Hengityslaitteen akkupaketin suunnitteluopas: 7S2P vs. 7S4P litiumioniakkukokoonpanot 24 V:n lääkinnällisille laitteille

Nopea vastaus

7S2P-akkupaketti on yleensä pienempi ja kevyempi, kun taas 7S4P-akkupaketti voi tarjota noin kaksinkertaisen kapasiteetin ja käyttöajan, kun molemmat käyttävät samaa kennomallia. 7S4P ei kuitenkaan ole automaattisesti parempi valinta jokaiselle lääketieteelliselle hengityslaitteelle. Oikea kokoonpano riippuu hengityslaitteen virrankulutuksesta, vaaditusta varakäyntiajasta, kotelon tilasta, painorajoituksesta, huippuvirrasta, latausstrategiasta ja riskienhallintavaatimuksista.

NMC-litiumionikennoissa 7S-konfiguraatio tuottaa tyypillisesti noin 25.2–25.9 V nimellisjännitteen ja saavuttaa 29.4 V täyteen ladattuna. 7S LiFePO4 -akku toimii eri jännitealueella, noin 22.4 V nimellisjännitteellä ja 25.55 V täyteen ladattuna. Nämä kemikaalit vaativat siksi erilaisia ​​latureita, suojauskynnyksiä ja virtaliitäntärakenteita.

Haluat ventilaattorin akkupaketin, joka tarjoaa ennustettavan varavirran vaarantamatta kannettavuutta, potilasturvallisuutta tai laitteen luotettavuutta. Oikein suunniteltu rakenne yhdistää laadukkaat kennot, kestävän Akun hallintajärjestelmä, redundantti suojaus, lämpötilan valvonta, turvallinen mekaaninen rakenne ja yhteensopivuus hengityskoneen tehoarkkitehtuurin kanssa.

Keskeiset ostokset

• Valitse 7S2P, kun kompaktit mitat ja pienempi paino ovat tärkeämpiä kuin maksimaalinen käyttöaika.

• Valitse 7S4P, kun ventilaattori vaatii pidemmän varakäyntiajan ja siihen mahtuu enemmän kennoja, painoa ja lämpökuormaa.

• Älä käsittele 7S-akun NMC- ja LiFePO4-versioita sähköisesti keskenään vaihdettavina.

• Mitoita akku ventilaattorin mitatun tehoprofiilin, vaaditun varakäyntiajan, muuntotehokkuuden, ikääntymisvaran ja turvamarginaalin perusteella.

• Käytä lääkinnällisten laitteiden riskienhallintaprosessia määrittääksesi suojaus-, valvonta-, vikasieto-, lataus- ja vaihtovaatimukset.

• Validoi koko akku- ja ventilaattorijärjestelmä sen sijaan, että luottaisit vain yksittäisten kennojen tai akkujen sertifiointeihin.

Osa 1: 7S2P- ja 7S4P-kokoonpanojen vertailu

1.1 Sähkö- ja kapasiteettivertailu

Merkintä 7S2P tarkoittaa, että seitsemän kennoryhmää on kytketty sarjaan ja kunkin ryhmän sisällä kaksi kennoa on kytketty rinnan. Tämä järjestely sisältää yhteensä 14 kennoa.

7S4P-konfiguraatiossa on myös seitsemän sarjaan kytkettyä ryhmää, mutta jokainen ryhmä sisältää neljä rinnakkaista kennoa. Siinä on siis 28 kennoa.

Kennojen sarjaankytkentä lisää akun jännitettä. Kennojen rinnankytkentä lisää kapasiteettia ja virtaominaisuuksia pitäen akun nimellisjännitteen muuttumattomana.

Esimerkiksi 3.5 Ah:n kennoja käytettäessä 7S2P-akun nimelliskapasiteetti on noin 7 Ah. Samoista kennoista rakennettu 7S4P-akku tarjoaa noin 14 Ah. Todellinen käyttökelpoinen kapasiteetti riippuu purkausvirrasta, lämpötilasta, katkaisujännitteestä, kennojen ikääntymisestä ja tehonmuunnostehokkuudesta.

1.2 Oikean kokoonpanon valitseminen

7S4P-kokoonpano tarjoaa enemmän varastoitua energiaa, mutta se ei tee siitä yleisesti ottaen parempaa. Lisäkennot lisäävät akun mittoja, painoa, kustannuksia, kokoonpanon monimutkaisuutta ja valvottavien ja validoittavien sähköliitäntöjen määrää.

