GB∕T 43054-2023 轨道交通 轨道车牵引系统用铅酸蓄电池组（正式版）

轨道交通轨道车牵引系统用铅酸蓄电池组I 2规范性引用文件 l3术语、定义和符号 24环境条件 25系统组成及技术要求 35.1系统组成 35.2蓄电池组的技术要求 35.3蓄电池组的接口要求 46部件技术要求 46.1蓄电池包 4 57试验方法 67.1试验前准备 67.2部件试验 67.3系统试验 78检验规则 88.1检验分类 88.2出厂检验 88.3型式检验 88.4检验项目 8 9.1标志 9.2包装 9.4储存 参考文献 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由国家铁路局提出。本文件由全国轨道交通电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)归口。本文件起草单位：中车株洲电力机车有限公司、宝鸡中车时代工程机械有限公司、湖南丰日电源电气股份有限公司、金鹰重型工程机械股份有限公司。1轨道交通轨道车牵引系统用铅酸蓄电池组本文件规定了轨道车牵引系统用铅酸蓄电池组的环境条件、系统组成及技术要求、部件技术要求、本文件适用于城市轨道交通轨道车主动力牵引系统用铅酸蓄电池组。其他轨道车的动力牵引系统用铅酸蓄电池组参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB2894安全标志及其使用导则GB/T7403.1—2018牵引用铅酸蓄电池第1部分：技术条件GB/T9174一般货物运输包装通用技术条件GB/T13337.1固定型排气式铅酸蓄电池第1部分：技术条件GB/T15479—1995工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法GB/T21413.1—2018轨道交通机车车辆电气设备第1部分：一般使用条件和通用规则GB/T21414轨道交通机车车辆电气隐患防护的规定GB/T21563—2018轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验GB/T24338.4轨道交通电磁兼容第3-2部分：机车车辆设备GB/T25119轨道交通机车车辆电子装置GB/T25343(所有部分)铁路应用轨道车辆及其零部件的焊接GB/T34119轨道交通机车车辆用电连接器GB/T34571轨道交通机车车辆布线规则GB/T38661—2020电动汽车用电池管理系统技术条件TB/T3061机车车辆用蓄电池TB/T3138机车车辆用材料阻燃技术要求ISO5659-2塑料烟生成第2部分：单室法测定光密度(Plastics—Smokegeneration—Part2:Determinationofopticaldenrate(conecalorimetermethod)andsmokeproductionrate(dynamicmeasurement)]IEC61133:2016轨道交通机车车辆机车车辆制成后投入使用前的试验方法(Railwayappli-cations—Rollingstock—Testingofrollingstockoncompletionofconstructionandbeforeentryinto23.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。由蓄电池包、蓄电池管理系统及电气连接部件等组成的能量存储系统。能从外部获得电能并可对外输出电能的单元。蓄电池单体batterycell能实现化学能和电能相互转化的电化学储能装置。蓄电池管理系统batterymanagementsystem;BMS监视蓄电池的状态(温度、电压、荷电状态等),可以为蓄电池提供通信、记录及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。[来源：GB/T19596—2017,3.3.2.1.10,有修改]在规定的充放电条件下，蓄电池单体可经受充放电的循环次数K。荷电保持能力chargeretention电池在规定条件的开路状态下保持容量的能力。当前蓄电池中按照规定放电条件可以释放的容量占可用容量的百分比。3.2符号下列符号适用于本文件。C₅——5h率额定容量，单位为安时(A·h);I₅——5h率放电电流，单位为安(A),数值为Cs/5。4环境条件蓄电池组在以下环境条件下应能正常工作：a)海拔不超过1400m;b)环境温度：-25℃~+40℃;3c)最大相对湿度不大于95%(该月平均最低温度为25℃)。当蓄电池组使用环境超出上述条件时，由供需双方协商确定。5系统组成及技术要求5.1系统组成蓄电池组主要由蓄电池包、BMS组成。蓄电池组的系统框图见图1。虚线框内的功能块属于本文件的技术范围。虚线框外的功能块用于描述与蓄电池组的关联关系。