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1、地铁车辆镍镉蓄电池的选型 赵正新 ( 南车南京浦镇车辆有限公司，江苏南京2 1 0 0 3 1 ) 摘要：在地铁车辆供电系统中，蓄电池作为车辆应急电源，在主直流1 1 0 V 电源出现故障的情况下，为全部或 部分直流1 1 0 V 负载。地铁车辆采用的蓄电池以镍镉和铅酸两种类型为主，文章以镍镉蓄电池为介绍对象，从 蓄电池单体数量。容量等方面，对蓄电池选型因素进行分析，以说明如何对蓄电池进行选型。 关键词：镍镉蓄电池；单体数量；额定容量；充电性能；放电曲线 中图分类号：T M 9 1 1文献标识码：A文章编号：1 0 0 9 - 2 3 7 4 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 9 1 -
2、 0 2 一、单体数量 在地铁项目中，通常每列车会要求配置两套相 同的蓄电池组，而每套蓄电池组的选型关键因数就 是单体数量和容量。 蓄电池组总电压是由N 个单位蓄电池串联构成 的，本文将其中每个单位蓄电池定义为一个单体， 它可以是单个蓄电池或多个并联的蓄电池。 就目前比较常用的观点，蓄电池组的单体数量 是根据蓄电池组最低放电电压( 用U m i n 表示) 和 单体终止放电电压( 用E f 表示) 进行确定，即单 体数量= U m i n E f ，而单体的终止放电电压一般在 1 V 。U m i n 是考虑线路压降后，将直流供电系统要 求的最低工作电压值等效为蓄电池组最低放电电压 值。例如，
3、某项目要求直流系统的线路压降是7 v ， 直流供电系统的最低电压是7 7 V ，则蓄电池组最低 放电电压为8 4 V 。但是，由于在低温时，对蓄电池 充电需进行温度补偿，以保证蓄电池最优的充电性 能，因此按照此种方法选定的蓄电池组单体数量， 在低温时。直流系统输出的电压值有可能低于蓄电 池要求的充电电压，所以在直流系统电压不能达到 要求时，也仅以直流系统最高电压对蓄电池组进行 充电，对蓄电池而言，需要达到相同容量的时间 更长。 考虑蓄电池的温度补偿充电电压要求，蓄电池 组的单体数量选取与直流系统最高充电电压( 用 U m a x 表示) 和单体的最高充电电压( E h ) 有关，即 蓄电池组的
4、单体数量= U m a x E h 。通过这种计算方 式得到的单体数量，可以保证系统的电压范围与蓄 电池充电电压匹配。选取单体数量后，再根据蓄电 池组最低放电电压( U m i n ) 得到单体终止放电电压 ( 用E f 表示) ，O 口E f = U m i n ( 单体数量) ，但是需 要注意，得到的单体最低放电电压不应过高，否则 蓄电池的利用率较低。 二、额定容量C 。 蓄电池的额定容量是一个电量的概念。它是指 单个蓄电池，在+ 2 0 时以5 个小时的放电速率达到 最后电压为i O V 时所放出的电量，以安时( A h ) 表示。蓄电池的额定容量在蓄电池的选型中尤其突 出，主要因为它是
5、蓄电池相关性能的集中体现，包 括单体数量、充电性能、放电性能、老化因素等。 蓄电池的容量均需要建立在蓄电池性能的基础 上，主要是通过大量的试验获取相关的数据。对数 据的利用，有的蓄电池生产商已经将其软件化，可 以根据用户需要提供特定条件下的曲线。 额定容量的选取，第一输入参数是蓄电池供电 负载功耗( P ) ，时间i ( t ) 和蓄电池组放电平均电 压值( u ) 。根据P ，t ，U ，可以判定蓄电池组的放 电倍率，以该放电倍率的曲线进行容量校核。蓄电 池供电的负载种类较多，其中，车辆紧急通风的功 2 0 1 20 4O 中曝高新i i a 汹k9 1 万方数据 耗对蓄电池的额定容量影响较
6、大。 第二输入参数是蓄电池组的单体数量，它与额 定容量是一组相辅相成的参数。数量越少，蓄电池 单体终止放电电压越高，要满足相同负载供电的要 求，蓄电池的额定容量就越大，但蓄电池的终止放 电电压值应低于蓄电池放电稳定电压值，否则，蓄 电池的利用率较低。 第三输入参数是性能参数，包括充电性能、放 电性能、老化因素等，它们主要是作为蓄电池的冗 余系数，为蓄电池最终容量的确定提供计算依据。 本文以在某地铁项目使用的蓄电池的充电性能和放 电性能为例进行说明。 ； 图2 单体电压一客量放电曲线 9 2O 中啊高钎斌术岔蕾2 0 120 4 如图l 所示，在充电的后期，蓄电池的容量几乎 恒定不变，而恒定值一
7、般低于额定容量值。将实际 值与额定容量百分比作为充电系数，成为选取额定 容量的系数之一，以保证实际可用容量可以满足供 电需求。 如图2 所示，放电曲线主要是提供在特定的温 度下，蓄电池以要求的放电倍率，达到设定的单体 终止放电电压时，可以放出的容量百分比，将它作 为蓄电池的放电系数，成为蓄电池额定容量选取系 数之一。根据蓄电池在不同的温度下，放电性能的 差异，温度越低，性能越差，所以选取蓄电池容量 时，除常温放电曲线，还应注意参考最低环境温度 的放电曲线特性，以取得较为合适的放电系数。 三、结论 综上所述，蓄电池选型时，车辆直流l1 0 V 供电 系统电压范围和蓄电池的性能对单体数量和额定容
8、量的选取有着重要的影响。考虑最低温度电压补 偿，直流供电系统最高电压决定最多的单体数量， 而直流供电系统最低电压和单体的最低放电电压决 定最少的单体数量。同时，蓄电池单体数量和容量 是一组具有相辅相成的关系的参数。O 参考文献 【1 】1 I E C6 0 6 2 32 0 0 1S e c o n d a r yc e l l sa n db a t t e r i e sc o n t a i n i n ga l k a l i n eo ro t h e rn o n a c i de l e c t r o l y t e sV e n t e dn i c k e l c a d m i - - u r np r i s m a t i cr e c h a r g e a b l es i n # ec e l l s 作者简介：赵正新( 1 9 8 5 - ) ，女，四川西昌人。南车南京浦 镇车辆有限公司助理工程师，研究方向：地铁车辆供电系统。 ( 责任编辑：周加转) 万方数据