铁路客车邱健蓄电池Trojan电瓶检测平台设计

铁路客车蓄电池承担着在无外部供电时为车下电源的控制电路、照明等直流负载应急供电的任务，目前主要采用的是阀控密封式铅酸蓄电池、镉镍碱性蓄电池。镍氢电池是新一代的绿色环保电池，它具有比功率高、温度范围宽等优点，近年镍氢电池在新能源汽车和电网储能领域广泛应用【1-2】。随着TJ/CL 559—2018《铁路客车镍氢蓄电池暂行技术条件》的发布实施，镍氢蓄电池逐步应用在铁路客车、动力集中动车组拖车。

1　镍氢蓄电池与铅酸蓄电池、镉镍碱性蓄电池的标准要求对比

铁路客车蓄电池依据技术文件有TB/T 3061—2016《机车车辆用蓄电池》、TJ/CL 556—2018 《铁路客车铅酸蓄电池暂行技术条件》、TJ/CL 424—2014 《铁道客车碱性蓄电池暂行技术条件》、TJ/CL 559—2018《铁路客车镍氢蓄电池暂行技术条件》，铅酸蓄电池和镉镍碱性蓄电池依据检测技术文件的样品是单体蓄电池，镍氢蓄电池依据技术文件的样品是单体蓄电池和蓄电池组（最小可更换单元）。

镍氢蓄电池是由氢离子和金属镍合成，方形排气式镍氢蓄电池工作电压与镉镍碱性蓄电池相同，均为1.2V。方形排气式镍氢电池的设计源于镍镉电池，大大优化了镉镍碱性蓄电池的记忆效应，且比镉镍碱性蓄电池对环境的污染要小，因此镍氢蓄电池的单体电池试验基于镉镍碱性蓄电池的要求进行。

2　镍氢蓄电池试验平台建设及试验

镍氢蓄电池试验主要包含不同温度放电性能试验、大电流放电试验、恒压充电接受能力试验、荷电保持能力试验、循环寿命试验、过充电试验等，该部分项目与镉镍碱性蓄电池一致，圆柱形密封式镍氢蓄电池配置的电压监视器依据TJ/CL 559—2018中附录B进行机车车辆电子装置的检测项目，依据GB/T 25119—2010《轨道交通 机车车辆电子装置》进行性能试验、低温试验、高温试验、交变湿热试验等。方形排气式镍氢蓄电池容量和电压和镉镍碱性蓄电池一致，圆柱形镍氢蓄电池容量相比铅酸蓄电池和镉镍蓄电池小，进行试验时充放电电流小，根据产品参数设计建设镍氢蓄电池充放电检测平台。

2.1　平台建设

2.2.1　充放电设备

GB/T 22084.2—2008 《含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组——便携式密封单体蓄电池 第2部分：金属氢化物镍电池》中规定参数的控制值或测量值公差应满足电压：±1%，电流：±1%，容量：±1%，温度：±2℃，时间：±0.1%。

TJ/CL 559—2018中规定最大充电电流为0.2It，恒流放电率有0.2It、1.0It、2.0It、5.0It，大电流放电的倍率可到20It。

圆柱形镍氢蓄电池充放电电流范围1.5A～150A，方形排气式镍氢蓄电池充放电电流范围24A～2400A，充放电电流范围广，为提高检测精度，配置三种电流等级的充放电设备：电压范围0～5V，充放电0～30A；电压范围0～5V，充放电0～100A；电压范围0～5V，充电0～200A，放电0～3000A。电压、电流测量精度满足0.2%级要求，具有恒流充放电、恒压充电、恒功率充放电等多种充放电模式，可进行编程充放电，具有嵌套循环功能，可设定安全保护条件，具备上位机联网控制记录功能，可实现网络监控一体化。

2.2.2　环境设备

　　TJ/CL 559—2018中规定的环境试验温度点有20℃、0℃、-18℃、-40℃，误差±2℃。针对不同体积单体电池，为合理利用环境箱空间，配置48L、120L两种规格环境试验箱，温度范围：-40℃～150℃，温度控制稳定度：≤0.5℃。环境箱为移动式，配合不同充放电设备通道使用，缩短充放电设备与被试单体电池的连接线距离以减少测试线路阻抗。

2.2.3　系统集成

镍氢蓄电池充放电试验夹具是影响测量结果的重要因素，目前方形排气式镍氢蓄电池的单体蓄电池采用极柱螺纹固定连接测试线，该方式稳固且接触电阻小。圆柱形镍氢蓄电池的单体蓄电池正极是柱状端部，负极是光滑平面，目前采用焊接和专用夹具挤压的方式连接测试线，综上建设镍氢蓄电池充放电试验平台系统见图1。

图1　镍氢蓄电池充放电试验平台系统图

系统集成度高，可同时展开多通道的镍氢蓄电池单体测试，针对不同容量的镍氢蓄电池选择合适测试通道，通过上位机编程控制充放电，试验数据可自动记录。

3　结语

对比分析了铁路客车用蓄电池的类型、型号、技术参数，依据镍氢蓄电池技术文件要求，设计配置不同量程充放电设备、环境试验箱搭建相关试验检测平台。