Transcript Bly-syra Batterier - BatteriGrossisten

Batteriunderhåll på sjukhus
Isidor Buchmann
Cadex Electronics Inc.
Överblick
Vilket är det bästa batteriet för sjukhus
De fyra hemligheterna bakom batteriets
livslängd
Det smarta batteriet / SMBus /smart battery
Bränslecellen
Få ut så mycket som möjligt från ditt batteri
Snabbtestning av batteriet
Batteri underhåll
Ej uppladdningsbara batterier har
hög energitäthet
Gravimetric Energy Density (Wh/kg)
300
Wh/kg
250
200
Non-rechargable
150
Rechargable
100
50
0
Lead
acid
NiMH
Li-ion
Alkaline
Lithium
primary
… men låg energitäthet
Gravimetric Energy Density (Wh/kg), rated and
actual energy
300
‘Rated’ relaterar
till en köksklocka
250
Wh/kg
200
Rated
150
Actual
100
50
0
Lead acid
NiMH
Li-ion
Alkaline
Lithium
‘Actual’ relaterar
Primärcellen (alkaliska ej laddningsbara “vanliga”
batterier) kan inte leverera hög kraft/ström
till ett kraftverktyg
Uppladdningsbara batterier
Nickel-Cadmium, NiCd, sedan 1950
Nickel-Metal-Hydride, NiMH, sedan1990
Tålig, lång hållbarhet
Hög urladdnings nivå
Bra temperaturområde
Ekonomiskt i inköp
Genomsnittlig energitäthet
NiCd är inte möljövänlig
Tvåvägsradio, el-handvertyg, medicinsk utrustning
Lithium-ion
Det finns två Li-ion system:
Kobolt, utvecklade av Sony 1991
- Har hög energidensitet;
- Inte lämpad för kraftiga urladdningar
- Säkerhetsrisker
- Används i mobiltele, laptop & kamera
Magnesium [1996]; Fosfat [2006]
- Har hög krafttäthet
- Bra termisk stabilitet
- Lägre kapacitet än Kobolt
- För defibrillatorer & el-handverktyg
Permanent kapacitetsförlust av Li-ion
per år
För bästa
resultat, förvara
batteriet svalt och
delvis laddat i tätt
emballage så att
det inte uppstår
kondens /
fuktskador.
Slutna (VRLA) Bly-syra Batterier
”Ventil reglerade blybatterier”
Servar en unik nisch: svår att ersätta
Mest ekonomisk för stora kraftapplikationer
Billiga och tåliga
Låg energitäthet
Begränsad livscykel
Rullstolar, nödbelysning
och UPS
Energitäthet Jämförelse
av uppladdningsbara batterier
Hög energitäthet kan
kompromissa
säkerhet och
livslängd.
Vilket är det bästa uppladdningsbara batteriet?
Nickelcadmium
Nickel-metalhydride
SLA
Kapslade bly
syra batterier
Lithium-ion
cobalt / kobolt
Lithium-ion
- magnesium
- fosfat
Energitäthet
(Wt/kg)
45-80
60-120
30-50
150 - 190
90 - 120
Livscykel ggr
vid 80% kapacitet
1500
300 - 500
200 - 300
300 - 500
500 - 1000
Laddtid
1-2t
2 – 4t
8 – 16t
1.5 – 3t
1t eller mindre
Självurladdning
per månad
20%
30%
5%
1.25V
1.25V
2V
3.6V
3.6V / 3.3V
2C
0,5C
0,5C
1C
3C
30 - 60 dagar
60 - 90 dagar
6 månader
Cell Volt
Laddningsström
Underhåll
Säkerhet
Termiskt stabil
säkring rekommenderas
Termiskt stabil
Finns sedan
1950
1990
1970
Giftigt, miljöfarligt
Hög
Låg,
Hög
Mindre än 10%
Behövs inte
Stabil till 150C
Stabil till 250C
Säkerhetskrets
obligatorisk
säkerhetskrets
rekommenderas
1991
1996 / 2006
Mycket låg
De fyra hemligheterna bakom batteriets livslängd
1- Tidspåverkad kapacitet
Mängden laddning som ett batteri kan lagra minskar
gradvis beroende på användandet och ålder
Normal kapacitet på ett nytt batteri är
100%
Batteriet bör bytas vid 80-90%.
