美國波音公司的中型客機(jī)“波音787”接連發(fā)生電池故障,震驚了業(yè)界人士。2013年1月7日,日本航空公司(JAL)一架停泊在美國波士頓洛根國際機(jī)場的787客機(jī)機(jī)身后部電氣室里的鋰離子充電電池模

美國波音公司的中型客機(jī)“波音787”接連發(fā)生電池故障,震驚了業(yè)界人士。2013年1月7日,日本航空公司(JAL)一架停泊在美國波士頓洛根國際機(jī)場的787客機(jī)機(jī)身后部電氣室里的鋰離子充電電池模塊起火(圖1)。

日航客機(jī)發(fā)生起火事故(攝影:NTSB)
圖1:日航客機(jī)發(fā)生起火事故
NTSB從發(fā)生起火事故的日航客機(jī)中取出的電池模塊。右為正常狀態(tài)。(攝影:NTSB)

1月16日,全日本航空公司(ANA)一架從山口飛往東京的787客機(jī)因檢測到機(jī)身前部的電氣室異常冒煙,在高松機(jī)場緊急迫降。冒煙的原因也是因為鋰離子充電電池模塊燒壞。這兩起事故雖然發(fā)生在不同的電氣室,但出現(xiàn)問題的則是相同型號的鋰離子充電電池模塊(圖2)。

圖2:日航客機(jī)和全日空客機(jī)發(fā)生異常的位置不同
787客機(jī)有前后兩個電氣室。其中,日航客機(jī)后部電氣室、全日空客機(jī)前部電氣室的電池模塊出現(xiàn)異常。(圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)波音公司的資料制作)
對此,美國國家運(yùn)輸安全委員會(NTSB)和日本國土交通省開始展開事故調(diào)查,1月20日進(jìn)駐電池單元制造商杰士湯淺實施調(diào)查。
發(fā)生起火事故的電池單元是杰士湯淺專門面向787客機(jī)開發(fā)的。該公司共供貨大小兩種單元,其中串聯(lián)8個大型單元“LVP65”的模塊“LVP65-8”出現(xiàn)了異常(表1)。


杰士湯淺為確保安全性,將充電電壓設(shè)定為約4.0V,比通常的充電電壓要低0.2V左右,而且還配備了對電壓和模塊內(nèi)部的溫度進(jìn)行監(jiān)控,在發(fā)生異常時向充電器發(fā)送停充信號的功能,以及使各電池單元的電壓均等的平均化電路。另外,為進(jìn)一步提高面向飛機(jī)用途的安全性,追加了自我診斷功能、針對過充電等異常模式的獨(dú)立雙重保護(hù)功能、在采用電磁接觸器的模塊發(fā)生異常充電時進(jìn)行關(guān)閉的功能等,理論上說充分考慮了安全性。
已確認(rèn)是電池起火

雖然現(xiàn)階段還不能確定事故原因,不過有幾項事實已經(jīng)明確。日航客機(jī)的電池模塊電壓為32V,全日空客機(jī)的電池模塊為31V,當(dāng)時兩架飛機(jī)均顯示正常。
另外,1月24日發(fā)布中期報告的NTSB表示,對日航客機(jī)的電池模塊進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果說明,電池起火毋庸置疑,發(fā)生事故的電池單元有熱失控和內(nèi)部短路的痕跡。不過,尚未查明是先出現(xiàn)了熱失控和內(nèi)部短路,還是先出現(xiàn)某種異常后電池才出現(xiàn)問題的,估計查明還需要時間。
鋰離子充電電池自身的起火原因包括(1)過充電、(2)內(nèi)部短路、(3)過熱。這些原因會導(dǎo)致電池內(nèi)壓上升,造成單元側(cè)面設(shè)置的安全閥打開,電解液外漏,起火的可能性比較高。
其中,關(guān)于(1)過充電,NTSB和日本國土交通省的結(jié)論是模塊電壓為正常值。但并不清楚內(nèi)部各電池單元加載了多大的電壓,因布線錯誤和軟件漏洞等造成單元過充電的可能性依然存在。
關(guān)于(2)內(nèi)部短路,很多電池技術(shù)人員一致認(rèn)為“在制造流程上是不可能出現(xiàn)這樣的問題”。因為自從2006年因內(nèi)部短路導(dǎo)致便攜終端用鋰離子充電電池大規(guī)模回收后,就加強(qiáng)了針對內(nèi)部短路的試驗方法。
另外,從此次事故后的模塊照片等來分析,電池相關(guān)人士均認(rèn)為“并沒有發(fā)生過激烈的反應(yīng)”、“是比較平穩(wěn)地?zé)龎牡摹薄_€有觀點認(rèn)為,如果是內(nèi)部短路,“單元會因為劇烈反應(yīng)起火燃燒,發(fā)生更嚴(yán)重的變形也不奇怪”。
還有一點是(3)過熱。有時會因電氣系統(tǒng)連接部等的設(shè)計錯誤等引發(fā)異常過熱。如果發(fā)生在電池單元附近就會造成熱失控,可能會導(dǎo)致單元起火。因此,需要調(diào)查模塊內(nèi)部或周邊是否有異常過熱的部分。
此外,還需要對控制方法和軟件漏洞展開調(diào)查,不過787客機(jī)的電源系統(tǒng)有很多企業(yè)參與制造,探明原因并非容易之事(圖3)。因為輔助電源單元(APU)的控制器由美國聯(lián)合技術(shù)航空航天系統(tǒng)(United Technology Aerospace Systems)制造,充電器由美國Securaplane Technologies制造,電池模塊由法國泰利斯集團(tuán)(Thales Group)制造,電池管理系統(tǒng)由關(guān)東航空計器制造,電池單元由杰士湯淺等企業(yè)制造。

圖3:有很多企業(yè)參與其中的電源系統(tǒng)
波音787客機(jī)的電源系統(tǒng)由多家企業(yè)制造。杰士湯淺負(fù)責(zé)向泰利斯集團(tuán)供貨電池單元。


[責(zé)任編輯:趙卓然]

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