Batteriboken. Elektriska rullstolar

SE Batteriboken Elektriska rullstolar

Kontakta Permobil Huvudkontor för Permobilkoncernen Permobil AB Box 120, 861 23 Timrå, Sverige Tel: 060-59 59 00. Fax: 060-57 52 50 E-mail: info@permobil.se Kontor för försäljning och service i Sverige Permobil Försäljning och Service AB Box 120, 861 23 Timrå, Sverige Tel: 060-59 59 00. Fax: 060-57 52 50 E-mail: sales@permobil.se service@permobil.se

Batteriboken Elektriska rullstolar Framtagen och utgiven av Permobil AB, Sverige Utgåva: 1-2006-01 Art.nr: 209545-SE-0

Batteriboken, elektriska rullstolar Innehåll Kapitel Sida 1. Inledning...7 2. Snabbkurs för lata läsare...8 3. Enkel batterikemi och uppbyggnad av blybatterier...9 4. Olika battterityper...17 5. Laddning av blysyrabatterier...20 6. Faktorer som påverkar rullstolens körsträcka...29 7. Förvaring och ventilation...31 8. Laddkontakter och ventilation...32 9. Seriekoppling av batterier...37 10. Dementi av några myter...39 11. Inkörning av nya MK-gelbatterier...40 12. Gällande standarder och upphandlingsnormer...43 13. Vår egen bedömning av laddare och batterier...45 14. Utrustning för batterikontroll...51 15. Kortfattad bruksanvisning till Forex Captest 2425...53 16. Informationsblad från JK Medico...56 17. Batteristorlekar i Permobils elrullstolar...57 18. Jämförelse mellan olika standarder för cykellivslängd...60 19. Generell batterisäkerhet för ventilreglerade blybatterier...62 6

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 1 1. Inledning Denna skrift handlar om batterier, laddare och deras användning i Permobils elrullstolar. Den begränsar sig i denna upplaga till blybatterier. Det är den billigaste typen av laddningsbara batterier för närvarande. På marknaden börjar det nu dyka upp alternativ som kan bli intressanta inom några år, i första hand Nickel-Metallhydrid och Litiumbaserade typer. De har fördelar när det gäller förmåga att lagra stor kapacitet i förhållande till sin vikt och volym. Att slippa bly och kadmium är dessutom mycket angeläget ur miljösynpunkt. I dagsläget är alla Permobils rullstolar konstruerade för blybatterier och därför lämnar vi de alternativa batterisystemen så länge. Det som i denna handledning skrivs som fakta nog så snart kan bli föremål för omprövning. Vi ägnar mycket tid åt att undersöka batteriernas funktion och hur man bäst ska ladda dem och ny kunskap samlas hela tiden. Här presenteras också några produkter som vi har valt att använda och den typen av information, tillsammans med tabeller över olika rullstolsmodeller, kommer med all säkerhet att behöva revideras i framtiden. Batteriboken finns även publicerad på vår hemsida: www.permobil.se. Där kan ni finna uppdaterade versioner när väsentlig information har ändrats. Ett litet påpekande innan vi börjar. Man kan ibland höra talas om batterier som har en kapacitet på 75 ampere. Det kanske är fråga om bekvämlighet men jag tycker att man ska vara noga med att tala om amperetimmar [Ah] när det gäller elektrisk kapacitet i batterier. Amperetimmar är alltså den laddning som kan tas ur ett batteri. Ampere [A] är enheten för elektrisk strömstyrka, ju högre belastning desto högre ström. Multiplicerar man medelströmmen [A] med det antal timmar [h] som batteriet är inkopplat får man ett mått på förbrukad kapacitet [AH]. 7

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 2 2. Snabbkurs För de läsare som inte omgående har tid att fördjupa sig i batteriernas underbara värld kommer här en sammanfattning. Bilden här intill är hämtad från en presentation av batterier och laddare i rullstolsmiljö. Den beskriver en av de viktigaste aspekterna; Man bör se ett batterisystem i ett helhetsperspektiv. De olika delarna som ingår är valda för att tillsammans ge så bra prestanda som möjligt. Fritt ventilerade batterier har syra i flytande form och överskottsgas vid laddning ventileras ut. Välter/tippar batteriet kan det bli syraläckage.. Ventilreglerade batterier har slutna celler med en ventil som normalt släpper ut mycket små mängder gas. De tål att välta utan att syra rinner ut och är oftast godkända för flygtransport. Två huvudtyper finns AGM respektive gelé. Skillnaden är främst vilken form syran är bunden i. Den typ av batterier som passar bäst i en rullstol är de som är anpassade för traktionär drift. De kallas på engelska för deep cycle batteries. Den belastning som rullstolen utgör för ett batteri (strömstyrkan) mäts i ampere [A]. Batteriets kapacitet mäts i amperetimmar [Ah]. Den tillgängliga kapaciteten minskar om belastningen ökar. Nominell kapacitet anges ofta som C 20. Det är den kapacitet som fås vid den konstanta belastning som tömmer ett fulladdat batteri på 20 timmar. Batteriets livslängd beror i hög grad på urladdningsgraden. Djupa urladdningar ger färre cykler än grunda. Värme påskyndar oxidering i batteriet och förkortar livslängden. Blybatterier ska normalt laddas varje natt. Ett batteri som står urladdat sulfateras och förlorar då en del av sin kapacitet permanent. Ett fulladdat batteri klarar kyla utan att förstöras. 8

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 2-3 Undantag från ovanstående kan behövas för att få upp kapaciteten i nya gelbatterier. Då behövs några djupa cykler för att få igång batterierna. Kyla försämrar möjligheten att ta ut full kapacitet ur batteriet. Inre resistensen i batteriet ökar också liksom rullstolens strömförbrukning. Om rullstolen ska lagras länge utan att användas ska batterierna laddas upp fullt och helst kopplas bort från rullstolens elsystem. Sval omgivning gör att batterierna klara förvaringen bättre. Om batterierna är inkopplade i rullstolen måste den underhållsladdas minst en gång per månad. Laddare till rullstolar bör ha lågt strömripple för att inte värma upp batterier, laddkontakt och kablage i onödan. 3. Enkel batterikemi och uppbyggnad av blybatterier Vår avsikt med detta avsnitt är inte att i detalj förklara alla kemiska processer som pågår i ett batteri, det skulle uppta alltför stort utrymme. Kapitlet är tänkt att ge en grund för förståelse av några fenomen som vi behandlar längre fram. Mycket förenklat finns i ett laddat batteri positiva elektroder bestående av blyoxid (PbO 2 ), negativa elektroder bestående av rent bly (Pb), elektrolyt bestående av lagom stark svavelsyra (H 2 SO 4 ) och isolerande separatorer. Så länge batteriet inte är inkopplat till en förbrukare är detta förhållande ganska stabilt. När batteriet belastas av en strömförbrukare ser den kemiska reaktionen vid batteriets positiva elektroder ut så här: PbO 2 + H 2 SO 4 + 2e + 2H + ---> PbSO 4 + 2H 2 O Vid de negativa elektroderna ser det ut så här: Pb + H 2 SO 4 ---> PbSO 4 + 2e + 2H + En urladdning innebär alltså att båda elektroderna övergår till blysulfat och elektrolyten (svavelsyran) blir alltmer utspädd. I ett batteri där syran är flytande och går att komma åt kan man avgöra ett batteris laddningsstatus genom att mäta syrans specifika vikt. För batterier som är förseglade, som de gelébatterier som vanligen används i elrullstolar, återstår endast möjligheten att mäta batteriets polspänning. Vi återkommer längre fram om mätning av laddningsstatus. 9