7S2P-pakkaus voi olla sopivampi:

• Kannettavat ja kuljetusventilaattorit

• Kotihoitolaitteet, joilla on tiukat painorajoitukset

• Hengityskoneet, jotka käyttävät akkua pääasiassa lyhyisiin varavirtajaksoihin

• Rajoitetulla sisäkotelotilalla varustetut mallit

• Järjestelmät, jotka tukevat ulkoisia tai vaihdettavia varavirta-akkuja

7S4P-pakkaus voi olla sopivampi:

• Hengityskoneet, jotka vaativat pidemmän sisäisen varavirta-ajan

• Laitteet, joilla on suurempi jatkuva virrankulutus

• Järjestelmät, joiden on vähennettävä kunkin solun kuljettamaa virtaa

• Laitteet, joilla on riittävästi tilaa ja rakenteellinen tuki

• Sovellukset, joissa tarvitaan vähemmän akunvaihtoja

Valinnan tulisi noudattaa ventilaattorin tehobudjettia ja riskienhallintaprosessia sen sijaan, että yleisenä olettamuksena olisi, että useampi kenno tuottaa aina turvallisemman järjestelmän.

Osa 2: 7S2P vs. 7S4P perusteet

2.1 Mikä on 7S2P?

Kun näet tekstin ”7S2P”, se tarkoittaa, että seitsemän solua on rivissä. Tällaisia ​​rivejä on kaksi vierekkäin olevaa ryhmää. Tämä tekee akku 14 kennolla. Jokainen rivissä oleva kenno lisää jännitettä. Vierekkäin olevat ryhmät antavat enemmän tehoa käytettäväksi. Hengityslaitteissa käytetään LiFePO4-, NMC-, LCO- tai LMO-akkuja. 7S2P-paketti antaa noin 25.2VSe voi antaa tasaisen 5 A virran. Voit ladata sen 2 A:n virralla.

Valitse 7S2P, jos haluat kevyen ja pienen repun. Nämä reput sopivat hyvin kannettaville lääketieteellisille työkaluille tai vararepuiksi.

2.2 Mikä on 7S4P?

Jos tarvitset enemmän energiaa ja pidempää käyttöaikaa, valitse "7S4P". Seitsemän kennoa on rivissä, ja vierekkäin on neljä ryhmää. Tämä tekee paketista 28 kennoa. Jännite pysyy 25.2 V:ssa, mutta saat kaksinkertaisen tehon 7S2P:hen verrattuna. Näet tämän kokoonpanon kuvassa. tehohoidon hengityskoneet ja tärkeitä järjestelmiä. Suurempi akku antaa enemmän energiaa ja kestää pidempään.

Valitset 7S4P:n, kun tarvitset akun kestävän pitkään. Sairaalat ja klinikat käyttävät näitä pakkauksia, jotta hoito ei lopu.

2.3 Sarja- ja rinnakkaisilmiöt

On tärkeää tietää, miten sarja- ja rinnakkaiskytkentä muuttaa akkujen toimintaa ja varmistaa niiden turvallisuus. Sarjakytkentä nostaa jännitettä. Rinnakkaiskytkentä antaa enemmän tehoa. Kummallakin tavalla on omat vaikutuksensa.

• Ylikuormitussuoja pysäyttää latauksen 4.25 V:ssa.

• Ylikuormitussuoja toimii 2.75 V:ssa.

• Lämpötilatarkastukset pitävät pakkaukset turvassa -20 °C:sta 60 °C:seen.

• Oikosulkusuojaus suojaa pakettia vaurioilta.

• Pakkaukset noudattavat UL 2054 -turvallisuussääntöä.

Vinkki: Tarkista aina jokaisen kennon jännite ja lämpötila. Tämä auttaa ventilaattorisi akkupakettia pysymään turvassa ja toimimaan hyvin.

Osa3: Suorituskyvyn vertailu

3.1 Kapasiteetti ja suoritusaika

Kun valitset akkupakettia hengityskoneeseen, sinun on otettava huomioon kapasiteetti ja käyttöaika. 7S4P-kokoonpano tarjoaa enemmän akkutehoa kuin 7S2P. Tämä tarkoittaa, että akku kestää pidempään, mikä on erittäin tärkeää tehohoidossa. Sairaalat tarvitsevat akkuja tiukkojen sääntöjen täyttämiseksi. Alla oleva taulukko näyttää, kuinka kauan akun tulisi toimia:

Akun on toimittava vähintään 20 minuuttia. Monet sairaalat haluavat akkujen kestävän yli tunnin. 7S4P-akku auttaa sinua saavuttamaan nämä tavoitteet. Useammat rinnakkaiset kennoa antavat enemmän energiaa. Tämä on tärkeää turvallisuus ja varmistaa tuuletin toimii hyvin.