Batteriet kan sjunka till en lägre nivå
beroende på applikation innan det
ersätts.
Minnet gjort synligt
Orsaker till batteriets
försämring
I Nickelbaserade batterier, kan
stenbildning innebära förlust i
minne  (kristallisering).
Bly-syra batterier blir dålig av
sulfatoxidation och gallerkorrosion
Li-ion batterier tappar kapaciteten
på grund av celloxidation
De fyra hemligheterna
2 – Ökande Intern Resistans
Intern resistans
styr över “flödet”.
Resistansen ökar med
. användandet och åldern
Går inte att åtgärda
Låg resistans
Hög resistans
De fyra hemligheterna
3 – Ökande självurladdning
Vanligast på nickelbaserade
batterier.
För varje 10C så dubbleras
självurladdningen.
Ökar vid stor användning
och ålder.
Fakta om självurladdning
Största förlusten sker direkt efter laddning.
Nickelbaserat: 10-15% efter 24tim, sedan 10-15% per månad
Li-ion:
Bly-syra:
~10% efter 24tim, sedan 5% per månad
~3% används av säkerhetskretsen
~5% per månad
Självurladdning av NiCd
De fyra hemligheterna
4 – För tidig spänningsavstängning
Det går inte att använda all lagrad
batterienergi
Vissa utrustningar stängs av för tidigt.
Värme sänker batteriets spänning
som sedan resulterar i en tidig
avstängning av batteriet.
Summering
Batteriet är en produkt som mattas ut av åldern och blir
sämre på att hålla laddningen.
Det första året, fungerar systemet på grund av att batteriet
är fräscht.
I de efterföljande åren börjar en del batterier tappa
kapaciteten och tillförlitligheten sjunker.
Nya batteripack köps in, och batteriflottan blir en blandning
av nya och fallerande batterier.
Det är då batterihuvudvärken kommer in.
Ett batteriunderhållssystem löser problemet.
Det smarta batteriet
“Batteriet är som ett vilddjur
och artificiell intelligens
tämjer det”
Hur fungerar bränslemätaren?
En krets mäter energin
som går in och ut i batteriet.
En display visar resterande
SoC (stat of charge) /
laddstatus.
Singe Wire
Two Wire or SMBus
-Trådlös
utrustning
- Laptops
- Skanners
- Medicinska
instrument
• Batteri [+]
• Batteri [-]
• Data/Clock
• Temperatursensor
• Batteri [+]
• Batteri [-]
• Data
• Clock
• Temperatursensor
• Brytare kan finnas
Hur läser man ut och med vad ?
Bra
SoC State of Charge / laddstatus
informationen berättar bara lite
om batteriets kondition.
Ett batteri kan vara fulladdat,
displayen visar 100%, men den
energi som kan användas är
bara 50%...
Dålig
Ett dåligt batteri kan jämföras med
en bensintank fylld med sten.
Bränslemätaren
visar FULL.
Allting verkar
normalt, förutom att
den resta sträckan
blir betydligt kortare.
Att fylla upp tanken
går fort, eftersom
tanken rymmer lite
bränsle.
Det smarta batteriet (fortsättning)
Positivt:
Erbjuder laddstatus
“spelar in” batterihistoria
Kommer ihåg användare
av periodisk service
Negativt:
Höjer batterikostnaden
med 25%
Kräver en specialladdare
Kräver periodisk
batterikalibrering
Tyvärr fungerar inte
batterihistoria och minnet
alltid på grund av många
tillverkare av batterier
Varför behövs batterikalibrering?
