تصميم حزمة بطاريات الليثيوم 24 فولت (7S2P) لأنظمة التحكم في الكراسي المتحركة الكهربائية

تواجهون طلباً متزايداً على حلول الطاقة الموثوقة في أنظمة التحكم بالكراسي المتحركة الكهربائية مع توسع السوق العالمية بسرعة:

• وبلغ حجم السوق 4.35 مليار دولار أمريكي في عام 2024، مع توقعات بوصوله إلى 11.97 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2033.

• تتجاوز معدلات النمو 10٪ معدل النمو السنوي المركب، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى تصميم مثالي لحزمة بطاريات الليثيوم.

الوجبات السريعة الرئيسية

• اختر بطارية ليثيوم بجهد 24 فولت لضمان أداء موثوق في الكراسي المتحركة الكهربائية. يوازن هذا الجهد بين الطاقة والسلامة، مما يضمن التشغيل الأمثل.

• تنفيذ قوي نظام إدارة البطارية (BMS) لمراقبة وحماية حزمة البطارية. نظام إدارة البطارية الجيد يطيل عمر البطارية ويعزز السلامة.

• اتبع بروتوكولات الاختبار والصيانة الصارمة لضمان السلامة والأداء الأمثل. يمكن للفحوصات الدورية والتخزين السليم أن يمنعا تلف البطارية قبل الأوان.

الجزء الأول: متطلبات التصميم وإعداد 7S2P

1.1 الجهد والسعة وعمر الدورة

يجب اختيار الجهد والسعة المناسبين لضمان أداء موثوق في أنظمة التحكم بالكراسي المتحركة الكهربائية. تتطلب معظم التطبيقات نظامًا بجهد 24 فولت، وهو ما يوازن بين الطاقة والسلامة. يقارن الجدول أدناه بين أنواع بطاريات الليثيوم الشائعة ومواصفاتها للاستخدام في الكراسي المتحركة الكهربائية:

ينبغي عليك أيضًا مراعاة عمر دورة الشحن والتفريغ. توفر العديد من بطاريات الليثيوم المستخدمة في الكراسي المتحركة أكثر من 2,000 دورة شحن وتفريغ عند مستوى تفريغ 80%. وهذا يضمن موثوقية طويلة الأمد للتطبيقات الطبية والروبوتية والصناعية.

• بطارية ليثيوم فوسفات الحديد 12 فولت 100 أمبير/ساعة: أكثر من 2,000 دورة شحن، تفريغ مستمر 100 أمبير

• بطارية ليثيوم فوسفات الحديد 12 فولت 200 أمبير/ساعة: أكثر من 2,000 دورة شحن، تفريغ مستمر 200 أمبير

• بطارية ليثيوم فوسفات الحديد 12 فولت 50 أمبير/ساعة: 2,000 دورة شحن، 80% عمق التفريغ

1.2 شرح تكوين 7S2P

يربط تكوين 7S2P سبع خلايا على التوالي (7S) لتحقيق جهد اسمي قدره 25.9 فولت. وتؤدي خليتان موصولتان على التوازي (2P) إلى زيادة السعة الإجمالية. يوفر هذا التكوين كلاً من الجهد وكثافة الطاقة اللازمين لأنظمة التحكم في الكراسي المتحركة الكهربائية. ستستفيد من خرج أعلى ووقت تشغيل أطول، وهو أمر ضروري للأجهزة الطبية والصناعية للتنقل.

• يزيد 7S الجهد إلى 25.9 فولت

• 2P يضاعف السعة للاستخدام الممتد

• مواصفات البطارية النموذجية: 25.9 فولت، 5.2 أمبير/ساعة

1.3 اعتبارات السلامة والتنظيم

يجب الالتزام بالمعايير الدولية عند تصميم حزمة بطاريات الليثيوم للأجهزة المحمولة. تحدد اللوائح سعة كل بطارية بـ 100 واط/ساعة، مع السماح ببطاريتين احتياطيتين (بسعة 101-160 واط/ساعة) بموافقة شركات الطيران. يضمن ذلك النقل والاستخدام الآمنين في التطبيقات الطبية والروبوتية وأنظمة الأمن.

نصيحة: ضع في اعتبارك دائمًا الاستدامة والمصادر المسؤولة. تعرف على المزيد حول الاستدامة و المعادن الصراع في صناعة البطاريات.

