波音787电池事故一月有余，判明原因恐非易事

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美国波音公司的中型客机“波音787”接连发生电池故障，震惊了业界。1月7日，日本航空公司（JAL）一架787客机停泊在美国波士顿洛根国际机场时，机身后部电气室内的锂离子充电电池模块起火（图1）。 

日航客机发生起火事故

图1：日航客机发生起火事故 左为从发生起火事故的日航客机中取出的电池模块。右为正常状态。

1月16日，全日本航空公司（ANA）一架787客机在从山口飞往东京的途中，因检测到机身前部的电气室异常冒烟，在高松机场紧急迫降。冒烟的原因也是因为锂离子充电电池模块烧坏。这两起事故虽然发生在不同的电气室，但出现问题的则是相同型号的锂离子充电电池模块（图2）。 

图2：日航客机和全日空客机发生异常的位置不同 787客机有前后两个电气室。其中，日航客机后部电气室、全日空客机前部电气室的电池模块出现异常。

对此，美国国家运输安全委员会（NTSB）和日本国土交通省开始展开事故调查，1月20日进驻电池单元制造商杰士汤浅公司实施调查。

发生起火事故的电池单元是杰士汤浅专门面向787客机开发的。该公司共供货大小两种单元，其中串联8个大型单元“LVP65”的模块“LVP65-8”出现了异常（表1）。 

杰士汤浅为确保安全性，将充电电压设定为约4.0V，比通常的充电电压要低0.2V左右，而且还配备了对电压和模块内部的温度进行监控，在发生异常时向充电器发送停充信号的功能，以及使各电池单元的电压均等的平均化电路。另外，为进一步提高面向飞机用途的安全性，追加了自我诊断功能、针对过充电等异常模式的独立双重保护功能、在采用电磁接触器的模块发生异常充电时进行关闭的功能等，理论上说充分考虑了安全性。

已确认是电池起火

虽然现阶段还不能确定事故原因，不过有几项事实已得到明确。日航客机的电池模块电压为32V，全日空客机的电池模块为31V，当时两架飞机均显示正常。

另外，NTSB1月24日发布中期报告表示，对日航客机的电池模块进行调查的结果说明，电池起火毋庸置疑，发生事故的电池单元有热失控和内部短路的痕迹。不过，尚未查明是先出现了热失控和内部短路，还是先出现某种异常后电池才出现问题的，估计查明还需要时间。

锂离子充电电池自身的起火原因包括（1）过充电、（2）内部短路、（3）过热。这些原因会导致电池内压上升，造成单元侧面设置的安全阀打开，电解液外漏，起火的可能性比较高。

其中，关于（1）过充电，NTSB和日本国土交通省的结论是模块电压为正常值。但并不清楚内部各电池单元加载了多大的电压，因布线错误和软件漏洞等造成单元过充电的可能性依然存在。

关于（2）内部短路，很多电池技术人员一致认为“在制造流程上是不可能出现这样的问题”。因为自从2006年因内部短路导致便携终端用锂离子充电电池大规模回收后，就加强了针对内部短路的试验方法。

另外，从此次事故后的模块照片等来分析，电池相关人士均认为“并没有发生过激烈的反应”、“是比较平稳地烧坏的”。还有观点认为，如果是内部短路，“单元会因为剧烈反应起火燃烧，发生更严重的变形也不奇怪”。

还有一点是（3）过热。有时会因电气系统连接部等的设计错误等引发异常过热。如果发生在电池单元附近就会造成热失控，可能会导致单元起火。因此，需要调查模块内部或周边是否有异常过热的部分。 

图3：有很多企业参与其中的电源系统 波音787客机的电源系统由多家企业制造。杰士汤浅负责向泰利斯集团供货电池单元。

此外，还需要对控制方法和软件漏洞展开调查，不过，787客机的电源系统有很多企业参与制造，探明原因并非容易之事（图3）。因为辅助电源单元（APU）的控制器由美国联合技术航空航天系统公司（United Technology Aerospace Systems）制造，充电器由美国Securaplane Technologies公司制造，电池模块由法国泰利斯集团（Thales Group）制造，电池管理系统由关东航空计器公司制造，电池单元由杰士汤浅等企业制造。（日经技术在线！ 供稿）