交流传动机车蓄电池组充电模式改造方案

毕红雪　张铁竹　张燕

摘 要：文章介绍目前机车蓄电池组的充电模式，深入分析机车载蓄电池充电模式对蓄电池产生的影响，并通过对其原理和性能对比分析，指出改进方案。采用新型机车蓄电池组充电模式，达到很高的控制精度，减少故障的发生率。

关键词：机车蓄电池组；充电模式；浮充电压；快速充电

1 车载蓄电池组的充电机理

当前各机务段使用最为广泛的蓄电池组充电方式是恒压限流充电方式，系统使用机车辅助电源电压直接为蓄电池组充电，蓄电池组的充、放电过程合二为一。采用这种方法硬件实现容易、结构简单可靠。但是单靠辅助电源的输出电压无法达到对蓄电池组的最佳浮充电压，特别是在蓄电池组严重亏电时造成充电电流过大而对蓄电池组造成损坏，并且没有实现蓄电池的充电曲线所要求的多段恒流充电，也没有实现依据环境温度来调整浮充电压的功能。各机务段由于电池故障率较高，维护成本高，普遍有对这种现有方式进行改造的要求。目前进行技改的主要方案是在原有辅助供电系统的基础上加装蓄电池组专用充电器，通过蓄电池充电器对充电电压及电流进行变换，以满足蓄电池组的充电要求。

2 充电模式

常规的充电方法主要有以下三种：恒流充电方式、恒压充电方式、恒流—恒压充电方式。目前，在机务段运行HXD1B、HXD1C机车充电模式设置情况有四种，主要是对蓄电池快速充电电压、浮充充电电压、浮充电转快速充电电压和快速充电转浮充的转换电流控制。

2.1 具体蓄电池充电的各个参数值

（1）快速充电电压：蓄电池电压为115.2V，每节电池电压为2.4V，

电流限流在35A；（2）浮充电充电电压：蓄电池电压为108V，每节电池电压为2.25V；（3）浮充电转快速充电的条件是：蓄电池电压100.8V，此时每节为2.1V；（4）快速充电转浮充的转换电流：电流限制在3.5A。

2.2 蓄电池充电模式要求

（1）当检测到蓄电池电压小于100.8V时，充电机工作在快速充电状态，蓄电池充电电流被限制在35A±1A以下，输出电压为DC115.2V±1%。（2）当蓄电池充电电流减小到小于3.5A±0.5A时，充电机转换到浮充电状态，浮充充电电压为DC108.0V允差±1%。（3）未检测到蓄电池的电压低于100.8V时，蓄电池充电电流被限制在小于35A，浮充充电电压为108V。

上述充电模式中快速充电转浮充的条件是充电电流由35A下降到3.5A，对于新的蓄电池应用上述充电模式，根据丰日公司对蓄电池实际测试以及充电机型式试验，均可以正常转换，但是，蓄电池在使用一段时间后存在性能下降的可能，内阻增加，耐耗增大，蓄电池充电发热，存在充电电流难以正常下降到3.5A转浮充的条件的可能性，致使蓄电池长期处于115.2V高电压充电，导致热失控造成蓄电池鼓包。根据到江岸机务段调研结果，发现存在机车长交路回段后上车检查发现电池仍有115.2V充电的情况发生，电池并未能顺利转换到108V浮充状态。

3 蓄电池充电模式改进

蓄电池出现故障分析，为降低蓄电池热失控风险，解决蓄电池鼓包现象，充电模式调整情况如下：

3.1 此模式由蓄电池供应商确定，洛阳机车有限公司确认，调整后的充电参数

（1）恒压限流充电模式1：蓄电池充电电压110V，每节电压为2.29V，限制电流0.15C10相当于25.5A；（2）恒压限流充电模式2：蓄电池充电电压112.8V，每节电压为2.35V，限制电流0.2C10相当于34A；（3）浮充充电电压：蓄电池浮充电电压108V，每节电压为2.25V；

（4）进入浮充的转换电流：7A。

3.2 调整后的充电模式

（1）充电模式1： 蓄电池组带载电压大于96V，蓄电池进入恒压限流充电模式，电源柜输出电压以110V（2.29V/节），限制电流值为 0.15C10进行充电，当充电电流小于等于7A时，蓄电池转为108V（2.25V/节）浮充电。充电曲线如图1。

（2）充电模式2：蓄电池组带载电压小于等于96V时，电源柜输出以恒压为112.8V（2.35V/节），限制电流流为0.2C10进行充电。当电流小于等于0.15C10时电池转入110V（2.29V/节）恒压充电模式，蓄电池充电电流小于等于7A时，蓄电池转为108V（2.25V/节）浮充电。充电曲线如图2。

4 结束语

采用此种充电模式机车蓄电池组可以灵活控制机车蓄电池组的充电过程，充电器在工作过程中反复经过实验，最终表明，在各个机务段运行试验效果非常好，相信将有广阔的应用前景。

参考文献

[1]周志敏，周纪海，纪爱华.阀控式密封铅酸蓄电池实用技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]周志敏，周纪海，纪爱华.充电器电路设计与应用[M].北京：人民邮电出版社，2005.

[3]王德志.蓄电池——原理及应用[M].北京：中国铁道出版社，1989.

[4]王者恭.铅蓄电池的运行和维护[M].北京：水利電力出版社，1985.

[5]朱松然.铅蓄电池技术[M].北京：机械工业出版社，2002.