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动车组的蓄电池系统构成
时间：2023-09-10 00:29 所属分类：科技论文 点击次数：
1引言
标准动车组是我国自主研发设计的重大创新项目，实现了高速动车组技术的全面自主化和标准化。除了实现动车组的高速运行设计外，轻、环保、智能、舒适等要求也是整个车辆设计过程中不可缺少的环节。辅助电池作为动车组不可缺少的组成部分，在车辆运行和仓库维护过程中起着至关重要的作用，其设计过程也必须满足整个车辆的轻量化和智能要求。
2动车组的蓄电池系统构成
2.1锂电池系统配置
动车组辅助电池采用新型锂电池系统钛酸锂电池，并联4组190Ah电池，实现列车辅助设备的应急供电。每组辅助电池系统的额定电压为DC103.5V，电量为19.7kWh。四组辅助电池系统并联在DC110V母线上。图1是辅助供电系统的拓扑图。每个电池箱中的两组锂电池与相应的充电器建立电气连接，进行充电和数据通信。
2.2电池管理系统
与以往动车组使用的镍镉电池系统相比，锂电池系统配备了电池能量管理系统（BMS），BMS可以实时监控辅助电源系统的状态。上位机可以查看电池的温度、电压、辅助电源系统的充放电电流和故障信息。
2.3火灾报警系统
除BMS系统外，锂电池箱还配备了烟雾传感器，与火灾报警主机实时通信。如果锂电池组发生烟雾和火灾，烟雾传感器将向动车组发送报警信息进行相关应急处理。
33锂电池系统容量计算
动车组电池选择前，应根据列车应急负载功率对电池容量进行理论核算，初步确定锂电池系统的电源需求，然后通过车辆应急负载放电试验验证电池容量，证明电池系统能量的合理性。根据图1中电池负载的统计和用电需求，可分别计算每个放电阶段的容量：
在计算电池容量时，应考虑老化系数、低温系数和放电系数。电池容量S计算应符合公式（1）：
类型：S是实际选用的蓄电池总容量；
SC是应急供电所需的电池总容量；
对于电池老化系数，根据锂电池的特性，计算时值为0.9；
对于蓄电池的低温放电系数，根据锂电池的放电特性曲线，计算时值为0.85；
根据锂电池放电特性曲线，计算时取值为0.975；
第一阶段，电池需要为所有负荷提供电源，主要包括所有照明、列车控制、通信系统等负荷；
放电容量为：
Sc1=60.5kW/103.5V*48.70hourAh
第二阶段是长期电源中断。此时，蓄电池供电负荷包括应急通风、半照明、列车控制、通信系统等负荷：
放电容量为：
Sc2=29.5kW/103.5V*118.80hourAh
第三阶段是长期电源中断。此时，蓄电池供电负荷包括应急通风、半照明、通信系统等负荷：
放电容量为：
Sc3=26.9kW/103.5V*60/60hour=260
第四阶段是永久供电中断。此时，蓄电池供电负荷包括应急照明、广播、通讯等负荷:
放电容量为：
14kW/103.5V*67.60hourAh
考虑到蓄电池实际应用的放电系数，公式(1)可得，锂电池实际需求总容量为:
Sc=（48.7Ah+118.8Ah+260Ah+67.6Ah）663.9/0.85/0.975Ah
标准动车组选用4组190Ah蓄电池：
S=190ahx4=760ah
放电需求占电池总容量的663.6%Ah/760ah=87.3%，电池系统容量剩余12.7%，锂电池系统容量测试试验在不同温度下采用1C放电率，实际放电率远小于1C，放电率越小，放电容量越大。在后续的应急负荷放电试验中，也验证了电池的实际剩余电量。
锂电池系统与车辆负荷的匹配验证
根据标准动车组对辅助电池放电负荷的容量要求，根据图1对标准动车组进行电池应急负荷放电试验，负荷功率为统计数据。实际电池放电根据车辆正常工况采集电池放电电流和电池实时电压。通过对背景数据的分析，可以得到两组电池放电过程的数据曲线:
电池完成2小时应急放电试验后，电池剩余电量如图3所示，电池剩余电量大于50%。
8结束语
通过标准动车组辅助电池充电试验，验证了锂电池系统与车载充电机之间通信协议的匹配性。充电机通过合理的充电策略为电池充电，确保电池的可靠运行。从列车应急负荷放电试验可以看出，锂电池系统的低放电深度不仅有利于延长电池的使用寿命，而且大大提高了标准动车组的安全系数。综合分析，锂电池系统具有重量轻、智能、冗余高、安全性高的优点，满足动车组运行的需要，可为动车组提供更长的应急供电时间。
