Boeing fournit des détails sur les améliorations de la batterie 787

EVERETT, Washington – Boeing a annoncé aujourd'hui qu'un ensemble complet d'améliorations qui ajouteront plusieurs couches de fonctionnalités de sécurité supplémentaires aux batteries lithium-ion des 787 avions de ligne commerciaux sont en production et pourraient être prêtes pour une installation initiale dans les prochaines semaines. De nouveaux boîtiers pour les batteries du 787 sont également en cours de construction et seront installés dans les avions dans les semaines à venir.

Ces améliorations, qui continuent de faire l'objet de tests de certification approfondis, permettront aux opérateurs de reprendre les vols commerciaux avec leurs 787 dès que les tests seront terminés et que la Federal Aviation Administration (FAA) des États-Unis et d'autres régulateurs internationaux auront accordé leur approbation finale.

Les améliorations comprennent des processus de production et d'exploitation améliorés, des caractéristiques de conception de batterie améliorées et un nouveau boîtier de batterie.

"Dès que nos tests seront terminés et que nous aurons obtenu les approbations réglementaires, nous serons en mesure d'aider nos clients à mettre en œuvre ces changements et à entamer le processus de remise en vol de leurs 787", a déclaré Ray Conner, président-directeur général de Boeing Commercial Airplanes. « Les passagers peuvent être assurés que nous avons effectué un examen approfondi du système de batterie et apporté de nombreuses améliorations qui, selon nous, en feront un système de batterie plus sûr et plus fiable. » Les modifications du système de batterie incluent les modifications apportées à la batterie elle-même, à l'unité de chargement de la batterie et à l'installation de la batterie.

Plus tôt cette semaine, la FAA a approuvé le plan de certification de Boeing, qui définit les tests discrets à effectuer pour démontrer que les améliorations apportées aux batteries répondent aux conditions énoncées dans la consigne de navigabilité qui a suspendu les opérations commerciales du 787.

Solution créée par l’équipe de développement

Les améliorations apportées au système de batterie répondent aux facteurs causals identifiés par l'équipe technique de Boeing comme causes possibles de panne de batterie. Les conclusions de l’équipe technique ont également été vérifiées par un groupe indépendant d’experts en batteries lithium-ion provenant d’un certain nombre d’industries, d’universités et de laboratoires nationaux.

« Nous avons mis au point un ensemble complet de solutions qui aboutissent à un système de batterie plus sûr », a déclaré Mike Sinnett, vice-président et ingénieur de projet en chef du programme 787 chez Boeing Commercial Airplanes. « Nous avons trouvé un certain nombre de moyens d’améliorer le système de batterie et nous ne laisserons pas tomber les améliorations en matière de sécurité une fois qu’elles sont identifiées. Nous les intégrons dans nos processus et nos produits.

Contrôles de production et processus opérationnels améliorés

La première couche d’améliorations a lieu lors de la fabrication des batteries au Japon. Boeing s'est associé à Thales, le fournisseur du système de conversion de puissance intégré, et au fabricant de batteries GS Yuasa pour développer et instaurer des normes de production et des tests améliorés afin de réduire davantage toute possibilité de variation dans la production des cellules individuelles ainsi que de la batterie dans son ensemble.

"Nous avons tous développé une meilleure compréhension des sensibilités de cette technologie aux variations au cours du processus de fabrication", a déclaré Sinnett. « Et nous ressentons tous le besoin d’accroître la surveillance de ce processus de manière continue. »

Quatre tests nouveaux ou révisés ont été ajoutés à la production de cellules de criblage, qui comprend désormais 10 tests distincts. Chaque cellule sera soumise à des tests plus rigoureux au cours du mois suivant sa fabrication, notamment un test de 14 jours au cours duquel des lectures des taux de décharge sont prises toutes les heures. Cette nouvelle procédure a débuté début février et les premières cellules du processus sont déjà terminées. Il existe plus d’une douzaine de tests d’acceptation de production qui doivent être effectués pour chaque batterie.

Boeing, Thales et GS Yuasa ont également décidé de réduire le niveau de charge acceptable pour la batterie, à la fois en abaissant la charge maximale autorisée et en augmentant le niveau inférieur autorisé pour la décharge. Deux éléments d'équipement du système de batterie – l'unité de surveillance de la batterie et le chargeur – ont été repensés pour correspondre à une définition plus étroite. Le chargeur de batterie sera également adapté pour adoucir le cycle de charge afin de mettre moins de pression sur la batterie pendant la charge.

Fonctionnalités de conception de batterie améliorées

Les modifications à l’intérieur de la batterie contribueront à réduire les risques de défaillance de la batterie et à isoler davantage tout défaut qui se produirait afin qu’il ne cause pas de problèmes avec d’autres parties de la batterie.

Pour mieux isoler chacune des cellules de la batterie les unes des autres et du boîtier de batterie, deux types d'isolation seront ajoutés. Un isolant électrique est enroulé autour de chaque cellule de batterie pour isoler électriquement les cellules les unes des autres et du boîtier de la batterie, même en cas de panne. L'isolation électrique et thermique installée au-dessus, au-dessous et entre les cellules aidera à empêcher la chaleur des cellules de s'impacter les unes sur les autres.

