客製化 BMS 解決方案如何改善醫療設備中的電池監控

2025 年 9 月 30 日

黃志雄博士

本人擁有16年鋰電池研發經驗及10年電源研發經驗，熟悉從材料選購型、電芯設計到系統整合的全流程技術。長期致力於高性能、安全、長壽命的電池及電源系統的研發，擁有豐富的工程實務與專案管理經驗，參與並主導了國內外多項重點研發及產業化專案。

醫療裝置可靠性取決於先進的電池管理。醫療設備面臨獨特的安全和報告需求。您可以透過客製化的電池管理系統 (BMS) 解決方案來滿足這些需求，鋰電池組.

醫療設備中高達 50% 的系統故障是由電池故障引起的。
物聯網監控可改善即時充電狀態 (SoC) 和健康狀態 (SoH) 數據，進而提高病患安全性。

關鍵要點

客製化 BMS 解決方案提高醫療設備中電池的性能和可靠性，降低可能危及病人安全的故障風險。
即時監控電池充電狀態 (SoC) 和健康狀態 (SoH) 可實現預測性維護，確保設備有效率且安全地運作。
投資於客製化鋰電池組具有先進的 BMS 功能可降低維護成本並提高設備正常運作時間，最終使醫療保健營運受益。

第 1 部分：醫療設備的客製化 BMS 解決方案

1.1 BMS概述

您依靠醫療設備在關鍵環境中提供一致的效能。客製化 BMS 解決方案在滿足這些設備獨特的電壓、電流和散熱需求方面發揮著至關重要的作用。與標準電池管理系統不同，客製化BMS解決方案旨在滿足每種醫療應用的特定需求。

獨特之處	標準BMS	客製化 BMS 解決方案
操作功能	基本保護	進階功能：充電狀態、健康狀態、睡眠模式、雙重保護
安全指引	安全功能有限	根據醫療器材需求客製化增強安全性

客製化電池管理系統 (BMS) 解決方案整合了先進的監控和控制功能。您可以受益於即時充電狀態和健康狀態數據，從而預測電池行為並延長設備使用壽命。這些解決方案還支援睡眠模式和雙重保護，從而降低意外故障的風險。

小提示: 客製化鋰電池組配對智慧樓宇管理系統提供卓越的電池性能和電池效率，特別是在便攜式醫療設備中。

1.2 安全性和可靠性

在醫療保健領域，安全性和可靠性至關重要。客製化BMS解決方案能夠應對醫療設備面臨的最常見挑戰：

透過預測性維護實現長期可靠性，以最大限度地減少故障。
人因工程，提供直覺的介面和清晰的警告。
醫療設備對電源的要求多種多樣，需要多功能的 BMS 設計。
快速充電功能由先進的充電控制演算法管理。

客製化電池管理系統 (BMS) 解決方案可確保呼吸器和病人監視器等設備不停機運作。醫院依賴持續供電，任何中斷都可能威脅病人安全。先進的保護機制會在異常情況下啟動安全程序，例如電路關閉或充電控制修改。平衡功能可平衡電池電壓，增強電池組效能並確保電池效能均勻衰減。

獨特之處	產品說明
保護機制	出現異常時啟動安全程序
平衡	均衡電池電壓以實現一致的性能
高可靠性	提供系統級安全性和持續運行
高效率的熱管理	保持最佳電池溫度
客製化靈活性	允許修改韌體、硬體和協議

定制鋰電池電池組採用先進的化學材料，例如鋰錳氧化物 (LMO) 和鋰鐵二硫化物 (LiFeS2)，其標稱電壓分別為 3.0 V 和 1.5 V。這些化學材料具有高能量密度和低內阻，使其成為數位和便攜式醫療應用的理想選擇。

請注意： 醫療級鋰電池必須符合嚴格的安全標準，例如 IEC 60601、ANSI/AAMI ES 60601-1 和 UL 2054。這些標準可以保護病人和醫護人員。

