Wie man die Batterielaufzeit und -kapazität der Brustpumpe berechnet

Die Akkulaufzeit ist ein wichtiger Aspekt für Hersteller, die tragbare und tragbare Milchpumpen entwickeln. Eine wiederaufladbare Pumpe muss eine ausreichende Betriebszeit bieten, ohne unnötiges Gewicht, Volumen oder Kosten zu verursachen.

Allerdings,Batterielaufzeit der Brustpumpekann nicht allein anhand der Batteriekapazität bestimmt werden. Die tatsächliche Betriebszeit hängt von der von der Batterie verfügbaren Energie, dem Strombedarf des Motors, der Effizienz elektronischer Schaltung, den Betriebseinstellungen und den Entladegrenzen des Geräts ab.

Für OEM- und ODM-Entwickler ist das Verständnis dieser Beziehungen bei der Festlegung von Batteriespezifikationen unerlässlich.

Dieser Leitfaden erklärt, wie man die Batterielaufzeit schätzt, Kapazitätsanforderungen berechnet und die erforderlichen Messungen identifiziert, bevor man ein individuelles Lithium-Batteriepaket auswählt.

1. Was bestimmt die Akkulaufzeit der Brustpumpe?

Die Akkulaufzeit der Milchpumpe kann sich auf zwei verschiedene Leistungsmerkmale beziehen:

• Laufzeit pro Ladung:Wie lange die Milchpumpe funktioniert, bevor der Akku wieder aufgeladen werden muss.
• Akkulaufzeit:Wie sich die Leistung und Kapazität der Batterie mit Nutzung und Alter verändern.

Diese Eigenschaften hängen zusammen, sollten aber nicht verwechselt werden.

Zum Beispiel können zwei Batterien bei Neuheiten eine ähnliche Betriebszeit bieten, aber nach wiederholtem Laden und Entladen unterschiedliche Kapazitäten behalten.

Bei der Entwicklung einer tragbaren Milchpumpe sollten Hersteller getrennte Anforderungen an die Betriebsdauer pro Ladung und die langfristige Batterieleistung festlegen.

2. Verständnis der Batteriekapazität: mAh und Wh

Die Batteriekapazität wird üblicherweise in Milliamperestunden (mAh) angegeben, während gespeicherte Energie in Wattstunden (Wh) angegeben wird.

Diese Einheiten repräsentieren unterschiedliche elektrische Eigenschaften.

Was bedeutet mAh?

Milliamperestunden beschreiben die angegebene elektrische Ladekapazität der Batterie unter festgelegten Testbedingungen.

Ein 2000-mAh-Akku hat eine Nennkapazität von 2 Ah.

Ein 2000-mAh-Akku liefert jedoch nicht unbedingt die gleiche Energiemenge wie ein anderer 2000-mAh-Akku mit einer anderen Nennspannung.

Warum Wattstunden wichtig sind

Wattstunden beschreiben die nominale elektrische Energie, die einer Batterie zur Verfügung steht.

Die Grundformel lautet:

Batterieenergie (Wh) = Nennspannung (V) × Kapazität (Ah)

Zum Beispiel:

Batteriespezifikation	Nominale Energie
3,7V 1000mAh	3,7Wh
3,7V 1500mAh	5,55Wh
3,7V 2000mAh	7,4Wh
7,4V 1000mAh	7,4Wh
7,4V 2000mAh	14,8Wh

Diese Werte sind berechnete Beispiele, keine gemessenen Laufzeitansprüche.

Beim Vergleich verschiedener Batteriespannungskonfigurationen bieten Wattstunden einen sinnvolleren Ausgangspunkt als mAh allein.

Hersteller, die Zweizellsysteme bewerten, können unsereLeitfaden für die 7,4V-Brustpumpenbatterie.

3. Wie man die Batterielaufzeit der Brustpumpe berechnet

Eine grundlegende Schätzung der Betriebszeit kann aus der verfügbaren Batterieenergie und dem durchschnittlichen Stromverbrauch des Geräts berechnet werden.

Ideale Betriebszeit (Stunden) = Batterieenergie (W) ÷ durchschnittlicher Stromverbrauch (W)

Diese Formel liefert ein theoretisches Ergebnis.

