地铁车辆供电蓄电池合理选型分析

圜

。

幽

工业技术

地铁车辆供电蓄电池合理选型分析查小菲唐朝辉(唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山 0 6 3 0 3 5 )摘要：蓄电池在地铁车辆辅助供电系统中是一个重要设备，它作为列车控制设备和各种应急照明的备用电源，保障列车主要控制系统的安全、稳定。本文对蓄电池容量、类型以及蓄电池组电压、组个数等参数进行了详细论述，为地铁车辆蓄电池组的选型提供参考。 关键词：蓄电池；地铁车辆；蓄电池容量；选型 中图分类号： U 2 3 1+ . 1 文献标识码： AD C 1 1 0 V电压范围为： 7 7 V~ 1 2 1 V取1 21 V

一

合电池组对地铁车辆运用条件 (如温度、湿 1概述抗震、耐过充过放、与1 1 0 V直流电源地铁车辆电气系统设计中，蓄电池组度、参数的确定及电池箱的设计是电气系统的匹配、可维护性、环境保护、人身安全、 中一个比较重要的子系统。在地铁车辆特殊的运营模式下，作为紧急负载供电电源，蓄电池主要功能如下： 1 . 1车辆在运行过程中在列车启动前激活各控制系统，同时为辅助逆变器提供控制电源。在线路电网无网压或带充电机的辅助逆变器全故障不工作情况下，蓄电池为车上应急照明、与安全有关的网络控制系统、车辆的全部通信设备(包括 P I D S、 广播、无线电等 )以及紧急通风设备、门控设备等提供紧急供电电源，维持规定的紧急供电时间，满足乘客安全逃生与供电需求。

蓄电池单体额定电压： 1 . 2 V 蓄电池单体放电终止电压：不大于体积、质量等)的适应性进行比较.确定最 1 . 05 V适合的电池容量值。 3蓄电池容量计算蓄电池单体放电平均电压： ( 1 . 2+ . 0 5 )/ 2= 1 . 1 2 5 V 蓄电池计算容量主要取决于车辆在 1因为每组所需蓄电池数量的确定还紧急工况下，应急用电设备的总功率和应急供电的总时间，再结合蓄电池自身低温需考虑其他因素，所以不能简单地确定为修正系数及放电深度等因素，最后对计算 1 1 0+ 1 . 2= 9 1节。 结果进行修正。 根据电气设计经验，并咨询国内资

深 3 . 1车辆紧急工况下用电设备总功率蓄电池设计师，认为按照下述公式进行浮充蓄电池数量的选择是比较合理的： 统计(参考某 B型车项目) N .= Wu i= 1 2 1/ 1 . 5 5= 7 8 . 0 6,所以蓄电池在4 5 m i n内持续为以下应急负载供

电：全部紧急照明、全部头灯和尾灯、所有取 7 8只。 与安全有关的控制系统、全部通信设备式中： N,一蓄电池数量，节； U 一车辆低 V; U;一单节蓄电池 1 . 2在降弓状态下为地铁车辆 (包括列车广播、车载无线电等)、客室紧压系统允许最大电压，碱性蓄电池取 U i= 1 . 5 5 V/节； D C 1 1 0 V (以 B型地铁为例 )控制电路、照急通风、所有客室侧门的一次开关。供电浮充电压，明、网络控制系统、 P I D S系统等低压设备 4 5 m i n后蓄电池的电量足以使列车再次启整个蓄电池组额定电压为： 1 . 1 2 5 V x 提供 D C 1 1 0 V电源，保证地铁车辆升弓并动。紧急负载功率参数如表 1。 7 8=8 7 . 7 5V。

投人工作。 1 . 3地铁车辆正常运行中，蓄电池和辅助逆变器的充电机共同为 D C 1 1 0 V控制母线供电，起到滤波作用，降低控制母线电源的纹波系数，提高母线电源的质量。

表 1列车紧急工况下直流负载序号负载描述备注整列车负载[ k w]

1 23 4

客室应急灯司机室照明车门系统 制动控制 (含空压机控制 )

1 7 2 8 仅头车 0 10 . 4 8 3 0.

