锂电池在轨道车辆上的应用

    锂电池作为一种新发展的储能元件，以其无比的优越性得到车辆专业的关注，其在车辆上使用的研究已经多年，现在已成功应用在磁悬浮、备用电源、低功率牵引电源等领域，并且现在已经推广到中小功率的牵引系统中。

一、 锂电池作为备用电源

    车辆上的备用电源为列车在无外部供电时提供24 v、48 v、110 v 直流电源，做为启动或应急情况下使用。目前机车多采用铅酸电池，地铁列车及轻轨车多采用镍镉电池。通过表2 的比较可以看出，在同样性能情况下，锂电池的体积和重量将是其他电池的1 /3左右。这将极大的减少安装空间及列车的损耗，并且寿命将增大，维护工作量将大大减少。
    本功能的研究已经进行了较长时间，并且已经取得成熟经验。

二、 锂电池在轨道车辆上作为牵引动力应用

2.1 锂电池作为牵引动力使用的特点及要求
     目前，轨道车辆所使用的动力均来自接触网或第三轨受电。随着电池或电容技术的发展，在一定牵引功率需求的情况下，完全可以采用电池或电容储能供电的方式来驱动列车，这种方式可以介绍接触网或取消接触网供电设备、美化沿途环境。目前，许多公司正在将这一技术推上市场，特别是在低功率需求的轨道车辆上。
    由于车辆在运营过程中只有有限的时间可以用于充电，所以要求电池必须具有高倍率的快速充电性能，以保证在短时间之内达到需要的能量。
以下是一种典型的牵引充放电曲线图： 2.2 单体电池的性能
电池标准总结如下:
① 最大电电流不小于6C，效率达80% 以上，温度小于50℃
② 最大放电电流不小于12C，效率大于90% 以上，放电平台不低于2.7V，温度小于60℃。
③ 最大充电冲击不小于12C，时间不少于20S，温度小于50℃。
④ 最大放电冲击电流能达到30C，时间不少于10S，温度小于60℃。

   
    结果表明磷酸铁锂动力锂电池具有以6C 充电，至少12C 放电的快充放特性，并且拥有高安全性和完善的电源管理系统( BMS) ，适合应用于提供牵引动力。
    当然不同的车辆所需的牵引动力是不同的，由于安装空间和重量的限制，像地铁等大功率的车辆实现电池牵引是比较困难的。

轨道车辆使用锂电池的发展方向

    随着锂电池技术的发展，国外锂电池的应用也越来越普遍。欧洲等发达国家的政府和产业界明确将锂电池列为新能源汽车发展规划中的核心项目。经过这些年的发展，大容量锂电池的材料、制造和应用技术都已经比较成熟，在很短的时间内电池的体积、重量、功率等参数会更大改善，将适合使用于更大的功率需求。
    相信不久以后，高功率锂离子电池将满足更大的牵引功率需求，用于牵引供电系统，锂离子电池高倍率大电流充放电特性其他牵引方式，以达到节能减排的效果; 第二是大容量锂离子电池用于后备供电系统，利用锂离子电池体积小、重量轻、长寿命、环保等优势来替代原来的铅酸、镉镍电池。