Phần A của loạt bài đã mô tả đường cong tải của hệ thống sự cố trên toa khách và tàu cao tốc: chiếu sáng giảm sáng ở hành lang/cửa, điều khiển và mở cửa, loa/thu thanh niêm, đèn báo, và trên tàu hiện đại là thông gió sự cố cùng điện tử điều khiển—những thứ phải tiếp tục hoạt động sau khi mất nguồn chính. Phần B chuyển đường cong đó thành thiết kế bộ pin: tổng năng lượng theo từng khu vực dịch vụ, derating ở nhiệt độ thấp và cuối vòng đời, chuỗi 6S 7.2 V, sạc -ΔV, và support ride-through cấp độ gián đoạn S2/S3 theo EN 50155. Phần C này là bước cuối cùng trước khi đưa phương tiện vào vận hành: thử nghiệm loại hình và chứng nhận để chứng minh thiết kế thực sự chịu được môi trường thân xe, duy trì 90 phút cấp điện sự cố ở nhiệt độ thấp, và đáp ứng EMC/cháy/vận chuyển. Mức độ nghiêm ngặt của thử nghiệm, chu kỳ dịch vụ và tiêu chí phán quyết dưới đây dựa trên tiêu chuẩn và báo cáo của tổ chức chứng nhận điển hình; giá trị chính xác trên giấy chứng nhận thực tế luôn theo phiên bản/ban hành được in trên chính giấy đó, và mọi tính toán bộ pin trong loạt bài đều là ví dụ.
Sự kiện 1. Chứng nhận bộ pin sự cố thân xe là một chuỗi đa lớp chứ không phải một con dấu duy nhất. Tiêu chuẩn chiếu sáng UIC 555 (kèm Sửa đổi 7 năm 2013) và EN 13272-1/-2:2019 quy định chiếu sáng sự cố 90 phút và hành vi chuyển mạch; EN 50155:2017 quy định môi trường thiết bị điện tử (cấp nhiệt độ, dải điện áp, cấp gián đoạn, cấp tuổi thọ); IEC 61373 quy định phổ chấn xung/rung theo vị trí lắp; EN 50121-3-2 quy định EMC thiết bị trên tàu; EN 45545-2/-6 quy định an toàn cháy; bản thân cell NiMH kín được định danh theo IEC 61951-2:2017+A1:2022, IEC 62133-1:2017 (phần niken, lưu ý là -1), IEC 63115-2:2021. Tại EU, trụ cột tương thích là Quy định (EU) No 1302/2014 (TSI LOC&PAS), viện dẫn các tiêu chuẩn trên trong hệ thống tàu.
Sự kiện 2. EN 50155:2017 phân nhiệt độ hoạt động thành sáu cấp OT1 đến OT6: từ OT1 (-25°C đến +55°C) cho thiết bị trong khoang khách đến OT6 (-40°C đến +85°C) cho thiết bị nhiệt dưới gầm xe hoặc gần kéo. Mô-đun NiMH kín sự cố lắp trên vách khoang hay dưới ghế thường được thử ở OT1 hoặc OT2, nhưng giới hạn ràng buộc là thời gian duy trì ở nhiệt độ thấp: sau khi làm lạnh -25°C, bộ pin vẫn phải cấp năng lượng 90 phút, chứ không chỉ khởi động. Tiêu chuẩn cũng quy định cấp tuổi thọ L1–L4 (5–20 năm, toa khách mặc định L4) và cấp gián đoạn nguồn S1 (không gián đoạn), S2 (10 ms), S3 (20 ms)—những mức này do tụ support chứ không phải pin đảm nhiệm.
Sự kiện 3. IEC 61373 (Phiên bản 2.0 năm 2010; Phiên bản 3.0 năm 2026 đã phát hành) phân loại thiết bị theo vị trí lắp. Category 1 lắp trên thân xe, Class A là tủ điện, Class B là vật bên trong tủ; Category 2 lắp trên gầm xe; Category 3 lắp trên trục. Mô-đun NiMH phân tán trong đèn sự cố hay bộ điều khiển cửa là Category 1 Class B, thử theo phổ rung/chấn xung thân xe chứ không phải phổ trục nghiêm ngặt hơn. Chương trình thử nghiệm kết hợp thử nghiệm bền rung ngẫu nhiên dài hạn, thử nghiệm rung chức năng (trong đó thiết bị phải duy trì hoạt động), và thử xung chấn ba phương.
