CESSNA525飛機(jī)電瓶超溫淺析及維護(hù)建議

左紅梅

（中國民用航空飛行學(xué)院綿陽分院，四川 綿陽621000）

1 鎳鎘電瓶的特點(diǎn)

鎳鎘電瓶具有使用壽命長、內(nèi)阻小、可供大電流的放電的特點(diǎn)，當(dāng)它放電時電壓的變化較小、使用幾乎密封式，因此不會有電解液漏出的現(xiàn)象，也幾乎不必補(bǔ)充電解液等優(yōu)點(diǎn)，目前主要用于本院的CESSNA525 飛機(jī)。

由于對電瓶不正確的使用和維護(hù)，通常會出現(xiàn)電瓶超溫、有異味、電瓶外殼變形等現(xiàn)象，可能會使電瓶使用壽命縮短，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致整機(jī)供電中斷，嚴(yán)重威脅飛機(jī)的正常運(yùn)行和飛行安全。如何更好地做好電瓶日常維護(hù)工作，提升電瓶維護(hù)質(zhì)量，提高電瓶裝機(jī)使用可靠性，確保訓(xùn)練飛行安全，已成為本校必須要研究的課題。

1.1 電瓶的基本性能數(shù)據(jù)

電瓶由20 個單元電池串聯(lián)組成，額定電壓為25.2V，額定容量為28Ah，電解液體積質(zhì)量為70 ℉（21.1℃）時為1.24～1.30。

在電瓶狀況良好的情況下，可為飛機(jī)所有匯流條的最大負(fù)載連續(xù)供電10 min，如果僅為熱電瓶匯流條和應(yīng)急匯流條負(fù)載供電，可持續(xù)供電的時間至少為30 min。

1.2 電瓶的工作原理

鎳鎘電瓶是以氫氧化鎳［Ni（OH）3］為正極，鎘（Cd）為負(fù)極，氫氧化鉀（KOH）與蒸餾水的溶液為電解液的堿性蓄電池。鎳鎘電瓶充、放電時，正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)，分別與電解液中的鉀離子和氫氧根離子起化學(xué)反應(yīng)，從而完成化學(xué)能和電能間的相互轉(zhuǎn)化。放電時，負(fù)極板上的鎘離子失去兩個電子，并同氫氧根離子化合，生成氫氧化鎘［Cd（OH）3］；正極板上的氫氧化鎳獲得電子，并與鉀離子起化學(xué)反應(yīng)，生成氫氧化亞鎘[Ni（OH）2]和氫氧化鉀。充電過程中的化學(xué)反應(yīng)是放電過程的逆反應(yīng)。因此，總的充、放電化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2［Ni（OH）3］+2KOH+Cd→2［Cd（OH）2］+2KOH+［Cd（OH）2］

（正極） （電解液）（負(fù)極）（正極）（電解液）（負(fù)極）

通過這個反應(yīng)式可以看出，鎳鎘電瓶在充、放電過程中，電解液中的氫氧化鉀并無增減，使得電解液的密度幾乎不變，同時電瓶放電曲線非常平垣，在90%的放電周期內(nèi)電瓶電壓都基本保持恒定。因此，不能用測定電瓶電解液密度或電瓶電壓的方法來判定電瓶的充電狀態(tài)。

2 電瓶故障情況及原因分析

2.1 電瓶故障情況

自CE525 飛機(jī)投入運(yùn)行以來，維修部門累計收集到5起主電瓶超溫故障，其中空中發(fā)生3 起，地面發(fā)生2 起。

2.2 電瓶故障原因分析

從歷次檢查情況看，電瓶溫度傳感器均正常。故障發(fā)生時，電瓶殼體溫度明顯偏高，可以確認(rèn)超溫并非誤警告。故障發(fā)生后，飛機(jī)上均沒有發(fā)現(xiàn)異常，且發(fā)生故障的飛機(jī)機(jī)號并不固定，初步認(rèn)為超溫只與電瓶本體的狀況有關(guān)。對CE525 飛機(jī)發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行普查，均未發(fā)現(xiàn)異常。

查閱故障電瓶的履歷本，記錄顯示電瓶的復(fù)充、容量測量的周期及測試結(jié)果均符合電瓶維護(hù)程序的要求；電瓶在充電站存放在單獨(dú)房間，空調(diào)自動運(yùn)行；該房間未發(fā)現(xiàn)漏雨現(xiàn)象；存儲溫度符合要求。

