Holen Sie mit diesem Li-Ionen-Batteriemanagementsystem das Beste aus Ihren Akkus heraus

Dieses drahtlose App-System hilft Abteilungen, Batterien besser zu verstehen, intelligenter zu verwenden und sicher zu entsorgen

Ramfan
Von Robert Avsec für FireRescue1 BrandFocus

Feuerwehren sind immer auf der Suche nach Kraftgeräten, die leichter sind, weniger Raum in ihrem Feuerwehrgerät einnehmen und ergonomischer sind (dh weniger physiologische Belastung für den Feuerwehrmann, der es trägt und verwendet). Mit der Einführung von Lithium-Ionen (Li-Ion)-Akkupacks, die diese Werkzeuge (z. B. Sägen, hydraulische Rettungswerkzeuge und Ventilatoren/Gebläse) mit Strom versorgen können, sind Hersteller diesen Wünschen erfolgreich nachgekommen. Es ist kein Wunder, dass Li-Ionen-Akkupacks für Feuerwehren auf der ganzen Welt zum tragbaren Energiespeicher der Wahl geworden sind.

RAMFAN macht das Batteriemanagement einfacher, sicherer und effizienter
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Aber diese Popularität hat ihren Preis. Feuerwehren, die den „Li-Ionen-Weg“ gewählt haben, um ihre tragbaren Geräte mit Strom zu versorgen, haben eine erhebliche Steigerung ihres Betriebsbudgets erfahren; Einige größere Abteilungen haben gesehen, dass ihre Investition in Li-Ionen-Akkus 100 US-Dollar überschritten hat. Da viele Feuerwehren jetzt auf ihre zweite Generation von Li-Ionen-betriebenen Werkzeugen umsteigen, haben die Leiter dieser Abteilungen eine wachsende Sorge: Wie können sie ihren ROI (Return on Investment) für Li-Ionen-Akkupacks steigern?

Viele dieser Feuerwehrleiter fühlen sich zunehmend unwohl mit einem Paradigma, in dem Li-Ionen-Batterien als Verbrauchsartikel angesehen werden. Feuerwehrleiter haben zunehmend den Wunsch, Lithium-Ionen-Batterien besser zu verstehen, sie intelligenter zu nutzen und sie zu gegebener Zeit sicher zu entsorgen.

Eine Kurzanleitung zu Li-Ionen-Batterien
Viele Leute denken, dass eine höhere Spannung mehr Leistung bedeutet, und das ist nicht der Fall. Die Leistung wird in Watt (W) gemessen und Watt wird berechnet, indem die Spannung (V) mit dem Strom (Ampere oder A) multipliziert wird. Während es also machbar ist, die gleiche Leistung von beispielsweise einer 18-V-Batterie und einer 54-V-Batterie zu erhalten, kann das 54-V-Paket dies mit 2/3 weniger Ampere als das kleinere 18-V-Paket tun.

Jetzt ist Leistung schön, aber Feuerwehrleute interessieren sich mehr dafür, wie lange ein Akkupack das von ihnen verwendete Werkzeug mit Strom versorgt (dh Laufzeit). Dafür müssen Feuerwehrleute verstehen, dass Laufzeit gleich Wattstunden ist: Wie viel Watt kann ein Akku für eine Stunde liefern? Um die Wattstunden zu berechnen, multiplizieren Sie die Spannung (V) mit den Nennamperestunden (Ah) des Akkus.

Der typische Lithium-Ionen-Akku besteht aus mehreren zylindrischen Zellen, die in ihrer Form den AA-Batterien in Ihrer TV-Fernbedienung ähneln, aber die Ähnlichkeit endet hier. Ein Li-Ionen-Akkupack ist nicht nur viel größer, er enthält auch einen „chemischen Li-Ionen-Cocktail“, der eine größere Energiedichte liefert, im Gegensatz zu den billigen Alkalibatterien mit niedriger Energiedichte, die Sie für diese TV-Fernbedienung kaufen.