您還必須考慮監管要求。歐盟電池法規 2023/1542 和 UN38.3 建議要求對醫療設備中的電池進行嚴格的測試和認證。客製化 BMS 解決方案透過整合保護電路模組、電池平衡和即時通訊協議，幫助您滿足這些標準。

1.3 能量需求

醫療設備需要精準的能源管理。客製化的BMS解決方案可根據每台設備的電壓、電流和散熱需求進行量身定制。您將受益於過充、過放、短路和熱失控保護。平衡功能可延長電池壽命，而充電狀態和健康狀態評估則可提供準確的電池狀態。

電池類型	額定電壓	比能量（Wh/kg）
鎳鋅（NiZn）鹼性電池	1.5V	200
錳酸鋰（LMO）	3.0V	280

Custom Power 開發用於外科手術、急診室和治療實踐的電池組。工程團隊根據設備要求客製化每個電池組，確保符合 ANSI/AAMI ES 60601-1 和其他相關標準。環境適應性至關重要；客製化電池管理系統 (BMS) 解決方案能夠承受極端溫度、濕度、衝擊和振動。

採用主動電池平衡功能的節能 BMS 可延長電池壽命並提高效能。
即時能量指示和改進的電池組性能減少了設備停機時間。
成本效益分析表明，客製化 BMS 解決方案可降低維護成本並提高電池效率。

客製化電池管理系統 (BMS) 解決方案還能解決常見的故障模式，例如電池不平衡、過充、充電不足、溫度相關問題以及通訊錯誤。過充檢測、熱管理和定期維護協議等功能可確保電池可靠運作並延長其使用壽命。

警報： 先進的電池管理系統 (BMS) 功能（包括電量計量和健康狀態追蹤）可能會增加設計和組件成本。然而，這些投資可以透過降低維護費用和提高設備可靠性來獲得回報。

您可以透過選擇具有智慧型BMS的客製化鋰電池組來優化放電深度並最大化電池性能。這些解決方案提供了現代醫療保健環境所需的靈活性和可靠性。

第 2 部分：客製化鋰電池組中的 SoC 和 SoH 報告

2.1 SoC 和 SoH 指標

準確估算充電狀態和健康狀態對於優化醫療環境中的電池壽命和設備可靠性至關重要。您需要依靠精確的 SoC 數據來了解客製化鋰電池組中剩餘的可用電量。最可靠的方法是使用公式 SOC = 1 – Qm/QD 計算 SoC，該公式將放電時間和電池電壓關聯起來。這種方法可為鋰離子、鋰聚合物和磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 化學電池提供一致的結果。

對於 SoH，膨脹力分析已成為一項領先技術。您將受益於全場表面應力分析，該分析整合了電池介面的變形。此方法具有卓越的抗噪能力，並能捕捉累積衰減，讓您更清晰地了解電池老化情況。基於模型和數據驅動的方法也支援 SoH 估算，使用數學模型和特徵資料集來繪製電池健康狀況隨時間的變化圖。

小提示: 準確的 SoC 和 SoH 指標可協助您安排維護並避免意外的設備故障，這在醫療保健環境中至關重要。

2.2 即時監控

即時監控徹底改變了您管理電池供電醫療設備的方式。您可以即時追蹤電池狀態，減少人工檢查並實現預測性維護。智慧電池技術和 Intelli-Connect 等平台使用先進的感測器和演算法來測量溫度、電流和電壓。這些系統透過區域網路 (LAN)、蜂窩數據機或衛星連線傳輸數據，確保您無論設施的基礎設施如何都能及時收到更新。

科技	功能
智慧電池技術	實現備用電池的遠端監控，減少人工檢查並實現預測性維護。
智慧連線	使用先進的演算法和感測器來測量即時電池狀況，如溫度、電流和電壓。
資料傳輸方法	靈活的資料發送選項，包括 LAN、2G/3G 數據機或衛星數據機，以確保有效監控。
雲存儲	資料安全地儲存在 Microsoft Azure 中以供分析和洞察。