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 3 Vid tillverkningen av blyplattorna används finmalet pulver av rent bly respektive blyoxid. Detta pulver bakas med värme ihop till en porös struktur. På detta sätt kommer elektrolyten åt en stor yta av det aktiva materialet. Detta material är tyvärr alltför skört för att kunna användas direkt, vid tillverkning av batterier. Därför kompletteras strukturen i elektroderna med ett så kallat galler, av rent eller legerat bly. Legeringsämnen kan vara t ex antimon, koppar eller kalcium. Ofta är positiva och negativa plattor legerade på olika sätt för att uppnå bästa möjliga egenskaper. Blypulvermassan pressas in i det färdiga blygallret och alltihop bakas till plattor. Om batteriet ska användas som startbatteri görs plattorna tunna för att få stor yta som nås av elektrolyten. Vid ur- och uppladdningen utsätts materialet för mekanisk påfrestning eftersom blysulfat tar större plats än utgångsmaterialet. Om man tillåter ett batteri att laddas ur djupt (använder en stor del av kapaciteten) riskerar man att få en mekanisk deformation i plattornas aktiva material, som för varje djup cykel minskar den tillgängliga kapaciteten. Bilden här intill visar principen för uppbyggnad av ett blysyrabatteri. Här ses även plattornas uppbyggnad med ett galler av blylegering och aktivt material inbakat. Batterier för cyklisk drift För att bygga batterier avsedda för djupcykling, som t ex används i elrullstolar, tillverkas plattorna en aning tjockare än de som tillverkas när man bygger startbatterier. Då blir plattorna mekaniskt mer hållbara men samtidigt minskas förmågan att snabbt leverera stora strömmar. Plattorna i ett rullstolsbatteri är ungefär 2 mm tjocka. Om plattorna packas tätt tillsammans med separatorerna fås en förbättrad mekanisk hållfasthet. I elektriska truckar användes en typ av batterier som kallas rörplattebatterier. Där bakas det aktiva materialet i rörformade separatorer och får mycket god mekanisk stabilitet. Tyvärr går det inte att belasta dessa batterier med stor ström varför de knappast kan användas i elektriska rullstolar. 10

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 3 I en battericell varvas positiva och negativa plattor åtskilda av separatorer och sänks ner i en behållare med utspädd svavelsyra. Alla plattor av samma polaritet är parallellkopplade i en cell till en sammanlagt ganska stor yta. Cellspänningen i ett blysyrabatteri brukar anges till 2 volt. I rullstolssammanhang användes nästan uteslutande block med 6 internt seriekopplade celler som då får en vilospänning på ungefär 12 volt. Både aktuell belastning (strömstyrka), laddningsgrad och temperatur påverkar denna spänning. Temperaturen påverkar även batteriets möjlighet att ta emot laddning och leverera ut ström. Vi återkommer till detta längre fram. Kapacitet vid olika belastning När kapaciteten i ett batteri anges, brukar det finnas med en siffra som anger hur många timmar urladdningen beräknas ta. Generellt kan sägas att ju högre ström batteriet laddas ur med desto lägre kapacitet kan dtas ut ur batteriet innan det når ner till den gräns då batteriet räknas som urladdat. Vårt mest använda batteri, MK 8G24FT, som används bland annat i Chairman, har en nominell kapacitet på 73,6Ah, C 20. C 20 anger här att man under 20 timmars urladdning kan förvänta sig att få ur 73,6 amperetimmar (Ah) innan batteriet når slutspänningen 1,75 volt per cell (21,0 volt i ett 24V-system). Det innebär att det går att belasta batteriet med 3,7 ampere och att det då räcker 20 timmar. Om batterierna belastas med högre ström kommer den tillgängliga kapaciteten att minska. Belastas t.ex batteriet kontinuerligt med 20A kommer det att kunna leverera ungefär 59Ah innan spänningsgränsen nås. Batteriet har alltså en kapacitet av 59Ah C 3. I en tabell från tillverkaren kan man se vilken förväntad kapacitet som ett visst batteri kan leverera vid ett antal olika belastningar. Det innebär inte att de de ampere-timmar som fattas jämfört med 20 timmars urladdning gåt förlorade. Den kemiska processen hinner bara inte med att nå allt material i plattorna. Om batteriet får vila en stund kan det belastas med 20A lite till innan det tar slut. Om belastningen sänks till 3,7A kan resterande amperetimmar tas ut. Vid uppladdning av ett batteri som belastats med 20A räcker det att ersätta lite drygt 59Ah för att batteriet ska vara fulladdat. 11

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 3 Vid användning av batterier i en rullstol är det aldrig fråga om en konstant belastning. Höga och låga strömmar tas ur batteriet omväxlande. En trovärdig siffra på förväntad kapacitet vid rullstolsdrift kan vara den som benämns C 5. Vårt batteri i exemplet ovan har då en nominell kapacitet på 63Ah. Kurvorna ovan är en översättning av de värden som kan hämtas ur MK:s datablad. I tabellform ser de ut så här, för de batterityper vi använder: Aktuell urladdningsström/bel. MK 12V, 97Ah (8G31DT) MK12V, 73Ah (M24SLDGFT) 25A 79,2 [Ah] 58,3 [Ah] 15A 85,0 [Ah] 62,5 [Ah] 5A 96,7 [Ah] 70,4 [Ah] C5 (urladdning på 5 timmar) 84,5 [Ah] (vid 16,9 A bel.) 63,0 [Ah] (vid 12,6 A bel.) C 20 97,6 [Ah] (vid 4,9 A bel.) 73,6 [Ah] (vid 3,7 A bel.) Aktuell urladdningsström/bel. MK 12V, 60Ah (M34SLDG) MK12V, 40Ah (M40-12SLDG) 25A 43,7 [Ah] 26,2 [Ah] 15A 45,0 [Ah] 30,0 [Ah] 5A 51,7 [Ah] 35,8 [Ah] C 5 (urladdning på 5 timmar) 47,4 [Ah] (vid 9,5 A bel.) 34,0 [Ah] (vid 6,8 A bel.) C 20 60,0 [Ah] (vid 3,0 A bel.) 40,0 [Ah] (vid 2,0 A bel.) 12

