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ボーイング787の高松緊急着陸はリチウム二次電池関連の技術的問題か

2013年01月17日 21時53分52秒 | 深刻な問題

 従来の飛行機は鉛蓄電池を使っていたはずだが、ボーイング787は多分、軽量化のためにリチウムイオン2次電池を使用している。重い順に鉛電池、ニッケル水素電池、リチウム電池となる。つまり、軽量化のためにはリチウムイオン2次電池は外せない。性能や軽さで実用化された電池ではリチウムイオン2次電池が最高。エースで4番。

 過電流を流しても、鉛電池はタフで、焼けたりはしない。リチウムイオン2次電池をショートさせると多分恐ろしいことになる。発火や爆発が起こるのではないか。

 

787

 何しろリチウムイオン2次電池はまだ歴史が浅い。実績が少ないから、分かっているようで、分かっていない部分も有る。リチウムイオン2次電池の怖いのは、リチウムが極めて激しく反応する物質であり、また、電解液にガソリンに近い揮発性有機質を使っている。

 リチウムイオン2次電池は内部抵抗が小さく、起電力が高い。瞬発力がある。(携帯や電気自動車にも向いている) だから、電流をコントロールしてやらないと、内部が激しく反応する。

 

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 今風呂に入って考えたんだけど、原因はズバリ言えば、瞬間的な突電流(ショートに近い)が繰り返され、電池内部にカーボンが生成され電流が流れやすくなったために極度の過熱で破壊し、電解液が出たのではないか。つまり、カーボンが多量に形成されるとヒーターと同じようになり、加熱が進む。

 平均的な電流に対する電池容量は十分確保されていながら、瞬時瞬時の過電流の重なりまでは想定外で、コントロールできていない可能性がある。この解決策はズバリ、大容量のキャパシター(コンデンサー)を併設すること。瞬間的な大電流リクエストに対して、キャパシターから供給してやる。

 

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 困ったことに、ボーイング787のかなりの部分を日本メーカーが製造している。主翼が三菱重工など、そしてバッテリーはGS湯浅だ。主翼には燃料を入れるが、燃料漏れが何度か報告されている。日本の技術力に不信感が植え付けられなければ良いが。

追記:今朝(1月18日)のニュースで電池はリチウムイオン2次電池で、内部が炭化していた(カーボン生成)との報道あり。炭化が進むほど、そこに電流が流れ加熱しやすい。予想が当たっていた感じ。私が提案したキャパシターは良い案だが重量と容量が増える。過電流はモーター系の可能性があるので、重なりを防ぐ制御とし、キャパシターを小さくする手もある。

追記2:私が電流ピーク値を形成する原因としてモーターを挙げていたが(果たしてどこにモーターを使っているのかなと気になっていた)、これは多分当たっている。787は従来の油圧駆動も悉く電動にしたようで、モーターは力が有るんだけど、ちょっとした引っ掛かりなどで、瞬間的に過負荷がかかる。容易に電池がショートしたようになる。1月17日に書いた時点ではリチウムイオン2次電池を使っているかどうかも分からなかった。

 まとめると、787は多くの駆動系をモーター(サーボか?)に切り替えたため、瞬間的な過負荷が頻繁に電池にかかり、少しづつカーボン発生(炭化)が増加、電流がカーボンに流れて高温化し、高松付近で膨張圧で電池ケースを破り、電解液が流れ出した。対策はキャパシーター併設。この原因と対策は当初書いた内容と一緒である。追加したのは多くの駆動系をモーターに切り替えた事が分かったという情報。

 調査官が言っているように高電圧かかかったわけではない。高電圧対策は初歩の初歩。容易に制御できる。ただし過電流の制御は可能だが出来ない。何故なら駆動が止まってしまう。私が当初から主張しているようにキャパシターの併設がベスト。

コメント
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