貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電優(yōu)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(yōu)化方案。

1.蓄電池均衡充電目的

根據(jù)貴陽地鐵一號線蓄電池維護(hù)手冊相關(guān)要求，當(dāng)車載蓄電池全浮充運(yùn)行使用達(dá)一年，或車載蓄電池整體未饋電情況下，有兩節(jié)及以上的單體蓄電池開路電壓低于2.10V時(shí)，須采用均衡充電。這種充電模式有利于激活蓄電池的化學(xué)特性，提高電客車110V電源的品質(zhì)。

2.蓄電池均衡充電方式

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

參數(shù)說明：C1（蓄電池總?cè)萘浚?，?60Ah;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(jié)數(shù)），取52節(jié)。

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

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

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

靜置：靜置時(shí)間設(shè)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(zhí)行，并在每個(gè)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(yè)按照如下步驟執(zhí)行：將蓄電池箱體從車上拆下→將蓄電池箱體搬運(yùn)至蓄電池維修間→將蓄電池均衡充電設(shè)備與蓄電池箱體連接→均衡充電階段及參數(shù)設(shè)置→數(shù)據(jù)測量→充電結(jié)束→將蓄電池箱體與蓄電池均衡充電設(shè)備斷開→將蓄電池箱體搬運(yùn)至列檢庫→將蓄電池箱體裝車投入使用。

3.存在問題

按照現(xiàn)蓄電池均衡充電流程以及充電設(shè)備的硬件設(shè)施，存在如下問題。

3.1人力成本高：蓄電池拆裝作業(yè)至少需要3人;蓄電池箱體搬運(yùn)作業(yè)，至少需要1人;蓄電池均衡充電數(shù)據(jù)測量至少需要3人，共計(jì)至少需要7人。

3.2 維護(hù)周期長：蓄電池箱體拆裝所需時(shí)長至少160分鐘，蓄電池箱體搬運(yùn)所需時(shí)長至少120分鐘，均衡充電所需時(shí)長25小時(shí)，共計(jì)需要29.67小時(shí)。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)性高：蓄電池箱體拆裝、搬運(yùn)、充電過程中存在箱體墜落、設(shè)備損壞、人員砸傷、電路短路、人員燒傷、人員電傷等風(fēng)險(xiǎn)，對人員業(yè)務(wù)技能、拆裝專用設(shè)備性能、安全防護(hù)配置要求較高。

3.3 互換性低：因每個(gè)蓄電池箱體尺寸存在設(shè)計(jì)公差，實(shí)際生產(chǎn)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(fù)難度較大。

3.5 性能評估不準(zhǔn)確：因現(xiàn)充電設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)對單個(gè)蓄電池電壓、溫度、容量、內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，導(dǎo)致蓄電池的性能評估不準(zhǔn)確。

4.可行性優(yōu)化方案

4.1 在電客車列檢庫設(shè)置蓄電池均衡充電相關(guān)設(shè)備設(shè)施，列檢庫有多套供電設(shè)備設(shè)施，可滿足供電需求。指定股道進(jìn)行蓄電池均衡充電作業(yè)，既能降低蓄電池箱體拆裝、搬運(yùn)成本和風(fēng)險(xiǎn)，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(shè)備電源線接入蓄電池，根據(jù)貴陽地鐵一號線電客車蓄電池均衡充電作業(yè)故障情況，截止目前未發(fā)生蓄電池短路、漏液、變形、爆炸等異常情況。根據(jù)蓄電池廠家風(fēng)險(xiǎn)評估意見，在滿足蓄電池通風(fēng)、防水、防火等防護(hù)前提下，在電客車上可實(shí)現(xiàn)蓄電池均衡充電，此優(yōu)化可減少蓄電池電源線纜拆裝成本和風(fēng)險(xiǎn)。

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(gòu)成。大致設(shè)計(jì)如下，

每個(gè)單體蓄電池安裝一個(gè)采樣盒，實(shí)時(shí)采集單體蓄電池電壓、溫度、內(nèi)阻等參數(shù)并上傳至主控器，主控器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和邏輯判斷。在整車休眠的情況下，給蓄電池在線監(jiān)測裝置提供一個(gè)穩(wěn)定的110V電源，并通過以太網(wǎng)將主控器與PC連接，通過蓄電池在線監(jiān)測維護(hù)軟件，便可實(shí)現(xiàn)單體蓄電池在線監(jiān)測功能。

綜上所述，此優(yōu)化具備可行性。目前，已在貴陽地鐵一號線電客車上進(jìn)行蓄電池均衡充電試驗(yàn)，效果良好，并將車上均衡充電作為常規(guī)流程。計(jì)劃在貴陽地鐵二號線開展蓄電池在線監(jiān)測試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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

（作者單位：貴陽市城市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司）