Boeing bietet Details zu Verbesserungen der 787-Batterie

EVERETT, Washington - Boeing gab heute bekannt, dass eine umfassende Reihe von Verbesserungen, die den Lithium-Ionen-Batterien von 787 Verkehrsflugzeugen mehrere Schichten zusätzlicher Sicherheitsmerkmale hinzufügen, in Produktion sind und in den nächsten Wochen für die Erstinstallation bereit sein könnten. Neue Gehäuse für 787-Batterien werden ebenfalls gebaut und in den kommenden Wochen in Flugzeugen installiert.

Diese Verbesserungen, die weiterhin umfangreichen Zertifizierungstests unterzogen werden, ermöglichen es den Betreibern, kommerzielle Flüge mit ihren 787 wieder aufzunehmen, sobald die Tests abgeschlossen sind und die US Federal Aviation Administration (FAA) und andere internationale Regulierungsbehörden ihre endgültige Genehmigung erteilen.

Die Verbesserungen umfassen verbesserte Produktions- und Betriebsprozesse, verbesserte Batteriedesignmerkmale und ein neues Batteriegehäuse.

"Sobald unsere Tests abgeschlossen sind und wir behördliche Genehmigungen erhalten, werden wir in der Lage sein, unseren Kunden bei der Umsetzung dieser Änderungen zu helfen und damit zu beginnen, ihre 787 wieder in die Luft zu bringen", sagte Ray Conner, President und CEO von Boeing Commercial Airplanes. "Die Passagiere können sicher sein, dass wir eine gründliche Überprüfung des Batteriesystems abgeschlossen und zahlreiche Verbesserungen vorgenommen haben, von denen wir glauben, dass sie es zu einem sichereren und zuverlässigeren Batteriesystem machen werden." Änderungen am Batteriesystem umfassen Änderungen an der Batterie selbst, der Batterieladeeinheit und der Batterieinstallation.

Anfang dieser Woche genehmigte die FAA den Zertifizierungsplan von Boeing, in dem die diskreten Tests aufgeführt sind, die durchgeführt werden müssen, um nachzuweisen, dass die Batterieverbesserungen die in der Lufttüchtigkeitsrichtlinie festgelegten Bedingungen erfüllen, mit denen 787 kommerzielle Operationen eingestellt wurden.

Entwicklungsteam Lösung erstellt

Die Verbesserungen des Batteriesystems betreffen kausale Faktoren, die vom technischen Team von Boeing als mögliche Ursachen für Batterieausfälle identifiziert wurden. Die Ergebnisse des technischen Teams wurden auch von einer unabhängigen Gruppe von Lithium-Ionen-Batterieexperten aus einer Reihe von Branchen, Universitäten und nationalen Labors überprüft.

"Wir haben eine umfassende Reihe von Lösungen entwickelt, die zu einem sichereren Batteriesystem führen", sagte Mike Sinnett, Vice President und Chief Project Engineer des 787-Programms von Boeing Commercial Airplanes. „Wir haben eine Reihe von Möglichkeiten gefunden, um das Batteriesystem zu verbessern, und wir lassen Sicherheitsverbesserungen nicht los, sobald sie identifiziert wurden. Wir integrieren sie in unsere Prozesse und Produkte. “

Verbesserte Produktionssteuerung und Betriebsprozesse

Die erste Schicht von Verbesserungen findet während der Herstellung der Batterien in Japan statt. Boeing arbeitete mit Thales, dem Anbieter des integrierten Stromumwandlungssystems, und dem Batteriehersteller GS Yuasa zusammen, um verbesserte Produktionsstandards und -tests zu entwickeln und einzuführen, um die Möglichkeit von Abweichungen bei der Produktion der einzelnen Zellen sowie der Gesamtbatterie weiter zu verringern.

"Wir haben alle ein besseres Verständnis für die Empfindlichkeit dieser Technologie gegenüber Variationen während des Herstellungsprozesses entwickelt", sagte Sinnett. "Und wir alle haben das Bedürfnis, die Überwachung dieses Prozesses kontinuierlich zu verbessern."

