高速動車組鎘鎳蓄電池充電優(yōu)化策略

楊金鵬 高鑒 張立明 張宏濤 張召星

摘要：在高速動車組中的運行中，發(fā)現(xiàn)動車組中的鎘鎳蓄電池的充電過程存在一些問題，使得蓄電池不能及時的發(fā)揮自身的作用，不能動車組提供充足的動力，進而嚴重影響了動車組的正常工作。為了進一步的促進高速動車組中蓄電池能夠穩(wěn)定的提供動力，在本文中，對鎘鎳蓄電池的構(gòu)件，充電的原理以及高速動車組中蓄電池出現(xiàn)的主要故障進行了全面的分析與研究，從而對高速動車組中鎘鎳蓄電池的充電過程進行了優(yōu)化，及時對蓄電池的異常狀態(tài)進行控制與管理，進而保證蓄電池能夠穩(wěn)定的提供動力，促進高速動車組的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：高速動車組，鉻鎳蓄電池，充電，優(yōu)化策略

1.鎘鎳蓄電池

1.1鎘鎳蓄電池的構(gòu)件

在高速動車組的鎘鎳蓄電池中，主要的構(gòu)件分為四部分，其中最關(guān)鍵的是正負極板，電解液，這些構(gòu)件質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著蓄電池的性能，進而影響蓄電池為動車組提供動力。

①正負極板

在鎘鎳蓄電池的組成中，正極板主要是一個矩形的小盒子，其中小盒子的里面由多個穿孔的鎳帶按照對應(yīng)的“一正一反”的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成，而且在鎳帶的里邊由氫氧化鋇，石墨粉以及氫氧化亞鎳粉按照嚴格的比例進行混合而成，接著，給小盒子按上對應(yīng)的電源引線，從而就構(gòu)成了正極板。

對于鎘鎳蓄電池的負極板來說，與正極板的構(gòu)造基本相同，但就是鎳帶中的組成物質(zhì)和混合的比例不同，負極板中的物質(zhì)是氧化鎘粉，活性的鐵粉和變壓器油按照對應(yīng)的標準比例進行混合來組成。

②外殼體

一般鎘鎳蓄電池的外殼體主要有兩種，分別是塑料外殼和鐵質(zhì)外殼，并且在兩種外殼上都安裝了正負極的引出口和注電解液的注射口，進而方便了正負極的連接和注入電解液，同時，在電解液的注射口安裝了泄氣的裝置，從而避免了鎘鎳蓄電池出現(xiàn)漲氣的情況，正負極板用螺絲釘和一些不會導(dǎo)電的蓋子固定在正負極的引出口位置中，從而方便二者的接線以及使用。

③隔離物

在蓄電池的組裝中，正極板和負極板是交相進行排列，雖然是交相排列，但是正負極板很容易出現(xiàn)連接，這就使得蓄電池中容易出現(xiàn)短路，進而對蓄電池造成嚴重的影響，使得電池不能為動車組提供動力。因而，為了避免出現(xiàn)短路的情況，就在正極板和負極板之間添加橡膠棒和塑料而組成的隔板來將兩個極板進行隔離，隔離板還可以對兩個電極板起到固定的作用。

④電解液

一般鎘鎳蓄電池中，選用的電解液是氫氧化鉀和氫氧化鈉兩大類，這兩種電解液可以為正負極板之間的電子起到導(dǎo)電的作用，同時，如果蓄電池工作環(huán)境中的溫度較高，還可以在電解液中加入一些氫氧化鋰溶液，從而使得電解液不會受到周邊環(huán)境溫度的影響。

1.2鉻鎳蓄電池充電的原理

在高速動車組中，鎘鎳蓄電池分步在車輛下方的蓄電池總箱內(nèi)，同時蓄電池的充電機則是分步在列車輛的車下，進而能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電池對應(yīng)的充電，及時為蓄電池充電，使得蓄電池能夠穩(wěn)定持續(xù)的為動車提供能量。

2.在高速動車組中鎘鎳蓄電池充電的主要故障

在高速動車組中的運行中，鎘鎳蓄電池在為動車提供能量的過程中，主要發(fā)生的問題就是蓄電池自身的電解液不充足而使得充電過程中出現(xiàn)異常狀況，而且長時間蓄電池的充電過程出現(xiàn)異常，就會使得蓄電池出現(xiàn)發(fā)熱的情況，嚴重的會使得蓄電池發(fā)生燒毀的現(xiàn)象，進而使得蓄電池不能為動車組提供持續(xù)的動力，進一步影響動車組的運行。