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 3 Peukerts ekvation Redan 1897 formulerade en man vid namn Peukert en ekvation som beskriver det som tidigare nämnts. Av denna framgår att det är ett logaritmiskt förhållande mellan tillgänglig kapacitet och aktuell belastning. Om konstantens värde skulle vara 1 innebar det att samma kapacitet skulle fås oberoende av balastningsström. Ett typiskt värde för blybatterier brukar vara 1,25. En tabell för ett 100Ah (C 20 ) batteri kan få vara exempel: Peukert-konstant Kapacitet vid Kapacitet vid Kapacitet vid Kapacitet vid 5A belastning 25A belastning 100A belastning 250A belastning 1,1 100 85 74 67 1,2 100 72 55 46 1,25 100 67 47 37 1,3 100 62 41 31 Cyklingstålighet vid olika urladdningsdjup En C 3 -urladdning som gav 59Ah kan betraktas som att batteriet har laddats ur till 80% av den tillgängliga C 20 -kapaciteten. Omvänt kan ett batteri som belastas med en låg ström leverera betydligt fler amperetimmar än den specificerade C 20 -kapaciteten. MK 8G24FT har t.ex 84Ah kapacitet vid 0,84A belastning. Det är värt att notera att djup urladdning med låg ström också sliter på batteriet mer eftersom då omvandlas allt större andel av blyet till blysulfat, med mekanisk påkänning av batteriet som följd. En följd av detta fenomen är att om en rullstol lämnas för lagring under lång tid med elektroniken inkopplad, kan den svaga ström som förbrukas, 20-50 ma, ladda ur ett batteri så djupt att det kan vara svårt, eller inte alls går att ladda upp igen. 13

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 3 MK anger ett förhållande mellan urladdningsdjup och antal cykler till dess batterierna som framgår av vidstående figur. Den standard som används är BCI, alltså en amerikansk standard. Till-verkarens bedömning är att de flesta MK gelbatterier ger 550 cykler om de skulle mäta dem enligt DIN/EN/IEC 254-1, som är den standard som används t.ex för truckbatterier. Det är ganska svårt att jämföra cykling enligt BCI med motsvarande DIN/EN/ICE. För den som är intresserad finns en utredning av detta i slutet av denna bok. Olika uppbyggnad i MK gelbatterier MK (eller East Penn, som tillverkaren i USA heter) utvärderar kontinuerligt sina produktionsprocesser för att förbättra olika aspekter av batteriernas prestanda. I maj 2002 ändrades några faktorer i deras gelbatterier, detta för att öka livslängden i antal cykler. I samband med bytet av teknologi försämrades dock en del av möjligheten att leverera mycket hög ström. Detta har ingen praktisk betydelse i vår tillämpning. Ett annat resultat av denna förändring har gett oss en del bryderi. Det är fullt normalt att gelbatterier inte uppnår full kapacitet förrän efter några djupa urladdningar. Vi har upplevt att de nya batterierna har ännu något lägre kapacitet de första cyklerna. (Se kapitlet om igångkörning av MK gelbatterier.) Från december 2003 levereras åter en av batterityperna, (8G31DT, som passar i Trax/X90) tillverkade enligt den tidigare använda teknologin. (Orsaken till detta är att den batteritypen även används som startbatteri i marina tillämpningar.) Alla andra typer av MK gelbatterier tillverkas i den nya processen och för dessa pågår arbete hos East Penn att förbättra initialkapaciteten vid leverans från fabriken. 14

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 3 Temperaturens inverkan på ett blybatteri Alla kemiska processer fungerar långsammare vid låg temperatur. I ett blybatteri påverkas dessutom polspänningen av aktuell temperatur. Förenklat kan sägas att syrans densitet ökar vid lägre temperatur vilket medför en högre obelastad polspänning. Den tröghet som en låg temperatur innebär gör att det inte går att ta ut hög ström lika snabbt. Utifrån verkar det som om den inre resistansen i batteriet ökar vid lägre temperaturer. Egentligen påverkas inte batteriets kapacitet så mycket av den lägre temperaturen men vår möjlighet att få ut strömmen ur batteriet försämras. Dessutom påverkas flera andra faktorer, t ex oljan i rullstolens växlar blir trögare vilket resulterar i en högre strömförbrukning i kall omgivning. Det är inte frågan om någon särskild gräns när det plötsligt blir sämre resultat. Försämringen sker gradvis, men vi brukar rekommendera att rullstolar inte laddas vid en omgivningstemperatur på lägre än +5 C för att få en acceptabel körsträcka på rullstolen. Om batteriet hålls laddat finns det ingen risk att det förstörs av sträng kyla. När temperaturen blir normal igen vaknar batteriet och har då återfått sin normala kapacitet. Omvänt påverkas batterierna av värme så att de kan ge större kapacitet ut vid högre temperatur. Detta innebär även att slitaget på batteriet ökar. Detta påverkar batteriets livslängd negativt. En rullstol bör inte placeras i solljus en längre tid eftersom det kan medföra att de två batterierna får olika temperatur. Vid återuppladdning blir det då ojämn balans mellan batterierna och det medför i sin tur att det ena batteriet laddas för mycket och det andra för lite. Även detta påverkar batteriernas livslängd. 15

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 3 De flesta värden som anges angående ett blybatteri brukar vara mätta vid +25 C. 15 C till 35 C är den idealiska omgivningstemperaturen för ett blybatteri. Vi kan sammanfatta blybatteriets temperaturberoende i två diagram, båda hämtade ur MK-battery s produktblad för gelbatterier: Det övre visar hur den tillgängliga kapaciteten förhåller sig till temperaturen vid tre olika belastningsfall. Den översta kurvan visar kapacitet vid I20, alltså den ström som ger urladdning på 20 timmar. Den understa kurvan anger kapacitet vid en 20 gånger så stor ström. Det nedre diagrammet visar vilken laddspänning som ska hållas vid underhållsladdning, för olika temperaturer. Vi återkommer till temperaturberoendet under laddning längre fram i denna bok. 16