Für die praktische Entwicklung sollten Hersteller außerdem den Anteil der benötigten Nennenergie der Batterie und die Effizienz der Leistungselektronik des Geräts berücksichtigen.

Eine detailliertere Schätzung lautet:

Geschätzte Betriebszeit (Stunden) = Batterieenergie (wh) × nutzbarer Energiefaktor × Systemeffizienz ÷ durchschnittliche Lastleistung (W)

Der nutzbare Energiefaktor spiegelt den Anteil der nominalen Batterieenergie wider, der über den vorgesehenen Betriebsbereich verfügbar ist.

Die Systemeffizienz berücksichtigt Verluste bei der Leistungsumwandlung und anderen relevanten elektrischen Bauteilen. Diese Faktoren sollten einheitlich definiert werden, sodass Verluste nicht doppelt gezählt werden.

Beispiel: Schätzung der Betriebszeit

Betrachten wir eine hypothetische wiederaufladbare Milchpumpe mit folgenden Designannahmen:

Parameter	Beispielwert
Batterie-Nennspannung	3,7V
Batteriekapazität	2000mAh
Nominale Batterieenergie	7,4Wh
Durchschnittliche Lastleistung	4W
Nutzbarer Energiefaktor	90%
Systemeffizienz	85%

Geschätzte Laufzeit:

7,4Wh × 0,90 × 0,85 ÷ 4W =1,42 Stunden

Das entspricht ungefähr 85 Minuten.

Die Berechnung dient nur als Illustration. Sie stellt keine garantierte Betriebszeit für ein bestehendes Pumpenmodell dar.

Die tatsächliche Laufzeit muss unter definierten Betriebsbedingungen mit dem vollständigen Gerät überprüft werden.

4. Wie man die erforderliche Batteriekapazität bestimmt

Die Batterieauswahl kann auch mit der vom Hersteller gewünschten Betriebszeit beginnen.

Anstatt zu schätzen, wie lange eine bestehende Batterie hält, können Ingenieure die nominale Energie berechnen, die benötigt wird, um eine Zielbetriebszeit zu erreichen.

Die Formel lautet:

Benötigte Batterieenergie (W) = Ziellaufzeit (Stunden) × durchschnittliche Lastleistung (W) ÷ (nutzbarer Energiefaktor × Systemeffizienz)

Beispiel: Entwurf für zwei Stunden Betrieb

Angenommen, ein OEM-Hersteller entwickelt eine Milchpumpe mit:

• Ziellaufzeit: 2 Stunden
• Durchschnittliche Gerätelast: 3W
• Nutzbarer Energiefaktor: 90 %
• Systemeffizienz: 85 %
• Batterie-Nennspannung: 3,7 V

Der nominale Energiebedarf ist:

2 × 3 ÷ (0,90 × 0,85) =7,84Wh

Die entsprechende Nennkapazität der Batterie ist:

7,84Wh ÷ 3,7V = 2,12Ah

Daher lautet die Anfangsschätzung ungefähr2120mAh.

Der Hersteller müsste weiterhin eine passende verfügbare Zelle auswählen, deren tatsächliche Leistung bestätigen und einen zusätzlichen Konstruktionsmargen bewerten.

Eine Batterie mit einer bestimmten Nennkapazität sollte niemals als Erfüllung des Laufzeitziels ohne Validierung auf Geräteebene angenommen werden.

5. Warum die tatsächliche Laufzeit der Milchpumpe von den Berechnungen abweichen kann

Mathematische Schätzungen sind während der frühen Produktentwicklung nützlich, aber tatsächliche Betriebsbedingungen können den Energieverbrauch und die Batterieleistung beeinflussen.

Motorbetriebsbedingungen

Elektrische Bröstpumpen verwenden einen motorgetriebenen Pumpmechanismus.

Der aktuelle Bedarf des Motors kann sich je nach Betriebsmodus, Pumpzyklus, mechanischer Last und Gerätesteuerungsstrategie ändern.

Verschiedene Saugeinstellungen können daher unterschiedliche elektrische Leistungsanforderungen erzeugen.

Spannungsumwandlungsverluste

Einige Mutterpumpen verwenden Spannungsregler oder andere Stromversorgungskreise.

Diese Komponenten verbrauchen während des Betriebs Energie und reduzieren so den Anteil der gespeicherten Batterieenergie, der dem Motor und anderen Lasten zur Verfügung steht.

