24V (7S2P) Lithium-Akkupack-Design für Steuerungssysteme für elektrische Rollstühle

Angesichts des rasanten Wachstums des globalen Marktes sehen Sie sich einer steigenden Nachfrage nach zuverlässigen Stromversorgungslösungen in Steuerungssystemen für Elektrorollstühle gegenüber:

• Der Markt erreichte im Jahr 2024 ein Volumen von 4.35 Milliarden US-Dollar, Prognosen zufolge wird er bis 2033 auf 11.97 Milliarden US-Dollar anwachsen.

• Die Wachstumsraten übersteigen 10 % CAGR, was die Notwendigkeit eines optimierten Designs für Lithium-Batteriepacks unterstreicht.

Wichtige Erkenntnisse

• Für zuverlässigen Betrieb von Elektrorollstühlen empfiehlt sich ein 24-V-Lithium-Ionen-Akkupack. Diese Spannung bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Sicherheit und gewährleistet so einen optimalen Betrieb.

• Implementieren Sie eine robuste Batteriemanagementsystem (BMS) Zur Überwachung und zum Schutz Ihres Akkus. Ein gutes Batteriemanagementsystem (BMS) verlängert die Akkulaufzeit und erhöht die Sicherheit.

• Um Sicherheit und Leistung zu gewährleisten, müssen strenge Test- und Wartungsprotokolle eingehalten werden. Regelmäßige Kontrollen und sachgemäße Lagerung können vorzeitigen Batterieausfall verhindern.

Teil 1: Designanforderungen & 7S2P-Einrichtung

1.1 Spannung, Kapazität und Zyklenlebensdauer

Um eine zuverlässige Funktion der Steuerungssysteme von Elektrorollstühlen zu gewährleisten, müssen Sie die richtige Spannung und Kapazität wählen. Die meisten Anwendungen erfordern ein 24-V-System, das ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Sicherheit bietet. Die folgende Tabelle vergleicht gängige Lithium-Batterietypen und deren Spezifikationen für den Einsatz in Elektrorollstühlen:

Sie sollten auch die Zyklenlebensdauer berücksichtigen. Viele Lithium-Ionen-Akkus für Rollstühle bieten mehr als 2,000 Ladezyklen bei 80 % Entladetiefe. Dies gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit für medizinische, robotische und industrielle Anwendungen.

• 12 V 100 Ah LiFePO4: Über 2,000 Zyklen, 100 A Dauerentladung

• 12 V 200 Ah LiFePO4: Über 2,000 Zyklen, 200 A Dauerentladung

• 12V 50Ah LiFePO4: 2,000 Zyklen, 80% Entladetiefe

1.2 Erläuterung der 7S2P-Konfiguration

Die 7S2P-Konfiguration verbindet sieben Zellen in Reihe (7S), um eine Nennspannung von 25.9 V zu erreichen. Zwei parallel geschaltete Zellen (2P) erhöhen die Gesamtkapazität. Diese Konfiguration bietet sowohl die für Steuerungssysteme von Elektrorollstühlen erforderliche Spannung als auch Energiedichte. Sie profitieren von höherer Leistung und längerer Laufzeit, was für medizinische und industrielle Mobilitätsgeräte unerlässlich ist.

• 7S erhöht die Spannung auf 25.9 V.

• 2P verdoppelt die Kapazität für längere Nutzung

• Typische Packungsgröße: 25.9 V, 5.2 Ah

1.3 Sicherheits- und regulatorische Aspekte

Bei der Entwicklung von Lithium-Ionen-Akkus für Mobilitätsgeräte müssen internationale Standards eingehalten werden. Die Vorschriften begrenzen die Kapazität jedes Akkus auf 100 Wh, wobei mit Genehmigung der Fluggesellschaft bis zu zwei Ersatzakkus (101–160 Wh) zulässig sind. Dies gewährleistet einen sicheren Transport und Einsatz in medizinischen Geräten, Robotern und Sicherheitssystemen.

Tipp: Achten Sie stets auf Nachhaltigkeit und verantwortungsvolle Beschaffung. Erfahren Sie mehr über Nachhaltigkeit und Konflikt Mineralien in der Batterieherstellung.