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 4 4. Olika batterityper Vi har redan talat om att startbatterier och batterier för djupcykling (även kallade traktionära) är byggda på olika sätt. Här är det alltså huvudsakligen den mekaniska uppbyggnaden av blymaterialet som avgör skillnaden. Ytterligare några varianter finns, bland annat batterier som är avsedda som reservkraft-strömkällor. De kallas backup-batterier eller batterier för stand-by -applikation. Denna typ är byggd för att stå med underhållsladdning lång tid för att vid behov kunna kopplas in och ge full kapacitet. De brukar inte ha så god cyklingskapacitet och lämpar sig i regel inte för rullstolsdrift. Normalt byggs alltså blybatterier med elektroder i form av plattor men det finns en annan byggmetod som ibland nämns som tänkbart rullstolsbatteri. Det är batterier med spirallindade celler. I stället för att gjuta galler och baka elektroder i plan form gör man här långa, tunna plattor med galler av rent bly och separatorer av glasfiber-floss. Dessa elektroder, varvade med separatorer, rullas sedan ihop och placeras i en rund cellbehållare. Detta förfarande ger batterier med förhållandevis god mekanisk stabilitet och extremt stor cellyta. De används framför allt som startbatterier och vi kan lämna dem i vår genomgång. Fortsättningsvis kommer vi att behandla batterier avsedda för cyklisk drift, i t ex rullstolar. Fritt ventilerade batterier En viktig skillnad i uppbyggnad av olika typer av traktionära batterier är vilken form elektrolyten har. I ett traditionellt, fritt ventilerat batteri (FV), är syran i vätskeform. Då brukar det finnas ventilerade påfyllningshål i varje cell. När batteriet börjar närma sig full uppladdning uppnås den så kallade gasningsspänningen. Då måste strömtillförseln vid laddning minskas och ändå kommer en del av det vatten som ingår i batterisyran att sönderdelas i väte och syre. Denna gas strömmar ur batteriet och medför flera negativa konsekvenser: Syranivån sjunker med tiden och kräver kontroll och eventuell påfyllning av destillerat vatten ungefär en gång per månad. Den gasblandning som lämnar batteriet är mycket explosiv och ställer krav på god ventilation i laddningsutrymmet. Rullstolens kåpor måste utformas så att fyllning av vatten kan utföras på ett säkert sätt. Risken för överfyllning av vatten så att syra kommer ut i rullstolen är inte heller försumbar. Ovanstående konsekvenser plus det faktum att syra kan läcka ut vid en vältning av batteri eller rullstol har medfört att fritt ventilerade batterier nästan har försvunnit i rullstols-sammanhang. 17

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 4 Ventilreglerade batterier För att eliminera behovet av vattenpåfyllning och skapa underhållsfria batterier har två typer av täta batterier börjat marknadsföras. De kallas gel- respektive AGM-batterier. Gemensamt för dessa båda är att de har syra som inte förekommer i flytande form och att de har ventiler i varje cell som vid normal användning endast släpper ut mycket små mängder gas vid laddning. Påfyllningshålet för syran förseglas vid tillverkningen med en ventil som klarar ett visst övertryck. Materialet i cellerna är också utformat så att den gas som ändå bildas vid laddningens slutskede kan läcka över till motsatt elektrod och rekombinera till vatten (under värmeutveckling). Dessa typer av batterier kallas alltså gemensamt för ventilreglerade (VR). Båda typerna tål att monteras liggande eftersom syran är bunden. Detta utnyttjas inte i några av Permobils rullstolsmodeller men medför att risken för syraläckage vid vältning har eliminerats. De flesta av de ventilreglerade batterierna är dessutom godkända för flygtransport. AGM-batterier Ett sätt att binda syran i ett batteri är att använda en mycket porös separator av glasfiber-floss. Genom att bara fylla på en bestämd mängd syra skapas ett batteri där all syra är uppsugen i separatorerna och det dessutom finns porer som tillåter rörlighet i gasflödena så att rekombination möjliggörs. AGM står för Absorbed Glass Mat. Denna typ av ventilreglerade batterier har länge använts i sammanhang där det finns behov av en viss mängd lagrad energi som reservkraft. Exempel på detta är backup-system till telefonstationer och datorservrar. De ska alltså stå med underhållsladdning lång tid och när nätspänningen försvinner kunna leverera relativt hög ström under en viss tid. AGM-batterier har hittills inte kunnat mäta sig med gelbatterier när det gäller antal djupa urladdningar. Vi har endast i undantagsfall (några typer av 40Ah batterier till Hexior och Koala) levererat dem med nya rullstolar. Nu börjar det komma fabrikat av AGM-batterier där tillverkarna hävdar att cyklings-tåligheten är minst lika god som för gelbatterier. Ett AGM-batteri har dessutom full kapacitet direkt vid leverans och behöver ingen startcykling. Vi bevakar utvecklingen på detta område och återkommer när det finns produkter som uppfyller våra krav. 18

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 4 Gelbatterier Genom att blanda gelbildande ämnen i syran kan den bindas i en icke flytande form i batteriet. Liksom AGM-batteriet kan denna typ inte läcka om det läggs på sidan och vid korrekt laddning släpper de ut mycket små mängder gas. Till gelbatteriets nackdelar kan räknas att de inte har riktigt lika stor nominell kapacitet som ett fritt ventilerat eller ett AGM-batteri. Kapaciteten vid stark kyla minskar också lite mer än för motsvarande AGM-batteri. När gelbatterierna är nya kan de inte lämna full kapacitet under de första arbetscyklerna. Det sist nämnda innebär att en användare som byter ut förbrukade batterier kan uppleva att rullstolen inte går att köra så mycket längre med de nya batterierna. Först efter 10-20 cykler kan gelbatterierna lämna 100% kapacitet och efter ca 50 cykler brukar de vara uppe i ca 110% av den specificerade kapaciteten för att därefter långsamt minska i kapacitet under ca 500 hela cykler. Med en bra laddare bör alltså ett gelbatteri få en livstid på 2-4 år i en elrullstol. Gelbatterier är ändå sammantaget, enligt vår erfarenhet, den typ som bäst lämpar sig för användning i elektriska rullstolar. Det klarar fler cykler under sin livstid än andra jämförbara batterier. Det har låg självurladdning (tål lagring bra), tål djupa urladdnings-cykler och klarar ändå de förhållandevis höga strömmar som kan krävas t.ex vid körning över en trottoarkant. % av nominell kapacitet 120 100 Nominell kapacitet 80 60 Byte vid 60% restkapacitet 40 20 100 200 300 400 500 600 700 Cykel # 19

