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摘 要：本文结合苏州轨道交通B型电客车在运营过程中的实际案例，分析电客车蓄电池的故障情况，通过试验的方式找出故障原因并分析，最终得出措施。
关键词：蓄电池；故障；分析
中图分类号：U463.63+3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0278-01
1 轨道交通电客车蓄电池组的重要作用
作为地铁车辆供电网络中的重要组成部分，电客车车载蓄电池组可以提供应急照明及控制设备的辅助电源，对重要的控制系统稳定、安全的运行提供保障。辅助逆变器需要由蓄电池供应电源，此外，在电客车主供电系统接通之前，各控制系统的激活也需要由蓄电池提供电源。一旦带充电机的辅助逆变器发生故障无法工作，或者电网线路没有网压的情况下，车上应急通风设施、门控开关、应急照明、通讯设施（无线电、PIDS及广播等）及涉及安全的网络控制设备等都需要由蓄电池持续供电，并保持足够时间供乘客及时逃生。以B型客车来说，当车辆降弓时，需要有足够电源供应照明、网络控制设备、PIDS系统等维持正常工作，当故障解除时能确保车辆升弓及时恢复工作。性能可靠稳定是电客车蓄电池组应有的性能，网络诊断及控制系统TCMS在蓄电池温度发生异常时会触发警报，容易对电客车的运行产生影响。
2 苏州轨道交通B型电客车蓄电池故障案例分析
2.1 故障现象
在蓄电池充放电维护期间，第二次充电时，其中有1节蓄电池充电电压不上升，出现0电压；将故障蓄电池取回海四达进行拆解分析时发现，蓄电池外壳烧穿，上部加液气塞变形，将蓄电池拆解后，取出正负极板，发现最外侧的4片负极板和正极板已烧毁。
2.2 故障原因分析及试验
初步原因分析：电池内部发生短路，发热后造成外壳热熔破损。本文将通过模拟试验，验证不同状态下的短路能量损害壳体的程度。
2.2.1 模拟富液态短路
蓄电池在富液状态下，一个点短路能否产生烧穿壳体现象。在电解液较多的情况下，产生一个短路点，能量比较集中，试验产生的能量能否烧穿壳体。试验时，首先用金属片制作毛刺球和宽度20mm×500mm的环氧板，接着倒出电解液，打开电池，中间极板分开，剪开隔膜，暴露极板，放入环氧板与毛刺球，用保鲜膜包裹后放入电池壳中，再倒入刚倒出的电解液，最后放入回路中充足电，抽去环氧板。经过实验得知，短路的2支电池，都没有烧穿壳体。
2.2.2 模拟贫液态短路
蓄电池在贫液状态下，一个点短路能否产生烧穿壳体现象。该试验与富液态短路的区别是，入壳后无电解液倒入，再做上述试验。经过实验得知，短路2支电池，其中一支电池短路，底部有小孔；其余一支电池没有烧穿电池壳体。
2.2.3 模拟电池组充电
在该实验中，对84支电池串联，模拟贴近电客车运行实际的工况，同机车电压一致，另外采用10A充电电源，比试验三更接近些实际使用的电流。在车间化成小车上进行，小车上放置电池位置去除绝缘板，直接与不锈钢板接触，所有小车的钢板用导线连接起来，再与电池组的负极相连。实验中，电池组中放置两类试验电池进行实验。
第一种为富液态短路电池，虽当时不烧穿壳体，但长时间大电流充电是否会产生壳体烧穿现象。2支富液态短路电池用10A充电2d后，在两支电池中，其中1支出现了冒烟、底部变形，电池电解液已看不到液面，说明在10A充电后，原来已经短路的电池，电解液挥发较快，容易出现电解液干枯的状况。其中另1支电池电压一直在0.009V，电池外观等无变化，说明如果彻底短路的电池反而没有电解液干枯的后患。
第二种为电解液浓缩后的电池，实验中模拟电解液中水分挥发后可能产生更多的碱结晶，与上述底部打孔电池的区别是电解液干枯后碱的浓度更高。共有3支试验电池。其中一支电池在充电4d后，底部出现面积较大的烧穿，同时伴随有壳体炸裂，说明短路点虽在壳体下方，但电解液较干枯，短路时产生了明火。此试验说明了在电解液干枯后会发展到烧毁壳体、炸裂壳体的程度。
2.3 结果与分析