Batterie-Cutoff-Einstellungen

Der Batterieschutzkreis oder der Gerätecontroller kann den Betrieb stoppen, bevor die volle Nennkapazität der Batterie entladen ist.

Der Grenzwert beeinflusst die nutzbare Energie, die dem Gerät zur Verfügung steht.

Batterietemperatur

Die Leistung einer Lithiumbatterie hängt teilweise von der Temperatur ab.

Der Betrieb außerhalb des vorgesehenen Temperaturbereichs kann die Kapazität, den Innenwiderstand und das Spannungsverhalten beeinflussen.

Batteriealterung

Die Batteriekapazität ändert sich allmählich mit dem Kalenderalter und dem Entladezyklus.

Wenn eine konstante Betriebszeit während der beabsichtigten Produktlebensdauer erforderlich ist, sollten Hersteller die Leistung sowohl mit Annahmen der gealterten Zellen als auch mit neuen Batterien bewerten.

6. Batteriegröße vs. Betriebsdauer: Das richtige Gleichgewicht finden

Eine Batterie mit höherer Kapazität kann mehr gespeicherte Energie liefern, aber eine Erhöhung der Kapazität kann auch die Batteriegröße, das Gewicht und die Kosten erhöhen.

Diese Kompromisse sind besonders wichtig bei tragbaren Milchpumpen.

Tragbare Geräte setzen in der Regel größere Einschränkungen hinsichtlich der Batteriedicke, der Gewichtsverteilung und des verfügbaren Innenraums als größere tragbare Produkte.

Daher ist die höchste verfügbare Kapazität nicht immer die geeignetste technische Wahl.

Hersteller sollten bewerten:

1. Erforderliche Betriebszeit pro Ladung
2. Verfügbares Batteriefachvolumen
3. Maximal akzeptables Batteriegewicht
4. Durchschnitts- und Spitzenstrom des Geräts
5. Ladezeitziele
6. Sicherheits- und Schutzanforderungen
7. Erwartete Akkulaufzeit

Weitere Informationen zu mechanischen und elektrischen Auswahlkriterien finden Sie in unserem Artikel aufAuswahl an tragbaren Brustpumpenbatterien.

7. Beeinflusst die Batteriechemie die Betriebszeit?

Lithium-Ionen-Batterien sind in verschiedenen Zellformaten und -konstruktionen erhältlich, darunter zylindrische Zellen und Lithium-Polymer-Beutelzellen.

Das Zellformat kann die Abmessungen, Kapazitätsoptionen, elektrischen Eigenschaften und mechanische Integration der Batterie beeinflussen.

Die Zellform allein bestimmt jedoch nicht die Laufzeit.

Zum Beispiel hängt die von einer Batterie verfügbare Energie auch von ihrer Nennkapazität, Nennspannung, Entladungseigenschaften und nutzbarem Betriebsbereich ab.

Ein OEM-Hersteller sollte die tatsächlichen Zellspezifikationen vergleichen, anstatt davon auszugehen, dass ein Zellformat immer eine längere Laufzeit bietet.

Unser Leitfaden aufLithiumpolymer vs. 18650-Batterien für Milchpumpenerklärt weitere Überlegungen bei der Wahl zwischen diesen Zellformaten.

8. Wie OEM-Hersteller die Akkulaufzeit validieren sollten

Die Laufzeit sollte unter wiederholbaren Testbedingungen auf Geräteebene überprüft werden.

Ein geeigneter Validierungsplan kann die folgenden Schritte enthalten.

Schritt 1: Messung des Stromverbrauchs

Messung von Spannung, Strom und Leistung während des normalen Betriebs.

Erfassen Sie die Leistung über die relevanten Geräteeinstellungen und Betriebsbedingungen hinweg.

Schritt 2: Einen wiederholbaren Betriebszyklus etablieren

Definieren Sie einen repräsentativen Testzyklus basierend auf der vorgesehenen Verwendung der Milchpumpe.

Dies hilft sicherzustellen, dass Prototypenbatterien unter konstanten Bedingungen verglichen werden.

Schritt 3: Test mehrere Batteriebedingungen

Bewerten Sie die Betriebszeit unter dem erwarteten Bereich der Batteriezustände und Betriebsbedingungen.

Je nach Projektanforderungen kann dies Temperaturschwankungen, Entladestrom und Batteriealterung umfassen.