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 5. Laddning av blysyra-batterier I avsnittet om batterikemi nämnde vi att både positiva och negativa elektroden i ett blybatteri successivt omvandlas till blysulfat vid urladdning. Detta är anledningen till att vi rekommenderar att alltid hålla blybatterier fulladdade. Om ett batteri lämnas halvt eller helt urladdat kommer blysulfaten som finns på plattorna att hårdna och så småningom göra återuppladdningen svår eller till slut omöjlig. Vår rekommendation, i både bruksanvisningar och här, är alltså: Ladda batterierna varje natt! Ytterligare en anledning att följa detta råd är att ett urladdat batteri är mindre tåligt vid stark kyla. Eftersom elektrolyten övergår till vatten när batteriet är helt urladdat så är der lätt förstå att ett urladdat batteri kan frysa sönder när det är kallt. Ett fullt uppladdat batteri har en elektrolyt som består av svavelsyra. Det tål då mer än -40 C utan att skadas. Som varje god regel har även denna ett undantag: Vi nämnde i ett tidigare avsnitt att när gelbatterier är nya behöver de cyklas för att uppnå full kapacitet. Vid normal körning sker detta helt automatiskt. Brukaren kan möjligen uppleva att körsträckan är lite kortare än förväntat till en början. För varje ur- och uppladdning förbättras detta. Om brukaren bara använder en liten del av batteriets möjliga kapacitet, när det är nytt, så kan det hända att den tillgängliga kapaciteten till och med minskar! Det lönar sig alltså att tillåta att batterierna laddas ur ganska mycket under de första fem till tio cyklerna. Man kan till och med låta bli att ladda rullstolen ett par nätter för att urladdningen ska bli nog djup. Observera alltså att denna rekommendation endast gäller inkörning. När batterierna nått tillräcklig kapacitet ska de laddas varje natt. Ovanstående information om inkörning av gelbatterier lämnas av Permobil vid leverans av nya rullstolar eller nya utbytesbatterier, i form av foldern: Viktig Information - Laddning av batterier Lite längre fram återkommer vi till en metod för att påskynda kapacitetsökningen vid inkörning av gelbatterier. 20

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Laddning av batterier i cyklisk drift När ett blybatteri har laddats ur ska det alltså snarast återuppladdas till full kapacitet. Den första delen av denna återuppladdning är tämligen oproblematisk. Blybatterier tål hög ström upp till det som brukar kallas gasningsspänning. Vid denna laddningsgrad börjar en del av materialet i elektroderna att bli fulladdat. Överskottet i laddning medför då att vattnet i syran sönderdelas i väte och syre, som vi nämnt tidigare. Då måste strömmen sänkas för att inte batteriet ska förlora vätska genom att gasen släpps ut. Gasningsspänningen för MK gelbatterier anges till 2,25 till 2,30 volt per cell vid +20 C. (Det motsvarar 27,6 volt i en rullstol.) Om laddaren får reglera ner strömmen redan vid denna polspänning kommer den sista fasen av uppladdningen att ta orimligt lång tid. Det kan ta flera dygn att nå 100% laddning. Våra batterier i rullstolen används i cyklisk drift. Helst ska de kunna laddas helt under ett 8 timmars driftuppehåll. Det kräver en typ av laddare som ger ett visst mått av överladdning i slutet av uppladdningen. Denna överladdning måste vara noga kontrollerad för att inte batterierna ska ta skada. En acceptabel kompromiss är att låta laddaren reglera ner strömmen vid ungefär 29 volt. När strömmen sjunkit till ca 1 ampere låter man denna ström vara konstant under några timmar för att de olika cellerna i batteriet ska få en utjämnad laddningsgrad. I en figur på sidan 45 visas detta förlopp. Man brukar ibland tala om laddfaktor. Det är den laddningsmängd (strömtid) som måste tillföras vid laddningen utöver den förbrukade kapaciteten. För MK gelbatterier ligger denna faktor på ungefär 1,05. Alltså behövs cirka 5% överladdning för att batteriet ska bli fullt. 21

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Mätning av laddningens nivå För att kunna veta hur lång körsträcka som återstår vore det bra att ha en kapacitetsmätare som kan räkna ut hur mycket av laddningen som är förbrukad. Det finns bara ett säkert sätt att mäta vilken kapacitet ett batteri har. Det är att ladda ur det med en känd ström tills spänningen sjunker under en bestämd nivå. I dagligt bruk är det inte praktiskt möjligt såvida inte rullstolen är försedd med noggrann strömmätning av både strömmen vid körning och laddströmmen. På batterier med syran åtkomlig går det att bestämma laddningsstatus genom att mäta syrans densitet. Det är inte möjligt på moderna rullstolsbatterier. Det alternativ som återstår är att mäta polspänningen på batteriet. Det är den metod som dagens rullstolar brukar tillämpa. Batteriindikatorn består alltså av en spänningsmätare. I vila har vi en polspänning per batteri som ligger på ca 12V för ett tomt batteri och ca 13V för ett fullt. (MK gelbatterier kan ha upp till 13,2 volts polspänning lång tid efter uppladdning.) Observera att detta gäller när batteriet har stått obelastat ungefär ett dygn. Ett problem med denna mätmetod är att polspänningen på ett blybatteri påverkas av en mängd faktorer. Batteriets ålder, dess temperatur och den aktuella strömförbrukningen påverkar alla den spänning man kan mäta i elektroniken. Slutsatsen av allt detta är att batteriskalan på en rullstol inte är helt tillförlitlig även om man i styrprogrammet har lagt in algoritmer för att kompensera för en del av dessa faktorer. 22

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Laddning av olika batterityper De flesta laddarna för rullstolsladdning är avpassade för att kunna ladda både fritt ventilerade batterier, gel- och AGM-batterier. Egentligen skulle man välja något olika laddkaraktäristik för att optimalt ladda en viss batterityp. Dagens lösning får ses som en kompromiss eftersom det inte är helt säkert att samma batterityp som den ursprungligen levererade monteras i rullstolen vid batteribyte. Några faktorer som påverkar behovet av en viss laddkaraktäristik är: Syrans egenskaper. Både vald syravikt och om den är i gelform eller uppsugen i glasfloss har inverkan. Fritt ventilerade batterier behöver t.ex en viss överladdning för att syran ska röras om i cellen. Annars kan det hända att syrans densitet blir högre i botten av cellen än högre upp. Blygallrens legering. Batterier med hög legeringshalt av kalcium verkar behöva hög laddspänning. Batterier med rent bly i gallren ger bäst kapacitet om de laddas med relativt hög ström i huvudladdningen. Pausladdning Det talas ibland om att blybatterier måste laddas under ganska lång sammanhängande tid för att laddningen ska ha någon verkan. Det skulle bero på att de kemiska processerna i batteriet behöver tid för att övergå från urladdning till uppladdning. Vi tror att denna oro för pausladdning är överdriven. Vår erfarenhet är att även ganska korta uppladdningar kan förlänga den tillgängliga körsträckan. Om man vet om att kapaciteten i rullstolens batterier brukar kunna ta slut före kvällen kan det vara bra att komplettera laddningen vid något tillfälle under dagen. Välj något tillfälle när rullstolen inte behöver köras på en halvtimme eller mer. Genom att laddaren kan ge full ström under den korta period det är fråga om så utnyttjas tiden bra. En timmes laddning förlänger körsträckan med i storleksordningen 5 kilometer. 23

