城軌車輛用蓄電池選型分析作者：閻純潔來源：《科技創新與生產力》2015年第2期（太原軌道交通裝備有限責任公司，山西太原030009）摘要：文章簡述了城軌車輛蓄電池的主要用途，介紹了城市軌道交通車輛普遍應用的鉛酸酸性蓄電池和隔鎳堿性蓄電池的優、缺點，并對城軌車輛蓄電池選型提出建議。關鍵詞：城軌車輛；蓄電池；選型中圖分類號：U231+.1文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.02.0631城軌車輛蓄電池主要用途蓄電池主要為城軌車輛提供110V控制電源，為照明、網絡控制系統、乘客信息系統級安全防護設備等低壓電器設備提供110V直流電源，以保證城軌車輛能正常升弓并投入工作。在車輛正常運行過程中，對110V控制電源起濾波作用，降低控制電源的紋波系數，提高控制電源品質；在車輛運行過程中發生緊急故障、等待救援時，蓄電池為緊急通風設備、外部照明、乘客信息系統、門控設備、車鉤110V控制電路等提供緊急供電電源，以維持規定要求的緊急供電時間，乘客可以安全逃生［1］。2蓄電池選型原則滿足城軌車輛緊急情況下直流負載的總功率要求（緊急情況下地鐵車輛在運行過程中最大的110V直流負載完全由蓄電池供電，一般要求供電維持時間大于45min）；依據當地氣候條件及使用條件確定蓄電池種類；充分考慮所選蓄電池的溫度補償系數、老化效率、充電效率及使用壽命等性能參數；充分考慮蓄電池對車輛運用環境的適應性，考慮蓄電池的可維護性、環境保護、人身安全防護性能，考慮蓄電池是否滿足地鐵車輛對體積和質量的要求［2］；根據以上內容及蓄電池容量冗余設計確定電池型號和電池容量。3蓄電池選型比較蓄電池形式基本有兩種，鎘鎳堿性電池和鉛酸電池。近年來兩種蓄電池在性能上均有很大改進，兩種少維護型蓄電池均在城軌領域獲得應用。新型鎘鎳蓄電池的特點是充放電特性平穩、自放電小、耐過充放電能力強、應用范圍廣、壽命長、少維護、不漏液（塑料外殼），抗震性和機械強度好等。新型鉛酸蓄電池的特點是比能量高、常溫放電性能平穩、少維護、不漏液（塑料外殼），一次性價格低等。二者本身性能比較見第64頁表1。*1三仲恥/仙吸CMojt12Vnr1nica-w彳電伽堪電”R.i.W遂也#\&14BW節22TilME占?卻如QIC#■:找禎做雄55C-flm玉噩笠以-ftAM七皿伽曜G;rail白枷將M，.Ktl附■t：ojkitfma%虬廈忡|心哺電佇4鎘鎳堿性蓄電池與鉛酸蓄電池應用性能比較1）耐過充及過放電能力。鎘鎳堿性蓄電池耐大電流充、放電，即使虧電到0電壓也能恢復正常使用；鉛酸蓄電池所允許的充、放電電流較小，長期以大電流反復充電會造成蓄電池慢性損傷；蓄電池虧電也會對蓄電池造成損傷。2）抗短路和錯接能力。鎘鎳堿性蓄電池發生短路和錯接時，經容量恢復后能照常使用，不會造成報廢；鉛酸蓄電池一旦短路或錯接會造成蓄電池損壞甚至引起火災［3］。3）帶故障運行能力。鎘鎳堿性蓄電池沒有腐蝕性，而且由于抗震性能和機械強度好，一般不會因膨脹導致開路故障；當某節電池發生短路故障、導致電池組內所有其他電池浮充電壓升高，由于鎘鎳堿性蓄電池的浮充電電壓范圍寬，不會造成連鎖反應；該故障電池相當于前后電池間聯線，整組電池相當于比原來少一節，可以繼續維持故障運行。4）鉛酸蓄電池由于其電解液對極柱和板柵具有腐蝕性，若充電時過熱膨脹導致某節電池開路，則整組電池將失去作用；當某節電池發生短路故障、導致電池組內其他電池浮充電壓不均勻升高，若有電池超過限值，將發生連鎖損壞，直至損毀所有電池。5）維護周期。鎘鎳堿性蓄電池5?8年更換一次電解液，每半年進行一次電池狀態常規檢查，每2?3年進行一次加純水和容量均衡；鉛酸蓄電池終身免換液，每半年進行一次電池狀態常規檢查，每兩年進行一次電池容量均衡。6）容量均衡過程（一般按2次充放電循環考慮）。鎘鎳堿性蓄電池每個充放電循環約需20h，整個容量均衡過程約需40h（包括加純水時間約45h）；鉛酸蓄電池每個充放電循環約需35h，整個容量均衡約需70h。7）維護所需時間，鎘鎳堿性蓄電池比鉛酸蓄電池少1/3。比能量，鎘鎳堿性蓄電池比鉛酸蓄電池低；充放電電流比率，鎘鎳堿性蓄電池比鉛酸蓄電池大；一次性成本，鎘鎳堿性蓄電池約比鉛酸蓄電池高1/3；循環壽命，鎘鎳堿性蓄電池壽命是鉛酸蓄電池壽命的（2?3）倍；總成本，鎘鎳堿性蓄電池要比鉛酸蓄電池低。8）環保性。鎘鎳堿性蓄電池的負電極鎘對人體神經有危害，電解液氫氧化鉀屬強堿，對人體有腐蝕性；維護和使用壽命結束后，對電解液進行中和處理，對電極必須進行回收。9）鉛酸蓄電池的電極鉛是有毒金屬，電解液稀硫酸對人體和金屬均有腐蝕性；維護和使用壽命結束后，對電解液進行中和處理，對電極必須回收（目前國內有成熟的廢舊鉛酸蓄電池回收體系）。10）總運行成本。鎘鎳堿性蓄電池比鉛酸蓄電池的價格高，循環壽命時鉛酸電池的2?3倍，采用鎘鎳堿性蓄電池的總運行成本比鉛酸蓄電池低。鎘鎳堿性蓄電池比鉛酸蓄電池對控制電源故障及人為的意外誤操作的承受能力強，檢修、維護所需時間短，使用過程中對周圍其他設備的腐蝕性以及對人體的危害性低，可靠性高，因此鎘鎳堿性蓄電池總的性價比較鉛酸蓄電池高。5蓄電池選型結論和建議通過比較與分析，鎘鎳堿性蓄電池具有以下主要優點，建議選用。1）充放電特性平穩。鎘鎳堿性蓄電池的額定電壓為1.2V。充放電特性平穩，僅在充放電開始和結束時電壓變化較大，充電一般平穩上升至1.4?1.5V。放電終止電壓一般規定為1.0V。平均工作電壓1.2?1.25V。最高浮充電壓可達1.75V。該電池也適用于高倍率放電特性要求的場合，放電深度可達100%。2）自放電小。自放電大小與溫度有關。例如在+20°C經720h容量損失15%，而在+40°C同樣情況下損失23.4%。3）低溫性能好。低溫時放電容量大，例如在-20C時5h放電容量75%，-40C時以0.1C10A可放額定容量的45%以上。使用環境溫度-50?55C。4）耐過充放能力強。即使虧電到電壓為0也能恢復至正常使用。5）壽命長。循環壽命可達3000?4000周。若在電解液中加入氫氧化鋰，壽命可更長。同時，其機械強度高，易制成密封電池。參考文獻：張寬發.地鐵供電系統蓄電池的合理性選擇及運用維護[J