La gaine des fils et le câblage à l'intérieur de la batterie seront améliorés pour être plus résistants à la chaleur et aux frottements et de nouvelles attaches fixeront les barres métalliques qui relient les huit cellules de la batterie. Ces attaches comprennent un mécanisme de verrouillage.

Enfin, un ensemble de modifications sont apportées au boîtier de batterie qui contient les cellules de la batterie et l'unité de gestion de la batterie. Les petits trous en bas permettront à l'humidité de s'écouler de la batterie et les trous plus grands sur les côtés permettront à une batterie défectueuse de s'évacuer avec moins d'impact sur les autres parties de la batterie.

Nouveau boîtier de batterie

Le boîtier de la batterie sera placé dans un nouveau boîtier en acier inoxydable. Cette enceinte isolera la batterie du reste des équipements dans les baies d'équipements électroniques. Cela garantira également qu'il ne peut y avoir d'incendie à l'intérieur de l'enceinte, ajoutant ainsi une autre couche de protection au système de batterie. L'enceinte comporte un évent direct pour évacuer les vapeurs de la batterie à l'extérieur de l'avion.

De nouveaux supports en titane sont en cours d'installation dans les baies d'équipement électronique pour garantir que le boîtier est correctement soutenu.

« Nos premières lignes d'amélioration, les tests de fabrication et les améliorations opérationnelles, réduisent considérablement le risque de panne de batterie. La deuxième ligne d'améliorations, les modifications apportées à la batterie, permet d'arrêter un événement et de minimiser l'effet d'une panne au sein de la batterie si elle se produit. Et la troisième ligne d'améliorations, l'ajout du nouveau boîtier, isole la batterie de sorte que même si toutes les cellules se dégazent, il n'y a pas d'incendie dans le boîtier et il n'y a pas d'impact significatif sur l'avion », a déclaré Sinnett.

Statut du test

Les tests visant à obtenir l'approbation de la FAA pour les améliorations de la batterie ont déjà commencé, avec l'autorisation de la FAA.

Au cours des tests techniques, qui ont lieu avant les tests de certification, l'équipe a démontré que le nouveau boîtier pouvait contenir en toute sécurité une panne de batterie incluant la défaillance des huit cellules de la batterie. La charge « ultime » équivaut à 1.5 fois la force maximale jamais attendue lors d’une panne de batterie. Le boîtier a facilement résisté à cette pression et n'a pas cédé jusqu'à ce que la pression soit plus de trois fois supérieure à la charge ultime.

Grâce à un autre test, l'équipe a démontré qu'un incendie ne peut pas se produire à l'intérieur de la nouvelle enceinte. Sa conception élimine l’oxygène, rendant l’unité de confinement auto-inertante. L'inertage est une étape supérieure à la détection et à l'extinction d'incendie, car il empêche qu'un incendie ne se produise. La conception évacue également toutes les vapeurs en les évacuant directement à l'extérieur de l'avion plutôt que dans la baie d'équipement.

« Nous avons soumis cette nouvelle conception à une série de tests rigoureux. Nous avons essayé de trouver un moyen d’introduire un incendie dans le confinement mais cela n’a pas réussi. Même lorsque l’on introduisait un gaz inflammable en présence d’une source d’inflammation, l’absence d’oxygène signifiait qu’il n’y avait pas d’incendie.

"Nous nous sommes inspirés de la nouvelle norme industrielle, DO311, établie par RTCA, pour établir notre plan de test", a déclaré Sinnett. « Ces normes n'étaient pas disponibles lorsque nous avons établi le plan de test pour la batterie de base et elles nous ont aidé à garantir que la nouvelle conception est robuste et sûre. Nous avons l'intention de montrer, lors de la certification, que la batterie du 787 répond à tous les objectifs de la DO-311 et ne s'écarte des exigences spécifiques que lorsque les éléments uniques au 787 ne sont pas couverts par les normes. RTCA est une organisation à but non lucratif qui sert de comité consultatif fédéral pour établir des lignes directrices pour l'industrie aéronautique.

Travailler à la reprise des vols

« Nous suivons tous les protocoles nécessaires pour que notre nouvelle conception soit entièrement approuvée et correctement installée afin que nous puissions aider nos clients à commencer à voler le plus rapidement possible. Nous nous efforçons simultanément de reprendre les livraisons, mais terminer notre travail de certification et faire voler à nouveau la flotte livrée est notre première priorité », a déclaré Conner. « Nos clients et leurs passagers ont été incroyablement patients tout au long de ce processus et nous les remercions très sincèrement pour leur soutien continu et leur confiance dans le 787.

« L’architecture plus électrique du 787 apporte une réelle valeur non seulement aux compagnies aériennes mais aussi à notre industrie. En réduisant notre consommation de carburant, nous réduisons notre empreinte environnementale. Cette technologie de batterie constitue un élément important de l’architecture plus électrique, qui nous aide à réduire notre consommation de carburant de plus de 10 milliards de gallons au cours de la durée de vie de ce programme.

« Les nouvelles technologies nécessitent une attention particulière et un travail acharné, mais les avantages sont réels. »