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Återuppladdning av djupt urladdade batterier Som vi tidigare berört är djup urladdning av blybatterier skadligt för deras livslängd. I synnerhet om urladdningen görs med låg ström och inte laddas omgående. Ett exempel på sådan urladdning kan vara att man efter körning underlåter att ladda upp stolen och att den får stå avstängd men med elektroniken inkopplad. Den låga strömmen som då förbrukas kan medföra att batterierna dör. Polspänningen kan komma att understiga några enstaka volt. Om man då ansluter en standardladdare kommer den endera att vägra ladda batterierna eller så stiger polspänningen direkt och laddaren tror att den kopplats in till ett fulladdat batteri. Gamla batterier som blivit djupt urladdade går troligen inte att rädda. Om man råkat djupurladda batterier av god kvalitet som inte är alltför gamla kan det vara värt ett försök att återuppladda dem. För att ett djupurladdat batteri ska kunna tillgodogöra sig laddströmmen måste den inledande laddningen göras mycket försiktigt. Det finns speciella anordningar för detta ändamål t.ex desulphating unit från ungerska Forex. Vår erfarenhet är att den fungerar för sitt ändamål men den traditionella metoden, som beskrivs nedan, fungerar väl så bra. Inled laddningen genom att koppla in ett likspänningsaggregat med låg ström, 200-300 ma kan vara lagom strömstyrka. Låt batterierna ladda med denna låga ström under ett dygn. Öka strömmen till ca 1A och låt batterierna ladda ytterligare ca. ett dygn eller tills polspänningen når ca 12,5V per batteriblock. Därefter kan en standardladdare kopplas in för att fullfölja uppladdningen. Med hjälp av en kapacitetstestare kan man verifiera batteriernas status och gärna cykla dem ett par gånger extra för att säkerställa god kapacitet framöver. 24

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Olika typer av laddare Som vi nämnt förut måste en laddare för rullstolsladdning ha en automatik som sköter den avslutande delen av laddningen på ett bra sätt. En annan viktig faktor är laddströmmens utseende. De laddare som tidigare använts var ofta byggda med en nätspänningstransformator kopplad till elnätet och någon typ av tyristorreglering mellan transformatorn och batteriet. Gemensamt för denna typ av laddare är att de har mycket höga strömpulser (så kallad rippleström ) in till batteriet. Effektivvärdet (RMS) på strömmen kommer då att bli betydligt högre än medelvärdet, som är det som laddar upp batteriet. Nackdelen med hög rippleström är att både laddkontakter, säkring, kablage och batterierna värms upp motsvarande effektivvärdet. En laddare som Permobil tidigare använde, JA12, hade 12 ampere i medelström. Om strömmens utseende mättes med ett oscilloskop kunde strömvärdet i topparna nå upp till 50A! Det motsvarar ett RMS-värde på ungefär 23A och har förödande konsekvenser på livslängden hos laddkontakter och batteri. (Möjligen skulle en sådan laddare göra en viss nytta i kall omgivning men det är bättre att lösa detta på annat sätt.) [A] 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ms Här ovan ser vi en oscilloskopbild av strömmen från en transformatorladdare, JA12. 100 gånger per sekund matas alltså batterierna med en strömpuls på 50A. Vi talar om hög rippleström! (Vi skulle kunna bifoga en motsvarande bild från en JK Medico-laddare men det skulle i så fall bli en helt rak linje och det kanske inte är så intressant att visa.) I dag används av ovan nämnda skäl oftast så kallade primärswitchade laddare för laddning av rullstolar. De ger oftast en mycket jämn likström till batterierna. Med hjälp av mikroprocessorstyrd elektronik kan laddkurvorna anpassas till de batterier som valts för rullstolen. Verkningsgraden brukar också ligga betydligt högre för dessa moderna laddare än för transformatorvarianten. 25

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Verkningsgrad En laddare med hög verkningsgrad (effekt in till batteriet delat med effektuttag från elnätet) har en lägre arbetstemperatur jämfört med en laddare som har stora interna förluster. En transformatorladdare har normalt en verkningsgrad på ca 75%. Många av de primärswitchade laddare vi provat har ca 85% verkningsgrad. Den laddare vi nu säljer, JK Medico 932 har en verkningsgrad på över 90%. Man kan tycka att det inte skiljer så mycket mellan 85% och 90% men om vi tittar på effektförlusten i laddaren så är den i det förstnämnda fallet 15% och det senare 10%. Förlusteffekten i laddaren är alltså 50% högre i en av de jämförda laddarna än i JK Medico 932. Värmeutvecklingen i laddaren är alltså betydligt högre vid 85% verkningsgrad jämfört med vid 90%. En transformatorladdare kan ha 2,5 gånger så hög förlusteffekt som JK Medico 932! En fjärdedel av den inmatade näteffekten blir då värme i laddaren i stället för drivmedel till rullstolen. Fläktkylning Ovanstående resonemang för oss vidare till frågan om fläktkylning. Den värmeenergi som frigörs inne i laddaren måste ledas ut för att inte laddarens kretsar ska ta skada. Detta kan antingen göras med hjälp av en stor yttre kylyta, t ex en kylfläns, eller med hjälp av en fläkt. Fläktkylning är ett effektivt sätt att hålla laddaren sval trots intern uppvärmning. Tyvärr medför fläktkylning ett antal nackdelar: 1. Fläkten är en svag länk i konstruktionen. Det kan medföra behov av service. 2. Fläktkylning orsakar buller. Moderna fläktar är relativt tystgående men ljudet kan likafullt upplevas som störande i en tyst omgivning. 3. Det är svårt att göra en fläktkyld laddare tät mot fukt och damm. 26

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Temperaturberoende vid laddning Som tidigare nämnts är blybatterier på flera sätt beroende av vilken arbets-temperatur de utsätts för. Vid låg temperatur går de kemiska reaktionerna i batteriet långsammare, både när man använder energin i batteriet och vid laddning. Det tar alltså alltid längre tid att ladda ett kallt batteri. Batteriets polspänning är, inom vårt normala arbetsområde, omvänt proportionellt mot temperaturen. Det innebär att man når upp till gasningsspänning tidigare om batteriet är varmt än när det är kallt. För att ladda batterier perfekt borde alltså laddaren kunna avgöra batteriernas temperatur, helst inne i närheten av blyplattorna. Detta är inte praktiskt möjligt med det system vi i dag använder, alltså fristående laddare som kopplas in till rullstolen med en trepolig kontakt. (En ombordladdare skulle ha bättre förutsättningar för detta.) Vid slutet av huvudladdningen stiger polspänningen lite snabbare än tidigare. Detta faktum gör att vi kan klara oss ganska bra utan temperaturkompensation under huvudladdningen om arbetstemperaturen håller sig inom ett rimligt område, ex.vis +5 C till +35 C. När laddaren sedan har genomfört utjämningsladdning och övergår till underhållsladdning blir det viktigare att kompensera spänningsnivån till omgivnings-temperaturen. Titta gärna igen på diagrammet i kapitlet om temperaturberoende hos batteriet, sid. 16. Genom att förse laddaren med en intern temperaturgivare kan den anpassa laddspänningen vid underhållsladdning till aktuell temperatur. Laddströmmen och medföljande temperaturhöjning i laddaren är låg vid underhållsladdning. Om laddaren är placerad i samma utrymme som rullstolen vid laddning så kommer denna typ av temperaturkompensering att fungera tillräckligt bra. 27