3.2 Paino ja koko

Akun kesto on tasapainotettava sen painon ja koon kanssa. 7S2P-akku on kevyempi ja pienempi. Voit käyttää sitä kannettavissa lääketieteellisissä työkaluissa tai varajärjestelmissä. 7S4P-akku on suurempi ja painavampi. Se on paras vaihtoehto, kun akun on kestettävä pitkään ja toimittava hyvin. Tätä kompromissia esiintyy myös robotiikassa, turvallisuudessa ja teollisuudessa. Sinun on tarkistettava, kestääkö laitteesi lisäpainon ja -tilan.

Huomautus: Tarkista aina, mitä laitteesi kestää, ennen kuin valitset akun.

3.3 Tehohoidon hengityskoneiden tarpeet

Tehohoidon hengityskoneet tarvitsevat tehokkaat akut ja hyvän turvallisuuden. Sinun on käytettävä akkupakettia, joka kestää pitkään ja täyttää hengityskoneen tarpeet. 7S4P-paketti tarjoaa pidemmän käyttöajan, mutta hengityskoneen on oltava hallinnassasi hyvin. Useampi kenno tuottaa enemmän lämpöä, joten tarvitset hyvät tuuletusjärjestelmät. Sinun on noudatettava lääkinnällisten laitteiden turvallisuusmääräyksiä. Hyvä tuuletus pitää akun turvassa ja hengityskoneen toiminnassa.

Näitä tarpeita nähdään myös muilla aloilla, kuten infrastruktuurissa ja teollisuudessa. Mutta lääkinnällisissä laitteissa turvallisuus ja ilmanvaihto ovat aina tärkeimpiä.

Osa4: Turvallisuus ja vaatimustenmukaisuus akkupakettien suunnittelussa

4.1 Ilmanvaihtojärjestelmät

Hyvä ilmanvaihtojärjestelmä pitää hengityskoneen turvassa. Kaksivaiheinen ilmanvaihto on erittäin tärkeää. Ensimmäinen vaihe päästää hieman kaasuaSe estää myös pölyn ja veden pääsyn. Jos paine nousee liian korkeaksi, toinen vaihe avautuu nopeasti. Tämä vapauttaa enemmän kaasua nopeasti. Nämä kaksi vaihetta auttavat estämään akun vikaantumisen, jos se kuumenee liikaa. Hallittu tuuletus ohjaa kaasut pois tärkeistä osista. Tämä vähentää vuotojen, tulipalojen tai räjähdysten riskiä. Näiden tuuletusjärjestelmien käyttö suojaa akkua ja hengityskonetta tarvitsevia ihmisiä.

4.2 Lämmönhallinta

Lämmönhallinta pitää akun viileänä ja toimivana oikein. Uudet järjestelmät käyttävät nestejäähdytystä ja erityisiä faasimuutosmateriaalejaNestemäinen jäähdytys siirtää lämpöä pois kennoista. Faasinmuutosmateriaalit imevät ylimääräistä lämpöä, kun akku työskentelee kovaa. Tämä estää akun ylikuumenemisen. Se pitää kaikki kennot samassa lämpötilassa. Hyvä lämmönhallinta auttaa akkua kestämään pidempään ja toimimaan paremmin. Tämä on erittäin tärkeää hengityskoneille, joita käytetään useita tunteja sairaaloissa. Tarkista aina, että suunnittelussasi on nämä ominaisuudet.

4.3 Lääketieteelliset standardit

Akkupaketteja valmistettaessa on noudatettava tiukkoja sääntöjä hengityskoneille. Nämä säännöt pitävät potilaat turvassa ja varmistavat, että tuote toimii oikein. Alla oleva taulukko näyttää tärkeimmät standardit:

Tarvitset myös ylilataus- ja ylipurkaussuojauksen. Tarvitset myös lämpötilan tarkistuksia ja oikosulkusuojauksen. Nämä toimenpiteet auttavat estämään ongelmia, kuten tulipaloja tai kaasuvuotoja. Varmista aina, että akkupakettisi täyttää nämä standardit ennen kuin käytät sitä hengityskoneessa.

