前言

DFS200 提供使用者測量電壓，以測試電池電量的功能。一般電壓的測量方式因為負載較低，無法精準測量電池電量。然而，DFS200 電池量測探棒（含負載）可模擬 AED 啟動後加入負載的情況，使得使用電池電壓來預測電池電量的測量更加準確。

 

電池電量

電池的放電曲線並不像人們想像中的那樣，當電池電量下降時，電池電壓成相同的比例下降。實際上，電池的放電曲線會有一大段時間的電壓是相當平穩且沒有太大變化的，這個特性使得電池電壓的高低並不能直接反映出電池電量的多寡。因此，要精準測量電池電量就需要使用加負載的方法來進行。

我們發現市面上大多數的 AED 電池都是使用 CR-123 鋰電池，以多組串聯或者並聯方式組成。因此，這份應用註解將以 CR-123 鋰電池為例，解釋使用 DFS200 電池量測探棒（含負載）測量電池電量的概念。

 

DFS200 提供測量 AED 電池電壓和預測電量的功能

此段落將介紹 DFS200 的測量原理和方式，三個主要測試環節如下：

  1. 依據電池規格中的放電曲線，計算可用的電池電量。
  2. 從 AED 的電池規格與 AED 保證的電擊次數，計算建議的電池安全可用剩餘電量。
  3. 巡檢時，從測量到 AED 電池的電壓，確認電池剩餘電量是否在安全可用範圍內。

 

使用 DFS200 搭配電池量測探棒 (含負載) 測量 AED 的電池電壓時，使用者可在 WhaleTeq DFS APP 上得知測量到的電池電壓值。

 

電池電壓的測試設備與測試步驟

測試設備包括 DFS200 主機、已安裝 WhaleTeq DFS APP 的手機或平板、電池量測探棒(含負載)，以及待測電池 (如圖1所示):

圖1: DFS200 測試設備和待測電池

 

測試步驟:

  1. 開啟 DFS200 主機與 APP，並互相連接。
  2. 確認 APP 與 DFS200 成功連線。
  3. 點擊 APP 上「AED 電池」的圖示，如圖2:

         

圖2: DFS200 APP 上「AED 電池」

 

4. 使用 DFS200 電池量測探棒 (含負載) 的探針，測量待測 AED 電池的正負極，如圖3所示:

圖3: 測量待測 AED 電池

 

5. 此時 APP 上顯示測量到電池的電壓 9.11V，如下圖:

圖4: APP 顯示測量電池的電壓值

 

電池電壓 vs 電量

依據實驗結果可知，單顆 CR-123 電池若電壓低於 2.6V，並繼續放電時，會快速降壓。因此，將電池放電至 2.6V 電壓定義為「截止電壓」，也就是說，當電池的剩餘電量在 2.6V 電壓 (或以下) 時，不足以驅動 AED 放電。因此，在此定義電池在截止電壓時，電量為 0%。電池在滿電壓 3V 時，電量為 100%。

 

這裡我們使用 Panasonic CR-123 鋰電池，串/並聯至 9V/4200mAh。此時我們將3顆電池串聯，而截止電壓變為 2.6V x 3 = 7.8V，電池剩餘電量為 0%。之後我們以定電流 200mA 對電池進行定電流負載的電壓測量，得到電池的放電曲線如圖5所示。水平軸為電池電量，垂直軸為電池電壓。在電壓為 9V 時，定義電量為 100%，當電池電壓降為 7.8V 時，定義電量為 0%。(其他廠牌 CR-123 的放電曲線會略有不同)

 

圖5: 9V/4200mAh 電池放電曲線圖

 

電池電量計算

不同廠牌的 AED 會使用不同的電池規格，為了能夠得到各類電池的電量和電壓變化關係，我們查詢了市售幾款常見的 AED 廠牌、型號及其所搭配的電池規格，整理後如表1示：

 

表1: 市售幾款常見的 AED 廠牌，型號及其所搭配的電池規格

廠牌

型號

電池規格

電擊充電

迴路電池

系統迴路電池

Nihon Kohden

AED-2100K

30V/1400mAh

3V/1400mAh

CU Medical System

i-PAD NFK200

12V/4200mAh

　

Philips

HeartStart FRx

9V/4200mhA

　

HeartSine

Sam 300P

18V/1400mAh

　

Nanoomtech

HeartPlus NT-180

21V/1400mAh

9V/1400mAh

Defibtech

DDU-100

15V/1400mAh

　

 

下表整理了同樣使用 Panasonic CR-123 鋰電池串/並聯的各廠牌 AED 電池規格。我們以同樣的方式定義截止電壓，並定義此時的電池剩餘電量為 0%。之後以定電流 200mA 對電池進行定電流負載的電壓測量，得到各電池的電壓-電量數值，如表2所示：(6個取樣電壓-電量點)

 

表2: 不同廠牌電池的電壓 - 電量表 

　

9V/4200mAh

12V/4200mAh

15V/1400mAh

21V/1400mAh

30V/1400mAh

100.00%

9.00V

11.96V

15.00V

20.95V

29.95V

80.00%

8.92V

11.36V

13.98V

19.71V

28.18V

50.00%

8.82V

11.30V

13.91V

19.62V

28.06V

30.00%

8.72V

11.17V

13.76V

19.43V

27.69V

20.00%

8.52V

11.07V

13.61V

19.21V

27.44V

10.00%

8.33V

10.84V

13.36V

18.83V

26.91V

0.00%

7.78V

10.51V

12.92V

18.22V

26.05V

 

AED 電擊所需的安全可用電量建議

依據表2，巡檢人員在測量到電池的電壓之後，就可以使用電池電壓 - 電量表來查詢 AED 電池的剩餘電量，並決定待測電池是否需要更換。以此款 AED 使用 9V/4200mAh 電池為例，其規格在最大電擊能量 150J 的電擊下，可保證電擊 100次，我們可以合理假設要能夠電擊 100次，電池所需電量是 100%，也就是在 200mA 負載下的 9V。

 

另外，建議電池最小安全可用電量是為了確保待測 AED 在最大電擊能量下 (150J)，電池仍可提供至少電擊 20次所需的電量（建議安全可用電量的門檻依使用者自行定義），20次是 100次的五分之一，因此電池剩餘電量必須至少是這裡定義的 20%。從表2可以得知，20% 為在 200mA 負載下的 8.52 V。

其餘不同廠牌 AED 電池電擊所需的安全可用電量，皆可從表2得知。

 

結語

AED 在公共場合中已是不可或缺的設備。若緊急狀況發生時，AED 可否使用將影響到人員安全。若我們在巡檢 AED 時，可搜集到更多關於 AED 功能正常與否的資訊，就可以避免緊急狀況時，AED 無法使用所造成的遺憾。

 

注意事項

  1. DFS200 使用手冊提供加負載的電壓電量表，從測量的電壓可知電池剩餘電量。
  2. DFS200 使用手冊與應用註解所提供的電池資訊，均使用 Panasonic CR-123 。
  3. 上述提到的 9V/4200mAh 電池，是以單顆 Panasonic CR-123 進行串/並聯，以達到實驗要求的電池規格。
  4. 所有實驗及實測，均使用鯨揚科技 DFS200 及 DFS200 電池量測探棒 (含負載) 進行。
  5. DFS200 電池量測探棒 (含負載)，負載電流設為 200mA。
  6. 各家廠牌 CR-123 電池的規格與特性不相同，因此，實驗與計算的結果將與上述內容略有不同。