淺談波音787 飛機鋰電池電瓶檢測間隔

梁劍武/中國南方航空股份有限公司

0 引言

航空電瓶是飛機電氣系統的應急供電單元，飛行過程中在主電源和其他輔助電源失效的情況下為飛機重要系統供電，維持飛機飛行至就近機場著陸。適航規(guī)章規(guī)定，在應急情況下，航空電瓶至少能維持半小時供電。眾所周知，民航客機的電瓶目前普遍采用鎳鉻電池電瓶，隨著飛機用電設備對能量的需求越來越高，鎳鉻電池已無法適應現代飛機的需要。鋰電池具備能量密度高、自放電率低、循環(huán)壽命長、無記憶性、無污染等優(yōu)點。2010 年，波音787 飛機首次使用了鋰電池電瓶（P/N：B3856-902/4），價格為77 萬元人民幣。波音選擇鋰電池電瓶是因為其具有合適的功能和化學特性，可在短時間內提供大量能量，完成部分高能量工作，同時還具有在相對較短的時間內完成充電的能力，可在飛行過程中發(fā)揮關鍵的備份作用。

1 波音787 飛機鋰電池電瓶介紹

波音787飛機配備兩個鋰電池電瓶，均由日本GS 湯淺公司生產，并由法國泰雷茲公司組裝。一個用作主電瓶，作為應急電源；另一個用作APU 電瓶，用于啟動APU。鋰電池電瓶（見圖1）均由8 塊鋰芯電池排成兩排組成，內部的電瓶檢測器（BMU）用于自檢電瓶狀態(tài)以及平衡每個鋰電池的電壓，隔熱層用于阻止各個鋰電池之間的熱量影響。電瓶的額定電壓為32V，重量23.9kg，每個鋰電池放電電流為75A，出廠額定電容量為65Ah，壽命電容量為50Ah，使用壽命在6 年以上。

2 鋰電池電瓶的維護標準

由于鋰電池電瓶充放電時，鋰電子在移動過程中會與電解液發(fā)生反應，鋰電子必有損耗，隨著充放電次數的增加，鋰電子的數量越來越少，因此鋰電池在循環(huán)過程中容量衰減是不可避免的。為確保鋰電池電瓶的可靠性和適航要求，波音公司針對該電瓶制定了MRB 項目，要求定期檢測電瓶的電容量。即對電瓶進行充放電操作，首次維護間隔為2 年，重復維護間隔為1 年。該任務可在翼或離位完成，并且重復間隔可以調整。另外，飛機維護手冊（AMM）要求，電瓶的容量合格標準需達到54Ah，以滿足一年檢測間隔的要求。

波音在維護信函787-SL-24-003 中提供了根據電瓶最低容量靈活調整容量檢測周期的方案，例如，54Ah 是12 個月間隔的最低容量要求，52Ah 是6 個月間隔的最低容量要求，具體參考表1。維護信函還指出合理地縮減檢測間隔可以延遲電池的使用壽命。

圖1 鋰電池電瓶和鋰芯電池外觀

表1 鋰電池電瓶檢測電容量與維護間隔對應表

3 鋰電池電瓶檢測數據統計

波音787 飛機于2013 年引進國內，運行初期航空公司普遍缺乏相關維護經驗，在建立起與其相配套的可靠性數據前，一般會參考波音MRB 的規(guī)定間隔來控制，即“首次間隔2 年，重復間隔1 年”。而根據鋰電池易爆炸的特點以及存在過放電的風險，絕大多數航空公司采取離位送部件修理車間檢測的方法，并將鋰電池電瓶納入時控件管理，即在規(guī)定時間內必須拆下送廠家修理，否則，飛機將不得不停場待飛。

統計國內多家航空公司2017 ～ 2019 年鋰電池電瓶檢測情況，期間共送檢150 個，具體情況見圖2。由圖2 可知，隨著電瓶內部鋰電池性能的衰減、老化，已存在個別電瓶電容量的實測值接近或低于54Ah 的情況，這些電瓶將或即將因無法滿足1 年維護間隔的要求而無法裝機使用。另外，暫未出現電瓶電容量低于52Ah 的情況。

為節(jié)省航材成本，近兩年國內已有個別航空公司根據波音維護信函修訂了電瓶的檢測間隔，多數公司將間隔修訂為半年（最小電容量為52Ah），從而延長每個電瓶的使用壽命。但航空公司也發(fā)現，這樣會增加一線維修工時費、修理車間檢測費以及航材儲備成本，造成維護成本的浪費。以南航787 機隊為例，兩種不同方案下每年的維護費用情況如下（單次檢測費為1.7 萬元）。

圖2 鋰電池電瓶檢測情況

1 年間隔維護標準費用：30 架× 2 個電瓶×17000 元=102 萬元

半年間隔維護標準費用：30 架× 2 個電瓶×17000 元×2 次=204 萬元

4 維護建議

綜上所述，對于鋰電池電瓶的檢測間隔，建議不再設定固定的檢測時限，而是實施精細化閉環(huán)管理，根據每個鋰電瓶電容量的實測值制定該鋰電瓶的下次檢測間隔，這樣既能滿足適航和可靠性的要求，又能最大化地節(jié)約維護成本。落實建議需要做到以下幾個方面。

1）搭建溝通渠道

目前時控件管理人員通常僅需根據每個時控件的預警值將到期的件下卡更換，無需與下游一線修理部門信息交流，無法滿足閉環(huán)管理的要求。因此需要建立時控件管理部門與修理車間的信息反饋渠道，以便讓時控件管理人員獲取電瓶的電容量。同時，建議將每次鋰電瓶的最終電容量記入修理報告，便于時控件管理人員查看。

2）優(yōu)化時控件管理系統

航空公司的時控件管理系統一般是針對每個件號設定固定值，但這樣無法落實、跟蹤到裝機位置號和序號，更不能根據檢測數據計算時控件的間隔，如果采取人工核對信息控制間隔將存在時控件超期的風險。因此，時控件管理系統需為鋰電瓶搭建相應的監(jiān)控能力。

5 結束語

本文僅就鋰電瓶電池的時控管理方式提出建議，事實上航空器內還有許多時控件采取的也是“一刀切”的控制方法，目的是為了方便控制，卻沒有考慮成本。例如，787 飛機單向活門（件號975323-2）可裝在主起落架艙門和起落架小車兩個位置，兩個位置的使用時間不一致，但為了防止控制遺漏或超期，采取了相同的時間來控制。為契合“成本控制”的理念，南航已著手實施時控件精細化智能管理，為每個時控件量身定制最優(yōu)的控制方式。

民航業(yè)作為一個高投入、低回報行業(yè)，開源節(jié)流降本增效是永恒的主題，時控件的精細化智能管理將是機務成本控制的必由之路。