Osa 5: Hengityslaitteiden käytännön suunnittelutekijät

5.1 Vaihdettava ja käytön aikana vaihdettava rakenne

Haluat hengityskoneesi toimivan jatkuvasti. Vaihdettavien akkujen ansiosta voit vaihtaa paristot nopeasti, kun virta laskee vähiin. Hot-swap-mallit antaa sinun asentaa uuden akun hengityskoneen ollessa vielä käynnissä. Tämä on erittäin tärkeää hätätilanteissa ja tehohoidossa. Monet lääketieteelliset, robotiikka- ja turvallisuuslaitteet käyttävät hot-swap-pakkauksia, jotta ne eivät lakkaa toimimasta. Sinun tulisi valita tuuletusjärjestelmä, jonka avulla akun irrottaminen on helppoa ja turvallista. Varmista aina, että tuuletusreitti on auki, kun vaihdat akkuja.

Vinkki: Lennossa vaihdettavat pakkaukset auttavat pitämään hengityskoneen käynnissä, mikä on erittäin tärkeää potilasturvallisuuden kannalta.

5.2 Lataus ja huolto

Lataaminen ja huolehtiminen Litium-akkupakettisi kestoikä pitenee. Tee seuraavat asiat:

• Pidä akku osittain ladattuna (40-60%) silloin, kun sitä ei käytetä.

• Älä anna akun kuumentua liikaa tai kylmentyä liikaa. Pidä se 15–25 °C:n lämpötilassa.

• Käytä vain valmistajan latureita ylilatauksen estämiseksi.

• Tarkkaile akun lämpötilaa latauksen aikana.

• Tarkista akku usein turvotuksen, halkeamien tai vuotojen varalta.

• Testaa akun teho ja kuormitus aikataulun mukaisesti.

• Älä anna akun tyhjentyä kokonaan ennen lataamista.

• Käytä latausta, joka tarkistaa lämpötilan turvallisuuden ja paremman latauksen takaamiseksi.

• Säilytä akkuja 40–60 %:n varaustasolla ja 10–25 °C:n lämpötilassa.

• Lataa akku joskus, vaikka et käyttäisi sitä, jotta se ei tyhjene.

Hyvä akunhallintajärjestelmä (BMS) tai suojauspiirimoduuli (PCM) auttaa tarkistamaan latauksen, lämpötilan ja tuuletuksen. Näitä järjestelmiä käytetään lääketieteellisissä, infrastruktuuri- ja teollisuuslaitteissa.

5.3 Laitteistointegraatio

Sinun on liitettävä akkuyksikkö ventilaattorin laitteistoon, jotta se toimii turvallisesti ja moitteettomasti. Alla oleva taulukko näyttää tärkeät asiat:

Sinun tulisi saada tuuletusjärjestelmä toimimaan yhdessä hengityskoneen ilmavirran ja jäähdytyksen kanssa. Hyvä suunnittelu pidentää akun käyttöikää ja pitää sen turvallisena lääketieteellisissä, robotiikka- ja teollisuuskäytöissä. Testaa aina tuuletus- ja akkujärjestelmä yhdessä varmistaaksesi, että ne täyttävät kaikki säännöt.

Osa 6: Sovellussuositukset

6.1 Suoritusajan ja kapasiteetin tarpeet

Sinun on varmistettava, että akku kestää niin kauan kuin hengityskoneesi tarvitsee. Sairaaloissa akkujen on yleensä kestettävä 2 ja 4 tuntiaJotkut erikoisventilaattorit voivat kestää jopa 8 tuntia. Akun kesto tulee aina tarkistaa, erityisesti hätätilanteissa tai tehohoidossa. Sairaalat vaihtavat akut, kun ne kestävät 25 % vähemmän aikaa tai niiden varaus on alle 70 %. Sinun on myös tarkistettava, pysyykö jännite tasaisena laitetta käytettäessä. Tämä auttaa varmistamaan, että ventilaattorisi ei lakkaa toimimasta ilman varoitusta.

• Useimmat hengityskoneet toimivat akulla 2–4 ​​tuntia.

• Jotkut huippumallit voivat kestää jopa 8 tuntia.

• Vaihda paristo, jos:

  • Teho laskee alle 70%

  • Akku kestää 25 % vähemmän aikaa

  • Jännite ei ole tasainen

Sinun tulisi valita litium-akkupaketti (LiFePO4, NMC, LCO, LMO), joka täyttää tai ylittää nämä vaatimukset. Tämä on tärkeää lääketieteellisissä, robotiikka-, turvallisuus- ja teollisuuslaitteissa.

