《城市軌道交通 車載電容式儲能電源管理系統(tǒng)》編制說明

《城市軌道交通車載電容式儲能電源管理系統(tǒng)》

（征求意見稿）編制說明

1任務(wù)來源、協(xié)作單位

1.1任務(wù)來源

電容器于2012年首次應(yīng)用于儲能式電力牽引輕軌車輛上，并作為車輛的牽引動力

源，通過多年的現(xiàn)場應(yīng)用，產(chǎn)品趨于成熟，制定相應(yīng)的標準，提升相關(guān)產(chǎn)品的安全性

和可靠性，有利于進一步推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

電容器串并聯(lián)組成儲能電源，每個儲能電源都具有管理系統(tǒng)，對電容器進行電壓

一致性的管理，并監(jiān)測電容器的電壓、溫度等，對電容的健康狀態(tài)進行監(jiān)測和預(yù)警，

管理系統(tǒng)是儲能電源的技術(shù)核心，對儲能電源的安全性、可靠性起關(guān)鍵作用。電容器

只有單體和模組的相關(guān)標準，國內(nèi)外均沒有管理系統(tǒng)相關(guān)標準，非常有必要制定相關(guān)

標準，引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

中車株洲電力機車有限公司于2022年4月牽頭向中國城市軌道交通協(xié)會提交了城

市軌道交通車載電容器儲能電源管理系統(tǒng)團體標準提案。

2023年5月31日，中國城市軌道交通協(xié)會下達2023年第三批團體標準制修訂計

劃的通知（中城軌〔2023〕31號），《城市軌道交通車載電容器儲能電源管理系統(tǒng)》

正式立項，計劃編號為：2023080—T—13，由中國城市軌道交通協(xié)會標準化技術(shù)委員

會牽引電氣設(shè)備與系統(tǒng)分技術(shù)委員會（SC13）管理，計劃完成時間為2024年4月。

1.2協(xié)作單位

牽頭單位：中車株洲電力機車有限公司。

參編單位：北京交通大學(xué)、寧波中車新能源科技有限公司、中車株洲電力機車研

究所有限公司、中車青島四方車輛研究所有限公司、廣州地鐵交通發(fā)展有限公司、中

鐵檢驗認證中心有限公司、中鐵檢驗認證株洲牽引電氣設(shè)備檢驗站有限公司、中車永

濟電機有限公司、湖南智融科技有限公司。

2編制工作組簡況

2.1編制工作組及其成員情況

牽頭單位中車株洲電力機車有限公司具有十幾年的儲能電源管理系統(tǒng)的設(shè)計、制

造和使用經(jīng)驗，團隊成員包含產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用、維護、檢驗等各環(huán)節(jié)成員，都

是各自領(lǐng)域的行業(yè)引領(lǐng)者，為標準制定奠定了基礎(chǔ)。其相關(guān)產(chǎn)品先后在廣州、淮安、

武漢、深圳、黃石、昆明等儲能式有軌電車大批量應(yīng)用，多年的工程應(yīng)用，具有很多

技術(shù)積累和現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗，為標準制定提供了技術(shù)支持。其中，運營單位有：廣州地

2

鐵交通發(fā)展有限公司；車輛制造單位有：中車株洲電力機車有限公司；產(chǎn)品制造單位

有：寧波中車新能源科技有限公司、中車株洲電力機車研究所有限公司、中車青島四

方車輛研究所有限公司、中車永濟電機有限公司、湖南智融科技有限公司；科研院所

有：北京交通大學(xué)；檢驗認證機構(gòu)有：中鐵檢驗認證中心有限公司、中鐵檢驗認證株

洲牽引電氣設(shè)備檢驗站有限公司。

2.2標準主要起草人及其所做的工作

見表1。

表1標準主要起草人及其所做的工作

序號姓名單位職務(wù)/職稱分工

牽頭負責(zé)，負

責(zé)標準的工作

1張偉先中車株洲電力機車有限公司正高級工程師條件、系統(tǒng)構(gòu)

成和主要技術(shù)

參數(shù)

負責(zé)標準的使

2張健興中車株洲電力機車有限公司工程師用范圍、術(shù)語

及標準化

負責(zé)系統(tǒng)構(gòu)成

3文午中車株洲電力機車有限公司高級工程師和主要技術(shù)參

數(shù)

