张帅祥，王相磊，薛松
中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛，266111
摘要：蓄电池是高速轨道交通车辆安全、可靠运行不可或缺的组成部分。本文主要对高速轨道交通列车蓄电池的工作原理及其充放电过程等进行了详细的阐述，能够为专业从业者提供一定的参考。
关键词：轨道交通车辆；蓄电池；原理；充放电
1.引言
随着我国经济的飞速发展，铁路运输与人民生活的联系日益密切，逐渐成为当今中国乃至世界最重要的一种运输方式。我国地域广阔，地势多样，合理完善的铁路系统直接关系到国计民生，关系到人民生活的方方面面。现阶段，随着人类生活节奏的加快，提高铁路列车的运行速度，缩短出行时间便显得尤为重要，轨道交通车辆如图1。高速轨道交通列车是我国近年来大力发展的主要铁路设备，要确保高速轨道交通列车安全稳定的运行，必须要有一个性能优良的辅助供电系统。蓄电池是辅助供电系统及其重要的组成部分，开展高速轨道交通列车蓄电池工作原理研究具有十分重要的意义。
.png)
图1轨道交通车辆外观
2.辅助电源系统
辅助供电系统包括辅助电源系统、电源分配系统、辅助用电设备。辅助电源系统由电源供给设备、电源转换设备组成;高速轨道交通列车的辅助电源系统一般由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。辅助变流器由输入滤波器、斩波器、逆变器、输出滤波器和控制单元组成,一般和牵引变流器安装在一个机箱中,蓄电池和充电机提供不停电的应急电源。高速轨道交通列车安装了两套辅助电源装置，设在1号车箱上和8号车箱上。在动车的2号车、4号车、6号车上各安装有一个蓄电池箱。
3.蓄电池介绍
蓄电池:电池是将化学能变为电能的工具。由于电池是用化学转换方法得到电能,所以又叫化学电池。常用的化学电源有原电池和蓄电池,如手电筒用干电池等属于原电池,酸性蓄电池和碱性蓄电池等属于蓄电池。
蓄电池顾名思义就是储蓄起来,使用时再把化学能转变为电能放出来,变换的过程是可逆的。就电能作用来说,当蓄电池已完全放电或部分放电后,两电极表面形成了新的化合物,这时如果用适当的反向电流通入蓄电池,可以使己形成的新化合物还原成原来的活性物质,又可供下次放电之用。而高速轨道交通列车所用电池为碱性镍镉蓄电池。
4.镍镉蓄电池的工作原理
镍镉蓄电池工作时的内部化学反应式如图2。
.png)
图2镍镉蓄电池内部化学反应式
4.1放电过程时发生的化学反应。
4.1.1负极反应
镍镉蓄电池在放电时，负极的材料镉在失去电子后变为正二价的镉离子，因为电解质溶液为氢氧化钾溶液，所以产生的大量氢氧根离子将会和大量的镉离子结合，生成氢氧化镉。
4.1.2正极反应
负极产生的电子经过外部电路来到正极与正极的镍离子发生反应生成二价镍离子。与此同时，水分子中将会电离出氢离子，与氧负离子结合产生氢氧根离子，最后产生的氢氧根离子和镍离子生成了氢氧化镍。
4.2充电过程时发生的化学反应
充电时，镍镉蓄电池的正极和充电装置的正极相连，镍镉蓄电池的负极与充电机装置的负极相连，充电过程与放电过程是两个完全相反的反应。具体发生的反应过程如下：
4.2.1负极反应
在负极发生反应时，首先是负极的Cd(OH)2发生电离反应，产生OH-离子和Cd2+。正极产生的电子从外电路移动到负极与镉离子结合生成镉原子。
4.2.2正极反应
因为正极板是由氢氧化亚镍构成，所以当通电时，二价的镍离子将会失去电子变为正三价的镍离子，同时正极处的氢氧根离子会分解为一个氧负离子和一个氢离子。当氢离子遇到从负极来的氢氧根离子后，将会反应生成水。三价的镍离子将和剩下的氧负离子以及氢氧根离子生成NiOOH。
纵观整个充放电过程，在镍镉蓄电池充电时，水分子会发生分解，产生氢气和氧气，而放电时则刚好相反，产生水分子。既有水分子的消耗，又有水分子的产生，整个电解液的浓度几乎不发生变化，所以用密度计检测充放电程度的方法不可行。因此还要寻找合理的方法来更好地为镍镉蓄电池服务。
5．结束语
蓄电池是高速轨道交通列车的重要零部件之一，是轨道交通列车众多用电设备能量供应的重要环节，高速轨道交通列车蓄电池的安全、可靠运行，对高速轨道交通列车来说至关重要。本文主要对高速轨道交通列车蓄电池的工作原理及其充放电过程进行了详细的阐述，能够为专业从业者提供一定的参考。
参考文献:
[1]马玉凡,刘艳辉,郭文汇.动车组镉镍碱性蓄电池使用维护[J].铁道机车与动车,2018(03):37-39+6.
[2]于延尊,牛步钊,房新凯,陈星.动车组蓄电池单节状态监测装置研制[J].工业控制计算机,2017,30(02):115-116+119.
[3]史琦.CRH380型动车组辅助供电系统浅析[J].哈尔滨铁道科技,2016(03):26-28.