地铁车辆蓄电池选型分析及建议
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满足列车运营需要 。
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
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。
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 搁置寿命 长 ，搁置期间失水少搁置后可 １ ０ ０ ％ 恢复容 量 ； 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 （ ２ ）维护 。整 个寿命 周期 内无需加 液、补水 ，维护工作 量小 ， 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 、 节省人力、物力 ，维护成本低 ； 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 （ ３ ）环保 。对使用环境无污染 ，可避免废 水、废 电解液的产生 ， 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 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 体积及重量 ，降低车辆 能耗 。 率高； ２ ． ２ 镉镍蓄 电池 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 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 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。 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 ： 参 考文献 ： 放 电
电 力 技 术
柬工案 捉术
１ ６ ２
地铁车辆 蓄 电池选 型分析及建议
亓立敏 ， 王为辉 （ 天津市地下铁道运营有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ０ ０ ０）
摘 要 ｉ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。 。
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 １ Ｉ Ｏ Ｖ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
容 量
２ Ｏ ℃
５ ℃ － １ ８ ℃
一
≥８ ９ ％ ≥６ ５ ％
≥３ ５ ％
≥９ ３ ％ ≥７ ０ ％
关键 词 ：蓄电池；地铁车辆；选型
Ｄ Ｏ Ｉ： １ ０ ． １ ６ ６ ４ ０ ／ ｉ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ３ ７ — １ ２ ２ ２ ／ ｔ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ３ ． １ ４ ２
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
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。 ‘
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 １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 山东阳谷人 ， 硕士研究生 ， 助理工程 师 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 作者简介：亓立敏 （ 地铁车辆检修 工作 。 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 主要从事 ：
２ ． ４ 成 本 分 析
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 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 种具有代表性 的蓄 电池进 行对 比分析 。 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 ２ ． １ 胶体铅酸蓄 电池 次性采购成本 比胶体铅酸蓄 电池 高约 １ ／ １ ｏ ，循环寿命是胶体铅酸蓄 电 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 池的 １ ． ２～ １ ． ２ ５倍 ，因此采用胶体铅酸蓄 电池采购成本略低 。 方程式如下 ：
表１ 镉镍 蓄电池与胶体 铅酸蓄电池性 能对 比表
比较项 目
标称 电压 自放 电率
镉镍蓄电池
１ ． ２ ｖ ／ 节 ≤２ ０ ％／ 月
胶体铅酸 蓄电池
２ ｖ ／ 节 ≤２ ． ８ ％／月
防酸雾 ／ 碱雾性能
完全充电后期有碱雾产生
≥ １ Ｏ ０ ％
无酸雾产生
≥ １ １ ０ ％
动 前激活 列车、启动 后为列车 提供 １ Ｉ Ｏ Ｖ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 Ｓ Ｉ Ｖ投入 工作后对 １ Ｉ Ｏ Ｖ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 】 。
２ Ｎ ｉ Ｏ Ｏ Ｈ ＋ ２ Ｈ ０ ＋ Hale Waihona Puke Baidu ｄ － ， － － － － － － ￣ Ｎ ｉ （ Ｏ Ｈ ） ＋ Ｃ ｄ（ ０ Ｈ ）
正极 活性 物质 水 镉 充电 正极 活性 物质 负极 活性 物质
… １ 阎纯洁 ．城轨 车辆用蓄电池选型分析 ［ Ｊ ］ ． 应 用技 术 ， ２ ０ １ ５ （ Ｏ ２ ） ． ［ 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
放电
Ｐ ｂ Ｏ ＋２ Ｈ Ｓ ０ ＋ Ｐ ｂ ： ＝ ： ＝ ： ： ＝ ＝ ！Ｐ ｂ Ｓ Ｏ 十 ２ Ｈ ０ ＋ Ｐ ｂ Ｓ Ｏ
正极 活性袖 质 电解质 负极 活性物质 充电 正极活性 物质 水 负极 活性物 质
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 ，
２ Ｏ １ １ （ ０ ３ ） ： ４ ５ － ４ ６ ． 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 力机 车与城轨车辆 ， ［ 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 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 ２ ０ １ ３ （ ０ ３ ） ． 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 技 术新 产 品 ，
≥４ ０ ％
紧急 负载 （ 如应 急通风、应急照明、应急广播等）提供至 少 ４ ５ ｍ ｉ ｎ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
４ Ｏ ℃
折合使用寿命
进 口镉镍 电池 １ ２～ １ ５ 年 Ⅲ型胶体 电池 １ Ｏ～ １ ２ 年
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 ；根据 列车实际所需容 ２． ３ 蓄 电池性能比较 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 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