負責(zé)系統(tǒng)構(gòu)成

4王雪蓮中車株洲電力機車有限公司高級工程師和主要技術(shù)參

數(shù)

提供主機廠技

5李玉梅中車株洲電力機車有限公司高級工程師術(shù)歸口針對性

技術(shù)指標

6王占國北京交通大學(xué)高級工程師提供理論數(shù)據(jù)

7張言茹北京交通大學(xué)實驗師提供理論數(shù)據(jù)

負責(zé)系統(tǒng)構(gòu)成

技術(shù)中心副主

8鄧誼柏寧波中車新能源科技有限公司和主要技術(shù)參

任

數(shù)

負責(zé)系統(tǒng)構(gòu)成

9陳挺寧波中車新能源科技有限公司主管/工程師和主要技術(shù)參

數(shù)

10翁星方中車株洲電力機車研究所有限公司設(shè)計專家/教授提供設(shè)計制造

3

序號姓名單位職務(wù)/職稱分工

級工程師相關(guān)技術(shù)指標

新能源業(yè)務(wù)部

提供用戶需求

11張亞偉中車青島四方車輛研究所有限公司總經(jīng)理/高級工

方面技術(shù)指標

程師

運營總監(jiān)/高級提供用戶需求

12王長庚廣州地鐵交通發(fā)展有限公司

工程師方面技術(shù)指標

負責(zé)檢測技術(shù)

13姜君中鐵檢驗認證中心有限公司高級工程師參數(shù)及方法編

制

負責(zé)檢測技術(shù)

中鐵檢驗認證株洲牽引電氣設(shè)備檢驗

14鄧敏工程師參數(shù)及方法編

站有限公司

制

室主任/高級工提供設(shè)計制造

15趙安定中車永濟電機有限公司

程師相關(guān)技術(shù)指標

副總經(jīng)理/工程提供設(shè)計制造

16劉洋湖南智融科技有限公司

師相關(guān)技術(shù)指標

3起草階段的主要工作內(nèi)容

3.1起草階段

在項目立項后，根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會團體標準立項評估意見，對標準草案

進行了修改。2023年7月13日，中國城市軌道交通協(xié)會標準化技術(shù)委員會牽引電氣

設(shè)備與系統(tǒng)分技術(shù)委員會（SC13）秘書處組織召開了團體標準《城市軌道交通車載

電容式儲能電源管理系統(tǒng)》項目的編制啟動會，會議采用騰訊會議形式，參加會議的

有中車株洲電力機車有限公司、北京交通大學(xué)、寧波中車新能源科技有限公司、中車

株洲電力機車研究所有限公司、中車青島四方車輛研究所有限公司、廣州地鐵交通發(fā)

展有限公司、中鐵檢驗認證中心有限公司、中鐵檢驗認證株洲牽引電氣設(shè)備檢驗站有

限公司、中車永濟電機有限公司、湖南智融科技有限公司。會上主編單位中車株洲電

力機車有限公司介紹了標準的編制內(nèi)容。專委會領(lǐng)導(dǎo)和與會的來自設(shè)計單位、業(yè)主建

設(shè)和運營單位、檢驗認證單位的專家針對標準的草稿提出了修改意見，涵蓋體系完整

性、標準名稱、適用范圍、規(guī)范性文件引用、術(shù)語和定義、使用環(huán)境條件、技術(shù)要求、

檢驗規(guī)則和方法、章節(jié)編排、關(guān)鍵參數(shù)、語言的規(guī)范性等多個方面，起草組根據(jù)修改

意見對標準進行了相關(guān)修改。

2023年9月22日牽頭單位組織內(nèi)部標準編寫人員對團體標準《城市軌道交通車

載電容式儲能電源管理系統(tǒng)》進行了討論，并根據(jù)討論意見對標準草案進行了修改。

2023年11月29日，SC13秘書處組織召開了團體標準《城市軌道交通車載電容

器儲能電源管理系統(tǒng)》工作組會議，會議上對術(shù)語引用及參考標準、耐壓要求和試驗

4

方法、能量計算及充放電次數(shù)計算方法等進行了充分細致的討論，同意把標準名稱修

改為《城市軌道交通車載電容式儲能電源管理系統(tǒng)》，能量計算合并至充放電次數(shù)