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 5 Faktorer som påverkat vårt val av laddare till Permobils rullstolar Permobil har valt att i första hand leverera JK Medico 932 tillsammans med alla våra olika modeller av elektriska rullstolar. (Detta gäller huvudsakligen i Europa, på övriga marknader kan andra laddare förekomma.) Följande faktorer har påverkat vår bedömning: Bra laddkaraktäristik Bra verkningsgrad Avsaknad av fläkt Täthet (IP54) I en bilaga i slutet av denna bok finns JK Medicos egen beskrivning av laddarens fördelar. Vi har tidigare levererat laddare från andra leverantörer till våra rullstolar. Det är laddare som med bibehållen säkerhet kan användas till Permobils rullstolar men ovanstående faktorer har påverkat oss i vårt beslut att välja leverantör. Det är viktigt att se laddare/batteri som ett system Permobil tillverkar rullstolar av högsta kvalitet, som är avsedda att ge problemfri drift under lång tid. Vi har valt att leverera MK gelbatterier och JK Medico laddare till våra rullstolar, på de flesta av våra marknader, eftersom dessa komponenter når upp till våra högt ställda krav. Även rullstolens kablage, säkringar och laddkontaktens kvalitet måste vara rätt dimensionerade för att ge bästa resultat. Vi rekommenderar till exempel inte att man laddar via en laddingång placerad i manöverpanelen, om det finns ett separat ladduttag. Ett långt kablage mellan kontakt och batteri kommer att ge förlängda laddtider och kan till och med påverka batteriernas livslängd negativt. Batterier, laddare, säkringar, kablage och laddkontakter ska betraktas som ett komplett system. Permobil tar ansvar för detta system och vi rekommenderar inte att man byter ut delar i systemet utan att rådfråga oss. 28

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 6 6. Faktorer som påverkar rullstolens körsträcka På flera ställen har vi redan diskuterat batteriernas kapacitet och batteriindikatorns brister. Det är alltså många faktorer som påverkar den sträcka man verkligen kan köra med rullstolen och den kapacitetsnivå som redovisas av batteriindikatorn. Här är de viktigaste: Batteriernas aktuella kapacitet. Framför allt beror den på hur gammalt batteriet är. Ett helt nytt batteri kan, som vi talat om, behöva en viss inkörning innan det ger full kapacitet. Vid slutet av sin livslängd är det också naturligt att batteriets maximalt möjliga kapacitet är det som huvudsakligen begränsar körsträckan. Laddningsgrad. Med en bra laddare kan man vara säker på att batterierna nått 100% av sin möjliga kapacitet när laddaren indikerar full laddning. När man har kört en stund får man förlita sig på batteriindikatorn för att kunna bedöma återstående körsträcka. Något som vi, enligt tidigare resonemang, inte kan lita på fullt ut. Temperaturen. Kyla påverkar körsträckan negativt på flera sätt: Batterierna kan inte leverera ut sin kapacitet och den inre resistansen i batteriet ökar. Även förmågan att ladda batteriet försämras, framför allt tar det längre tid att ladda fullt. Olja i växellådor och fett i hjullager blir mer trögflytande vilket ökar strömförbrukningen avsevärt vid kyla. En rimlig bedömning är att man har ungefär halva körsträckan vid 0 C jämfört med den specificerade, som mäts vid 20 C. 29

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 6 Terrängen. Körning i branta backar tar mycket ström. Visserligen återmatas lite ström till batterierna vid bromsning i utförsbacke, men det kompenserar inte alls den ökning som sker i motlut. Körning på hårt underlag är förutsatt vid mätning av specificerad körsträcka. Asfalt eller golv ger minst rullmotstånd. Packat grus ger något högre strömförbrukning och gräsmatta eller sand sänker körsträckan drastiskt. Det vet ni om ni någon gång försökt att cykla på en mjuk gräsmatta eller en sandstrand! Kontrollera däckens lufttryck med jämna intervall. Dåligt pumpade däck ger förkortad körsträcka. Körstilen påverkar också den möjliga körsträckan. Häftiga accelerationer och inbromsningar ökar strömförbrukningen. Tidigare mätte vi på Permobil körsträckan för en viss rullstolsmodell genom att köra den på en lång provbana tills den stannade. Det gav alltså en förhållandevis jämn strömförbrukning och körningen gjordes på ett bra underlag. Alltså fick vi en körsträcka som var ganska lång. I dag används en standardiserad provbana enligt IEC-7176-04. Då kör man på en fyrkantbana av en viss dimension, som ger relativt många inbromsningar och accelerationer per uppmätt körsträcka. Troligen ligger den praktiska körsträckan som en brukare kan uppleva någonstans mellan dessa två siffror. 30

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 7 7. Förvaring och ventilation Blybatterier ska, som vi nämnt tidigare, vara fullt uppladdade vid förvaring. Batterier som inte är inkopplade till en rullstol kan förvaras ganska lång tid utan att förlora så mycket av sin kapacitet. MK gelbatterier har särskilt låg självurladdning. Den uppges till mindre än 2 % per månad, vid 20 C. Om temperaturen hålls låg så minskar självurladdningen ytterligare. MK gelbatterier tål förvaring i 60 C till +60 C, om de är fulladdade. Rullstolens elektronik förbrukar låg ström även när den är avstängd. Det brukar röra sig om 20-50 ma. Man förlorar alltså mellan 0,5 och 1 amperetimme per dygn, även om rullstolen inte används. För att inte batterierna ska bli sulfaterade bör rullstolen underhållsladdas. JK Medico-laddaren har automatisk underhållsladdning när batterierna är fullt uppladdade. Den kan alltså lämnas inkopplad under flera veckor om man så önskar. Effektförbrukningen vid underhållsladdning påverkas något av batteriernas kondition men brukar vara mindre än 10W. Det tar alltså mer än 3 dygn innan 1 kwh förbrukas. Om man inte vill ha laddaren ansluten hela tiden så bör man koppla in den minst en gång per månad. Vid så långa uppehåll i körning av rullstolen är det ännu bättre att koppla ur batterierna från rullstolselektroniken. Då kan de lagras upp till ett halvår utan uppladdning utan att ta skada. Ventilation i laddrum Tidigare, när fritt ventilerade batterier användes i elektriska rullstolar, krävdes att man förvarade rullstolen i ett väl ventilerat utrymme, under laddning. Med dagens ventilreglerade batterier och mikroprocessorstyrda laddförlopp behöver rullstolen inget specialventilerat utrymme för att kunna laddas på ett betryggande sätt. Normal bostadsventilation räcker. En liten mängd gas kan dock släppas ut även från ventilreglerade batterier. Av denna anledning får batterilådorna inte vara helt täta. Under slutfasen av laddningen av blybatterier bildas gaser som tidigare har medfört en karaktäristisk lukt. Det är blandningen av vätgas och syrgas under inverkan av svavelsyran i batteriet som ger denna lukt. Vid laddning av ventilreglerade batterier ska ingen lukt alls kännas. Om det ändå skulle göra det bör man omedelbart avbryta laddningen genom att dra ur nätsladden och ventilera lokalen. Den gnista som bildas när man drar ur laddkontakten på rullstolen skulle, om stor mängd gas har bildats, kunna orsaka en explosion. 31