因此，正确选用蓄电池型号、组个数、 确定其参数，对地铁车辆辅助供电系统的设计有重要的意义。 2蓄电池选型原则地铁车辆蓄电池的选型一般遵循以下步骤：

56 7 8 9 1 0 l l

列车控制管理系统( T C M S )

0 72 0 . 6 l 0 1 0 1 9 6 0 2 0 8

V V V F控制空调控制紧急通风无线电广播乘客信息系统(除 L C D/电子地图外 )

但是如果按此数量设计，则蓄电池组总体电压偏低，一旦充电机停止 l T作，仅靠蓄

电池供电，用电时间不长，可能使车上欠压保护动作，造成车上检测系统工作的错误，带来不必要的损失。作为修正，增加2节蓄电池，同时适当提高充电机的充电电压 U。这样， u= ( 1 . 4 5~ 1 . 5 5 ) x 8 0= l 1 6~ 1 2 4,取较高的 1 2 4 V作为充电电压。因此， 每组蓄电池数量为 8 0节，则蓄电池组电 压为： 蓄电池组额定电压： 1 . 1 2 5 x 8 0= 9 0 V浮充电电压： 1 . 4 5￣ 8 0= 1 1 6 V

2 . 1按照车辆采购要求计算紧急工况下直流负载的总功率。 2 . 2选取符合要求的蓄电池类型，并依照业主当地的气候条件和合同要求确

烟火报警

1 21 3

开关一次车门S I V控制

单独计算 1 7 . 6(短时 )1 0

l 4

受电弓升弓一次各车容量 ( k w )

单独计算 0 8(短时) 2 2 . 7 7 6 0 . 0 8

定所选蓄电池的温度补偿系数、老化效率和充电效率。 2 - 3计算所选蓄电池的实际所需容量，确保在其使用寿命终止时能够满足合同要求。 紧急负载是地铁车辆在运营过程中 最大的 1 I O V直流负载。紧急状态下完全由蓄电池供电，一般要求供电维持时间为 4 5 m i n。在选型时，首先应计算地铁车辆紧急负载功率，然后根据该功率的大小、地铁车辆的运用条件、电池的性能参数等条件计算蓄电池的容量。按照具体型式的电池性能参数计算出电池组的容量数据 .结

1

仪表灯 ( D C 2 4 V )

放电终止电压： 1 . 0 5 x 8 0= 8 4 V 蓄电池组的浮充电电压略小于辅助逆变器的充电机输出电压，这与充电系统的输出电压是匹配的。 蓄电池放电电流为： I= P/ U= ( 2 2 . 7 7 6+0 . 5 4 )/ 9 0= 2 5 9 . 1 A

23

标志灯 ( D C 2 4 V )前照灯 ( D C 2 4 V )

0 . 0 80 . 3

根据地铁车辆应急供电要求， T= 4 5分钟，即0 . 7 5 h,这样计算， C o= 1 9 4 . 3 2 5 A h 考虑 D C 1 1 0 V/ D C 2 4 V变换器的变换在应急工况下，列车侧门开，关一次， 效率 T 1约

为 0 . 8 5,若折合为 D C 1 1 0 V的功负载瞬时为 1 7 . 6 K W,开，关门一次时间最率为： 0 . 4 6 k W/ O . 8 5=0 . 5 4 k W多T= l O s, 3 . 2车载蓄电池总容量计算蓄电池电压取放电终止电压 8 4 V,则蓄电池理论总容量 C o= ( P/ U ) x T ( 1 ) 开/关门一次实际需要消耗蓄电池的容量式中： P一蓄电池所带负载总功率， W; 为： U一直流系统额定电压， v; T一应急时间， h。 C l: ( 1 7 . 6 x 1 0 0 0/ 8 4 ) x 1 0/ 3 6 0 0= 0 . 5 8 A h 蓄电池单节浮充电压为： 1 . 4 5 V~ 1 . 5 5 V 在紧急工况下，列车受电弓升/降弓一考虑 D C I I O V/ D C 2 4 V变换器的变换效率 n约为 0 8 5 ,若折合为 D C I I O V的功率为：0 . 4 6 k W/ O . 8 5 -0 5 4 k w

取 1 . 5 5 V

次，升/降弓瞬间负载为 P 4= 0 . 8 k W,升弓一

-

1 4 8 -

中国新技术新产品

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8oem.html