Der Screening-Zellproduktion wurden vier neue oder überarbeitete Tests hinzugefügt, die nun 10 verschiedene Tests umfassen. Jede Zelle wird im Monat nach ihrer Herstellung strengeren Tests unterzogen, einschließlich eines 14-tägigen Tests, bei dem stündlich die Entladungsraten abgelesen werden. Dieses neue Verfahren begann Anfang Februar und die ersten Zellen des Prozesses sind bereits abgeschlossen. Es gibt mehr als ein Dutzend Produktionsabnahmetests, die für jede Batterie durchgeführt werden müssen.

Boeing, Thales und GS Yuasa haben ebenfalls beschlossen, den akzeptablen Ladezustand für die Batterie zu verringern, indem sowohl die höchste zulässige Ladung gesenkt als auch die niedrigere zulässige Entladestufe erhöht wird. Zwei Geräte im Batteriesystem - die Batterieüberwachungseinheit und das Ladegerät - werden auf die engere Definition umgestaltet. Das Ladegerät wird auch angepasst, um den Ladezyklus zu verkürzen und den Akku während des Ladevorgangs weniger zu belasten.

Verbesserte Funktionen für das Batterie-Design

Änderungen im Inneren der Batterie tragen dazu bei, die Wahrscheinlichkeit eines Batteriefehlers zu verringern und auftretende Fehler weiter zu isolieren, damit keine Probleme mit anderen Teilen der Batterie auftreten.

Um jede der Zellen in der Batterie besser voneinander und vom Batteriekasten zu isolieren, werden zwei Arten der Isolierung hinzugefügt. Um jede Batteriezelle wird ein elektrischer Isolator gewickelt, um die Zellen auch im Fehlerfall elektrisch voneinander und vom Batteriegehäuse zu isolieren. Die über, unter und zwischen den Zellen installierte elektrische und thermische Isolierung verhindert, dass sich die Wärme der Zellen gegenseitig beeinflusst.

Die Kabelmuffe und die Verkabelung im Inneren der Batterie werden verbessert, um hitze- und scheuerbeständiger zu sein, und neue Befestigungselemente befestigen die Metallstangen, die die acht Zellen der Batterie verbinden. Diese Befestigungselemente umfassen einen Verriegelungsmechanismus.

Schließlich werden einige Änderungen am Batteriegehäuse vorgenommen, das die Batteriezellen und die Batteriemanagementeinheit enthält. Durch kleine Löcher am Boden kann Feuchtigkeit aus der Batterie abfließen, und durch größere Löcher an den Seiten kann eine ausgefallene Batterie entlüftet werden, ohne dass andere Teile der Batterie beeinträchtigt werden.

Neues Batteriegehäuse

Das Batteriegehäuse befindet sich in einem neuen Gehäuse aus Edelstahl. Dieses Gehäuse isoliert die Batterie vom Rest des Geräts in den elektronischen Geräteschächten. Außerdem wird sichergestellt, dass im Inneren des Gehäuses kein Feuer entstehen kann, wodurch das Batteriesystem um eine weitere Schutzschicht erweitert wird. Das Gehäuse verfügt über eine direkte Entlüftung, um Batteriedämpfe außerhalb des Flugzeugs zu transportieren.

In den Elektronikschächten werden neue Titanbefestigungen installiert, um sicherzustellen, dass das Gehäuse ordnungsgemäß abgestützt ist.

„Unsere ersten Verbesserungslinien, die Herstellungstests und die Betriebsverbesserungen, verringern die Wahrscheinlichkeit eines Batterieausfalls erheblich. Die zweite Reihe von Verbesserungen, Änderungen an der Batterie, hilft, ein Ereignis zu stoppen und die Auswirkungen eines Fehlers innerhalb der Batterie zu minimieren, falls dieser auftritt. Und die dritte Reihe von Verbesserungen, das Hinzufügen des neuen Gehäuses, isoliert die Batterie, sodass selbst wenn alle Zellen entlüftet werden, kein Feuer im Gehäuse entsteht und keine wesentlichen Auswirkungen auf das Flugzeug auftreten “, sagte Sinnett.