苏州轨道交通B型车蓄电池的故障现象是蓄电池壳体底部烧坏、底部极板烧坏、说明电池发生了热失控，热失控的开始位置在电池的底部；热失控也会殃及到邻近的电池，在烧毁的旁边或多或少出现了电池电解液干枯，壳体有变形等现象。如果没有及时发现，电池组会进一步的恶化，甚至损坏到箱体。引起故障的原因为电池内短路与缺液，引起电解液缺少的原因：①少数电池未得到补液，当电解液干枯后，不管电池内部是否存在毛刺发生短路，电池最终都会损坏，存在毛刺会加快这个损坏过程；②电池的耗液速度加快。由于加液小车的原因，这两种情况都存在。电池的内短路主要是极板中有细小毛刺，极板膨胀后产生了微短路。电池生产后到出货前有搁置期，来剔除这种异常电池。因为已经运行数年，所以这种毛刺引起的内短路应属于个别现象。因此可以得出，内短路和电池缺液是造成电池故障的原因。
3 蓄电池故障措施分析
3.1 调整电池液位并保证及可靠性
由于加液车故障会造成电解液液位差异，这样会造成电解液密度的不一致，从而导致电解液消耗的不一致，因此先对电池组进行补液，让液位低的电池先得到补偿，经过几个月后液位偏高的就可以慢慢下来，根据情况再进行补偿调节，这样能使电池液位相对一致，就可以恢复到正常的补液周期。此外，还应提高加液小车的可靠性，确保电池都能正常可靠补液。
3.2 加强质量控制
车辆维修专业人员经过现场检查，按制定的普查工艺要求，重点监控蓄电池漏液和发热，把事故扼杀在萌芽状态。加强生产过程的质量控制，从严控制极板毛刺，加强模具、操作工、QC等管理，确保产品质量的稳定可靠。最后，对车辆加强有关的维护力量，配备专业服务人员，在电池补液与日常检查中尽可能的多抽样检查电池状态，尽早发现异常情况并及时汇报处理，确保蓄电池的处于正常工作状态。
4 结束语
总的说来，地铁电客车检修部门平时应做好同类零件的普查工作，及时发现故障零件并查明原因，可以为地铁的安全运行保驾护航。
参考文献
[1]李国欣.新型化学电源技术概论[M].上海科学技术出版社，2007，5.
[2]何 斌.深圳地铁1号线续建工程电客车蓄电池充电机应急启动板高压输入电路的改进[J].科技创新与应用，2014（23）.
[3]齐晓华，李春亚.地铁电客车蓄电池温度异常的故障案例分析[J].科技创新与应用，2018（17）.
收稿日期：2018-9-10
作者简介：吴 娇（1991-），女，江苏苏州人，助理工程师，工学学士，主要從事电客车的维护及保养的管理工作。
关键词：蓄电池；故障；分析
中图分类号：U463.63+3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0278-01
1 轨道交通电客车蓄电池组的重要作用
作为地铁车辆供电网络中的重要组成部分，电客车车载蓄电池组可以提供应急照明及控制设备的辅助电源，对重要的控制系统稳定、安全的运行提供保障。辅助逆变器需要由蓄电池供应电源，此外，在电客车主供电系统接通之前，各控制系统的激活也需要由蓄电池提供电源。一旦带充电机的辅助逆变器发生故障无法工作，或者电网线路没有网压的情况下，车上应急通风设施、门控开关、应急照明、通讯设施（无线电、PIDS及广播等）及涉及安全的网络控制设备等都需要由蓄电池持续供电，并保持足够时间供乘客及时逃生。以B型客车来说，当车辆降弓时，需要有足够电源供应照明、网络控制设备、PIDS系统等维持正常工作，当故障解除时能确保车辆升弓及时恢复工作。性能可靠稳定是电客车蓄电池组应有的性能，网络诊断及控制系统TCMS在蓄电池温度发生异常时会触发警报，容易对电客车的运行产生影响。
2 苏州轨道交通B型电客车蓄电池故障案例分析
2.1 故障现象
在蓄电池充放电维护期间，第二次充电时，其中有1节蓄电池充电电压不上升，出现0电压；将故障蓄电池取回海四达进行拆解分析时发现，蓄电池外壳烧穿，上部加液气塞变形，将蓄电池拆解后，取出正负极板，发现最外侧的4片负极板和正极板已烧毁。
2.2 故障原因分析及试验
初步原因分析：电池内部发生短路，发热后造成外壳热熔破损。本文将通过模拟试验，验证不同状态下的短路能量损害壳体的程度。
2.2.1 模拟富液态短路
蓄电池在富液状态下，一个点短路能否产生烧穿壳体现象。在电解液较多的情况下，产生一个短路点，能量比较集中，试验产生的能量能否烧穿壳体。试验时，首先用金属片制作毛刺球和宽度20mm×500mm的环氧板，接着倒出电解液，打开电池，中间极板分开，剪开隔膜，暴露极板，放入环氧板与毛刺球，用保鲜膜包裹后放入电池壳中，再倒入刚倒出的电解液，最后放入回路中充足电，抽去环氧板。经过实验得知，短路的2支电池，都没有烧穿壳体。