För att korrigera spåringsfelen mellan det
kemiska och digitala batteriet.
för att
Kretsen inte kan följa energiflödet in och ut
helt rätt.
Varje cykel plussar på ca 1% fel.
Självurladdning lägger till avvikelse.
Hur kalibrerar man ett smartbatteri?
Full-ladda batteriet, ladda ur det fullständigt, ladda upp
det igen i utrustningen eller i en batterianalysator.
Kalibrera var tredje månad, eller efter 40 upp och
urladdningar för att få en säkrare avläsning.
När man kalibrerar
sätts elektroniska
flaggor ut.
Bränsle cellen
En bränslecell är en elektrokemisk anordning som
kombinerar hydrogen och oxygen så att den producerar
elektricitet, vatten och värme.
1839, Sir William Grove tillverkar den första bränslecellen
1960-, kraftkälla inom ”rymdkapplöpningen”
1980-, experimenteras med för att driva bilar och bussar.
2000-, miniatyr bränslecell.
Metanol som bränsle (Direct methanol fuel cell)
Behöver inte komprimerad hydrogengas
Lågt pris, lättanvänd och snabbt påfylld
Ger upp till 900Wh; energidensitet 102 Wh/l
Låg effektivitet (30% max)
Ger 300mW
kontinuerlig
kraft →
Hydrogen som bränsle (PEM)
Hög effektivitet (50%)
Upp till 450Wh/l i energidensitet
Bränsle transporter, påfyllning
Inte kommersiellt tillgänglig
Bränslecell för ficklampa och
cykellampa.
21cc behållare motsvarar energin
från 10st AA alkaliska batterier.
Begränsningarna
Uppstarten tar lång tid, begränsat temperaturområde.
1V utspänning per cell; 0.6V under laddning.
Hög intern resistans. Snävt kraftuttag, se bild.
Behöver ett batteri till start, Bränslecellen laddar efter start.
Högt pris.
Bränslecellen har en
snäv bandbredd där
man kan ta ut kraft
Få ut det mesta av dina batterier
Använd en normal laddare med urladdare
Undvik djupa urladdningar
Förvara batteriet svalt
Exempel på highpower Li-ion
Laddning vid låg temperatur
Uppladdningsbara batterier kan användas under ett
brett temperaturområde. Laddning är annorlunda.
Nickelbaserade: Sakta laddning (0.1C) under +5C
Snabbladdning mellan +5 to 45C
Lithium-ion:
Ingen laddning är tillåten under 0C
Bly-syra:
Under 0C, full laddning kan inte bli
nådd, på grund av spänningsökning.
Ladda bly-syra batterierna rätt!
Bly-syrabatterier kan inte snabbladdas, dom
behöver 8-14 timmars laddning.
Om batteriet inte är mättat, så kommer det att oxidera.
Varför håller ett Bly-syra batteri längre
i en golfbil än i en rullstol?
2 års
batterigaranti
Får bara 7 tim uppladdning
4 års
batterigaranti
Får en full 14 timmars uppladdning
Batteriunderhåll
Batteriunderhåll består av periodiska
hälsotester.
Det finns två olika tester
Snabbtestning
Fullservice
Bild från Ottawa Heart Institute
Batteri snabbtest
Cadex QuickSort™ kontrollerar Li-ion på 30 sek.
Baserat på elektorokemisk dynamisk reaktion.
Inbyggd i Cadex C7000 C-Serien Batterianalysator.
Sorterar in batterierna i Poor, Low och Good.
Den Nordamerikanska underhållsmodellen
University of Ottawa Heart Institute är ett 140 bäddars
Cardiac Care Organisation (dotterbolag till Ottawa
Hospital)
Sjukhuset behandlar varje batteri
som en tillgång och använder
därför ett underhållsprogram.
Ottawa Hospital har 12 Cadex
batteri analysatorer.