الجزء الثاني: مكونات حزمة بطاريات الليثيوم والسلامة

2.1 اختيار الخلايا وجودتها

يجب البدء بخلايا عالية الجودة لضمان سلامة وموثوقية بطارية الليثيوم. في تطبيقات التنقل الطبي، قد تؤدي جودة الخلايا الرديئة إلى أعطال تُعرّض المستخدمين للخطر. لذا، ينبغي اتباع إجراءات صارمة لمراقبة الجودة أثناء اختيار الخلايا.

• تركز عمليات ضمان الجودة على السلامة والموثوقية للأجهزة الطبية.

• اختر الموردين الذين يستوفون معايير ISO 9001 و ISO 13485.

• استخدم التحكم الإحصائي في العمليات لمراقبة التصنيع والحفاظ على الاتساق.

ينبغي عليك أيضًا الانتباه إلى عملية التجميع. فكل خطوة، بدءًا من الفرز وحتى التحكم البيئي، تؤثر على سلامة المنتج النهائي وأدائه. يوضح الجدول أدناه خطوات التجميع الأكثر فعالية لحزم بطاريات الليثيوم المستخدمة في الكراسي المتحركة الكهربائية:

نصيحة: احرص دائمًا على توثيق إجراءات مراقبة الجودة. تساعدك هذه الممارسة على تلبية المتطلبات التنظيمية وتوفر إمكانية التتبع في حالة عمليات سحب المنتجات أو وقوع حوادث.

2.2 نظام إدارة البطارية (BMS)

أنت بحاجة إلى قوي نظام إدارة البطارية (BMS) لحماية بطارية الليثيوم الخاصة بك وإطالة عمرها الافتراضي. يعمل نظام إدارة البطارية (BMS) كعقل البطارية، حيث يراقب ويتحكم في كل خلية.

يلخص الجدول أدناه الوظائف الأساسية لنظام إدارة البطارية (BMS) في حزمة بطاريات الليثيوم 24 فولت (7S2P):

يوفر نظام إدارة المباني عالي الجودة أيضًا ما يلي:

• الإفراط في الحماية الحالية

• دائرة قصر الحماية

ينبغي عليك اختيار نظام إدارة المباني (BMS) الذي يتوافق مع متطلبات تطبيقك في القطاعات الطبية أو الروبوتية أو الصناعية. تتيح بروتوكولات الاتصال الموثوقة التكامل السلس مع أنظمة التحكم بالكراسي المتحركة ومنصات المراقبة عن بُعد.

2.4 ميزات السلامة والحماية

يجب إعطاء الأولوية لميزات السلامة لمنع وقوع حوادث مثل الحرائق أو الانفجارات. وتشمل أكثر حوادث السلامة شيوعًا في تطبيقات الكراسي المتحركة الكهربائية ظاهرة الهروب الحراري، والتي قد تؤدي إلى أعطال كارثية.

"بطاريات الليثيوم للكراسي المتحركة الكهربائية وردت تقارير عن اشتعالها وانفجارها، وكان من أبرزها حادثة وقعت عام 2019 عندما انفجرت بطارية ليثيوم في كرسي متحرك على متن طائرة، مما أدى إلى إلغاء الرحلة. وتؤكد هذه الحادثة على المخاطر الجسيمة التي تهدد السلامة والمرتبطة ببطاريات الليثيوم في الكراسي المتحركة الكهربائية.

لتقليل هذه المخاطر، يجب عليك تطبيق ميزات السلامة التالية:

• تصميم محسّن لحزمة البطارية لتقليل تراكم الحرارة وانتشارها.

• نظام إدارة المباني المتقدم للمراقبة الآنية للجهد والتيار ودرجة الحرارة.

• أجهزة استشعار الغاز للكشف المبكر عن الغازات الخطرة أثناء تحلل البطاريات.

ينبغي عليك أيضاً استخدام دوائر حماية فعالة، بما في ذلك:

• حماية من الشحن الزائد: تراقب جهد البطارية وتفصل الإخراج إذا تجاوز 4.4 فولت.

• حماية من التفريغ الزائد: يقطع التفريغ إذا انخفض الجهد إلى أقل من 2.3 فولت.

• الحماية من التيار الزائد والدوائر القصيرة: يفصل البطارية أثناء سحب التيار الزائد أو حدوث دوائر قصيرة.