Teststatus

Mit Genehmigung der FAA wurden bereits Tests gestartet, um die FAA-Genehmigung für die Batterieverbesserungen zu erhalten.

Während der technischen Tests, die vor den Zertifizierungstests durchgeführt wurden, hat das Team gezeigt, dass das neue Gehäuse sicher einen Batterieausfall enthalten kann, der den Ausfall aller acht Zellen in der Batterie einschließt. Die „endgültige“ Last entspricht dem 1.5-fachen der maximalen Kraft, die jemals bei einem Batterieausfall erwartet wird. Das Gehäuse hielt diesem Druck problemlos stand und versagte erst, wenn der Druck mehr als das Dreifache der Endlast betrug.

Durch einen weiteren Test hat das Team gezeigt, dass im neuen Gehäuse kein Brand auftreten kann. Das Design eliminiert Sauerstoff und macht die Containment-Einheit selbstinert. Das Inertisieren ist ein Schritt über das Erkennen und Löschen von Bränden hinaus, da verhindert wird, dass jemals ein Feuer auftritt. Das Design entlüftet auch alle Dämpfe, indem es direkt außerhalb des Flugzeugs und nicht in den Ausrüstungsschacht entlüftet.

„Wir haben dieses neue Design einer Reihe strenger Tests unterzogen. Wir haben versucht, einen Weg zu finden, um ein Feuer in das Containment einzuführen, aber es würde einfach nicht passieren. Selbst wenn wir ein brennbares Gas in Gegenwart einer Zündquelle einführten, bedeutete die Abwesenheit von Sauerstoff, dass es kein Feuer gab.

"Wir haben uns an dem von RTCA festgelegten neuen Industriestandard DO311 orientiert, um unseren Testplan zu erstellen", sagte Sinnett. „Diese Standards waren bei der Festlegung des Testplans für die Basisbatterie nicht verfügbar und haben uns dabei geholfen, sicherzustellen, dass das neue Design robust und sicher ist. Wir möchten während der Zertifizierung zeigen, dass die 787-Batterie alle Ziele von DO-311 erfüllt und nur dann von spezifischen Anforderungen abweicht, wenn die 787-Einzelstücke nicht unter die Standards fallen. “ RTCA ist eine gemeinnützige Organisation, die als Bundesbeirat bei der Festlegung von Richtlinien für die Luftfahrtindustrie fungiert.

Arbeiten zur Wiederaufnahme der Flüge

„Wir befolgen alle erforderlichen Protokolle, um unser neues Design vollständig zu genehmigen und ordnungsgemäß zu installieren, damit wir unseren Kunden helfen können, so schnell wie möglich mit dem Fliegen zu beginnen. Gleichzeitig bemühen wir uns, die Lieferungen wieder aufzunehmen, aber unsere Zertifizierungsarbeiten abzuschließen und die gelieferte Flotte wieder zum Fliegen zu bringen, ist unsere oberste Priorität “, sagte Conner. „Unsere Kunden und ihre Passagiere waren unglaublich geduldig, als wir diesen Prozess durchgearbeitet haben, und wir danken ihnen sehr herzlich für ihre fortgesetzte Unterstützung und ihr Vertrauen in die 787.

„Die elektrischere Architektur der 787 bietet nicht nur den Fluggesellschaften, sondern auch unserer Branche einen echten Mehrwert. Durch die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs reduzieren wir unseren ökologischen Fußabdruck. Diese Batterietechnologie ist ein wichtiger Bestandteil der elektrischeren Architektur, die uns hilft, den Kraftstoffverbrauch während der Laufzeit dieses Programms um mehr als 10 Milliarden Gallonen Kraftstoff zu senken.

"Neue Technologien erfordern zusätzliche Aufmerksamkeit und harte Arbeit, aber die Vorteile sind real."