Batteriezellen sind keine vollkommen identischen Produktionsmaschinen, betrachten Sie sie als „Chemie in einer Dose“. Hersteller von Lithium-Ionen-Batteriezellen verwenden den Begriff Nennwert, um einen Industriestandard zu beschreiben, den sie verwenden, um die ungefähre Mittelpunktspannung ihrer Batterien zu bewerten (dh im Wesentlichen die durchschnittliche Nennleistung der mit einer bestimmten Chemie hergestellten Zellen). Im Allgemeinen haben alle gängigen Lithium-Ionen-Batteriezellen eine Nennspannung von 3.6 V. Neben der Spannung gibt es viele Optionen für Zellen mit unterschiedlichen Amperestundenwerten. Und es gibt unterschiedliche maximale Entladestromwerte, je nachdem, wie lange der Akku für ein bestimmtes Werkzeug halten soll und wie schnell der Akku seine Energie (dh höhere Leistung) während des Betriebs eines Werkzeugs nutzen kann.

Hersteller von Li-Ionen-Akkupacks erhalten eine erhöhte Zellspannung, indem sie mehrere Einzelzellen in Reihe schalten. Um die Spannung für einen solchen Akkupack zu erhalten, multipliziert man die Einzelzellenspannung (3.6 V nominal) mit der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen. Beispielsweise wird aus einer 10S-Batteriepaketkonfiguration – zehn Zellen in Reihe – eine 36-V-Batterie (zehn Zellen mal 3.6 V pro Zelle). Um die Amperestunden (Ah) zu erhöhen, verbindet ein Batteriepack-Monteur Zellen – oder eine Reihe von Zellen – parallel, um ihre Laufzeitziele zu erreichen. Beispielsweise ergibt eine 2P-Konfiguration (2 Zellen in Reihe) mit 4.0-Ah-Zellen einen 8.0-Ah-Akkupack (zwei Zellen mal 4.0 Ah/Zelle entsprechen 8.0 Ah).