يُسهّل التصميم الصغير دمج بطارية الليثيوم في الكراسي المتحركة الكهربائية دون المساس بالسلامة أو الأداء. اختبر ميزات السلامة دائمًا في ظروف واقعية قبل استخدامها.

الجزء الثالث: الاختبار والصيانة وطول العمر

3.1 إجراءات الاختبار

يجب اتباع بروتوكولات اختبار صارمة لضمان استيفاء حزمة بطاريات الليثيوم لمعايير السلامة والأداء للتطبيقات الطبية والروبوتية والصناعية. ابدأ باختبار السعة والحمل الأولي للتحقق من أن الحزمة توفر الجهد والتيار المطلوبين. استخدم معايير الصناعة مثل:

• معيار IEC 62133 لبطاريات الليثيوم أيون المحمولة

• معيار IEC 60086-4 لبطاريات الليثيوم الأولية

• معيار IEC 61960 للخلايا الليثيومية الثانوية

• معيار IEC 62281 لسلامة النقل

• معايير UL 1642 وUL 2054 وUL 2271 للسلامة في المركبات الكهربائية الخفيفة

تساعدك أدوات التشخيص على تحديد المشكلات مبكراً. يلخص الجدول أدناه الأدوات الشائعة:

نصيحة: افحص دائمًا وجود انتفاخات أو تشققات أو تسريبات قبل الاختبار وبعده.

3.2 مراقبة الأداء

يمكنك إطالة عمر بطارية الليثيوم الخاصة بك باتباع روتين شحن يومي. استخدم شواحن ذكية مصممة خصيصًا لطراز كرسيّك المتحرك الكهربائي. نظّف منافذ الشحن بانتظام للحفاظ على كفاءة الشحن. اشحن البطارية بعد كل استخدام وتجنّب تخزينها فارغة. إذا لم يُستخدم الكرسي المتحرك، فاشحن البطارية كل أسبوعين.

ملاحظة: تساعدك منصات التشخيص والتحليلات التنبؤية المدمجة على مراقبة حالة البطارية وجدولة الصيانة قبل ظهور المشكلات.

3.3 الصيانة والاستبدال

تمنع الصيانة الدورية الأعطال المبكرة. يوضح الجدول أدناه الفترات الزمنية الموصى بها:

خزّن بطاريتك مشحونة بنسبة 40-60% في مكان بارد وجاف (20-25 درجة مئوية). تجنّب درجات الحرارة القصوى وأشعة الشمس المباشرة. تشمل علامات الحاجة إلى استبدال البطارية: الانتفاخ، والتشقق، وإصدار صوت أزيز، والتسريب، وارتفاع درجة الحرارة السريع، أو خروج دخان. احرص دائمًا على إعادة تدوير البطاريات القديمة بطريقة مسؤولة لدعم الاستدامة.

إذا لاحظت أي تلف أو انخفاض في الأداء، فاستبدل البطارية على الفور للحفاظ على السلامة والموثوقية.

تضمن السلامة والموثوقية من خلال اختيار خلايا عالية الجودة، ودمج نظام إدارة بطاريات قوي، واتباع بروتوكولات صارمة للتوثيق والاختبار.

• استخدم دائمًا شواحن معتمدة وحافظ على درجات حرارة الشحن المثلى.

• تعاون مع المختبرات المعتمدة واحصل على شهادات IATA و UN38.3 للامتثال.

• تساهم الصيانة الدورية في زيادة عمر البطارية وأدائها إلى أقصى حد.

الأسئلة الشائعة

ما هي أنواع البطاريات التي تعمل بشكل أفضل مع أنظمة التحكم في الكراسي المتحركة الكهربائية؟

يمكنك الاختيار من بينها ليثيوم أيون, LiFePO4, ليثيوم بوليمر أو الحالة الصلبة البطاريات. انظر الجدول أدناه للاطلاع على البيانات الفنية.

ما هي الصناعات التي تستفيد أكثر من حزم بطاريات الليثيوم 24 فولت (7S2P)؟

ستحصل على أكبر قيمة في طبي, الروبوتات, أمن, بنية التحتية, الالكترونيات الاستهلاكيةو صناعي القطاعات.

كيف يمكنك الحصول على حزمة بطاريات ليثيوم مخصصة لتطبيقك؟

يمكنك طلب حلول بطاريات مخصصة من Large Power.

اتصل بمهندسينا للحصول على استشارة مجانية وتصميم بطارية مصمم خصيصًا لك.