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
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。
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 搁置寿命 长 ，搁置期间失水少搁置后可 １ ０ ０ ％ 恢复容 量 ； 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 （ ２ ）维护 。整 个寿命 周期 内无需加 液、补水 ，维护工作 量小 ， 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 、 节省人力、物力 ，维护成本低 ； 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 （ ３ ）环保 。对使用环境无污染 ，可避免废 水、废 电解液的产生 ， 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 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 体积及重量 ，降低车辆 能耗 。 率高； ２ ． ２ 镉镍蓄 电池 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 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 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。 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 ： 参 考文献 ： 放 电
电 力 技 术
柬工案 捉术
１ ６ ２
地铁车辆 蓄 电池选 型分析及建议
亓立敏 ， 王为辉 （ 天津市地下铁道运营有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ０ ０ ０）
摘 要 ｉ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。 。
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 １ Ｉ Ｏ Ｖ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
容 量
２ Ｏ ℃
５ ℃ － １ ８ ℃
一
≥８ ９ ％ ≥６ ５ ％
≥３ ５ ％
≥９ ３ ％ ≥７ ０ ％
关键 词 ：蓄电池；地铁车辆；选型
Ｄ Ｏ Ｉ： １ ０ ． １ ６ ６ ４ ０ ／ ｉ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ３ ７ — １ ２ ２ ２ ／ ｔ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ３ ． １ ４ ２
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
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。 ‘
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 １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 山东阳谷人 ， 硕士研究生 ， 助理工程 师 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 作者简介：亓立敏 （ 地铁车辆检修 工作 。 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 主要从事 ：
２ ． ４ 成 本 分 析
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 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 种具有代表性 的蓄 电池进 行对 比分析 。 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 ２ ． １ 胶体铅酸蓄 电池 次性采购成本 比胶体铅酸蓄 电池 高约 １ ／ １ ｏ ，循环寿命是胶体铅酸蓄 电 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 池的 １ ． ２～ １ ． ２ ５倍 ，因此采用胶体铅酸蓄 电池采购成本略低 。 方程式如下 ：
表１ 镉镍 蓄电池与胶体 铅酸蓄电池性 能对 比表
比较项 目
标称 电压 自放 电率
镉镍蓄电池
１ ． ２ ｖ ／ 节 ≤２ ０ ％／ 月
胶体铅酸 蓄电池
２ ｖ ／ 节 ≤２ ． ８ ％／月
防酸雾 ／ 碱雾性能
完全充电后期有碱雾产生
≥ １ Ｏ ０ ％
无酸雾产生
≥ １ １ ０ ％
动 前激活 列车、启动 后为列车 提供 １ Ｉ Ｏ Ｖ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 Ｓ Ｉ Ｖ投入 工作后对 １ Ｉ Ｏ Ｖ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 】 。
２ Ｎ ｉ Ｏ Ｏ Ｈ ＋ ２ Ｈ ０ ＋ Hale Waihona Puke Baidu ｄ － ， － － － － － － ￣ Ｎ ｉ （ Ｏ Ｈ ） ＋ Ｃ ｄ（ ０ Ｈ ）
正极 活性 物质 水 镉 充电 正极 活性 物质 负极 活性 物质
… １ 阎纯洁 ．城轨 车辆用蓄电池选型分析 ［ Ｊ ］ ． 应 用技 术 ， ２ ０ １ ５ （ Ｏ ２ ） ． ［ 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
放电
Ｐ ｂ Ｏ ＋２ Ｈ Ｓ ０ ＋ Ｐ ｂ ： ＝ ： ＝ ： ： ＝ ＝ ！Ｐ ｂ Ｓ Ｏ 十 ２ Ｈ ０ ＋ Ｐ ｂ Ｓ Ｏ
正极 活性袖 质 电解质 负极 活性物质 充电 正极活性 物质 水 负极 活性物 质
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 ，
２ Ｏ １ １ （ ０ ３ ） ： ４ ５ － ４ ６ ． 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 力机 车与城轨车辆 ， ［ 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 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 ２ ０ １ ３ （ ０ ３ ） ． 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 技 术新 产 品 ，
≥４ ０ ％
紧急 负载 （ 如应 急通风、应急照明、应急广播等）提供至 少 ４ ５ ｍ ｉ ｎ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
４ Ｏ ℃
折合使用寿命
进 口镉镍 电池 １ ２～ １ ５ 年 Ⅲ型胶体 电池 １ Ｏ～ １ ２ 年
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 ；根据 列车实际所需容 ２． ３ 蓄 电池性能比较 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 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