為了進一步的了解高速動車組中蓄電池在充電過程中的異常狀況以及進一步的對充電過程進行優(yōu)化，借助某一鎘鎳蓄電池進行了相關(guān)的試驗，實驗的步驟是，首先，將這一蓄電池的全部去單體電池自身的電解液下降到最低的狀態(tài)下，用于模擬蓄電池在單體電池自身電解液不足的情況在重復(fù)多次進行充放電的檢驗過程，接著，將電池靜放半個小時，之后在進行對應(yīng)的充電過程，根據(jù)最大的96A的充電限流來進行恒流的充電試驗，之后再轉(zhuǎn)向浮充電，進行反復(fù)多次的試驗。再者，在試驗的過程中蓄電池的充電機根據(jù)NTC來收集蓄電池箱內(nèi)的溫度，掌握溫度的變化過程，接著，按照蓄電池箱內(nèi)的溫度補償曲線來進行對應(yīng)的充電過程。

在試驗中發(fā)現(xiàn)，當充電機的輸出的充電電流超過19A時，充電機就會默認蓄電池是虧電的狀態(tài)，此時就根據(jù)升壓充電曲線來進行充電過程，而當充電電流低于13A時，充電機認為蓄電池處于快充滿電的狀態(tài)，利用浮充電曲線來較慢的向蓄電池輸送電能。

充電機的充電模式可以分為兩種。一種是恒壓充電，也就是根據(jù)蓄電池的具體溫度狀態(tài)來進行充電，而另一種則是限流充電，也就是當充電機自身的充電電流大于所能掌控的電流時，以最大的96A的充電限流來對蓄電池進行充電。

3.高速動車組鉻鎳蓄電池充電的優(yōu)化策略

根據(jù)大量的實驗證明得出，第一在高速動車組中對鎘鎳蓄電池進行充電時，充電的最大電流時96A。第二，在進行充電時，當蓄電池的溫度超過平常的溫度時，充電機就應(yīng)該自動的報障，并且按照按照在日常45℃時的充電電壓來進行充電，而且電流的限流還是96A。第三，如果在充電過程中，充電機的充電電流持續(xù)的超過90A，并且已經(jīng)充電超過了4小時，則就應(yīng)該判斷蓄電池出現(xiàn)充電異常，此時，不能讓充電機繼續(xù)向蓄電池提供充電服務(wù)。第四，如果蓄電池自身的充電電流不斷的呈階梯式的下降，并且在49～89內(nèi)，就應(yīng)該進行詳細的檢測，如果充電電流的下斜率比起正常的下降斜率低時，就判斷為重度充電異常，此時，充電機及時地上報蓄電池的狀況，同時不繼續(xù)向蓄電池提供服務(wù)。第五，如果蓄電池自身的充電電流不斷的呈階梯式的下降，并且在14～49內(nèi)，就應(yīng)該進行詳細的檢測，如果充電電流的下斜率比起正常的下降斜率低時，就判斷為輕度充電異常，將情況進行上報，繼續(xù)向蓄電池進行充電。第六，如果蓄電池的充電電流一直在96A，并且在半小時內(nèi)下降了3V，則就應(yīng)該判斷為重度充電故障，并且上報蓄電池充電的信息，不繼續(xù)向蓄電池繼續(xù)充電。

在高速動車組日常的充電中，如果出現(xiàn)了充電異常的故障都能及時地上報，并且自動的進行控制和管理，及時地解決了故障問題，進一步的保障了蓄電池的安全，也就保證了動車組的安全。

4.結(jié)語

在本文中，對鎘鎳蓄電池的充電過程進行了分析與研究，并根據(jù)試驗提出了一系列的蓄電池充電的優(yōu)化措施，進而解決了動車組蓄電池在充電中出現(xiàn)的緊急問題，提高了蓄電池在充電過程中的安全性，同時，向動車組提供穩(wěn)定的動力，來進一步提高了高速動車組中能夠穩(wěn)定持續(xù)的運行。

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