空客飞机电瓶缓慢自放电故障分析

■ 陈明政/四川航空股份有限公司工程技术分公司

0 引言

电瓶作为启动飞机的关键部件，不正常的缓慢自放电会导致电瓶低压，从而影响飞机的正常启动甚至导致航班延误。本文系统介绍了A320 系列飞机的电瓶供电原理，对线路和供电逻辑进行分析，结合现场排故经验，确定了电瓶缓慢自放电的原因，同时根据故障的隐蔽性、复杂性、难以重现等特点，提出了有效的排故思路和解决方案。

1 总体思路

综合空客公司飞机维修手册和现场排故经验，总结导致电瓶缓慢自放电的主要原因有以下几点。

1.1 电瓶自身故障或性能衰减

A320 系列飞机使用的是镍镉蓄电池，额定电压24V，额定容量23Ah，由20 个镍镉电池模块组成。电瓶接头脏污、极板活性物质脱落、电解液有杂质等情况均会导致电瓶出现缓慢自放电故障，因此需要对电瓶表面及周围环境进行检查，若无异常发现，可通过更换电瓶确认故障是否排除。目前公司A320机队涉及电瓶缓慢自放电的飞机，大部分是通过更换电瓶排除故障的。

1.2 有较大耗电的负载

当电路中出现耗电较大的负载时，会导致电瓶放电电流增加，缩短放电时间，使电瓶电压很快到达截止电压，此时电瓶还会处于过放电状态。此类故障又分为如下几种情况。

1）SEC 故障导致的不正常放电

根据空客公司回复，扰流板升降舵计算机（SEC）和升降舵副翼计算机（ELAC）共同接收压力开关信号，如果SEC 故障，可能导致ELAC 处于热汇流条供电状态。

可按以下步骤逐步确认故障源：

a.使飞机的三个液压系统不增压；

b.使所有ELAC 和SEC 计算机都处于上电状态；

c.断开ELAC 正常供电跳开关（15CE1/15CE2）， 此 时ELAC 按 钮“FAULT”灯应点亮；

d.若ELAC 按 钮“FAULT”灯 在30s 后熄灭，则依次拔出SEC 1/2/3（当ELAC 处于热汇流条供电时，ELAC 按钮“FAULT”灯会熄灭）；

e.每 拔 出 一 部SEC， 若30s 后ELAC 按钮“FAULT”灯重新点亮，则更换相应的SEC。

2）液压系统压力开关故障导致电瓶不正常放电

ELAC 接收三套液压系统压力开关信号，通过这些输入端口接收压力开关高压/低压信号。当压力开关闭合时，ELAC 收到地信号，导致ELAC 认为相关的液压系统处于增压状态，热汇流条备用供电被接入。

可按以下步骤逐步确认故障源：

a.使飞机的三个液压系统不增压；

b.拆下所有的ELAC 和SEC；

c.如图1 所示，在ELAC 后部插座测量离散输入端口（DSI40/42/32）对地的阻值；

图1 ELAC1通过压力开关接收对地信号

d.若对地阻值不是无穷大，压力开关故障的可能性最大，需要检查相应的线路和压力开关。

3）电瓶下游高耗电负载不正常接入

当测量到放电电流超过400mA时，热汇流条可能存在高耗电负载。一号电瓶为701PP、703PP 的热汇流条，二号电瓶为702PP、704PP 的热汇流条，这两处汇流条主要为飞控、导航、刹车等重要系统供电。各系统都与一个跳开关相连，为了缩减排故时间，可以通过逐个断开跳开关，观察电流表的电流变化量来判断耗电较高的负载。

1.3 系统其他部附件

电瓶充放电系统中还有几处电路并不受跳开关的控制，如电瓶充电限制器（BCL）、接触器6PB、头顶面板的电瓶电压表等，这些部件直接和电瓶相连。若将电瓶热汇流条相关的所有跳开关都断开后，电瓶仍然存在较高放电电流，可考虑这些部件是否存在过度耗电的情况。

2 案例验证

2.1 案例一：B-67XX 压力开关故障导致双电瓶热汇流条不正常放电

1）排故过程

8 月24 日B-67XX 停场期间先后出现两个电瓶低压现象，随后更换两个电瓶，测量放电电流均小于手册标准值，正常执行后续航班。

8 月27 日该飞机停场期间再次出现电瓶间断性低压现象，观察发现一号电瓶掉电量比二号电瓶高，测量放电电流正常，更换BCL1 和接触器6PB1，将SEC 2/3 与其他飞机互串。

完成上述排故后一段时间（>24h）飞机停场监控双电瓶电压正常，但在两次执行维护工作后（两次工作均为液压系统增压）又出现不正常掉电（每小时减少约0.5V）。之后将35CE、37CE 和48CE、SEC1 与其他飞机互串。

8 月30 日进一步排故发现，飞机断 电 大 于2h 后，ELAC1、ELAC2、SEC1 以 及35CE、37CE 继 电 器 仍 然存在发热现象，判断热汇流条持续在对三个计算机供电，因此明确了排故方向。

后续通过分析线路逻辑，模拟出故障状态下的电流异常现象，最终确认为飞控绿系统压力开关10CE2 故障，导致飞机断电后无法断开ELAC1/2 和SEC1的热汇流条供电逻辑。将10CE2 串件至其他飞机，确认故障转移。

本次故障表现不稳定，多次长时间停场监控电瓶电压正常，给排故工作带来了一定的干扰。在确认断电后ELAC1、ELAC2 和SEC1 出现持续发热现象后，才将关注点集中在能够导致多个计算机上电的压力开关上，通过分析热汇流条计算机供电的触发逻辑，最终完成排故。

