บทความ B แสดงวิธีเลือกและกำหนดขนาดแบตเตอรี่เครื่องช่วยหายใจ: เปรียบเทียบ NiMH กับลิเธียมไอออนสำหรับภาระอัตราสูงที่ค้ำจุนชีวิต กำหนดสถาปัตยกรรมแรงดัน คำนวณพลังงานที่ค่าการหายใจเลวร้ายที่สุด และระบุรายละเอียดโครงสร้างที่ทำให้ชุดแบตเตอรี่จ่ายกำลังโบลเวอร์ได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาหลายปี
ลิเธียมไอออน (มักเป็นชุดหลายเซลล์แรงดันสูงสำหรับระบบขับโบลเวอร์) ได้เปรียบด้านน้ำหนักและพลังงานต่อกิโลกรัม ซึ่งสำคัญสำหรับเครื่องช่วยหายใจฉุกเฉินแบบพกพา — แลกกับ BMS ที่จำเป็น การควบคุมการชาร์จที่แม่นยำ และอิเล็กโทรไลต์ไวไฟที่ต้องออกแบบด้านความปลอดภัย ส่วน NiMH จะหนักกว่าแต่ปลอดภัยโดยเนื้อแท้ (อิเล็กโทรไลต์น้ำ ความเสี่ยงเทอร์มอลรันอะเวย์ต่ำมาก) ทนต่อการชาร์จลอยนานข้างเตียงและการชาร์จเกินเมื่อมีการตัดที่ถูกต้อง จ่ายกระแสสูงได้และเสื่อมลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป สำหรับเครื่องช่วยหายใจในห้อง ICU ที่จอดประจำอยู่ข้างเตียง และแพลตฟอร์มขนส่งที่เสริมความทนทานซึ่งระยะขอบด้านความปลอดภัยสำคัญกว่าน้ำหนักเป็นกรัม NiMH ยังคงเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลและผ่านการพิสูจน์ในสนาม
โบลเวอร์ความเร็วสูงต้องการแรงดันบัสที่สูงพอที่จะรักษาอัตราการไหลเข้าสูงสุดตอนปลายการคายประจุ การออกแบบใช้รางแรงดันพิกัด 12–14.4 V (เซลล์ NiMH 10–12 เซลล์ หรือเซลล์ลิเธียม 3–4 เซลล์) หรือรางที่สูงกว่า 24–48 V ในระบบเทอร์ไบน์ขนาดใหญ่กว่า จำนวนเซลล์ต่ออนุกรมได้รับการตรวจสอบที่จุดที่ยากที่สุด: เซลล์ที่เสื่อม สถานะการชาร์จต่ำ การหายใจที่รองรับแรงดันสูงสุด สภาพแวดล้อมเย็น — จุดที่แรงดันบัสยังต้องควบคุมโบลเวอร์ได้ วงจร DC/DC ไม่สามารถสร้างกำลังจากชุดแบตเตอรี่ที่ทรุดตัวได้
สมมติว่าเครื่องช่วยหายใจสำหรับขนส่งกินไฟเฉลี่ย 25 W ตามรูปแบบการหายใจที่เลวร้ายที่สุด และข้อกำหนดทางคลินิกคือทำงานภายในได้ 2 ชั่วโมง บวกระยะขอบความล่าช้า 25 %: ความต้องการพลังงานคือ 25 W × 2.5 ชม. = 62.5 Wh บนราง NiMH 12 V คิดเป็นความจุดิบประมาณ 5.2 Ah; ความลึกการคายประจุ (0.85) การเสื่อมที่สิ้นสุดอายุ (0.8) และระยะขอบอุณหภูมิ (0.85) ทำให้ความจุตามการออกแบบเพิ่มเป็นประมาณ 9 Ah การคำนวณเดียวกันที่ค่าพิกัดสบาย ๆ จะทำให้ชุดแบตเตอรี่เล็กไปหนึ่งในสาม — ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดเดียวกับที่ทำให้เกิดการร้องเรียนในสนามเรื่องสัญญาณเตือน «แบตเตอรี่สั้น» ในผู้ป่วยที่ยาก
กระแสของโบลเวอร์ถูกจ่ายครั้งแล้วครั้งเล่าตามการหายใจนับล้านรอบ ดังนั้นโครงสร้างชุดแบตเตอรี่จึงเป็นตัวตัดสิน: เซลล์ที่จับคู่ตามความต้านทานภายใน (ไม่ใช่แค่ความจุ) บัสบาร์เชื่อมหนาที่กำหนดขนาดตามกระแสสูงสุด วงจรป้องกันความต้านทานต่ำที่ต้องไม่ทริปโดยไม่ได้ตั้งใจเมื่อมีกระแสพุ่งตอนหายใจเข้า และเทอร์มิสเตอร์ที่ติดบนเซลล์แทนที่จะอยู่บนเปลือก ความร้อนจากการคายประจุอัตราสูงซ้ำ ๆ จะเร่งการเสื่อมของ NiMH ดังนั้นการออกแบบเชิงกลต้องให้ชุดแบตเตอรี่มีเส้นทางระบายความร้อนที่อยู่ห่างจากโบลเวอร์และอิเล็กทรอนิกส์กำลัง
เครื่องช่วยหายใจในห้อง ICU ชาร์จลอยระหว่างการใช้งาน; NiMH ยอมรับสิ่งนี้ด้วยการชาร์จที่ตัดด้วย -ΔV/อุณหภูมิ ตามด้วยการชาร์จบำรุงรักษา ทำให้พร้อมรอได้ไม่จำกัดโดยไม่มีความเคลียดตามอายุการใช้งานแบบเซลล์ลิเธียมที่ถูกเก็บที่แรงดันเต็มในอุณหภูมิสูง เวลาชาร์จจนถึงระดับพร้อมที่ผู้ผลิตประกาศ ควรตรวจสอบในขณะที่เครื่องเปิดอยู่ เพราะบุคลากรทางการแพทย์ชาร์จระหว่างการขนส่ง ไม่ใช่ในโรงงาน
Weijiang Power ผลิตชุด NiMH อัตราสูงที่จับคู่แล้วให้กับผู้ผลิตอุปกรณ์ช่วยหายใจ พร้อมเอกสาร IEC 62133-1 และ UN 38.3 บัสบาร์เชื่อม การตรวจสอบ NTC และชุดประกอบพร้อมขั้วต่อ ส่งค่าที่เลวร้ายที่สุด ระยะเวลาทำงานภายในที่ประกาศ และแรงดันรางของคุณมา แล้วเราจะกำหนดขนาดและตรวจสอบชุดแบตเตอรี่ที่รักษาสมรรถนะสำคัญ
