13A以下，则电压将从U1=恒定转为U2=恒定。负载将通过进一步减少充电电流得以继续。

转换至升压充电：将充电电流增加至超过19A，则会转换至升压充电。

蓄电池充电过程中，电解液温度也随之发生变化，则电解液与充电电压的关系如下图所示：

4.3 三级修蓄电池充放装置给蓄电池充电方法

技术参数：

工作特性：

（1）充电电流、充电时间、放电电流、放电时间通过一体机设定，设备可根据设定参数自动工作进行充放电。

（2）充电起始电压为50-90V，充电终止电压为80-144V，充电起始电压、充电终止电压科数字设定。充电为恒流限压充电方式，到达充电终止电压之前为恒流充电，到达充电终止电压以后为限压减流充电，到达充电时间后停止工作。

（3）放电终止电压为65-150V，放电终止电压可数字设定。放电为恒流限压方式，到达放电终止电压前未恒流放电，到达放电终止电压或到达放电时间后停止工作。

（4）本装置设有完善的信号监测系统，具有小于充电起始电压、大于充电终止电压、小于放电终止电压、电池极性接反、输出电流过大、过压、过流、温度过高，并在显示器有中文显示的故障信息和报警号。

4.4蓄电池充放电设备的适应性分析与使用

（1）非第一次T放电≥4.5h；若第二次T放电<4.5h，则继续进行充放电循环，5次循环后T放电<4.5h，更换蓄电池。

（2）放电以恒定电流Iout=32A持续放电，单体电压U单体≥1.0V，即U蓄电池≥84V；

（3）放电过程作批量容量检测，对容量不符合要求的蓄电池，更新电解液。

（4）充电以恒定电流Iin=32A持续充电，电池容量至少恢复到标称容量的90%，容量测试单体达不到要求时更新蓄电池单体。

根据上述要求，对蓄电池三级修使用蓄电池充放设备的技术参数与工作特性分析：

（1）恒流输入、输出电流：0-100A×4连续可调，精度为0.1A，满足于Iout=Iin=32A的需求。

（2）充电起始电压为50-90V，满足于充电起始电压U蓄电池=84V的需求；充电终止电压为80-144V，满足于电解液在不同温度下充电终止电压U蓄电池=111.72V-137.50V的需求。

（3）放电终止电压为65-150V，满足于恒流Iout=32A持续放电，单体电压U单体≥1.0V，即U蓄电池≥84V的需求。

（4）充放电定时时间：0-999min，满足于t放电≥4.5h，t充电=8h的需求。

根据流程图上的内容可以分析，蓄电池容量的检测确认蓄电池组是否满足CRH380B的需求，主要在于以恒定电流Iout=32A持续放电，至单体电压U单体≥1.0V，即U蓄电池≥84V时，最终是否满足t放电≥4.5h。为了满足上述这一条件，或者要求最终性能高于上述条件，在容量检测过程确认：

（1）初始U单体≥1.0V；

（2）恒定Iout=Iin=32A；

（3）t放电=3h、4h、4.5h时，U放电单体≥1.0V，U蓄电池≥84V；

（4）单体电池之间的电压差UD-value≥0.1V；

（5）t充电=8h，在T电解液不同范围内，U蓄电池=111.72V-137.50V；

（6）检测过程中，蓄电池电解液高度与密度；

（7）t充电=8h后，t靜置=1h，测量U单体≥1.3V；

所有参数满足条件后，才能判定蓄电池充放电状态合格，以及蓄电池容量合格，蓄电池满足使用要求

5典型案例分析

2018年6月，CRH380BL-3532动车组三级修时，发现04车与05车共4台车的蓄电池组，经过8次充放电试验，最终蓄电池的t放电小于4.5h，蓄电池容量测试试验无法通过。委外修厂家在第四次，充放电前，更换8块蓄电池单体。

通过对现场试验记录表分析，8次蓄电池充电后，U蓄电池成明显向上趋势，由此可以说明，蓄电池已经全部激活，但U蓄电池明显高于理论的最大值137.50V，即便如此，t放电<4.5h，蓄电池虚电严重。根据历次的U蓄电池和t放电=3h、4h、4.5h时的U单体值分析，U蓄电池在6次数据道7次之间大幅提升，则7、8次的数据更具有指导意义。分析发现：

（1）存在t放电结束后，U单体<1.0V的单体；

（2）存在单体电池之间的电压差UD-value≥0.1V；

（3）蓄电池电解液密度正常，高度正常；

（4）恒定Iout=Iin=32A，正常；

为此，更换U单体<1.0V的单体，调整UD-value≥0.1V的单体，最终更换21块蓄电池单体，调整10块蓄电池单体，第9次蓄电池电容检测的充放电试验合格。

6结论

本文主要介绍了 CRH380B（L）型动车组蓄电池系统，并且重点对蓄电池三级修检修工艺进行分析，对蓄电池充放电特性、充放电参数、蓄电池电压、蓄电池容量、等一系列重要参数进行分析。通过分析，反映出蓄电池的状态。蓄电池作为CRH380B（L）动车组的核心辅助电气部件，在日常检修中，时常发生在充电8h后，蓄电池电压虚高严重现象，说明蓄电池的日常维护保养工作，有待进一步加强。随着蓄电池使用周期加长，极柱老化、电解液液位偏低、电解液密度偏低等现象极为普遍，此将极大地影响蓄电池的基本性能。蓄电池工作状态严重影响动车组的工作性能。分析检修过程中的重要参数，保障蓄电池基本性能。为动车组安全运行提供保障。

参考文献：

[1]CRH380BL 型动车组用户说明书-充电机. 唐山轨道客车有限责任公司.2010.

[2]CRH380BL 型动车组用户说明书-蓄电池. 唐山轨道客车有限责任公司.2010.

[3]康瑛，栗木功，崔虎山，陈伟.新一代高速动车组蓄电池低电压检测原理分析及调试方法.大连交通大学学报.2012 年 12 月.

作者简介：

杨彪（1990-）， 男，汉 ，学历本科，助理工程师，从事方向：动车组高级修。