Sự kiện 4. EMC thiết bị toa tàu là EN 50121-3-2. Bộ sạc và điện tử bảo vệ trong mô-đun sự cố phải chịu xung quá độ nhanh ±2 kV (5/50 ns, 5 kHz) trên cổng nguồn/tín hiệu, xung sét ±2 kV dây-đất và ±1 kV dây-dây (1.2/50 µs), miễn nhiễmode chung RF dẫn; phát xạ phải dưới giới hạn thiết bị. An toàn cháy theo EN 45545-2 quy định vật liệu nhựa, cách điện, nhãn, vỏ quanh bộ pin theo loại/khu vực phương tiện với mức nguy hiểm HL1 đến HL3; EN 45545-6 quy tắc dập lửa và đo khói.
Sự kiện 5. Lớp an toàn cell và vận chuyển tách rời khỏi lớp phương tiện. Cell NiMH kín được định danh an toàn theo IEC 62133-1:2017 (phần chứa niken; IEC 62133-2 là dòng lithium, không áp dụng), hiệu năng theo IEC 61951-2:2017+A1:2022, công nghiệp theo IEC 63115-2:2021, cơ khí theo IEC 61959. Bộ pin xuất hàng theo UN 3496 (pin chứa chất điện giải kiềm mạnh), Quy định đặc biệt IATA A199 xác nhận NiMH ngoài giới hạn hàng lithium; không bao giờ cần tóm tắt thử nghiệm UN 38.3, và tuyệt đối không vận chuyển theo UN 3480 hay UN 3481—hai mã đó là lithium-ion.
Chuỗi này đọc từ ngoài vào trong. Điều nhà vận hành quan tâm trước nhất là đèn sự cố sáng và duy trì: UIC 555 yêu cầu tự động chuyển sang nguồn sự cố khi nguồn chính giảm xuống khoảng 0.6 lần định mức trong hơn nửa giây, sau đó duy trì ít nhất 50% độ chiếu sáng bình thường ở hành lang, 30% ở khu vực ghế, trong 90 phút; EN 13272-1:2019 thêm yêu cầu 10 phút chiếu sáng toàn bộ trước khi hạ chế độ sự cố cho tàu cao tốc/xa; EN 13272-2:2019 quy định đường thoát hiểm trung bình 5 lx, bậc mở cửa 40 lx cho đường sắt đô thị. Đây là mục tiêu chức năng mà bộ pin phải chứng minh trong thử nghiệm loại hình.
Lớp tiếp theo là môi trường thiết bị. EN 50155:2017 tổng hợp điều kiện thiết bị điện tử đường sắt phải chịu: điện áp định mức DC (24 V, 72 V, 110 V và các giá trị khác của EN 50163), dải điện áp DC và gợn sóng, cấp nhiệt độ, chu kỳ nhiệt ẩm, cấp gián đoạn, cấp tuổi thọ. Mô-đun NiMH cục bộ trong đèn sự cố không nhìn trực tiếp bus 110 V; nó được cấp bởi một bộ DC/DC nhỏ đã chứng nhận EN 50155, duy trì cửa sổ sạc trên toàn dải bus, và bản thân mô-đun được thử như bộ phận con lắp trên thân xe. Lớp EMC là EN 50121-3-2, lớp cơ khí là IEC 61373, lớp cháy là EN 45545, lớp bảo vệ là EN 60529 theo cấp bảo vệ của đèn/tủ.