Teil 2: Komponenten und Sicherheit von Lithium-Akkus

2.1 Zellselektion und -qualität

Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihres Lithium-Akkus zu gewährleisten, müssen Sie mit hochwertigen Zellen beginnen. In medizinischen Mobilitätsanwendungen kann eine mangelhafte Zellqualität zu Ausfällen führen, die die Anwender gefährden. Befolgen Sie daher bei der Zellauswahl strenge Qualitätskontrollmaßnahmen.

• Qualitätssicherungsprozesse konzentrieren sich auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Medizinprodukten.

• Wählen Sie Lieferanten, die die Normen ISO 9001 und ISO 13485 erfüllen.

• Nutzen Sie statistische Prozesskontrolle, um die Fertigung zu überwachen und eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.

Achten Sie auch auf den Montageprozess. Jeder Schritt, von der Sortierung bis zur Umgebungsprüfung, beeinflusst die Sicherheit und Leistung des Endprodukts. Die folgende Tabelle beschreibt die effektivsten Montageschritte für Lithium-Akkus in Elektrorollstühlen:

Tipp: Dokumentieren Sie Ihre Qualitätskontrollverfahren stets. Dies hilft Ihnen, gesetzliche Anforderungen zu erfüllen und die Rückverfolgbarkeit im Falle von Rückrufen oder Zwischenfällen zu gewährleisten.

2.2 Batteriemanagementsystem (BMS)

Sie benötigen eine robuste Batteriemanagementsystem (BMS) Um Ihren Lithium-Akku zu schützen und seine Lebensdauer zu verlängern, fungiert das Batteriemanagementsystem (BMS) als dessen Gehirn und überwacht und steuert jede einzelne Zelle.

Die folgende Tabelle fasst die wesentlichen Funktionen eines BMS in einem 24V (7S2P) Lithium-Akkumulator zusammen:

Ein hochwertiges Gebäudeleitsystem bietet außerdem:

• Überstromschutz

• Kurzschluss-Schutz

Sie sollten ein Gebäudeleitsystem (BMS) wählen, das den Anforderungen Ihrer Anwendung im Medizin-, Robotik- oder Industriebereich entspricht. Zuverlässige Kommunikationsprotokolle ermöglichen die nahtlose Integration mit Rollstuhlsteuerungssystemen und Fernüberwachungsplattformen.

2.4 Sicherheitsmerkmale und Schutz

Sicherheitsvorkehrungen müssen priorisiert werden, um Vorfälle wie Brände oder Explosionen zu verhindern. Die häufigsten Sicherheitsvorfälle bei Elektrorollstühlen sind thermische Überhitzung, die zu katastrophalen Ausfällen führen kann.

"Lithiumbatterien für Elektrorollstühle Es wurde berichtet, dass sie Feuer fangen und explodieren können. Ein schwerwiegender Vorfall ereignete sich 2019, als eine Lithiumbatterie in einem Rollstuhl an Bord eines Flugzeugs explodierte und zur Annullierung des Fluges führte. Dieser Vorfall unterstreicht die ernsten Sicherheitsrisiken, die mit Lithiumbatterien in Elektrorollstühlen verbunden sind.

Um diese Risiken zu minimieren, sollten Sie die folgenden Sicherheitsvorkehrungen treffen:

• Verbesserte Akku-Konstruktion zur Reduzierung von Wärmeentwicklung und Wärmeausbreitung.

• Fortschrittliches Gebäudeleitsystem zur Echtzeitüberwachung von Spannung, Stromstärke und Temperatur.

• Gassensoren zur Früherkennung gefährlicher Gase bei der Batteriezersetzung.

Sie sollten außerdem wirksame Schutzschaltungen verwenden, darunter:

• Überladeschutz: Überwacht die Batteriespannung und unterbricht den Ausgang, wenn diese 4.4 V überschreitet.

• Tiefentladeschutz: Unterbricht die Entladung, wenn die Spannung unter 2.3 V fällt.

• Überstrom- und Kurzschlussschutz: Trennt die Batterie bei übermäßiger Stromaufnahme oder Kurzschlüssen.

Dank der kompakten Bauweise lässt sich der Lithium-Akku problemlos in Elektrorollstühle integrieren, ohne Kompromisse bei Sicherheit oder Leistung einzugehen. Testen Sie die Sicherheitsfunktionen vor dem Einsatz stets unter realen Bedingungen.