Cadex förser alla stora sjukhus i
Nord Amerika med analysatorer.
I Sverige har över 25% av alla
sjukhusen minst en Cadex.
Inköp
Ett godkänt batteri kostar SEK 1000,Ottawa Hospital köper in samma typ av batteri från
en annan leverantör för SEK 300,Före godkännandet så är
batterierna kvalificerade
med Cadex Batterianalysator.
Sjukhuset hittar inga skiljaktigheter
mellan ett 300 och ett 1.000
kronors batteri i analysatorn.
Specialtillverkad batteriadapter
Service inspektioner av bly-syra batterier
Alla batterier analyseras. Många blir ej godkända
Sulfat:
Om batteriet inte når 65% efter 3-5 cykler, ersätt batteriet.
Soft Short:
Om cellen har minde än 2.10V, ersätt batteriet.
O.B.S: Bly-syra batterier kan bli förbättrade och få bättre
värden om man ställer om laddningsspänningen till
2.45V/cell.
Detta går endast att utföra med en batterianalysator.
Underhåll som en del av kvalitetssystemet
Sjukhuset fastställer först hur lång tid
utrustningen behöver ”köra”.
(ex. 3tim för en infusion pump)
Sjukhuset undersöker batteriets uppträdande
med utgångspunkt för behovet i den
tilltänkta applikationen.
Sjukhuset litar inte på datumstämplingen,
de flesta batterierna håller längre.
Sjukhuset förvarar alla sina batterier
på en acceptabel hälsonivå.
Fördelen med batteriunderhåll
Förståelsen för hur viktigt det är med en god kontroll
av batteriet ökar driftssäkerheten.
Batterier orsakar mest fel i portabel utrustning.
Batteriunderhåll sparar pengar till sjukhusen, och ökar
tillförlitligheten.
En bra analys av batterier
säkrar utrustningens funktion.
Du vet att det är ett bra batteri.
Cadex C7400ER Battery Analyzer
Varför är ”ladda och använd” inte tillräckligt
”Ready” lampan kommer eventuellt
att lysa, den indikerar fulladdat.
Användaren tror att batteriet har
nått full kapacitet och litar fullt på det.
Den gröna ”Ready” lampan betyder
inte att batteriet har bra kapacitet.
för att…
Dåliga batterier laddar snabbare
och får snabbare “Ready” i
laddaren än bra batterier.
Dåliga batterier har en förmåga att
komma upp till toppen och blir ett
fall för den oförutseende
användaren.
Batterier som switchar över till
“ready” först kan vara obrukbara.
Inom tid, så bär vi sten istället
för batterier.
Förenklat batteriunderhåll
Battery Shop Division
Service Datum Utgångs datum
Prestanda
Batt ID#
Datum har utgått
Sätt en unik batterietikett med
prestanda och service datum.
Vid förutbestämd utgångsdatum,
avlägsna batteriet för service.
SKALL
SERVAS
Förenklat
Batteriunderhåll
SKALL
SERVAS
Serva batterierna med analysatorn för
att verifiera skicket.
Ersätt batterier som ej klarar de krav
Ni ställer.
Märk om bra batterier och returnera
dessa till serviceavdelningen.
Att tänka på vid användandet av
Cadex batterianalysator
När ni ska prova ett nytt batteri, antingen i Batshop eller som
Stand-alone ska ni tänka på denna ”regel” för bibehålla och
förbättra livslängden på era batteriet.
Charge / Discharge
NiCd så bör ”C” stå på 0,5C / 0,5C
NiMH så bör ”C” stå på 0,3C / 0,3C
SLA så bör ”C” stå på 0,1C / 0,05C (20 timmars batteri)
Li så bör ”C” stå på
0,5C / 0,5C
Tack!
www.cadex.com
Corporate website
www.BatteryUniversity.com
Educational website
www.buchmann.ca
Informational website