Lớp cell được lập thành văn bản riêng và đính kèm bộ pin dưới dạng hồ sơ kỹ thuật nhà cung cấp. IEC 61951-2 quy định chương trình hiệu năng cell NiMH kín di động; IEC 62133-1 quy định thử nghiệm an toàn (ngắn mạch ngoài, xả cưỡng bức, sạc quá mức, sạc bất thường); IEC 63115-2 mở rộng chương trình sang cell NiMH công nghiệp dùng trong thiết bị; IEC 61959 quy định thử nghiệm cơ khí trên chính cell. Pin bus 110 V cấp tàu, nếu là NiCd thông gió hoặc ắc quy chì, là một bộ khác do IEC 62973-2 (NiCd) hoặc IEC 62973-3:2024 (chì) bao phủ; mô-đun NiMH kín trong bài là mô-đun sự cố cục bộ, không được chứng nhận như pin tàu.
| Lớp | Tiêu chuẩn | Ý nghĩa với bộ pin NiMH |
|---|---|---|
| Chức năng/chiếu sáng | UIC 555 (Sửa đổi 7:2013); EN 13272-1/-2:2019 | Chiếu sáng sự cố 90 phút, tàu cao tốc duy trì 10 phút, chuyển mạch 0.6 Un |
| Môi trường thiết bị | EN 50155:2017; EN 50163 | Cấp nhiệt độ OT1–OT6, dải nguồn, gián đoạn S1/S2/S3, tuổi thọ L1–L4, duy trì nhiệt độ thấp |
| Cơ khí | IEC 61373:2010 (Ed.2); Ed.3:2026 | Rung ngẫu nhiên Category 1 Class B thân xe, bền dài hạn, chấn ba phương |
| EMC | EN 50121-3-2 | Xung quá độ nhanh, xung sét, miễn nhiễmode chung RF và phát xạ bộ sạc/bảo vệ |
| Cháy | EN 45545-2; EN 45545-6 | Phát nhiệt/khói/độc của nhựa, cách điện, vỏ quanh bộ pin |
| Hiệu năng/an toàn cell | IEC 61951-2:2017+A1:2022; IEC 62133-1:2017; IEC 63115-2:2021; IEC 61959 | Dung lượng, giữ điện, tuổi thọ chu kỳ; an toàn ngắn mạch/xả cưỡng bức/sạc quá; thử cơ khí cell |
| Vận chuyển | UN 3496; IATA A199 | Pin điện giải kiềm mạnh; NiMH ngoài giới hạn hàng lithium; không cần UN 38.3 |
EN 50155:2017 là tiêu chuẩn xuyên suốt mà mọi tủ điện tử đường sắt đều thấy. Với mô-đun sự cố, các phán đoán ràng buộc là cấp nhiệt độ, dải nguồn và cấp gián đoạn. Sáu cấp hoạt động đi từ OT1 (-25°C đến +55°C) và OT2 (-40°C đến +55°C) của thiết bị trong khoang nơi phần lớn đèn sự cố nằm, đến OT3/OT4, rồi OT5/OT6 +85°C cho thiết bị nhiệt dưới gầm gần kéo. Thử nghiệm nhiệt thấp không phải khởi động nóng: sau khi ổn nhiệt ở giới hạn thấp, mô-đun vẫn phải thực hiện chức năng sự cố ở nhiệt độ đó—xả duy trì 90 phút. Thử nóng khô giữ thiết bị ở giới hạn chức năng cao, thử ẩm nhiệt thực hiện chu kỳ ở 40°C/95%RH, thử thay đổi nhiệt độ di chuyển khối giữa buồng lạnh/nóng để tải phớt và đầu nối.
Diện tích điện được định nghĩa so với điện áp nguồn định mức của EN 50163 (24 V, 72 V, 110 V...). Thiết bị phải khởi động và duy trì chức năng trong dải DC và gợn sóng, đồng thời vượt qua các gián đoạn nguồn đã định: S1 không cần ride-through, S2 cần 10 ms, S3 cần 20 ms mà tải sự cố không sụt. Thực tế, khoảng trống 10–20 ms này do tụ support ở đầu vào DC/DC đảm nhiệm chứ không phải bộ NiMH; pin tồn tại để bù đắp mất điện thực sự dài sau khi support hết. Tiêu chuẩn cũng định nghĩa cấp tuổi thọ L1–L4, vẽ tuổi thọ dự kiến theo năm, và chi phối biên dung lượng cuối vòng đời tích hợp trong bộ pin ở Phần B.