Schritt 4: Überprüfen Sie das Lade- und Schutzverhalten

Bestätigen Sie, dass das Ladesystem, die Batterieschutzschaltung und die Abschaltregler des Geräts wie vorgesehen funktionieren.

Schritt 5: Erfassen der gemessenen Leistung

Dokumentieren Sie die getestete Batteriekonfiguration, Geräteeinstellungen, Testumgebung und die gemessene Betriebszeit.

Diese Unterlagen helfen den Ingenieur- und Beschaffungsteams, Prototypen zu vergleichen und endgültige Batteriespezifikationen festzulegen.

9. Entwicklung maßgeschneiderter Batterie für Hersteller von Brustpumpen

Für ein OEM-Projekt sollte die Batteriekapazität parallel zum mechanischen und elektrischen Design des Produkts festgelegt werden.

Hersteller, die eine individuelle Batteriebewertung anfordern, sollten bereitstellen:

• Produkttyp und beabsichtigte Anwendung
• Nominale Spannung und akzeptabler Spannungsbereich
• Zielbetriebszeit
• Durchschnitts- und Spitzenverbrauch
• Abmessungen des Batteriefachs
• Ladeanforderungen
• Steckverbinder- und Verdrahtungsspezifikationen
• Produktionsmenge und anwendbare Marktanforderungen

Gloflux arbeitet mit B2B-Kunden zusammen und entwickelt anwendungsspezifische Lithiumbatterienlösungen.

Unternehmen, die ein wiederaufladbares Pumpenprojekt bewerten, können ihre Spezifikationen über dieGloflux Custom Lithium Akku Entwicklungsseite.

Häufig gestellte Fragen

1. Wie lange sollte eine Milchpumpenbatterie bei einer Ladung halten?

Es gibt keine universelle Betriebszeit für alle wiederaufladbaren Milchpumpen. Die Betriebszeit hängt von der Batterieenergie, dem Stromverbrauch des Geräts, den Betriebseinstellungen und der Systemeffizienz ab.

2. Bietet ein Akku mit höherer mAh immer eine längere Laufzeit?

Eine höhere mAh-Wertung bedeutet im Allgemeinen eine höhere Ladekapazität, wenn man ansonsten kompatible Akkus bei derselben Nennspannung vergleicht. Die tatsächliche Betriebszeit hängt jedoch auch von der nutzbaren Energie und dem Geräteverbrauch ab.

3. Wie berechne ich die Batterielaufzeit der Milchpumpe?

Teilen Sie die Nennenergie der Batterie in Wattstunden durch die durchschnittliche Lastleistung in Watt für eine ideale Schätzung. Beziehen Sie relevante Nutzenergie- und Effizienzfaktoren ein, um eine praktischere Schätzung zu entwickeln.

4. Warum verliert die Batterie einer Milchpumpe im Laufe der Zeit an Betriebszeit?

Wiederaufladbare Lithiumbatterien erleben Kapazitätsänderungen im Alter und durch Lade-Entladen-Zyklen. Temperatur, Ladebedingungen und Betriebsmuster können ebenfalls die langfristige Leistung beeinflussen.

5. Welche Informationen benötigt ein Batteriehersteller, um die Kapazität zu schätzen?

Zu den wichtigsten Informationen gehören erforderliche Spannung, durchschnittlicher Stromverbrauch, Zielbetriebszeit, Spitzenstrom, verfügbare Batteriemaße und Ladeanforderungen.

Fazit

VerständnisBatterielaufzeit der Brustpumpeerfordert mehr als nur den Vergleich der Batteriekapazitätswerte.

Für OEM-Hersteller beginnt die genaue Batteriegröße mit elektrischen Leistungsmessungen, Energieberechnungen und klar definierten Betriebsanforderungen.

Durch die gemeinsame Bewertung von Batteriespannung, nutzbarer Kapazität, Geräteeffizienz und Produktdimensionen können Ingenieurteams geeignete Batteriekonfigurationen für Prototypentests identifizieren.

Gloflux bietet maßgeschneiderte Entwicklung von Lithiumbatterien für Hersteller von B2B-Geräten an. Besuchen Sie unsereSeite für individuelle Batterielösungenum Ihre Projektanforderungen und Produktionspläne zu besprechen.