CTM蓄电池地铁车辆锂电池系统技术升级研究

ctm蓄电池地铁车辆锂电池系统技术升级研究

本研究旨在对地铁车辆现行的碱性镍镉电池体系进行晋级改造，考虑引进锂电池技能作为替换计划。本文全面剖析了现有蓄电池体系的技能标准和接口要求，从而对钛酸锂电池进行了准确的选型、容量计算、控制电路设计以及充电战略的拟定。经过改造，新的锂电池体系不只寿数更长、维护成本更低，还具有更高的智能化水平，同时保持了与原车体系的兼容性。此项研究为地铁车辆电源体系的更新换代供给了名贵的参阅，对国内地铁行业的技能进步和可继续发展具有重要影响。

关键词：钛酸锂电池，地铁车辆，改造计划

1  导言

在某地铁1号线的车辆上，目前采用的是两组各160Ah的碱性镍镉蓄电池。这种电池在实际运转中会继续损耗电解液，若未能及时进行弥补，一旦电解液位过低，就可能引起单体电池过热，这不但会进一步加速电解液的耗费，还可能触发火灾等安全风险。随着运用时间的增长，部分电池单体的功能可能会敏捷衰减，从而影响整组蓄电池的全体功能和运用寿数。此外，现行的车载碱性镍镉蓄电池维护工作繁琐，智能化程度较低，缺乏实时容量监测、毛病检测与维护等先进功能。

作为代替计划，钛酸锂电池以其长寿数、无需常规维护、高智能水平等特点，供给了处理上述问题的新途径。本研究以某地铁1号线车辆的蓄电池体系改造为例，具体介绍了采用钛酸锂电池替换传统碱性镍镉电池的技能路线，以期为类似问题的处理供给一个有用的参阅计划。

2  碱性蓄电池体系概述

2.1  技能参数

某地铁1号线车辆已投入运用十余年，车辆原有蓄电池采用德国HOPPECKE公司出产的纤维镍镉蓄电池，即将抵达设计运用寿数，在车辆大修期间即将予以进行替换。原有镍铬蓄电池首要技能参数如表1所示。

表1  原有蓄电池技能参数

2.2  电气接口

原有蓄电池体系外部电气接口如表2所示，首要包含DC110V列车线接口、充电机输出接口、电池激活/关断接口和温度信号接口等。值得注意的是，在蓄电池温度信号通过设置在蓄电池箱内的PT100温度传感器进行采集，然后经过温度变送器变换为电压信号0~10V发送至车辆网络体系。网络体系再与辅助逆变器进行通讯，以便控制电池充电。蓄电池温度信息也通过此种方式上报整车，一旦过温，网络体系将进行报警。

表2  原有蓄电池外部电气接口

2.3机械接口

原有蓄电池箱运用8个M16螺栓吊装在车辆底架横梁下，箱体全体上为长方体，最大尺度2270mm（长）*728（±3）mm（宽）*610（±3）mm（高），如图1所示。

图1  原蓄电池机械尺度图

2.4  蓄电池毛病信息

原有蓄电池体系反映毛病信息的判别逻辑，是通过充电机监测蓄电池电压和充电电流来获取。当电压值或电流值超出预设规模，充电机便对毛病进行告警，并将数据上报列车网络体系，在HMI进行显示，判别逻辑较为单一，功能较为简略。

3  改造计划设计

为使钛酸锂电池代替后最大程度上减小对既有车辆参数的影响，选择设定钛酸锂电池容量、接口、分量、箱体重心位置等与既有蓄电池共同的计划。容量共同可以确保车辆DC110V负载在紧急工况下的用电需求，接口共同可以确保替换过程中完美适配既有管线、装置接口标准，重心位置共同可以确保代替后的电池箱不会影响车辆固有的载荷分配。