IEC 61373 phân loại thiết bị theo vị trí lắp, vì vật trên trục thấy năng lượng nhiều hơn hẳn vật trong tủ thân xe. Category 1 lắp trên thân xe: Class A bao gồm tủ/bộ phận/vật cố định trực tiếp trên thân hoặc dưới thân, Class B bao gồm mọi vật cố định trong tủ thân. Category 2 lắp trên gầm, Category 3 lắp trên trục, phổ rung/chấn tăng dần độ nghiêm. Mô-đun NiMH kín trong đèn sự cố, bộ điều khiển cửa, bộ khuếch đại PA là Category 1 Class B: nó di chuyển theo phổ thân xe nhưng vẫn phải qua thử bền rung ngẫu nhiên dài hạn, thử rung chức năng (trong đó bộ sạc và mạch bảo vệ không được khởi động lại hay mất trạng thái sạc), và xung chấn ba phương. Hàn tab, kẹp cell, cố định đầu nối, bố trí linh kiện đều thiết kế theo phổ này; mô-đun thiết kế cho dùng di động tiêu dùng sẽ không qua được.
| Danh mục IEC 61373 | Vị trí điển hình | Liên quan đến mô-đun NiMH sự cố |
|---|---|---|
| Category 1 Class A | Tủ/thiết bị cố định trên thân xe | Tủ điện tử điều khiển sự cố |
| Category 1 Class B | Vật bên trong tủ thân xe | Mô-đun NiMH phân tán trong đèn/điều khiển cửa/khuếch đại PA—đối tượng thiết kế |
| Category 2 | Lắp trên gầm xe | Không áp dụng cho mô-đun sự cố thân xe |
| Category 3 | Lắp trên trục | Không áp dụng; phổ nghiêm hơn dành cho thiết bị trên trục |
EN 50121-3-2 là tiêu chuẩn EMC ở cấp thiết bị toa tàu. Bộ sạc và điện tử bảo vệ trong mô-đun sự cố phải qua thử phát xạ bức xạ/dẫn và miễn nhiễm: phóng điện tĩnh trên bề mặt tiếp xúc, miễn nhiễm trường điện từ RF, xung quá độ nhanh (±2 kV, 5/50 ns, 5 kHz) trên cổng nguồn/tín hiệu, miễn nhiễm xung sét (±2 kV dây-đất, ±1 kV dây-dây, 1.2/50 µs), và gián đoạn/sụt áp. Bản thân cell NiMH là phần tử điện hóa thụ động; rủi ro EMC nằm ở bộ sạc chuyển mạch và MOSFET bảo vệ, nên bố trí bảng mạch giữ khối công suất sạc cách xa đường dò áp thấp và đặt lọc ở đầu vào.
Hành vi cháy theo EN 45545-2 đánh giá vật liệu—vỏ ABS hay polycarbonate, PCB, ống bọc cách điện, nhãn, vật liệu bọc—và EN 45545-6 quy tắc dập lửa/đo khói; mức nguy hiểm HL1–HL3 quyết định bởi loại/khu vực/hạng mục vận hành, khoang khách có yêu cầu cao hơn hầm thiết bị dưới gầm. Cấp bảo vệ theo EN 60529: đèn trong xe có thể là IP40 hay IP44, bộ điều khiển cửa hay mô-đun gần cửa xuyên có thể là IP54; cấp được công bố trên sản phẩm và niêm phong tương ứng. Thiết kế bảo trì—công tắc thử nghiệm tay, đèn trạng thái, mô-đun cắm rút không cần tháo đèn—cho phép nhà vận hành chứng minh khả dụng trong suốt tuổi thọ L4, hồ sơ quản lý pin ghi nhận kiểm tra dung lượng và ngưỡng cuối vòng đời.
