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

… men låg energitäthet ‘Actual’ relaterar till ett kraftverktyg ‘Rated’ relaterar till en köksklocka ‘Actual’ relaterar till ett kraftverktyg Primärcellen (alkaliska ej laddningsbara “vanliga” batterier) kan inte leverera hög kraft/ström

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 energi-täthet kan kompromissa säkerhet och livslängd.

Vilket är det bästa uppladdningsbara batteriet?   Nickel-cadmium Nickel-metal-hydride 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 - 300 500 - 1000 Laddtid 1-2t 2 – 4t 8 – 16t 1.5 – 3t 1t eller mindre Självurladdning per månad 20% 30% 5% Mindre än 10% Cell Volt 1.25V 2V 3.6V 3.6V / 3.3V Laddningsström 2C 0,5C 1C 3C Underhåll 30 - 60 dagar 60 - 90 dagar 6 månader Behövs inte Säkerhet Termiskt stabil säkring rekommenderas Termiskt stabil Stabil till 150C Säkerhetskrets obligatorisk Stabil till 250C säkerhetskrets rekommenderas Finns sedan 1950 1990 1970 1991 1996 / 2006 Giftigt, miljöfarligt Hög Låg, Mycket låg

1- Tidspåverkad kapacitet 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.

Orsaker till batteriets försämring 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

2 – Ökande Intern Resistans 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

3 – Ökande självurladdning 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: ~10% efter 24tim, sedan 5% per månad ~3% används av säkerhetskretsen Bly-syra: ~5% per månad Självurladdning av NiCd

4 – För tidig spänningsavstängning 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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

Det smarta batteriet “Batteriet är som ett vilddjur och artificiell intelligens tämjer det” The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

Hur fungerar bränslemätaren? En krets mäter energin som går in och ut i batteriet. En display visar resterande SoC (stat of charge) / laddstatus. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

Singe Wire Two Wire or SMBus -Trådlös utrustning - Skanners - Laptops - Medicinska instrument Batteri [+] Batteri [-] Data Clock Temperatursensor Brytare kan finnas Batteri [+] Batteri [-] Data/Clock Temperatursensor The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

Hur läser man ut och med vad ? 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%... Bra The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed 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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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 The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

Ger 300mW kontinuerlig kraft → 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 → The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed Bränslecellen har en snäv bandbredd där man kan ta ut kraft

Exempel på high-power Li-ion Få ut det mesta av dina batterier Använd en normal laddare med urladdare Undvik djupa urladdningar Förvara batteriet svalt Exempel på high-power Li-ion The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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. The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed

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? 4 års batterigaranti 2 års batterigaranti The battery is a corrosive device that gradually loses the ability to hold charge In the first year, the system works well because the batteries are fresh In subsequent years, some batteries start losing capacity and reliability begins to decline New packs are added, and the battery fleet becomes a jumble of good and failing batteries That’s when the battery headaches begin A battery maintenance system as QA is needed Får bara 7 tim uppladdning 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