蓄电池纽蓄电池纽充电电源辅助系统控制系统牵引系统酱电池包蓄电池单体BMS图1蓄电池组系统框图5.2蓄电池组的技术要求布线除应符合GB/T34571的规定外，还满足以下要求：a)电气连接、极柱等裸露带电部分应绝缘防护，电气连接处不应裸露；b)极柱连接应采用螺栓连接，螺栓连接应有防松措施。各蓄电池包间对外动力线缆连接宜采用连接器或螺栓连接。连接器应符合GB/T34119的规定，宜采用封闭式电连接器。所用非金属材料应使用无卤、阻燃型材料，阻燃要求应满足TB/T3138的要求。不应使用石棉、短链氟化石蜡、多氟联苯、六氟丁二烯、单甲基二溴二苯基甲烷等非环保材料，油漆涂料中不应使用硫酸铅、碳酸铅、镉及其化合物、有机锡化合物等非环保材料。4按7.3.2进行充电，充电性能满足以下要求：a)容量从20%充电到80%的时间不应大于6h;b)容量从20%充电到浮充阶段的时间不应大于10h。5.2.6荷电保持能力按7.3.3进行试验，容量不应小于额定容量的85%。按7.3.4进行试验，满足以下要求：a)室温下，第1次容量试验测试的实际容量不应低于额定容量的90%,前5次容量试验至少有1次达到额定容量；b)低温下，放电至截止电压1.6V,放电容量不应低于常温下额定容量的35%。5.2.8高倍率放电能力按7.3.5进行试验，蓄电池组放电持续时间不少于5min。应符合GB/T21413.1—2018的规定。应符合GB/T21413.1—2018附录C的规定。应符合GB/T24338.4的规定。5.2.12接地保护要求应符合GB/T21414的规定。5.3蓄电池组的接口要求蓄电池组的充电电源的纹波因数不应大于5%。BMS可通过硬线传输关键故障和报警信号。如BMS与机车控制系统采用网络通信方式，宜采用多功能车辆总线(MVB)、CAN网络、以太网或RS-485的通信方式。6部件技术要求6.1蓄电池包6.1.1蓄电池包要求应符合经规定程序批准的图样和技术文件。5按7.2.2.2规定的方法进行充电，同一蓄电池包内蓄电池单体的开路电压差不应大于0.02V。输出的正、负极端子与蓄电池箱体之间的绝缘电阻不应小于5MΩ。蓄电池包冲击和振动性能要求满足以下要求。a)蓄电池包按7.2.2.3规定的方法进行冲击试验。完成试验后，蓄电池包表面不应有变形和损坏，蓄电池包与蓄电池箱体的绝缘电阻值不应小于5MΩ。b)蓄电池包按7.2.2.3规定的方法进行振动试验，试验后：1)蓄电池包结构件不应有明显变形和裂纹；2)蓄电池包进行Cs容量试验，容量应满足5.2.7中室温下的要求；3)蓄电池包与蓄电池箱体的绝缘电阻值不应小于5MΩ。6.1.2蓄电池包零部件要求6.1.2.1阀控密封式蓄电池单体应符合TB/T3061的规定，排气式蓄电池单体应符合GB/T13337.1的规定，并满足以下要求。a)按7.2.1.2规定的方法进行试验，循环耐久能力不应低于1200次。b)外壳防火性能应满足以下要求：1)最大平均热释放率不大于90kW/m²;2)光密度不大于300;3)光密度累积值不大于600;4)毒性不大于0.9。6.1.2.2蓄电池箱体的技术要求如下：a)蓄电池箱体的焊接应符合GB/T25343(所有部分)的规定；b)蓄电池箱体应防腐防锈。6.2.1.1BMS应符合GB/T2516.2.1.2BMS应对蓄电池组的电压、充(放)电电流、温度及容量等参数进行实时监测、记录和管理。6.2.1.3BMS应具有与机车车辆的控制系统进行信息交换功能。6.2.1.4BMS应记录蓄电池组的故障信息，并能进行故障诊断。6.2.1.5BMS应具有蓄电池组低电压、低容量报警功能。6.2.1.6BMS应能对记录数据进行存储，存储时间不应少于15d;故障数据存储时间不应少于180d;数据可通过维护端口下载。6.2.2.1BMS监控状态参数的测量精度应满足表1的要求。6表1状态参数测量精度参数总电压放电电流充电电流精度6.2.2.2按7.2.3.4规定的方法进行试验，BMS对蓄电池组的SOC估算的累积误差不大于8%。7试验方法7.1试验前准备试验应在蓄电池单体生产日期后180d内进行，试验前所有蓄电池单体应进行完全充电。7.2部件试验7.2.1蓄电池单体7.2.1.1阀控密封式蓄电池单体应按TB/T3061规定的方法进行试验，排气式蓄电池单体应按GB/T13337.1规定的方法进行试验。7.2.1.2选择蓄电池组中至少3个蓄电池单体，按GB/T7403.1—2018中6.5规定的方法进行循环耐久能力试验。7.2.1.3按以下要求进行外壳防火性能试验：a)按照ISO5660-1规定的方法测试最大平均热释放率，数据采集间隔2s,数据采集在20min内终止，热通量为50kW/m²;b)按照ISO5659-2规定的方法测试光密度，热通量为50kW/m²(无引燃火焰),测试持续时间为c)按照ISO5659-2规定的方法测试光密度累积值，热通量为50kW/m²(无引燃火焰),测试持续时间为10min;d)按照ISO5659-2规定的方法测试毒性，热通量为50kW/m²(无引燃火焰),测试持续时间为用精度不小于公称尺寸2%的直尺或卷尺对外形尺寸进行测量，用精度不小于公称重量2%的称重器具对重量进行检查。