波音787電池事故一月有余，判明原因恐非易事

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美國波音公司的中型客機“波音787”接連發生電池故障，震驚了業界。1月7日，日本航空公司（JAL）一架787客機停泊在美國波士頓洛根國際機場時，機身后部電氣室內的鋰離子充電電池模塊起火（圖1）。 

日航客機發生起火事故

圖1：日航客機發生起火事故 左為從發生起火事故的日航客機中取出的電池模塊。右為正常狀態。

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

圖2：日航客機和全日空客機發生異常的位置不同 787客機有前后兩個電氣室。其中，日航客機后部電氣室、全日空客機前部電氣室的電池模塊出現異常。

對此，美國國家運輸安全委員會（NTSB）和日本國土交通省開始展開事故調查，1月20日進駐電池單元制造商杰士湯淺公司實施調查。

發生起火事故的電池單元是杰士湯淺專門面向787客機開發的。該公司共供貨大小兩種單元，其中串聯8個大型單元“LVP65”的模塊“LVP65-8”出現了異常（表1）。 

杰士湯淺為確保安全性，將充電電壓設定為約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部的溫度進行監控，在發生異常時向充電器發送停充信號的功能，以及使各電池單元的電壓均等的平均化電路。另外，為進一步提高面向飛機用途的安全性，追加了自我診斷功能、針對過充電等異常模式的獨立雙重保護功能、在採用電磁接觸器的模塊發生異常充電時進行關閉的功能等，理論上說充分考慮了安全性。

已確認是電池起火

雖然現階段還不能確定事故原因，不過有幾項事實已得到明確。日航客機的電池模塊電壓為32V，全日空客機的電池模塊為31V，當時兩架飛機均顯示正常。

另外，NTSB1月24日發布中期報告表示，對日航客機的電池模塊進行調查的結果說明，電池起火毋庸置疑，發生事故的電池單元有熱失控和內部短路的痕跡。不過，尚未查明是先出現了熱失控和內部短路，還是先出現某種異常后電池才出現問題的，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）內部短路、（3）過熱。這些原因會導致電池內壓上升，造成單元側面設置的安全閥打開，電解液外漏，起火的可能性比較高。

其中，關於（1）過充電，NTSB和日本國土交通省的結論是模塊電壓為正常值。但並不清楚內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。

關於（2）內部短路，很多電池技術人員一致認為“在制造流程上是不可能出現這樣的問題”。因為自從2006年因內部短路導致便攜終端用鋰離子充電電池大規模回收后，就加強了針對內部短路的試驗方法。

另外，從此次事故后的模塊照片等來分析，電池相關人士均認為“並沒有發生過激烈的反應”、“是比較平穩地燒壞的”。還有觀點認為，如果是內部短路，“單元會因為劇烈反應起火燃燒，發生更嚴重的變形也不奇怪”。

還有一點是（3）過熱。有時會因電氣系統連接部等的設計錯誤等引發異常過熱。如果發生在電池單元附近就會造成熱失控，可能會導致單元起火。因此，需要調查模塊內部或周邊是否有異常過熱的部分。 

圖3：有很多企業參與其中的電源系統 波音787客機的電源系統由多家企業制造。杰士湯淺負責向泰利斯集團供貨電池單元。

此外，還需要對控制方法和軟件漏洞展開調查，不過，787客機的電源系統有很多企業參與制造，探明原因並非容易之事（圖3）。因為輔助電源單元（APU）的控制器由美國聯合技術航空航天系統公司（United Technology Aerospace Systems）制造，充電器由美國Securaplane Technologies公司制造，電池模塊由法國泰利斯集團（Thales Group）制造，電池管理系統由關東航空計器公司制造，電池單元由杰士湯淺等企業制造。（日經技術在線！ 供稿）