地铁车辆蓄电池选型分析及建议

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摘 要：文章简述了地铁车辆蓄电池选型分析，主要对比了胶体铅酸蓄电池及镉镍碱性蓄电池的优缺点，并对这两种蓄电池进行了经济性分析，最后给出了蓄电池选型建议。

关键词：蓄电池；地铁车辆；选型

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.142

0 前言

地铁车辆蓄电池是电气系统中的一个重要组成部分，主要用于启动前激活列车、启动后为列车提供110V直流电以及在无网压时，能够使列车应急照明、紧急通风、车载安全设备、广播、通讯系统等辅助设备在停车计划规定的时间内保持运行，以保证乘客安全逃生。此外，在SIV投入工作后对110V控制电源起滤波作用，降低控制电源的纹波系数，提高控制电源品质[1]。

1 蓄电池选型原则

满足地铁车辆运行时直流负载的总功率要求，能够平稳的输出110V直流电；满足在列车出现故障或高压供电中断等紧急情况下能为紧急负载（如应急通风、应急照明、应急广播等）提供至少45 min的直流电；根据列车运行环境及当地气候条件确定蓄电池的种类；充分考虑蓄电池的后期维护、环境保护、人身安全防护及防火性能，考虑蓄电池的体积和重量是否满足车辆设计要求[2]；根据列车实际所需容量及冗余设计原则确定电池容量，并确保蓄电池使用寿命终止时仍能满足列车运营需要[3]。

2 蓄电池选型比较

地铁车辆目前主要采用胶体铅酸蓄电池及镉镍碱性蓄电池。经过多年技术革新，两者均得到广泛应用，也有其各自优缺点。现选择两种具有代表性的蓄电池进行对比分析。

2.1 胶体铅酸蓄电池

胶体铅酸蓄电池由金属铅和硫酸为主要材料制作而成，化学反应方程式如下：

胶体铅酸蓄电池采用二氧化硅与硫酸液配制而成的胶体作为电解质，使用过程中不会产生酸雾，减小了内压，安全性较高；单体蓄电池额定电压及容量较高，自放电率低；对使用环境无污染，可避免废水、废电解液的产生，废旧电池可合法持证且有价回收，整体回收不会造成二次污染；胶体铅酸蓄电池可以卧放工作，可大大减小车载蓄电池体积及重量，降低车辆能耗。

2.2 镉镍蓄电池

正极板是将镍粉末用高温烧结为多孔性的导电板，以氢氧化镍作为活性物质。负极板是用加强筋制造的膏涂敷多孔性的导电板，以氢氧化镉作为活性物质。化学反应方程式如下：

镉镍碱性蓄电池耐过充或过放能力较强，即使亏电到零电压恢复后还能正常使用。该蓄电池中的极板不参与化学反应，极板长期使用后不会变薄，但会产生碳酸盐，影响离子在电解液中的运动，长期使用后会使蓄电池内阻加大；电解质中的水参与化学反应，一方面会分解为氢气及氧气，增大内压，存在一定的安全隐患，另一方面会使电解液水份缺失，需要定时补水，维护工作量较大；长时间使用后蓄电池液口栓盖处会出现爬碱现象，易引起短路。两种蓄电池性能对比如表1所示。

2.3 蓄电池性能比较

胶体铅酸蓄电池额定电压及容量较高，自放电率低，长期使用后内阻变化小；不需补水，后期维护工作量小；回收率高，环境污染小；蓄电池使用过程中不会产生酸雾，内压稳定，提高了安全性；可以大大减小车载蓄电池体积，总重量也会有所减小，降低车辆能耗。

2.4 成本分析

由于两种蓄电池使用材料、使用寿命及维护保养工作都不同，因此需要对比地铁车辆生命周期内的总运行成本。镉镍碱性蓄电池的一次性采购成本比胶体铅酸蓄电池高约1/10，循环寿命是胶体铅酸蓄电池的1.2～1.25 倍，因此采用胶体铅酸蓄电池采购成本略低。

3 蓄电池选型结论和建议

通过上述对比与分析，胶体铅酸蓄电池具有以下优点，建议选用。

（1）性能。具有自放电率低，大电流放电性能好，安全性高，搁置寿命长，搁置期间失水少搁置后可100%恢复容量[4]；

（2）维护。整个寿命周期内无需加液、补水，维护工作量小，节省人力、物力，维护成本低；

（3）环保。对使用环境无污染，可避免废水、废电解液的产生，废旧电池可合法持证且有价回收，整体回收不会造成二次污染，回收率高；

综合上述分析， 胶体铅酸蓄电池无论在性能、维护、环保和成本方面都优于镍镉蓄电池。所以选型时可优先考虑胶体铅酸蓄电池。

参考文献：

[1]阎纯洁.城轨车辆用蓄电池选型分析[J].应用技术，2015（02）.

[2]王庆召，刘东广.深圳地铁5号线车辆蓄电池的选型分析[J].电力机车与城轨车辆，2011（03）：45-46.

[3]查小菲，唐朝辉.地铁车辆供电蓄电池合理选型分析[J].中国新技术新产品，2013（03）.

作者简介：亓立敏（1987-），男，山东阳谷人，硕士研究生，助理工程师，主要从事：地铁车辆检修工作。