根據(jù)FAA 咨詢通告AC00-33A 以及相關(guān)技術(shù)資料，鎳鎘電瓶超溫為一種多發(fā)故障。一般情況下，可能造成超溫的因素有：發(fā)動機(jī)頻繁或長時間起動，飛機(jī)發(fā)電機(jī)輸出電壓過高，未進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆姡L期未進(jìn)行深度放電，地面長時間使用電瓶進(jìn)行整機(jī)通電，電瓶艙在高溫環(huán)境下散熱不良，電瓶單格之間接觸不良，電瓶漏電，單格電解液不足，地面通電時使用的電源車電壓過高或不穩(wěn)定，單格不均衡等。鎳鎘堿性電瓶具有“熱效應(yīng)”，70～90 ℉（21～32 ℃）為最佳工作溫度，超出該溫度范圍，會造成容量降低。當(dāng)因?yàn)樯鲜鲆蛩卦斐呻娖繙囟绕撸ǔ?00 ℉，約38 ℃）時，如果進(jìn)行恒壓大電流充電（電瓶裝機(jī)時，即采用恒壓充電方式），就有可能發(fā)現(xiàn)“熱擊穿”（thermal runaway）。隨著電瓶溫度升高，電瓶內(nèi)阻降低，恒壓充電時的充電電流就會增加，從而進(jìn)一步增加電瓶溫度，造成惡性循環(huán)。

綜合分析，這5 起電瓶超溫故障原因可能是多種因素疊加造成電瓶溫度升高，在飛機(jī)上進(jìn)行恒壓充電過程中出現(xiàn)了熱擊穿現(xiàn)象，最終觸發(fā)電瓶超溫警告（高于145 ℉時觸發(fā)警告，約為63 ℃）。

3 電瓶維護(hù)的注意事項(xiàng)

電瓶本身的特性無法改變，使用環(huán)境也相對固定，因此對電瓶超溫問題的控制需要各部門長期持續(xù)地進(jìn)行。從目前的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)看，深度放電和電瓶清洗在消除記憶效應(yīng)、緩解單格不均衡、恢復(fù)電瓶性能等方面有明顯作用。電瓶超溫故障不是在一瞬間發(fā)生的，在使用過程和維護(hù)過程中，通過加強(qiáng)監(jiān)控，有可能提前發(fā)現(xiàn)一些異常和征兆。

綜上所述，電瓶維護(hù)需要注意以下幾方面：①建議新增電瓶維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，每300 飛行小時進(jìn)行一次深度放電，每600飛行小時進(jìn)行一次電瓶盒和單元格的徹底清洗。②維修中隊(duì)積累電瓶使用過程中的溫度數(shù)據(jù)，加強(qiáng)對電瓶使用過程的溫度監(jiān)控。尤其對于發(fā)生過超溫的電瓶，在裝機(jī)后一段時間內(nèi)，盡量安排本場飛行，利用飛機(jī)加油等時機(jī)，高頻次檢查電瓶外殼溫度。③應(yīng)定期檢查電源系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)改善狀況，防止因系統(tǒng)電壓過高而導(dǎo)致電瓶充電電流過大、電瓶溫度升高或電解液的水消耗增加，從而使電瓶過度充、放電或電瓶內(nèi)部損壞導(dǎo)致電瓶超溫。④保持電瓶通風(fēng)管的暢通。⑤注意保持電瓶的清潔，以防止電瓶漏電、短路或接觸不良。禁止使用各種容劑來清潔電瓶，這可能會導(dǎo)致電瓶盒內(nèi)襯和電瓶護(hù)蓋墊圈損壞。⑥電瓶殼體上部可能會因電解液與二氧化碳反應(yīng)生成無毒、無腐蝕、無刺激性的白色晶體碳酸鉀，可使用耐酸的非金屬刷子或清潔的抹布將其去除。禁止使用鋼絲刷，否則可能會造成電池短路或損壞電池盒、電池填充口蓋通風(fēng)帽和電池接線柱。⑦注意對電瓶快速脫開插頭手輪的松緊、及其插釘?shù)臒g和磨損程度進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)電接觸不良的狀況。⑧維修控制部門要加強(qiáng)對電瓶容量測試和復(fù)充的時限控制的管理。⑨充電站在電瓶日常維護(hù)過程，嚴(yán)格按照電瓶充放電程序?qū)﹄娖窟M(jìn)行充放電和電瓶的日常維護(hù)保養(yǎng)。

4 結(jié)語

CESSNA525 飛機(jī)是本校高教訓(xùn)練用機(jī)，主要用于支線飛行訓(xùn)練，飛行距離相對于初中教機(jī)距離遠(yuǎn)。維修單位應(yīng)對電瓶在飛機(jī)上的使用情況，進(jìn)行深入的研究和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)其維護(hù)特點(diǎn)和規(guī)律，才能使電瓶隨時處于“健康”狀態(tài)，有效保證電瓶裝機(jī)使用的可靠性，保證飛行安全。