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 8 8. Laddkontakter och kablage Lite historia Under de första verksamhetsåren valde Permobil att bygga in laddaren i rullstolen, så kallade ombordladdare. Ur systemperspektiv är detta en bra lösning. Möjligen kommer vi i framtiden åter att erbjuda denna lösning. Fördelarna är att laddaren och batterierna är fast förbundna med varandra, att laddaren kan mäta batteritemperaturen och att laddarens styrdator kan ge tillförlitligare information om batteriernas laddnigsstatus. Nackdelar är ett högre grundpris för rullstolen, svårigheter med inkoppling av nätspänning till rullstolen och medföljande krav på elsäkerhetstester. Vi levererar alltså för tillfället endast rullstolar med laddingång för extern laddare. En källa till diskussion har länge varit laddkontaktens utformning och placering. Vår första laddkontakt för extern laddare hade 5 anslutningsstift, för att i framtiden erbjuda möjlighet till kommunikation mellan rullstolens elektronik och laddaren. Så såg det ut exempelvis på rullstolsmodellerna Maxior och Minior. Vi bytte senare till en trepolig variant av den i audiosammanhang vanligt förekommande XRL-kontakten. Vår dåvarande inkoppling var 1=minus, 2=plus och 3=inhibit, när den ansluts till plus. Max90, Super90 och X90 hade denna konfiguration på laddkontakten. XLR-kontakten har en specificerad strömtålighet på 16A. Det borde ju räcka, kan man tycka, men när vi bytte till laddaren JA12 så fick vi problem. Som vi tidigare visat har denna laddare en medelström på 12A men strömmens effektivvärde, på grund av högt ripple, är över 20A. Vår lösning på detta problem var att söka en kontakt med högre strömtålighet. Alcatel tillverkade då en kontakt som kallas AXR. Den liknar XLR-kontakten men har mittenstiftet i en klenare dimension samt att det är isolerat. AXR-kontakten är specificerad för maximalt 25A. Pluspolen är här märkt med P, minus med N och inhibit (nu kopplad till minus) med D. Tyvärr har det genom åren varit svårt att få säkra leveranser av denna kontakt. Permobil har även producerat två egna varianter som varit kompatibla med AXR-kontakten. De hade svart metallhölje och vit respektive grå plastinsats. Inte heller detta har varit helt lyckat. 32

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 8 Ny laddkontakt 2003 För att förbättra denna svaga punkt valde vi att söka en ny leverantör och producera en ny kontakt med god kvalitet. En laddkontakt är ju av naturliga skäl utsatt för stort mekaniskt slitage och även miljöpåverkan i form av vatten och smuts. Ambitionen vid utvecklingen av den nya kontakten har varit: Kontakten ska ha god hållfasthet och slitstyrka. Den ska klara 25A laddström. Laddproppen ska ha god ergonomisk utformning. Dragavlastning av laddarkabel ska vara lätt hanterbar och ge bra avlastning. Kontakterna ska ha låg övergångsresistans. Det innebär minimalt spännings fall vid hög laddström. Godkända av UL (Underwriters Laboratories) i USA. Den nya laddpluggen är utformad så att den inte av misstag kan kombineras med den gamla typen av AXR-kontakt. Kontaktinsatserna och laddpluggens hölje har fått röd färg. Stiftnumreringen är också ändrad för att följa den nya standard som är på gång för laddare (ISO 7176-25). Stift 1 ska då vara anslutet till plus, 2=minus och 3 är inhibit, kopplad till minus i laddpluggen. Bilden här intill visar den nya, röda laddkontakten. 33

Batteriboken, elektriska rullstolar Kapitel 8 2004, XLR eller den nya röda laddkontakten kan levereras Vår nya, röda laddkontakt har under ett år använts för alla rullstolar sålda i Europa. På grund av påtryckning från USA-marknaden och den allt mer utbredda standardiseringen inom branschen har vi nu beslutat att leverera Permobils rullstolsmodeller med antingen XLR 3-polig kontakt eller vår nya röda laddkontakt, beroende på önskemål från de olika marknaderna. Kontakterna har anslutning enligt den nya standarden som nämns här ovan. (1=plus 2=minus). Bilden intill visar en Neutrik XLR-kontakt. Det är en kontakt av bra kvalitet men det finns även andra fabrikat som uppfyller våra krav. Endast den röda laddkontakten kommer även i fortsättningen att levereras på rullstolsmodellen Trax, eftersom den har så stora batterier att den bör kunna laddas med kraftigare laddare. Chassikontakt och kablage Placeringen av laddkontaktens chassidel är inte helt enkel. För brukaren är det en fördel om den är högt placerad, t ex i ett armstöd. Vissa styrpaneler har laddkontakten integrerad i panelen. Nackdelen med en sådan placering är att det ger ett långt laddkablage. Det kan möjligen kompenseras av att man väljer en kabel med stor area. Så brukar det inte se ut eftersom man samtidigt vill ha en smidig kabel till manöverpanelen. Permobil har av dessa orsaker valt att, på de flesta rullstolsmodeller, montera laddkontakten på rullstolens chassi. Laddkablaget utgörs av ledare med en koppararea på minst 2,5 mm 2. Säkringar och dess hållare är också valda för minimalt spänningsfall. Kopplingslänken mellan batterierna har minst 6 mm 2 area. Sammantaget medverkar detta till att laddaren, som har en inbyggd kompensation för spänningsfallet i sin laddkabel, kan mäta batterispänningen på ett korrekt sätt och ge kortast möjliga laddtid. Inkoppling av laddaren till en styrpanel med klent kablage kommer att ge förlängd laddtid. Den uppvärmning som kan bli fallet i panelkablage och kontakter kan förorsaka att plasten blir hård och spröd och få som följd kabelbrott. Detta gäller t.ex om laddare med hög rippleström används. 34