Leistung ist gleich Wärme
Mit der zunehmenden Verwendung von Li-Ionen-Akkupacks für Elektrowerkzeuge ist es in der Akkuwelt bekannt, dass hohe Entladeströme (Ampere) zu Wärme führen. Bei Anwendungen mit kurzer Laufzeit wie hydraulischen Rettungsgeräten (typischerweise kurzer Stoß < 30 Sekunden) oder Elektrowerkzeugen (z. B. Bohrmaschinen oder Sägen für < 10 Sekunden) bleibt wenig Zeit, um viel Wärme zu entwickeln, sodass Akkupacks nicht unbedingt dafür ausgelegt sein müssen interne Wärmeniveaus verwalten oder sogar messen. Die meisten Feuerwehrleute sollten aufgrund der jüngsten Brandvorfälle mit Elektrofahrzeugen (EV) und der Brandbekämpfungsschulung für Elektrofahrzeuge wissen, dass Li-Ionen-Batterien bei großer Hitze nicht „gut spielen“. Wenn sie sich entzünden, ist es aufgrund ihrer internen Brennstoffquelle fast unmöglich zu löschen (Lithium benötigt keinen zusätzlichen Sauerstoff zum Verbrennen). Feuerwehrleute sollten es vermeiden, Lithium-Ionen-Akkus außerhalb des vorgesehenen Wärmebereichs zu verwenden. Vermeiden von Hitzestaus bei Li-Ion-Akkupacks Der beste Weg für Feuerwehrleute, Hitzestauprobleme mit Li-Ion-Akkupacks zu vermeiden, besteht darin sicherzustellen, dass sie nur Akkupacks verwenden, die vom Hersteller für das verwendete Werkzeug entwickelt wurden. Um diesen Punkt hervorzuheben, betrachten wir den Unterschied im Leistungsbedarf zwischen einem hydraulischen Rettungsgerät und einem PPV-Lüfter/Gebläse. Eine typische Fahrzeugbefreiung besteht aus einer Reihe von Schnitten und Spreizungen, die oft auf zwei bis drei Werkzeuge aufgeteilt werden – jedes mit seiner eigenen operativen Spezialität (z. B. Schneidegerät und Spreizer). Dies bedeutet, dass die elektrische Last auf die Akkupacks der verwendeten Werkzeuge „aufgeteilt“ wird, die möglicherweise jeweils nur weniger als 30 Sekunden eingeschaltet sind (Schnittsäule. Scharnier schneiden. Messer nach unten legen. Spreizer greifen. Fahren Sie fort, um den Strich vorwärts zu rollen). Wenn jedes Werkzeug verwendet wird, haben die Akkupacks in diesen anderen Werkzeugen die Möglichkeit, sich abzukühlen. Ein Lithium-Ionen-Akkupack entwickelt selbst bei Maximierung seiner Entladekapazität nicht genug Wärme, um sich in 30 Sekunden Sorgen zu machen – vorausgesetzt, der Hersteller hat ein Batteriemanagementsystem entwickelt, das den maximalen Entladestrom innerhalb der sicheren Grenzen des jeweiligen Akkus regelt Zellmodell, das in ihrer Packung verwendet wird. Nach dem Einschalten eines PPV-Lüfters/-Gebläses erwartet ein Feuerwehrmann jedoch, dass es mindestens 30 Minuten lang mit voller Geschwindigkeit läuft (1,800 Sekunden oder 60-mal länger als ein typischer Einsatz eines Rettungsgeräts). Nicht nur das, um mehr als 12,000 cfm (20.000 m3/h) zu bewegen, benötigt ein PPV-Lüfter/Gebläse etwa 2 PS (1.4 kW). Um so viel Leistung für die erwartete Laufzeit aus dem 176-Wh-Akkupack eines Rettungsgeräts zu liefern, würde ein PPV-Fan fünf dieser Packs benötigen, um ins Schwarze zu treffen. Dieser Unterschied in der Betriebslaufzeit ist der Hauptunterschied zwischen den Li-Ion-Akkupacks, die für ein hydraulisches Rettungsgerät verwendet werden, und einem PPV-Lüfter/Gebläse. Verbessern Sie den ROI Ihrer Feuerwehr für Li-Ion-Akkupacks RAMFAN baut seit den 1980er Jahren Ventilatoren für die Brandbekämpfung – zuerst entwickelte er den Ultrahochdruck-Entrauchungsventilator für Schiffe für die USA Navy – und ist heute der branchenführende Hersteller von batteriebetriebenen PPV-Lüftern/-Gebläsen für die Feuerwehr. Mit dieser Erfahrung hat RAMFAN das PRO Connect, ein besseres Batteriemanagementsystem (BMS) für die in seinen Produkten verwendeten Li-Ion-Akkupacks entwickelt. Mit der proprietären drahtlosen Konnektivitätstechnologie von RAMFAN vereinfacht PRO//connect das Lebenszyklusmanagement von Li-Ionen-Akkupacks für seine Brandbekämpfungswerkzeuge der nächsten Generation unter Verwendung der neuesten Nahfeldkommunikations- (NFC) und Bluetooth Low Energy (BLE)-Technologie. PRO Connect gibt Feuerwehrleuten die Möglichkeit, den Zustand ihrer Akkus im Laufe der Zeit zu verfolgen, interne Zustände zu messen, Zykluszahlen zu verfolgen, BMS-Firmware zu aktualisieren, Probleme zu beheben und sogar grundlegende Wartungsarbeiten an ihren Akkus durchzuführen. Alle RAMFAN-Akkupacks sind standardmäßig mit in die Packs integrierter PRO//connect-Hardware ausgestattet und funktionieren mit der mobilen PRO//connect-Anwendung, die sowohl in iOS- als auch in Android-Versionen verfügbar ist. Fordern Sie Informationen von der Wittmer Public Safety Group, Inc. an.