2.2.2 模拟贫液态短路
蓄电池在贫液状态下，一个点短路能否产生烧穿壳体现象。该试验与富液态短路的区别是，入壳后无电解液倒入，再做上述试验。经过实验得知，短路2支电池，其中一支电池短路，底部有小孔；其余一支电池没有烧穿电池壳体。
2.2.3 模拟电池组充电
在该实验中，对84支电池串联，模拟贴近电客车运行实际的工况，同机车电压一致，另外采用10A充电电源，比试验三更接近些实际使用的电流。在车间化成小车上进行，小车上放置电池位置去除绝缘板，直接与不锈钢板接触，所有小车的钢板用导线连接起来，再与电池组的负极相连。实验中，电池组中放置两类试验电池进行实验。
第一种为富液态短路电池，虽当时不烧穿壳体，但长时间大电流充电是否会产生壳体烧穿现象。2支富液态短路电池用10A充电2d后，在两支电池中，其中1支出现了冒烟、底部变形，电池电解液已看不到液面，说明在10A充电后，原来已经短路的电池，电解液挥发较快，容易出现电解液干枯的状况。其中另1支电池电压一直在0.009V，电池外观等无变化，说明如果彻底短路的电池反而没有电解液干枯的后患。
第二种为电解液浓缩后的电池，实验中模拟电解液中水分挥发后可能产生更多的碱结晶，与上述底部打孔电池的区别是电解液干枯后碱的浓度更高。共有3支试验电池。其中一支电池在充电4d后，底部出现面积较大的烧穿，同时伴随有壳体炸裂，说明短路点虽在壳体下方，但电解液较干枯，短路时产生了明火。此试验说明了在电解液干枯后会发展到烧毁壳体、炸裂壳体的程度。
2.3 结果与分析
苏州轨道交通B型车蓄电池的故障现象是蓄电池壳体底部烧坏、底部极板烧坏、说明电池发生了热失控，热失控的开始位置在电池的底部；热失控也会殃及到邻近的电池，在烧毁的旁边或多或少出现了电池电解液干枯，壳体有变形等现象。如果没有及时发现，电池组会进一步的恶化，甚至损坏到箱体。引起故障的原因为电池内短路与缺液，引起电解液缺少的原因：①少数电池未得到补液，当电解液干枯后，不管电池内部是否存在毛刺发生短路，电池最终都会损坏，存在毛刺会加快这个损坏过程；②电池的耗液速度加快。由于加液小车的原因，这两种情况都存在。电池的内短路主要是极板中有细小毛刺，极板膨胀后产生了微短路。电池生产后到出货前有搁置期，来剔除这种异常电池。因为已经运行数年，所以这种毛刺引起的内短路应属于个别现象。因此可以得出，内短路和电池缺液是造成电池故障的原因。
3 蓄电池故障措施分析
3.1 调整电池液位并保证及可靠性
由于加液车故障会造成电解液液位差异，这样会造成电解液密度的不一致，从而导致电解液消耗的不一致，因此先对电池组进行补液，让液位低的电池先得到补偿，经过几个月后液位偏高的就可以慢慢下来，根据情况再进行补偿调节，这样能使电池液位相对一致，就可以恢复到正常的补液周期。此外，还应提高加液小车的可靠性，确保电池都能正常可靠补液。
3.2 加强质量控制
车辆维修专业人员经过现场检查，按制定的普查工艺要求，重点监控蓄电池漏液和发热，把事故扼杀在萌芽状态。加强生产过程的质量控制，从严控制极板毛刺，加强模具、操作工、QC等管理，确保产品质量的稳定可靠。最后，对车辆加强有关的维护力量，配备专业服务人员，在电池补液与日常检查中尽可能的多抽样检查电池状态，尽早发现异常情况并及时汇报处理，确保蓄电池的处于正常工作状态。
4 结束语
总的说来，地铁电客车检修部门平时应做好同类零件的普查工作，及时发现故障零件并查明原因，可以为地铁的安全运行保驾护航。
参考文献
[1]李国欣.新型化学电源技术概论[M].上海科学技术出版社，2007，5.
[2]何 斌.深圳地铁1号线续建工程电客车蓄电池充电机应急启动板高压输入电路的改进[J].科技创新与应用，2014（23）.
[3]齐晓华，李春亚.地铁电客车蓄电池温度异常的故障案例分析[J].科技创新与应用，2018（17）.
收稿日期：2018-9-10
作者简介：吴 娇（1991-），女，江苏苏州人，助理工程师，工学学士，主要從事电客车的维护及保养的管理工作。