摘要：本文对城轨车辆蓄电池容量核算进行了介绍，主要包括蓄电池容量核算输入条件、容量核算方法及容量的选取。

关键词：城轨车辆；蓄电池；容量核算

0 引言

城轨车辆的蓄电池体系主要为列车供给低压直流供电，用于激活列车并且在列车失掉高压或充电机无法作业时，为整列车的紧迫负载供给应急电源，保证紧迫情况下列车的应急照明、紧迫通风等关键功用在规定的时刻内保持运转。随着城轨车辆应急牵引、全自动驾驭等需求的呈现，蓄电池体系还需考虑列车失掉高压时的应急牵引功用和全自动驾驭列车休眠负载保持的功用。

1蓄电池容量核算输入条件

蓄电池容量核算前应先理清核算输入条件，一般包括：运用环境、体系作业电压规模、蓄电池类型、寿数要求、蓄电池负载工况。

蓄电池运用环境温度对蓄电池选用影响较大，低温环境会影响蓄电池的放电才能，高温环境会影响蓄电池的充电安全。运用环境温度主要影响蓄电池容量核算时温度系数的选取。体系电压等级会决定蓄电池组只数的挑选规模。蓄电池类型、运用寿数彼此关联，蓄电池的选用还触及保护、存储、收回等全生命周期本钱各方面因素的考虑，城轨车辆常用蓄电池类型有铅酸蓄电池、镍镉蓄电池，在对蓄电池类型进行挑选时需注意适用规范、保护、性能寿数上的差异，详细如表1所示。

表1 铅酸、镍镉蓄电池差异

除环境、电压、类型影响蓄电池本身性能的相关输入条件，蓄电池负载工况对蓄电池容量核算影响较大，蓄电池常见的负载工况需求有：城轨车辆紧迫负载供电、无人驾驭车辆休眠负载保持、蓄电池应急牵引，一般还需考虑为或许增加的负载预留容量的要求。每种工况下的负载功率和时刻，影响放电系数的选取，同时需分析是否有工况叠加的要求。

本文将以示例的方式对城轨车辆蓄电池体系规划进行介绍，示例的输入条件如下：

1）体系电压等级为DC110V（电压规模DC77V～137.5V）；

2）运用环境最低温度0℃；

3）考虑预留余量15%；

4）运用寿数：15年

5）负载工况：

工况1-列车紧迫负载25kW供电45min；

工况2-3‰坡道上蓄电池牵引100m，0-1s牵引均匀电流为600A，1-9s牵引均匀电流为400A，9-93s牵引均匀电流为160A；

工况3-休眠负载140W，7天。

2蓄电池容量核算

2.1 蓄电池只数选取

依据运用寿数15年的要求，挑选运用镍镉蓄电池，蓄电池单体标称电压为1.2V。

为使蓄电池组的充电电压处于体系电压的相对适中的规模内，DC110V体系选用碱性蓄电池组的单体数量可在76只-84只之间挑选，一般选取80只。

2.2 蓄电池容量核算系数选取

在蓄电池容量核算时需依据温度、充电、寿数、放电要求及蓄电池产品特性选取一定的系数，以满意蓄电池寿数终止前仍能满意运用要求，本文的核算系数为示例，详细如下：

蓄电池充电系数： 0.9（表明车载充电机充电能使蓄电池充满后的容量不低额外容量的90%）

蓄电池老化系数：0.9（表明要求的寿数终止时，蓄电池容量不低额外容量的90%）

蓄电池温度系数：0.9（表明0℃时，蓄电池能放出的容量不低额外容量的90%）

蓄电池大电流放电系数：1C放电系数0.95（表明以1C5A电流放电时，蓄电池能放出的容量不低额外容量的95%）；2C放电系数0.9（表明以3C5A电流放电时，蓄电池能放出的容量不低额外容量的9%）；3C放电系数0.83（表明以3C5A电流放电时，蓄电池能放出的容量不低额外容量的83%）。

2.3 不同工况下的容量核算

蓄电池组的标称电压为：1.2×80=96V

蓄电池组的放电终止电压为：1.05×80=84V

工况1容量核算：

均匀放电电流：I=P/V=25×1000/（（96+84）/2）A=277.8A

紧迫负载放电时刻45分钟耗费蓄电池的容量为：C0=45/60×I Ah=208.35Ah

考虑各系数及预留余量后整列车蓄电池容量应为：C=1.15×C0/(0.9×0.9×0.9×0.95)Ah =345.9Ah

工况2容量核算：

0-1s牵引辅佐总电流为（600+277.8）A，需求的容量为C1=844.44×1/3600=0.24Ah

1-9s牵引辅佐总电流为（400+277.8）A，需求的容量为C2=644.44×8/3600=1.51Ah

9-93s牵引辅佐总电流为（160+277.8）A，需求的容量为C3=404.44×84/3600=10.22Ah

考虑各系数后整列车蓄电池容量应为：C=1.15×C1/(0.9×0.9×0.9×0.83)+C2/ (0.9×0.9×0.9×0.9)+C3/(0.9×0.9×0.9×0.95) =20.08Ah

工况3容量核算：

均匀放电电流：I=P/V=140/（（96+84）/2）=1.56A

休眠7天耗费蓄电池的容量为：C0=7×24×I=262.08Ah

考虑各系数及预留余量后整列车蓄电池容量应为：C=1.15×C0/(0.9×0.9×0.9×1) =413.4Ah

2.4 蓄电池容量确认

依据不同工况下的容量核算，以及城轨车辆常用的整列车两组蓄电池的配置情况，工况1紧迫负载供电单组蓄电池容量需求为345.9/2Ah=172.95Ah，工况2应急牵引单组蓄电池容量需求为20.08/2 Ah =10.04Ah，工况3休眠负载单组蓄电池容量需求为413.4/2 Ah =206.7Ah。

仅工况1：挑选大于172.95Ah的常用蓄电池标准，如180Ah。

先工况2，再工况1：挑选大于172.95+10.04=182.99Ah的常用蓄电池标准，如200Ah，此刻因为有应急牵引功用，需依据应急牵引所需的最低电压及大电流放电曲线调整相关参数。

先工况1，再工况2：此刻因为有先工况1后，蓄电池电压现已下降，应急牵引功用的最低电压将要求不能满意，一般应尽量防止呈现该工况。

工况3：一般不与工况1、工况2叠加考虑，在3种工况均单独呈现时，比较出最大的容量需求进行蓄电池标准的挑选，工况3的容量需求一般会覆盖前面的工况，因此挑选大于206.7Ah的常用蓄电池标准，如220Ah、230Ah。

3 定论

本文以镍镉蓄电池为例，对城轨车辆蓄电池容量核算进行了介绍，铅酸蓄电池可参阅核算，其间铅酸蓄电池的单体标称电压为2V，单体终止电压为1.75V，DC110V体系每组蓄电池单体数量可选52只、54只。本文核算过程中考虑的系数，均需依据当前选用的蓄电池本身的特性来选取，触及的蓄电池标准的挑选，均需在确认常用产品标准中挑选。本文仅以DC110V体系为示例，其他电压等级的体系可参阅履行。本文核算的负载工况为城轨车辆常见的工况，详细情况需依据实际情况考虑。