2）故障分析

A320 系列飞机安装了两个电瓶与热汇流条相连，应急情况下可为重要系统供电。正常情况下热汇流条耗电量较低，是为了防止飞机在停放期间电瓶过度放电。一号电瓶与701PP、703PP 相连，二号电瓶与702PP、704PP 相连。每个热汇流条向不同的系统供电，系统之间没有关联。

本次故障是由压力开关故障导致的ELAC1、ELAC2 和SEC1 不正常上电。ELAC1 和SEC1 与703PP 相 连，使 用BAT1 热汇流条。ELAC2 与704PP 相连，使用BAT2 热汇流条。一号电瓶由于有更多的耗电负载，导致其电压下降比二号电瓶更快，这也解释了几次检查中都发现一号电瓶电压更低的情况。在模拟故障情况进行验证时得出，故障状态下一号电瓶的放电电流为3A，二号电瓶的放电电流为1.8A。

在计算机供电电路中，计算机接收三套液压系统共6 个压力开关的离散信号。以ELAC1 为例（见图2），当计算机收到某系统的高压信号后，计算机内部开关吸合，从而使热汇流条供电继电器35CE 吸合。一旦飞机失去正常供电，电瓶能让计算机继续保持上电状态，确保重要的飞控系统工作正常（ELAC2 原理参考图3）。空客公司为了防止因单个压力开关故障产生的误触发，在计算机内部设置了与门触发逻辑，即任意一套液压系统的飞控压力开关10CEx 和液压压力开关x151GN 同时探测到系统增压使开关闭合时，才能触发计算机热汇流条供电条件。若要切断热汇流条供电，则需要6 个压力开关均断开，延迟30s后解除。若此时某个压力开关仍处于闭合状态，则热汇流条依旧会向计算机供电，这就是单个压力开关故障导致不正常放电的原因。

图2 ELAC1备份供电

图3 ELAC2备份供电

本案例中，在飞机进行维护工作时，液压系统增压使计算机内部热汇流条供电逻辑触发，导致35CE 和37CE 继电器处于吸合状态。增压结束后，由于仍有压力开关处于闭合状态，热汇流条供电未断开，结束维护工作断电后由飞机电瓶持续供电，导致航前两个电瓶电压均很低。

前期排故操作过程中，在接入电流表测量放电电流时，会暂时断开电瓶与地之间的连接，破坏了电瓶的回路状态，使热汇流条被人为断开。因无法持续向计算机供电，计算机也不再接收任何压力开关的信号，35CE 和37CE 继电器将无法保持，使计算机恢复正常状态。这就导致每次按照排故手册接入电流表后测量放电电流均正常，后续长时间监控电压也均正常，直至下次进行维修工作使液压系统增压时，再次触发计算机内部热汇流条供电逻辑，故障才会再现。

为了模拟故障现象，在接入电流表进入回路之后，再对飞机进行上电，液压系统增压（此步骤使计算机内部热汇流条供电逻辑触发），然后再整机断电，正常状态下热汇流条放电电流应在30s内降低至正常值100 ～150mA（所有压力开关均探测到低压信号后，延迟30s后逻辑解除，热汇流条停止供电）。而本机热汇流条放电电流持续维持在1.9A左右，断开10CE2 跳开关后，热汇流条放电电流下降至正常值，因此确认故障。

2.2 案例二：B-99XX 高耗电负载导致单电瓶不正常放电

1）排故过程

B-99XX 飞机二号电瓶异常放电，前期通过拔出跳开关确认13WN 跳开关（702PP热汇流条供电）下游存在故障，现象为合上13WN 测得二号电瓶放电电流为1.5A，拔出13WN 后二号电瓶放电电流下降到0.25A，确认13WN 下游存在高耗电负载。

单独断开L4 门预位灯，故障消失，电流降低为0.25A。判断L4 门余压灯故障，测量L4 门余压灯A 到G 的电阻为1.2MΩ，对比其他余压灯阻值偏小，确认故障。

2）故障分析

如图4 所示，飞机断电情况下，702PP 通过13WN 跳开关分别向飞机左右侧客舱门预位灯供电：左侧L1、L2、L3、L4 门预位灯串联，且每个门的预位灯向相应门的余压灯供电；右侧R1、R2、R3、R4 门预位灯串联，且每个门的预位灯向相应门的余压灯供电。

图4 舱门预位灯供电逻辑

正常情况下，飞机的预位灯和余压灯均不工作，负载电流很小。本次故障中稳定测量出现较大负载电流，说明线路中出现了低阻值导致电流变大，再根据线路图逐个断开下游部件，即可确认故障源。

3 排故提示

1）排故中接入电流表不规范将导致电流测量值不准确，需按照手册要求正确连接万用表（见图5）。

图5 万用表正确接法

2）使用电瓶启动APU 后，由于负载较大，电瓶电压会快速下降，且消耗电瓶电量较多，因此在大负载下使用电瓶后，需保证电瓶充电完毕再断电（电瓶电压大于26V 且充电电流小于1A）。

3）空客服务信函ISI 24-38-0003 和AMM 均建议，停场超过两天的飞机应按照AMM 手册断开电瓶和热汇流条的连接，防止电瓶持续放电。

4）对于不稳定、较难重现的故障，需要仔细观察，抓准故障现象，确认排故方向。若发现电瓶出现持续放电现象且测量放电电流无异常时，可以采用触摸的方式确认计算机和相关继电器是否存在发热现象，帮助确认故障情况。