Thử nghiệm phương tiện chứng minh bộ pin sau khi lắp; thử nghiệm cell chứng minh hóa chất an toàn và có thể vận chuyển. IEC 61951-2:2017+A1:2022 quy định chương trình hiệu năng cell NiMH kín di động: dung lượng xả dòng định mức, giữ điện sau lưu trữ, tuổi thọ chu kỳ, xả nhiệt thấp. IEC 62133-1:2017 là tiêu chuẩn an toàn cell kín chứa niken (phần -1; IEC 62133-2 là dòng lithium, không nên xuất hiện trên tài liệu NiMH), bao gồm ngắn mạch ngoài, rơi tự do, lạm dụng nhiệt, xả cưỡng bức, sạc quá. IEC 63115-2:2021 mở rộng chương trình sang cell NiMH công nghiệp dùng trong thiết bị, là tham chiếu đúng cho mô-đun dự phòng đường sắt tuổi thọ dài; IEC 61959 quy định thử nghiệm cơ khí trên cell. Lớp bảo vệ cấp bộ pin thêm ở Phần B—ngắt 0.9 V/cell, PTC, cầu nhỏ tự phục hồi—xếp chồng lên thử nghiệm an toàn cell và được lập tài liệu trên sơ đồ mạch mô-đun.
Vận chuyển là lớp dễ sai nhất. Bộ NiMH kín xuất hàng theo UN 3496, tức mã Liên Hợp Quốc cho pin chứa điện giải kiềm mạnh; không phải UN 38.3, và tuyệt đối không phải UN 3480 hay UN 3481 (lithium-ion). Quy định đặc biệt IATA A199 loại trừ rõ ràng NiMH khỏi quy định hàng lithium, nên hàng không không cần tóm tắt thử nghiệm lithium, nhưng phân loại UN 3496, đóng gói phù hợp và khai báo hàng nguy hiểm vẫn bắt buộc. Về pin 110 V cấp tàu, khi nhà vận hành chỉ định NiCd thông gió hay ắc quy chì, tiêu chuẩn áp dụng là IEC 62973-2 (NiCd) và IEC 62973-3:2024 (chì); Weijiang cung cấp mô-đun NiMH sự cố kín phân tán, không sản xuất pin tàu.
Bộ pin được thử như bộ phận con điện tử lắp thân xe: môi trường EN 50155:2017 (khoang khách OT1 hoặc OT2, tuổi thọ L4, gián đoạn S2/S3 do tụ support), cơ khí IEC 61373 Category 1 Class B, EMC EN 50121-3-2, cháy EN 45545-2/-6, mục tiêu chức năng là duy trì 90 phút theo UIC 555 và EN 13272-1/-2. Cell định danh riêng theo IEC 61951-2, IEC 62133-1, IEC 63115-2.
Không. NiMH kín vận chuyển theo UN 3496 (pin điện giải kiềm mạnh), Quy định đặc biệt IATA A199 xác nhận NiMH ngoài giới hạn hàng lithium. UN 38.3 và mã UN 3480/UN 3481 là của cell lithium-ion, không nên xuất hiện trên chứng từ vận chuyển NiMH.
Lựa chọn chuẩn cho thiết bị trong khoang là OT1 (-25°C đến +55°C) hoặc OT2 (-40°C đến +55°C). Phép thử ràng buộc là duy trì nhiệt độ thấp: sau khi ổn nhiệt -25°C, bộ pin vẫn phải cấp năng lượng sự cố 90 phút, nên Phần B thiết kế theo dung lượng cuối vòng đời sau làm lạnh chứ không theo nhãn danh định.
IEC 61373 Category 1 Class B: vật bên trong tuan/vỏ lắp thân xe. Không phải trên gầm (Category 2) hay trên trục (Category 3). Hàn tab, đầu nối, kẹp cell thiết kế theo phổ rung/chấn thân xe; bộ sạc phải duy trì trạng thái trong thử rung chức năng.
Mô-đun được sạc đầy, ổn nhiệt ở nhiệt độ thấp công bố, chuyển sang chế độ sự cố và xả theo đường cong tải sự cố hợp đồng; phép thử đo điện áp có tiếp tục trên ngưỡng ngắt bộ pin và ngưỡng chiếu sáng trong suốt thời gian yêu cầu hay không. Đường cong tải chính xác theo danh mục chức năng sự cố và mục tiêu chiếu sáng UIC 555/EN 13272; 13.4 Wh mỗi khu vực ở Phần B là giá trị ví dụ.
