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    谈谈飞机电瓶电压过低对飞机的影响以及电瓶放电的一些问题
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    01

    电瓶压力过低事件


    11-17,一架B738飞机重庆段停时,机组接签派通知,前方乌鲁木齐天气不好,预计需停场等待超过6个小时,机组决定离机去宾馆休息。机组离开飞机后,机务人员关断APU,但离开飞机时没有关断飞机主电瓶电门,造成飞机电瓶持续放电。


    当机组人员再次返回飞机时,发现ELEC灯亮,机务自检有静变流机(STAT INV INOP)不工作故障代码。机组尝试起动APU为飞机供电,但使用电瓶不能起动,随后机组使用地面电源起动APU,机务人员随后在电源面板上抹除了相关代码。


    飞机继续执行航班,但起飞后约半个小时,机组在空中观察到飞机电瓶有放电现象,该现象持续5分钟后恢复正常。机组通过VHF把情况向地面通报,询问是否继续执行航班任务,基地工程师判断该现象为正常现象并通报机组,机组决定继续飞往乌鲁木齐,后续正常。


    仔细分析这次事件,导致所有的故障原因均是飞机电瓶电压过低造成的,而机组观察到的电瓶短暂放电现象,其实是一个正常现象,它和电瓶的充电过程有关。下面就来结合此次事件来聊聊737NG飞机的电瓶以及相关一些问题。


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    飞机电瓶以及相关系统介绍


    目前我们B737NG飞机上安装件号为BA35-01的碱性镍镉电瓶,电瓶额定电压24V,额定容量48AH。镍镉电池具有效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、放电能力强、不需要维护等优点。飞机电瓶连接在热电瓶汇流条和电瓶汇流条上,作为飞机备用应急电源,在紧急情况下为飞机提供不低于30分钟的备用交(通过静变流机转换)、直流备用电源。


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    03

    APU起动时对电瓶电压的要求


    APU的起动可以使用直流(电瓶)或交流电源,SPU把相应的电源转换为高压直流提供给SCU,SCU带动起动发电机起动APU。SPU内部包含一个DC/DC和一个AC/DC转换模块,当飞机有交流电源时,SPU优先使用交流电源作为APU起动电源。当没有交流电源时,SPU就使用电瓶作为起动电源。在交流起动状态下,SPU可向SCU连续提供最小7KW的APU起动电源供应,在电瓶起动状态下,SPU可向SCU连续提供最大6.6KW的APU起动电源供应。


    当电瓶电压低于22伏时,SPU不能工作。另外由于每次起动APU对电瓶容量消耗较大,电瓶电压都会有所跌落,所以在电瓶电压接近/低于24伏时不要多次起动APU。


    04

    静变流机工作对电瓶电压的要求


    电瓶作为飞机的备用电源来源,在紧急情况下通过静变流机将28伏直流转换为115伏400赫兹的单相交流电,静变流机可以连续功率输出最大为1KW。当电瓶电压低于18伏后,静变流机就不能正常工作,此时飞机ELEC灯会点亮,自检就会有静变流机代码。


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    电瓶充电原理


    飞机电瓶充电机将三相115伏交流电源转换为直流电源,给飞机电瓶进行充电,在电瓶充电完成后,充电机自动进入TR模式,此时充电机作为一个TRU使用,充电机恒定输出27.5伏直流电压,给连接电瓶的相关汇流条供电。在TR模式下,电瓶充电机可以为电瓶汇流条提供最大65A的电流。电瓶充电机面板有两个绿色状态指示灯(LED),正常情况下状态指示灯点亮,分别用来指示电瓶充电机和电瓶状态。


    电瓶充电机工作过程分为三个过程:基本充电、过充以及维持(TR模式)。

    在基本充电状态时,电瓶充电机电压可变,以50A电流对电瓶进行恒流充电,这个过程时长最大为90分钟。充电机持续监控电瓶温度和电压,条件达到时自动进入过充状态。

    在过充状态时,充电机输出恒定电压对电瓶进行恒压充电,过充阶段的时长为4倍的基本充电时间加22.5分钟。随即充电机进入TR模式,充电结束,这个充电时长限制在180分钟内。

    在TR模式下,飞机的电瓶处于涓流充电状态,电瓶的充电电流维持在1A左右,此时电瓶处于容量最佳状态。

    充电过程具体如下图所示:



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    正常放电现象介绍(重点)


    电瓶充电机在完成过程模式进入TR模式时,充电机电压发生突变,如上图所示,充电机电压输出从31伏左右直接转换为27.5伏。在转换前,由于电瓶充电电流接近于0,说明电瓶电压/电势基本接近充电机在过充状态时的电压。充电机模式转换后,电瓶电压/电势不能突变并高于充电机输出,电瓶就会出现放电现象,放电电流由大逐步变小,电瓶两端电压逐步下降到27.5伏。这个过程放电的电流大小和快慢和电瓶在过充状态下的电压以及汇流条上的负载大小有关。


    这个过程其实在每天接通交流电源,电瓶充电机完成一个工作流程后都会出现,只不过我们在日常维护过程中不注意观察,很难发现而已。而一旦飞机在机组接飞机前没有完成这个过程,而电源面板选择在电瓶位时,放电现象就会被细心的机组发现,并往往作为故障情况向机务反映。

    以下视频是航后在正常飞机测试的放电现象:


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    类似事件:2017-6-16,一架B738飞机推出起动左发时电瓶放电灯亮,检查放电电流为负6安,大约20秒后电瓶放电灯熄灭,此时检查放电电流为负3安,进入EE舱检查电瓶充电机上的电瓶和充电机状态指示灯为绿色。飞机滑回到4#位排故,飞机到位10分钟后,电瓶放电电流为0。事件导致航班延误并换机执行。


    07

    类似事件以及机务判断应对措施


    电瓶充电机完成充电后都会存在放电现象,这是一个正常的现象,它和电瓶充电机不工作时电瓶的放电存在区别的,正常飞机的放电及指示这里不做讨论。判断是否由于充电机转换导致的放电最直接的是观察电瓶电压,如果电瓶电压大于28伏(飞机实际电压为27.5伏,因为电源面板没有小数点),且放电电流逐步减小消失,就可以判断是电瓶充电机转换造成的。而电瓶充电机不工作时的放电情况下,电瓶电压都会低于28伏。如果航前通电时间不足,电瓶可能会没有完成完整的充电过程。判断电瓶容量大小也可以观察电瓶电压和充电电流的大小,如果电瓶充电电流较小,电压高于28伏,说明电瓶处于过充阶段的尾声,电瓶容量恢复到足够状态。此时放行飞机必要时可以和机组解析,避免不必要的滑回。


    一旦出现类似电瓶放电导致电瓶电压过低情况,就必须及时给飞机电瓶充电。不管主电瓶电门是否还可以接通,当连接外接电源后,外部电源接入BPCU,EPC衔接线圈通过BPCU内部自带的TR获得接通所需的电源,这时由于两个BTB均处在闭合位,外接电源可以接入相应的转换汇流条,电瓶充电机恢复工作给电瓶充电。


    由于电瓶电压过低,后会导致ELEC灯亮,故障代码可能会有:静变流机、SPCU等,这些故障代码并不是部件故障,需及时复位清除。


    飞机电瓶作为备用电源,其容量必须满足紧急情况下30分钟的应急使用要求,任何在更换电瓶充电机或电瓶的情况下,必须严格按手册完成充电测试。这是因为:一方面是验证更换部件的性能,另一方面就是保证电瓶完成充电后容量充足,符合适航要求。








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