攜帶式氧氣濃縮器電源解決方案：4S2P鋰電池組的容量和運行時間計算

2026 年 4 月 20 日

範浩博士

技術總監，擁有20年鋰電池研發設計經驗，精通電池結構優化、性能提升及安全技術，在高能量密度電池、防爆電池、長壽命電池開發方面擁有豐富的實際項目經驗，參與並領導了多個大型電池研發及產業化項目。

可靠的電源解決方案便攜式製氧機在危急情況下，為每位患者運行。您需要計算容量和運行時間。 4串2並鋰電池組使用簡單的公式即可計算。下表顯示了氧氣濃縮器應用中 4s2p 鋰離子電池的運行時間如何由電池電壓、容量和總能量決定。電池配置、化學成分和完善的安全系統確保了可靠運作。

計算類型	公式	計算示例
總容量（安時）	單一電池容量（Ah）× 並聯電池數量	3 安時 × 2 = 6 安時
總電壓（伏特）	單顆電池標稱電壓 (V) × 串聯電池數量	3.7V × 4 = 14.8V
總能量（瓦時）	總容量（Ah）× 總電壓（V）	6Ah × 14.8V = 88.8Wh
運行時間（小時）	總能量（瓦時）÷ 功率消耗（瓦）	88.8瓦時 ÷ 20瓦 = 4.44小時

關鍵要點

了解鋰電池的 4s2p 配置。這種配置可使容量翻倍並延長運行時間，從而確保便攜式製氧機的可靠供電。
計算運行時間的方法是將總能量 (Wh) 除以功率消耗 (W)。這有助於預測電池的續航時間，確保氧氣供應不間斷。
選擇符合醫療標準的電池組，將安全放在首位。遵守安全法規能夠保護患者並確保可靠運作。

第一部分：4S2P鋰電池組基礎知識及運行時間計算

1.1 4S2P 配置詳解

為了在便攜式製氧機方面做出明智的選擇，您需要了解 4s2p 鋰電池組的結構。在這種配置中，您將四個鋰離子電池串聯起來以提高電壓，然後將其中兩組串聯電池並聯起來以使容量翻倍。這種配置總共使用八個電池。

與 4s1p 電池組相比，4s2p 配置的容量翻倍，從而延長了氧氣濃縮器的運作時間。
採用 4s2p 配置的 8 個 18650 電池可提供兩倍的能量存儲，同時保持 14.8V 的相同電壓輸出。
並聯設計提供了冗餘機制，即使其中一個電池發生故障，也能確保持續供電。這項特性對於關鍵醫療應用至關重要，因為不間斷的氧氣供應對病人安全至關重要。

該設計支援延長運行時間和提高可靠性，使其成為便攜式氧氣濃縮器等醫療設備電源解決方案的首選。

1.2 電壓、容量和能量（瓦時）

在為攜帶式製氧機選擇電池組時，必須評估三個核心參數：電壓、容量和能量。

參數	價值
滿充電壓	16.8伏
額定電壓	14.8伏
已解除評級	12伏至12.8伏

在4串2並鋰電池組中，總容量由各個電芯的標稱容量決定。四個電芯串聯時，電壓為14.8V（3.7V乘以4）。兩個電芯並聯後，容量翻倍，因此4串2並配置的總容量是單一電芯串聯的兩倍。

例如，如果每個電芯的標稱容量為 4000mAh (4Ah)，則總容量為 8000mAh (8Ah)。能量輸出計算如下：

規格	價值
額定電壓	14.8V
容量	8000mAh
能量輸出	118.4Wh
計算方法	14.8V × 8Ah

這種高能量密度滿足了便攜式氧氣濃縮器的嚴格要求，確保患者獲得持續的氧氣治療。

1.3 便攜式氧氣濃縮器運行時間公式

您可以將總能量（以瓦時為單位）除以製氧機的功耗（以瓦特為單位）來估算 4s2p 鋰電池組的運行時間：

Runtime (hours) = Total Energy (Wh) ÷ Device Power Consumption (W)

設備的功耗直接影響運轉時間。現代製氧機的先進功能可能會增加功耗，即使電池容量有所提升，也會縮短有效運作時間。 4串2並的配置會影響電池組內部的功率分配和管理方式，進而影響整體效能和運行時間。

