一、 引言

  医用救护车在医学急救中起着至关重要的作用, 但车载急救设备的使用常常受到车载电源的限制。尽管有些急救设备配有后备电源,但因其后备电源的容量等原因,所以在没有市电的场合,这些设备无法持续工作, 尤其是几台设备同时工作时, 电源的供给问题尤为突出。

  二、 常用车载电源简介

  目前医用救护车车载电源基本上有两种方式: 化学电源—蓄电池和车辆引擎驱动电源—车用发电机。

  (一)化学电源

  蓄电池供电是通过市电定期充电,使用时经逆变器输出AC220V。此种方式存在以下问题:对负载的功率(没有市电补充时设备的持续工作时间)和性质(多数逆变器禁制带感性负载)有一定的制约;另外,绝大多数逆变器出于效率的考虑输出只是正负方波,所以存在一定幅度的高次谐波,而有些设备(如:心电监护仪)对此很敏感,由于高次谐波的存在使此类设备无法正常使用。

  (二)引擎驱动电源

  车用发电机是供给车辆自身用电所配置的, 其输出为1.38V-14V,60A-90A,用于车辆启动、照明、控制等,没有余量给额外的用电器供电。

  三、 常规车载急救设备用电功耗估算

  国内常用急救设备的供电标准为AC220V, 50Hz, 设备在AC220V供电情况下的功耗见表1:
医用救护车车载急救设备电源的改进设计

  上述设备只有除颤器常规配有后备电源,其他设备只能由AC220V 供电。由上表可估算出设备在工作时的功耗范围在880W-1560W之间。

  四、 应用设计

  (一)方案设计与描述

  为适应救护车急救的三种工作状态,1)无市电短暂用电 2)无市电持续用电3)有市电供应,对救护车车载电源进行如下改进:增加一组后备电源蓄电池和逆变器,适当增加车辆(自身)发电机的功率,将功率余量用于后备电源蓄电池的充电,同时供给逆变器;在车辆上加装一台适当功率的 AC220V输出发电机组, 当设备工作功率超出车辆发电机余量时,由功率控制断开车辆发电机对后备电源的输出,由加装发电机组对后备蓄电池进行供电;当市电或发电机组供电时,由状态控制使受控于 C 的转换开关断开,受控于C的转换开关闭合。

  (二)配件的选型与容量设计

  1、后备车载蓄电池

  常见的铅酸蓄电池大致分为启动型和运转型两类。 启动型蓄电池瞬间输出电流大,而长时间(几小时)维持恒定电流输出的性能差,不宜作逆变器电池; 运转型蓄电池的性能恰好与启动型蓄电池的性能相反,适用于逆变器。在蓄电池的体积、重量以及车辆安装空间等条件允许的情况下尽可能增加蓄电池的容量,以延长设备的工作时间。 铅酸蓄电池在放电中,当端电压下降至原电压的 85%-90%时,即为安全极限,否则将影响其使用寿命甚至损坏。目前,绝大多数逆变器的效率均可达到90%左右, 利用方波开槽技术的正弦波逆变器也可达到90%左右的效率。

  设计举例:

  逆变器(非正弦) 效率(η) :90%

  蓄电池(铅酸) 电压(V) :12V

  设备功耗(不含启动状态) 880W

  设备工作时间 2 小时(H)

  逆变器输出VAo应大于 880W/70%≈1257(VA)

  逆变器输出VAI应大于 VAo/90%≈1397(VA)

  蓄电池容量(AH)应大于 VAI/12V×2≈233(AH)

  由以上条件确定,要满足880W 的设备功耗,蓄电池容量至少要选用233AH。

  2、小型便携式发电机组

  由上例可知:如果发电机组用功率(W)表示容量,则选择大于880W 的机组;若用 VA 表示容量,则选择大于 1257VA 的机组。发动机应将主机安装在车厢外,操控部分安装在车厢内(见系统框图) 。
医用救护车车载急救设备电源的改进设计

  发电机组所用燃料最好与车辆使用燃料一致且能从车辆燃料箱中直接获取。

  一般电力拖动设备的启动电流是工作电流的3 倍左右, 在实际应用时要根据具体设备的实际启动电流确定其容量。 各设备由独立的逆变器供电为优选方案。

  五、 讨论

  随着公共卫生急救体系的建立健全,急救工作站的急救半径逐渐扩大,对患者的抢救、救护、运送质量要求的不断提高,车载医疗设备的种类和数量也随之增加。本文提出的车载电源改进设计,成本低,适用性广,能够对车载急救设备提供更多的应用空间。

  参考文献

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