計算，并刪除附錄內(nèi)容等修改意見。經(jīng)過認真細致的討論，與會專家對標準文本內(nèi)容

均達成了一致意見，形成標準征求意見稿及編制說明。

4標準編制原則及與國家法律法規(guī)和強制性標準及有關(guān)標準的關(guān)系

4.1編制原則

1)標準格式統(tǒng)一、規(guī)范，符合GB/T1.1—2020要求。

2)標準內(nèi)容符合統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性要求。

3)標準技術(shù)內(nèi)容安全可靠、成熟穩(wěn)定、經(jīng)濟適用、科學(xué)先進、節(jié)能環(huán)保。

4)標準實施后有利于提高城市軌道交通產(chǎn)品質(zhì)量、保障運輸安全，符合行業(yè)發(fā)展

需求。

4.2本標準與國家法律法規(guī)和強制性標準及有關(guān)標準的關(guān)系

本文件遵循國家法律法規(guī)內(nèi)容，未采用強制性標準。

目前國際、國內(nèi)均沒有城市軌道交通車載電容式儲能電源管理系統(tǒng)的產(chǎn)品標準。

故障診斷項目、故障保護功能、測量精度要求等是管理系統(tǒng)的的基礎(chǔ)技術(shù)指標。

在《GB-T42005.1—2022軌道交通儲能式電車第1部分：電容式儲能電源》標準中，

對電容式儲能電源管理系統(tǒng)儲存功能、故障檢測、記錄和輸出功能、通信功能、電壓

均衡功能有些條款性的規(guī)定，但沒有具體規(guī)定故障診斷項目，也沒明確故障保護功能，

沒相關(guān)的測量精度也沒有進行規(guī)定。本文件參考電池管理系統(tǒng)相關(guān)標準，結(jié)合車載電

容式儲能電源管理系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用經(jīng)驗，提出了新的、明確的、詳細的指標要求。

因此不論是國際、國內(nèi)還是國外標準，對軌道交通車載電容式儲能電源管理系統(tǒng)

的規(guī)范和要求均很少，更無專門的產(chǎn)品標準。本標準內(nèi)容是全新編制。

5標準主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)或依據(jù)

5.1標準主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)或依據(jù)

主要技術(shù)內(nèi)容的依據(jù)見表2。

表2主要技術(shù)內(nèi)容確定依據(jù)

主要技術(shù)內(nèi)容確定依據(jù)和理由

主要是參考《GB/T25119—2021軌道交通機車車輛電子裝置》

5工作條件

并根據(jù)管理系統(tǒng)實際工作條件制定。

6系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)標準制定單位實際項目設(shè)計經(jīng)驗。

防火性能依據(jù)CJ/T416規(guī)定，環(huán)保性能依據(jù)TB/T3139規(guī)定，布

7.1一般要求線依據(jù)GB/T34571的規(guī)定，電路板和電子元件電子依據(jù)GB/T25119

—2021的規(guī)定。

參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

7.2功能要求

并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗，對數(shù)據(jù)監(jiān)測功

5

主要技術(shù)內(nèi)容確定依據(jù)和理由

能、自檢功能、故障診斷、故障保護功能等進行了規(guī)定。

參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定，并把總電

壓、總電流的精度統(tǒng)一要求為：±1％FS，主要是考慮到總電流較

7.3性能要求大，±2％FS的誤差，絕對值較大，同時充放電次數(shù)計算需要用到

該參數(shù)。

在性能要求里，增加了充放電次數(shù)計算的要求，該參數(shù)可以作為

評估電容的健康狀態(tài)的參數(shù)之一。

參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

8.3故障診斷試驗

并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

8.4故障保護試驗

并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

8.5通信功能試驗

并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

8.6軟件更新功能試參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

驗并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

8.7數(shù)據(jù)存儲功能試參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

驗并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

8.8均衡管理功能試參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

驗并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

8.9熱管理功能試驗

并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

8.10控制電源反向保參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

護試驗并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

8.11狀態(tài)參數(shù)精度測參考《GB/T38661—2020電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》，

