Page 60 - 电力与能源2022年第六期

5 2 2 宫 明: 运行环境下电力机车上的蓄电池组均衡和在线测试技术

组的整体容量下降, 其结果就是整组电池中最差 电流是完全一致的, 都是绝对等于I cd 则蓄电池
,
的电池容量就是整组电池的容量, 导致机车内部 组完全处于均衡状态。由于自放电回路及其自身
负载失去直流供给。 特性的问题, 蓄电池组中各个单体电池的内部参数
( 1 ) 在均衡处理方法下, 每个单体电池安装一 不一致导致某一单体电池容量降低的问题, 最后导
套独立单元模块, 24h 在线动态均衡, 能量转换 致整个蓄电池组容量降低, 寿命缩短, 最终失效。
可逆, 蓄电池中高电压电池电量与低电压电池电
量相互平衡, 从而达到电池电压均衡, 确保电池电
量在每个单体电池中动态流动, 防止单体电池欠

充、 过充、 高阻、 开路等问题的出现。
( 2 ) 系统运用主动均衡方法后, 充电机系统自

动适应调整, 单体蓄电池电压 由 原 来 的 U amx1 =
2.35V 的均充电压降为 U j un=2.25V 的浮充电
压, 这样就不需要定期对电池组均衡充电, 避免了
图 2 电压不一致产生原因原理示意图
电池出现失水、 过热失控等问题。
( 3 ) 在正常情况下机车上的电池组设置浮充
和均充, 多是考虑单体电池间电压差异以及电池
组放电过程中联电池组中单体电池间的端电压的
高低不一。因此, 必须在电池组在充放电过程中
引入电压控制均衡管理, 以避免单体电池的电压
差异而造成的过充、 过放、 欠充等问题, 从技术上
保证机车电池的使用安全, 延长蓄电池组的使用
寿命, 确保电力机车的运行安全。
图 3 单体电池补偿均衡回路原理示意图
2 蓄电池组电压均衡技术设想
3 解决电池电压不一致性( 均衡性) 的实
运行中的机车蓄电池组, 其状态全部处在浮 现方法
充过程中。在这个过程中, 系统会判断各个单体
电池电压均衡性实现方法工作原理如图 4 所
电池是否存在过充或者欠充的现象。控制系统主
示, 电力机车电池组电压均衡示意框如图 5 所示。
要针对过充或欠充的蓄电池逐渐平衡恢复, 使其
能处于一个正常电压范围内, 由于蓄电池自身所
具有的串联特性, 所以整组的蓄电池在放电的情
况下就会将欠充的蓄电池连带一起放电, 将单节
蓄电池单独组合构成一个较小的均衡回路。机车
蓄电池组中的均衡技术方法设想, 就是通过该回
图 4 电池电压均衡性实现方法工作原理
路来对小电流进行放电平衡处理。
单体电池电压不一致产生原因如图 2 所示。 ( 1 )采用浮充方法: 就是充电机优先给机车蓄
图2 中, 在单体2V 蓄电池等效电路中, E 代表蓄 电池组充电, 通过控制系统分析单元单体电池最大
电池, R 代表蓄电池内阻, r 代表蓄电池自放电电 和最小电压, 系统自动计算出单体电池的电压平均
阻以及在常温下的最佳浮充电压参数。当所有蓄 差值, 根据平均差值自适应优先对电压不满足的电
电池浮充电流与自放电电流相等时, 所有单体电 池进行充电, 否则对电压高的电池进行平衡分流,
池的端电压就会基本相等, 这是在理想情况下的 这样致使电压因浮充电流的减小而下降, 最终使单
一致性要求。充电机支撑的单体电池补偿均衡回 体电池电压都达到一致( 差值在±50mV 以内) 。
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路原理示意如图 3 所示。对于蓄电池组而言, 设 ( 2 )采用均充方法: 其充电策略比浮充策略
充电电流为I cd 如果流过蓄电池组的每只电池的 的平衡旁路电流稍大, 在整个均充策略过程中系
,