Teil 3: Testen, Warten & Langlebigkeit

3.1 Prüfverfahren

Um sicherzustellen, dass Ihr Lithium-Akkupack die Sicherheits- und Leistungsstandards für medizinische, robotische und industrielle Anwendungen erfüllt, müssen Sie strenge Testprotokolle einhalten. Beginnen Sie mit Kapazitäts- und Lasttests, um zu überprüfen, ob der Akkupack die erforderliche Spannung und Stromstärke liefert. Verwenden Sie Industriestandards wie beispielsweise:

• IEC 62133 für tragbare Lithium-Ionen-Batterien

• IEC 60086-4 für Primär-Lithiumbatterien

• IEC 61960 für Lithium-Sekundärzellen

• IEC 62281 für Transportsicherheit

• UL 1642, UL 2054 und UL 2271 für die Sicherheit von leichten Elektrofahrzeugen

Diagnosetools helfen Ihnen, Probleme frühzeitig zu erkennen. Die folgende Tabelle fasst gängige Tools zusammen:

Tipp: Prüfen Sie vor und nach der Prüfung immer auf Schwellungen, Risse oder Undichtigkeiten.

3.2 Leistungsüberwachung

Sie können die Lebensdauer Ihres Lithium-Akkus verlängern, indem Sie ihn täglich aufladen. Verwenden Sie intelligente Ladegeräte, die speziell für Ihr Elektrorollstuhlmodell entwickelt wurden. Reinigen Sie die Ladeanschlüsse regelmäßig, um die Ladeleistung zu erhalten. Laden Sie den Akku nach jeder Benutzung auf und vermeiden Sie es, ihn leer zu lagern. Wenn der Rollstuhl längere Zeit nicht benutzt wird, laden Sie den Akku alle zwei Wochen vollständig auf.

Hinweis: On-Board-Diagnose- und Predictive-Analytics-Plattformen helfen Ihnen, den Zustand der Batterie zu überwachen und Wartungsarbeiten zu planen, bevor Probleme auftreten.

3.3 Wartung und Austausch

Regelmäßige Wartung beugt vorzeitigem Ausfall vor. Die folgende Tabelle enthält die empfohlenen Wartungsintervalle:

Lagern Sie Ihren Akku bei 40–60 % Ladung an einem kühlen, trockenen Ort (20–25 °C). Vermeiden Sie extreme Temperaturen und direkte Sonneneinstrahlung. Anzeichen dafür, dass der Akku ausgetauscht werden muss, sind unter anderem Aufblähen, Risse, Zischen, Auslaufen, schneller Temperaturanstieg oder Rauchentwicklung. Entsorgen Sie alte Akkus stets umweltgerecht, um die Nachhaltigkeit zu fördern.

Sollten Sie Beschädigungen oder einen Leistungsabfall feststellen, tauschen Sie die Batterie umgehend aus, um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Sie gewährleisten Sicherheit und Zuverlässigkeit durch die Auswahl hochwertiger Zellen, die Integration eines robusten BMS und die Einhaltung strenger Dokumentations- und Testprotokolle.

• Verwenden Sie stets zertifizierte Ladegeräte und achten Sie auf optimale Ladetemperaturen.

• Arbeiten Sie mit zertifizierten Laboren zusammen und sichern Sie sich IATA- und UN38.3-Zertifizierungen zur Einhaltung der Vorschriften.

• Regelmäßige Wartung maximiert die Batterielebensdauer und -leistung.

FAQ

Welche Batterietechnologien eignen sich am besten für Steuerungssysteme von Elektrorollstühlen?

Sie können wählen aus Lithium-ionen, LiFePO4, Lithium-Polymerden fester Zustand Batterien. Technische Daten siehe Tabelle unten.

Welche Branchen profitieren am meisten von 24V (7S2P) Lithium-Akkus?

Den größten Nutzen erzielen Sie bei Medizin, Robotik, Sicherheitdienst, Infrastruktur, Unterhaltungselektronik und industriell Branchen.

Wie erhalten Sie einen maßgeschneiderten Lithium-Akkumulator für Ihre Anwendung?

Sie können eine anfordern maßgeschneiderte Batterielösung von Large Power.

Kontaktieren Sie unsere Ingenieure für eine kostenlose Beratung und ein maßgeschneidertes Batteriedesign.