試并結(jié)合電容管理系統(tǒng)項目設(shè)計、制造、使用經(jīng)驗制定。

8.12電氣性能試驗依據(jù)GB/T25119—2021規(guī)定。

8.13絕緣性能試驗依據(jù)GB/T25119—2021規(guī)定。

8.14環(huán)境適應(yīng)性能試

依據(jù)GB/T25119—2021規(guī)定。

驗

8.15沖擊和振動試驗依據(jù)GB/T21563—2018規(guī)定。

8.16電磁兼容試驗依據(jù)GB/T24338.4規(guī)定。

8.17防護等級試驗依據(jù)GB/T4208規(guī)定。

5.2新、舊標準水平的對比

6

無。

6主要試驗（驗證）的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的經(jīng)濟效果

6.1主要試驗（驗證）的分析

對儲能電源管理系統(tǒng)主控(ECU)進行了相關(guān)功率試驗,主要有依據(jù)BSEN

50155:2017進行的試驗：高溫試驗、低溫啟動試驗、低溫存儲試驗、交變濕熱試驗、

絕緣耐壓試驗,試驗情況如下圖1、圖2、圖3。

圖1ECU環(huán)境試驗報告封面

圖2試驗項點

7

圖3試驗現(xiàn)場

也依據(jù)EN50121-3-2:2016進行了電磁兼容相關(guān)試驗：傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射、靜

電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、數(shù)字通信裝置的射頻電磁場輻射抗擾度、電

快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌（沖擊）抗擾度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、工頻

磁場抗擾度，依據(jù)EN50155:2017進行的試驗：電源電壓驟降、電源電壓變化、電源

中斷，如圖4、圖5、圖6。

圖4ECU環(huán)境試驗報告封面

8

圖5試驗現(xiàn)場

圖6主要試驗項點

9

對管理系統(tǒng)的電壓均衡單元主要進行了環(huán)境適應(yīng)性和功能試驗，依據(jù)IEC

61373:2010進行的試驗：振動和沖擊試驗，依據(jù)EN50155:2017及試驗大綱進行試驗：

產(chǎn)品外觀檢查及稱重、功能測試，如圖7、圖8、圖9。

圖7電壓均衡單元環(huán)境和功能試驗報告封面

圖8電壓均衡單元環(huán)境和功能試驗項點

10

圖9電壓均衡單元環(huán)境和功能試驗現(xiàn)場

電壓均衡單元依據(jù)EN50121-3-2:2016進行的試驗：傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射、靜電

放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、數(shù)字通信裝置的射頻電磁場輻射抗擾度、電快

速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌（沖擊）抗擾度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、工頻磁

場抗擾度，見圖10。

圖10電壓均衡單元電磁兼容試驗

11

從以上試驗報告可以看出，環(huán)境適應(yīng)性和電磁兼容性試驗主要是根據(jù)EN

50155:2017（GB/T25119)、EN50121-3-2:2016，功能試驗由于沒有相關(guān)產(chǎn)品標準，

主要是根據(jù)產(chǎn)品制造商的試驗大綱來進行。

6.2綜述報告

儲能電源沒有具體的產(chǎn)品標準，環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性能、機械強度試驗主要

是根據(jù)《GB/T25119環(huán)境適應(yīng)性、電軌道交通機車車輛電子裝置》、《GB/T24338.4

軌道交通電磁兼容第3-2部分：機車車輛設(shè)備》、《GB/T21563.4軌道交通

機車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗》，但對于產(chǎn)品的相關(guān)性能，如故障診斷功能、故障

保護功能等具體產(chǎn)品性能要求和功能要求，由于沒有具體的產(chǎn)品標準，都是根據(jù)產(chǎn)品

制造商的產(chǎn)品試驗大綱來進行試驗，本標準的制定，主要就是規(guī)范這些產(chǎn)品性能和功

能要求，并明確相關(guān)試驗方法。

6.3技術(shù)經(jīng)濟論證

電容器串并聯(lián)組成儲能電源，每個儲能電源都具有管理系統(tǒng)，對電容器進行電壓

一致性的管理，并監(jiān)測電容器的電壓、溫度等，對電容的健康狀態(tài)進行監(jiān)測和預(yù)警，

管理系統(tǒng)是儲能電源的技術(shù)核心，對儲能電源的安全性、可靠性起關(guān)鍵作用。電容器

只有單體和模組的相關(guān)標準，國內(nèi)外均沒有管理系統(tǒng)相關(guān)標準，非常有必要制定相關(guān)

標準，引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

儲能式有軌電車在國內(nèi)的大批量運營，標志著我國已經(jīng)掌握儲能系統(tǒng)、管理系統(tǒng)

等關(guān)鍵部件的核心技術(shù)，擁有了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，具備了專業(yè)