线蓄电池电力工程车电气系统设计

2.3控制系统冗余设计

蓄电池电力工程车在正常运行时，一般采用网络控制系统对整车进行控制和监控。为保证工程车检修作业的可靠性和及时性，广州新线蓄电池电力工程车配备了硬线紧急牵引控制系统，当机车网络系统出现故障且无法复位时，可将整个网络控制系统旁路，采用硬线控制，实现机车的牵引、制动控制。硬线控制系统采用PLC编程，纯硬线逻辑控制，代替网络控制系统中的核心控制部件VCM(车辆控制单元)。整车的控制系统信号繁多，控制较为复杂，硬线紧急牵引控制选取整车关键的牵引信号(取自司控器)及其他相关信号(如供电模式选择信号、主断控制信号、受电弓受流器控制信号等)进行控制.

2.4牵引蓄电池管理系统

目前工程车上使用的大部分动力蓄电池的容量均在300~400Ah左右，这满足工程车牵引蓄电池模式下应用的需求。广州新线蓄电池电力工程车对于牵引蓄电池供电模式下的续航能力提出了更新的要求，440Ah的大容量蓄电池被第一次使用，因此对于蓄电池容量的监控、低容量的报警、单体电压、单体温度等行车重要参数的监控提出了新的要求。牵引蓄电池在工程车上的应用不同于其他，其大电流放电的随机性(工程车短时的爬坡及加速)，整组单体蓄电池之间电荷能力的一致性以及其内阻的评估是蓄电池管理系统(BMS)进行容量百分比(SOC)计算的重要评估因素。

广州新线蓄电池电力工程车蓄电池的SOC估算，结合了开路电压和安时积分两种估算策略，通过高精度测量确保开路电压和电流采样的准确度，同时系统通过高频率的电流采集，并结合温度对电池SOC的影响、电流大小对电池放电能力的影响等因素，确保车辆运行过程中的SOC估算准确度。在适当的时机系统通过开路电压法对电池SOC进行修正，使得电池组在整个使用周期内SOC估算趋近于电池实际电量，提高了SOC估算精度。从应用角度考虑，过温、过充、过放、过流以及欠压是影响蓄电池使用的关键问题。

BMS必须对这几个问题进行深入分析，实时跟踪监控。蓄电池的老化及均衡性直接影响SOC的估算精度，充电时可根据最低单体电压来调整SOC，以保证蓄电池的饱和度;放电时可根据平均电压来调整SOC，以保证使用需求。因此，BMS不仅要检测整车的容量变化，更要对各个单体的性能变化进行监控，提高整组蓄电池的性能。广州新线蓄电池电力工程车BMS对单体电压、温度的监控精度提出了新要求，单体电压的监控误差为±10mV，温度采样精度提升至±0.2%。

3技术平推

从技术角度讲，广州新线蓄电池电力工程车是在现有工程车平台上的技术升级，与其他电力机车和地铁车辆的技术是相通的。根据广州地铁的特殊运用需求，进行了设计优化，同时又具有自身的特点。其多种供电模式的主电路集成技术融合了目前工程车平台已有的所有供电模式，并在多种供电模式之间实现无缝转接控制，对于其他的工程车具备一定的通用性和可借鉴性。其兼备的多种冗余模式(硬线控制冗余、辅助系统冗余、牵引控制模块冗余、记录存储单元冗余等)可在其他车型上进行平推设计。广州新线蓄电池电力工程车的成功运用经验，丰富了目前电力蓄电池双能源工程车技术体系。

4结束语

广州新线蓄电池电力工程车是我国适应范围广、速度最快的工程车。其独具的硬线紧急牵引系统、紧急辅助变流器控制系统、双DCU冗余控制系统、网络系统总线冗余等确保了工程车应用的安全性、可靠性。关键技术的升级丰富了轨道工程车技术平台，并为其他工程车的设计运用打下了良好的基础。

参考文献：

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作者:郭婉露 彭新平 刘世杰 付金 刘欢 单位:中车株洲电力机车有限公司