小提示: 務必查看設備的額定功率，並考慮任何可能增加耗電量的附加功能。準確的運行時間預測有助於確保每位患者都能獲得不間斷的氧氣供應。

1.4 運行時間計算範例

我們來看一個實際例子。假設你有一個 4s2p 的鋰離子電池組，標稱電壓為 14.8V，容量為 8Ah (8000mAh)。總能量為：

Total Energy (Wh) = 14.8V × 8Ah = 118.4Wh

如果您的手提式製氧機消耗 25 瓦功率：

Runtime (hours) = 118.4Wh ÷ 25W = 4.74 hours

此計算可讓您清楚估算出電池組在需要充電或更換之前能為製氧機供電多久。對於關鍵醫療應用，請務必預留安全餘裕，以應對電池老化和意外的電源突波。

選擇合適的化學成分和容量以確保可靠性

您必須選擇合適的鋰離子電池化學體系，以平衡能量密度、安全性和循環壽命，從而滿足您的應用需求。常見的化學系統包括NMC（鎳錳鈷）、LCO（鈷酸鋰）、LMO（錳酸鋰）、LiFePO4（磷酸鐵鋰）和LTO（鈦酸鋰）。每種化學體係都有獨特的優點：

化學	平台電壓	能量密度 (Wh/kg)	循環壽命（循環）
NMC	3.6-3.7V	150-220	1000-2000
液態二氧化碳	3.7V	150-200	500-1000
改性活生物體	3.7V	100-150	300-700
磷酸鐵鋰	3.2V	90-120	2000-5000
LTO	2.4V	70-80	5000-15000

鋰離子電池因其高能量密度而備受青睞，這對於便攜式醫療設備的續航時間至關重要。由於鋰離子電池化學特性存在潛在危險，安全機制至關重要，例如過熱關斷和過流保護等功能必不可少。電池容量會隨著循環次數的增加而衰減，進而影響續航時間。在評估設備性能時，必須考慮這種衰減。

先進的電量計積體電路 (IC) 可協助您開發安全可靠且能準確預測剩餘運作時間的電池組。醫療專業人員依靠精準的電量計來確保設備保持足夠的電池容量以維持運作。有關電池管理系統 (BMS) 的更多信息，請參閱我們的 BMS 指南。有關醫療領域的應用場景，請造訪我們的醫療應用程式頁面。

透過了解這些基本原理，您可以選擇能夠為每位患者和每個關鍵應用提供更長運行時間、更強安全性和更可靠性能的電源解決方案。

第二部分：攜帶式氧氣濃縮器的電源解決方案及實際考量

2.1 逐步運行時間計算過程

您可以按照以下清晰的步驟確定便攜式製氧機電池組的運行時間：

計算總能量容量。將電池組的總容量乘以其總電壓。
例如：如果您的電池組容量為 12Ah，電壓為 11.1V，則總能量容量為 133.2Wh。
確定您的製氧機的功率消耗量（以瓦特為單位）。
將總能量容量除以聚光器的耗電量，即可估算運作時間。
例如：如果設備使用 20W，則運行時間等於 133.2Wh 除以 20W，結果為 6.66 小時。

這種方法可以幫助您選擇能夠為病人監護儀和氧氣治療提供可靠電源的解決方案。

2.2 影響實際運轉時間的因素

便攜式製氧機中4串2並鋰電池組的實際運作時間會受到多種因素的影響：

放電倍率：高放電倍率會降低續航時間。例如，一顆 4s2p 6700mAh 的電池以 9.75A 的電流放電，可能只能持續 20 分鐘。
設備設定：較高的氧氣流量會增加電力消耗並縮短運轉時間。

電池老化：隨著時間的推移，電池容量會下降。環境條件，例如極端溫度，也會影響電池效率和使用壽命。

規格	產品說明
總能量容量	表示每次充電後可提供的最大電量儲備。
生命週期評級	在出現明顯效能下降之前，完全放電和充電循環的次數。
充電時間	電池充滿電所需時間通常為 2-3 小時。

為最大限度地延長電池壽命，請避免電池完全耗盡，將電池部分充電後存放，並每 2-3 年更換一次。

2.3 安全、可靠性與健康管理系統（HMS）

在為便攜式製氧機選擇鋰離子電池組時，必須優先考慮安全性和防護性。醫療器材必須符合 ANSI/AAMI ES 60601-1、IEC 62133、IEC 60086 第 4 部分和 UL 1642 標準。這些標準確保了病患監視器和製氧機的安全、可靠性和防護性。鋰電池屬於第 9 類危險品，因此必須符合 UN 38.3 標準才能安全運輸。
一套強大的健康管理系統 (HMS) 或電池管理系統 (BMS) [請參閱我們的 BMS 指南] 可監控電池健康狀況、防止過充度並提供過熱保護。此系統對於保障病患照護的連續性和延長運作時間至關重要。