进入锂离子电池时代——高铁

　　中车国产化标动下线仪式在北京铁科院东郊分院环形试验基地隆重举行，南北车各一列样车展览。高铁是高大上的代名词，高铁应用锂电池的意义在哪？锂电池在高铁的作用是什么？

　　该项目从2012年低开始启动研发。到现在已经足足过去的两年多，各种型式试验地面联调满足同时，锂电池还率先使用在可其他轨道交通科研项目上作为验证可行性。

　　项目代表着中国高铁最高水准，由铁总牵头，长春轨道客车与青岛四方厂各自代表南北车高规格，统筹统型出一个标准。南北车电池箱体可以快速互换使用。锂电池及镍镉电池安装箱体及对外接口一致。

　　土豪金上安装电池包，每套电池容量200Ah；标称电压110V。整列车共4套电池包。整车初步联调已在长春完成。后续在环铁试验基地进一般试跑及相关实验。整车实验预计2016年底全部完成。

　　首先，简单仅罗列几个数据。标动是由南北车统型车型，故参数都一样:

　　1.列车运行时速：350km/h

　　2.编组形式：8辆编组，4动4拖

　　3.定员：556人

　　4.长宽高：209m*3.36m*4.05m

　　5.轴重：17t

　　高铁绝对是一个高大上的代名词。列举多少数学公式，多少数据其实也无法让人直观的认识。故此我想简单说一个点：每一列高铁列车，设计使用年限为30年以上。从制造到下线，试跑里程皆为30万公里(前10万公里空跑，中间10万公里载重实验跑，后10万公里载人实验跑)，才能交付业主。30万公里什么概念，就是一辆汽车跑废了，这样一列高铁才交付客户。

　　可想而知一列高铁对配件的要求，绝对是近乎病态的苛刻，轨道交通行业产量绝不会如汽车一年几百上千万辆，但要求严苛。执行的质量体系都与汽车不同。汽车执行的是TS16949.轨道交通执行的是RAMS.+IRIS。

　　高铁的快速发展。毫不夸张中国的轨道网络，乃至在运行及规划建设的高铁网。是全球领先的，注意，领先，没有之一。

　　列车要求苛刻，皆因他的高速。曾有新闻报道，汽车160km/h时速出现事故，车内人员死亡率是100%。而这个时速在轨道交通也只是普通特快列车的时速而已。高铁设计时速为380km/h。所以我们才会经常看到轨道列车380A/AL;380B/BL；380C;380D等等高铁型号。又因我国地域广袤，南北气候差别会出现冰火两重天。试想一列轨道列车从广州到哈尔滨。南方需制冷散热，到北方又需要各种保暖。

　　全过各地地形的各异。会车及过隧道时高速下形成的气压变动。足以震裂所有的车窗玻璃。有心的读者可以自行搜索，高铁研发之初，两车交会对冲交错行驶时候就出现过所有车窗玻璃粉碎性破裂，就相当于车内爆炸一般。

　　这个问题在我们国家工程师手里，迅速得以解决。对车厢内人身安全的保护。转向架上的车厢可是采用全球最领先的空气悬挂技术。全铝合金车体，保证强度的同时减重。保证车体密封。给予乘客最舒适的感受。

　　但另一方面，车外呢？高铁列车上的所有设备一般都是吊在车底转向架上的。各种苛刻环境以及高速的带来的影响直面与设备。所以设备的稳定性、安全性、一致性要求更高。

　　一般情况当汽车出现故障时候，打开故障灯靠边停即可等候救援。人员离开车体即可避免出现二次事故。但轨道列车趴窝，则是以停留时间长短定位为不同等级事故。你要知道轨道可不能让你一辆事故车占用。哪怕是几分钟，高速轨道更甚。

　　说了那么多，无非就是说明一个问题，轨道车的可靠性安全性，对每一个产品部件的质量要求非常高。仅次于天上飞的飞机。地上跑的无人能出其右。

　　恰逢，下线期间，本人也在铁科院做实验，有幸亲临两列标动下线仪式。作为一个参与者，列车大概状况仅仅谈谈个人感受和经历啰嗦了一堆。以下浅谈锂电池在高铁上的运用。

　　镍镉电池及锂电池区别在哪？

　　作为传统的列车上使用的镍镉电池。

　　优点：

　　1.安全性高，可过充过放电。

　　2.高低温性能佳。使用温度范围在-20℃~60℃，在此范围内可进行放电。

　　3.价格实惠。循环次数大概在500次左右。

　　缺点：

　　1.能量密度低。

　　2.镍镉属于重金属，污染环境。

　　3.镍镉电池的记忆效应(memoryeffect)，重复经过几次维持在低容量的放充后，如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用。

　　4.电池需定期维护，如加电解液等。

　　5.自放电率偏大，镍镉电池为15～30%(月)。

　　标动列车使用锂电池。

　　优点：

　　1.安全性高，不可过充过放，需配套BMS电池管理系统。

　　2.高低温性能佳，使用温度范围在-20℃~60℃同样可以使用，甚至-40度还可以低倍率放电。

　　3.能量密度高，目前技术大概是镍镉电池的三倍左右。充放电次数在3000~10000次。

　　4.对环境污染影响很小。

　　5.免定期维护。

　　6.自放电率较小。锂电池为2～5%(月)。

　　缺点：

　　目前采购成本高于镍镉电池。按行业发展及产能扩大化，还有持续降价空间。

　　高铁用锂电池意义在哪？锂电池在高铁作用是什么？

　　从上面比较来看，不难看出高铁标动使用锂电池有积极意义。

　　任何一辆汽车哪怕是燃油车都有一个蓄电池。作用不言而喻。轨道列车虽然一般是用电网行驶，不烧油，但依然需要一个备用电源。用于给整车各系统元器件低压供电。如忽然电网断电时候的车内照明、空调等，列车启动时候充电弓的升降等。

　　目前下线的南北两列样车，北车长春轨道客车——土豪金上使用的就是锂电池。借此也可以与南车四方列车上的镍铬电池作为一个运行参数的一个对比。目前相关实验还在铁科院紧张进行着。