按7.3.2进行充电后静置1h,测量蓄电池包中蓄电池单体开路电压差。试验对象为电池包，包含蓄电池箱体、蓄电池单体及附属装置。蓄电池单体可以采用蓄电池单体替代品进行替代，蓄电池单体数量不少于总数的1/3。冲击和振动试验应在按7.3.2规定的方法完全充电并已达到额定容量的蓄电池包上进行，试验要求如下。7a)冲击试验按照GB/T21563—2018中1类A级规定的方法进行试验。冲击试验结束后按7.2.2.1规定的方法进行检查，按7.3.6进行试验。b)振动试验按照GB/T21563—2018中1类A级规定的方法进行试验，模拟长寿命振动试验的加速度比例系数按GB/T21563—2018中表2值7.83选取。蓄电池包振动试验结束后静置2h,按7.2.2.1规定的方法进行检查，按7.3.4、7.3.6规定的方法进行试验。按GB/T25119规定的方法进行，并进行以下功能试验。分别检测电池组满量程总电压50%、75%、100%的电压，将BMS系统采集数据与标准计量检测设备检测的数据进行对比。7.2.3.3充放电电流精度试验在-25℃±2K、25℃±2K、55℃±2K温度下，用BMS分别检测电池组满量程总电流为0%、50%、100%的充、放电电流，将BMS采集数据与检测设备检测的数据进行对比。按GB/T38661—2020中附录B规定的方法进行。7.3系统试验7.3.1测试样品替代方案蓄电池组可采用以下替代方案进行全部或部分试验，但是作为测试样品应包含试验要求所有部分：a)充电试验、介电性能试验采用蓄电池包；b)荷电保持能力试验、放电容量试验、高倍率放电性能试验采用蓄电池包或蓄电池单体。在25℃±5K的环境温度下，按以下3个阶段进行完全充电：a)恒流阶段：按(0.6I₅~0.8I₅)A恒流充电，当蓄电池组电压达到n×2.35V,则跳转恒压阶段；b)恒压阶段：蓄电池组充电电压恒定在n×2.35V,当充电电流小于0.1I₅A,则跳转浮充阶段；c)浮充阶段：蓄电池组充电电压恒定在n×2.27V,充电时间达到5h,则停止充电。注：n为蓄电池组中串联蓄电池单体节数。充电时应按温度对电压进行补偿：a)以25℃为基础，温度每升高1K,充电电压下降4mV(单节),最低电压限制在2.2V(单节);b)以25℃为基础，温度每降低1K,充电电压上升4mV(单节),最高电压限制在2.5V(单节)。7.3.3荷电保持能力试验按GB/T7403.1—2018中6.3规定的方法进行。7.3.4放电容量试验按以下方法进行试验：8a)室温下按GB/T7403.1—2018中6.2规定的方法进行，放电至终止电压n×1.7V,记录时间并计算实测容量；b)室温下，在对蓄电池包完全充电后，放置于—25℃±2K的低温箱或低温室内保持24h,在此温度下以I₅恒定电流放电至终止电压n×1.6V,记录时间并计算实测容量。注：n为蓄电池组中串联蓄电池单体节数。7.3.5高倍率放电性能试验按GB/T7403.1—2018中6.4规定的方法进行。其中放电电流按8Is(A)电流进行，记录间隔时间，按每隔1min进行记录。蓄电池包正极或负极与蓄电池包箱体外壳之间的绝缘电阻按IEC61133:2016中8.7.3规定的方法进行。BMS对外输出的接线端子和插头与机箱的绝缘电阻按GB/T15479—1995中5.3规定的方法进行。7.3.7介电性能试验按GB/T21413.1—2018中附录C规定的方法进行。8检验规则8.1检验分类检验分为出厂检验和型式检验。8.2.1对每台产品均应进行出厂检验。8.2.2在出厂检验过程中，若任意一项不合格，均判该产品不合格。8.3型式检验蓄电池组具有下列情况之一应进行型式检验：——新产品试制完成时；——产品的结构、工艺或材料的变更影响到产品的某些特性或参数时；——连续生产的定型产品每5年时；——转场生产或停产2年及以上重新生产时。8.4检验项目8.4.1部件型式检验应按7.2规定的方法进行，检验项目应符合表2的规定。8.4.2系统型式检验应按7.3规定的方法进行，检验项目应符合表3的规定。9表2部件检验项目序号检验项目检验分类技术要求对应条款检验方法对应条款型式检验出厂检验1蓄电池单体循环耐久能力试验√——2外壳防火性能试验√3蓄电池包外形尺寸及重量检查—√4开路电压差试验√√5绝缘电阻试验√√6冲击和振动试验√7外观检查√√8性能试验√√9低温试验√高温试验√——交变湿热试验√电源过电压试验√浪涌、静电放电(ESD)和电快速瞬变脉冲群抗扰度试验√—射频试验√绝缘试验√√盐雾试验冲击和振动试验√外壳防护等级试验(IP代码)———强化筛选试验——低温存放试验√总电压精度试验√充放电电流精度试验√SOC累积误差试验√表3系统检验项目序号检验项目检验分类技术要求对应条款检验方法对应条款型式检验出厂检验1蓄电