6.2 Paino ja kannettavuus

Sinun on otettava huomioon paino, kun valitset akkua kannettaviin hengityskoneisiin tai kenttätyökaluihin. Kevyemmät akut helpottaa laitteen kantamista ja käyttöä hätätilanteissa, sotilastehtävissä tai kuljetuksessa. Sinun tulisi löytää hyvä tasapaino akun keston ja painon välillä. Painavammat akut voivat kestää pidempään, mutta niitä on vaikeampi käyttää maastossa.

Sinun tulisi miettiä, missä ja miten aiot käyttää laitetta. Lääketieteen, turvallisuuden ja infrastruktuurin työpaikoilla sekä akun kesto että paino vaikuttavat laitteen toimintaan.

6.3 Kustannukset ja toimitusketju

Sinun on mietittävä kustannuksia, kuinka helppoa paristoja on saada ja onko ne valmistettu hyvällä tavalla. Sinun tulisi tarkastella kokonaiskustannuksia, mukaan lukien sitä, kuinka usein sinun on ostettava uusia paristoja, kun ne menettävät tehonsa. Hyvät toimittajat auttavat sinua välttämään paristojen odottamista tai niiden loppumista. Sinun on myös varmistettava, että paristot on valmistettu vahingoittamatta ympäristöä tai käyttämättä konfliktimineraaleja. Lue lisää kestävyydestä ja konfliktimineraaleista.

• Valitse toimittajat, jotka osoittavat LiFePO4-, NMC-, LCO- ja LMO-kennot.

• Tarkista akun kesto ja suunnittele niiden vaihto ajoissa.

• Etsi toimitusketjun ongelmia lääketieteen, robotiikan, turvallisuuden ja teollisuuden työpaikoilla.

Vinkki: Hyvä toimitusketju ja turvallinen hankinta auttavat pitämään laitteesi toimintakunnossa ja noudattamaan sääntöjä.

Opit, että 7S4P:llä on suurempi kapasiteetti ja se kestää pidempään kuin 7S2P. Siksi se toimii parhaiten tehohoidon hengityskoneissa. Sinun on tarkistettava ilmanvaihto, lämmönhallinta ja jos se seuraa... lääketieteelliset säännötTestaa aina akkupakettisi paineen tasaus, veden ja pölyn pitäminen loitolla ja kaasun päästäminen ulos hätätilanteissa. Jos haluat lisätietoja, katso suunnittelua käsitteleviä taulukoita tai lue sääntöoppaat.

Vinkki: Valitse akku, joka sopii käyttöiän pituudelle, pitää ihmiset turvassa ja noudattaa laitteesi sääntöjä.

FAQ

Mikä on 7S4P-litiumioniakkupaketin tärkein etu hengityskoneissa?

7S4P-akku tarjoaa enemmän tehoa ja kestää pidempään. Se sopii parhaiten sairaaloissa ja klinikoilla käytettäviin hengityskoneisiin. Tämä kokoonpano toimii LiFePO4-, NMC-, LCO- ja LMO-kemikaalien kanssa.

Miten varmistat akkujen turvallisuuden lääkinnällisissä laitteissa?

Tarvitset kaksivaiheisen ilmanvaihdon, lämmönhallintajärjestelmän ja akunhallintajärjestelmä (BMS)Nämä ominaisuudet estävät akun ylikuumenemisen. Ne auttavat pitämään potilaat turvassa. Noudata aina IEC 60601-1- ja UL 2054 -standardeja.

Miksi lääkinnälliset laitteet tarvitsevat ylilataus- ja ylipurkaussuojauksen?

Ylikuormitus- ja ylipurkaussuoja pitävät litiumakkupaketit turvassa. Nämä järjestelmät auttavat estämään tulipaloja ja pidentämään akkujen käyttöikää. Sinun tulisi tarkistaa nämä ominaisuudet LiFePO4-, NMC-, LCO- ja LMO-akuissa.

Voiko hengityskoneiden litium-akkupaketteja vaihtaa käytön aikana?

Kyllä, voit vaihtaa akkuja käytön aikana, jos ventilaattorisi sen sallii. Tämä antaa sinun vaihtaa akut sammuttamatta laitetta. Se auttaa pitämään lääketieteelliset, robotiikka- ja turvallisuuslaitteet toiminnassa koko ajan.

Mikä on ventilaattorien akuissa käytettyjen litiumioniakkujen tyypillinen käyttöikä?

LiFePO4-akut kestävät yli 2 000 käyttöjaksoa. NMC-, LCO- ja LMO-akut kestävät yli 1 000 käyttöjaksoa. Valitse tarpeisiisi sopiva kemia käyttöajan ja vaihtotarpeiden mukaan.