Pin 110 V cấp tàu truyền thống là NiCd thông gió hay ắc quy chì, do IEC 62973-2 (NiCd) hoặc IEC 62973-3:2024 (chì) bao phủ. Mô-đun NiMH kín mà loạt bài bàn luận là pin cục bộ trong từng đèn sự cố, bộ điều khiển cửa, bộ khuếch đại PA, bộ điều khiển: nhỏ hơn, không chứa cadmi, gần như không bảo trì, định danh theo IEC 61951-2, IEC 62133-1, IEC 63115-2, xuất hàng theo UN 3496.
Chức năng và duy trì: UIC 555 (chiếu sáng điện toa khách, kèm Sửa đổi 7:2013), chiếu sáng sự cố 50% hành lang/30% ghế, sàn 90 phút, chuyển mạch trên 0.5 s tại ~0.6 Un; EN 13272-1:2019 (đường sắt cao tốc, gồm yêu cầu 10 phút chiếu sáng toàn bộ cho tàu cao tốc/xa), EN 13272-2:2019 (đường sắt đô thị, lối thoát hiểm 5 lx, bậc mở 40 lx); Quy định (EU) No 1302/2014 (TSI LOC&PAS); TB/T 3414 (chiếu sáng sự cố tàu điện), TB/T 3582-2023 (thông gió sự cố tàu điện). Môi trường thiết bị: EN 50155:2017 (cấp nhiệt OT1–OT6, cấp tuổi thọ L1–L4, gián đoạn S1/S2/S3, nhiệt ẩm/biến đổi nhiệt), EN 50163 điện áp nguồn, EN 60529 IP, EN 45545-2 và EN 45545-6 an toàn cháy, EN 50121-3-2 EMC thiết bị tàu, IEC 61373 (2010 Ed.2.0; 2026 Ed.3.0) chấn/rung theo danh mục lắp.
Tham chiếu cell/vận chuyển: IEC 61951-2:2017+A1:2022 hiệu năng cell NiMH kín, IEC 62133-1:2017 an toàn cell kín chứa niken (phần -1), IEC 63115-2:2021 cell NiMH công nghiệp, IEC 61959 hoạt động cơ khí; dòng IEC 62973 pin phụ trợ tàu (IEC 62973-2 NiCd, IEC 62973-3:2024 chì), GB/T 21413.1 điều kiện chung thiết bị tàu; UN 3496 và Quy định đặc biệt IATA A199 vận chuyển. Mức nghiêm ngặt và tiêu chí phán quyết phản ánh tiêu chuẩn viện dẫn và báo cáo tổ chức chứng nhận điển hình; các hệ số theo cell cho nhiệt độ thấp/cuối vòng đời/độ sâu xả, 13.4 Wh mỗi khu vực, và mọi tính toán bộ pin trong loạt bài là ví dụ kỹ thuật minh họa; giá trị ràng buộc là phiên bản tiêu chuẩn in trên hồ sơ đặc tả và giấy chứng nhận loại hình.
Weijiang Power cung cấp bộ NiMH kín cho mô-đun sự cố OEM trên toa khách—đèn LED sự cố, bộ điều khiển cửa, bộ khuếch đại loa/thu thanh niêm, điện tử điều khiển sự cố—thiết kế theo cấp nhiệt/gián đoạn EN 50155, phổ rung IEC 61373 Category 1 Class B thân xe, EMC EN 50121-3-2, yêu cầu cháy EN 45545-2, kết cấu hàn tab và bảo vệ fail-safe, hồ sơ cell IEC 61951-2/IEC 62133-1/IEC 63115-2. Bộ pin không chứa cadmi, vận chuyển theo tuyến UN 3496·IATA A199. Hãy cho chúng tôi biết điện áp định mức bus, đường cong tải sự cố, thời gian duy trì yêu cầu, cấp nhiệt thấp, danh mục lắp, và cấu hình tải; chúng tôi sẽ tóm tắt số cell, dung lượng và thiết kế sạc, chuẩn bị bằng chứng nhiệt độ thấp/rung/EMC trước thử nghiệm loại hình. Xem kiểu bộ pin chuẩn tại dòng sản phẩm Weijiang NiMH, hoặc liên hệ đội OEM với đặc tả phương tiện và danh mục tải sự cố.
