{"id":1441,"date":"2020-07-01T15:48:55","date_gmt":"2020-07-01T13:48:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/?p=1441"},"modified":"2025-05-15T09:30:44","modified_gmt":"2025-05-15T07:30:44","slug":"anwenderbericht-leistungsfaehiger-lithium-ionen-akku-hkk-bionics","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/anwenderbericht-leistungsfaehiger-lithium-ionen-akku-hkk-bionics\/","title":{"rendered":"Anwenderbericht: Ein leistungsf\u00e4higer Lithium-Ionen-Akku f\u00fcr HKK Bionics"},"content":{"rendered":"\n

Alltagshandlungen wie Schuhe binden oder das Essen mit Messer und Gabel sind f\u00fcr Patienten mit gel\u00e4hmten oder geschw\u00e4chten H\u00e4nden kaum zu bew\u00e4ltigen. Diesen Menschen m\u00f6chte das Ulmer MedTech Start-up HKK Bionics<\/a> mit seiner neu entwickelten Hand-Orthese helfen. \u201eUnsere exomotion\u00ae hand one ist eine Art motorisierter Teilhandschuh mit Unterarmschiene\u201c, erkl\u00e4rt Dominik Hepp, der das Unternehmen gemeinsam mit seinem Studienfreund Tobias Knobloch gegr\u00fcndet hat. \u201eMithilfe von Sensoren registriert die Orthese die Kontraktion der noch funktionsf\u00e4higen Muskeln im Unterarm und erkennt die Bewegungsabsicht. Die Exomechanik des Handschuhs unterst\u00fctzt dann die Greiffunktion der Hand\u201c, erl\u00e4utert Hepp weiter.  <\/p>\n\n\n\n

Hohe Anforderungen an Leistung und Sicherheit<\/h2>\n\n\n\n

Die ausgefeilte Technik der Orthese stellt hohe Anforderungen an die Stromversorgung. Schlie\u00dflich soll das Hilfsmittel nach Vorstellung der beiden Gr\u00fcnder von den Patienten den ganzen Tag \u00fcber genutzt werden k\u00f6nnen. Dementsprechend hoch muss die Kapazit\u00e4t der Batterie sein. Gleichzeitig soll die Stromversorgung m\u00f6glichst leicht sein, um den Tr\u00e4ger der Orthese nicht unn\u00f6tig zu belasten. Zudem gelten h\u00f6chste Sicherheitsstandards, da das Produkt von morgens bis abends direkt am K\u00f6rper getragen werden soll. <\/p>\n\n\n\n

\"Zwei
2017 gr\u00fcndeten die beiden Studienfreunde Dominik Hepp (links) und Tobias Knobloch (rechts) das Start-up HKK Bionics.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Bei der Suche nach der passenden Batteriel\u00f6sung f\u00fcr dieses komplexe Anforderungsprofil setzen die Gr\u00fcnder auf die Hilfe von Jauch. Schnell ist klar: F\u00fcr die Orthese der Ulmer kommt nur eine Lithium-Batterie infrage.<\/p>\n\n\n\n

Dank des geringen Eigengewichts von Lithium sind diese Batterien\ndeutlich leichter als beispielsweise die weit verbreiteten Alkali- oder\nNickel-Metallhybrid-Batterien. Dar\u00fcber hinaus verf\u00fcgen Lithium-Batterien\nzus\u00e4tzlich \u00fcber eine h\u00f6here Energiedichte und eine h\u00f6here Zellspannung.\nDementsprechend ist bereits eine \u00fcberschaubare Anzahl seriell oder parallel\ngeschalteter Batteriezellen ausreichend, um den Strombedarf der Orthese zu\ndecken \u2013 auch das spart noch einmal Gewicht. <\/p>\n\n\n\n

Batterie ist nicht gleich Batterie<\/h2>\n\n\n\n

Mit der Entscheidung f\u00fcr eine Lithium-Batterie steht das\nUlmer Start-up jedoch erst am Anfang des Auswahlprozesses. \u201eEs existiert eine Vielzahl\nunterschiedlicher Zellchemien mit jeweils spezifischen Eigenschaften, die f\u00fcr\nden Einsatz in verschiedenen Anwendungsbereichen richtig ausgew\u00e4hlt werden\nm\u00fcssen\u201c, sagt S\u00f6nke Zacher, der als Projektmanager bei Jauch die Entwicklung der\nStromversorgung f\u00fcr die Orthese begleitet hat. <\/p>\n\n\n\n

\"Zwei
Seit 2019 vertreibt Jauch seine Batterie-Eigenmarke. Zum Portfolio z\u00e4hlen Lithium-Mangandioxid-Batterien….<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

So eignen sich beispielsweise <\/strong>Lithium-Mangandioxid-Zellen<\/strong> <\/a>aufgrund ihrer sehr guten Impulsleistung insbesondere f\u00fcr Anwendungen, deren Strombedarf im Zeitverlauf stark schwankt. Ein typisches Einsatzgebiet w\u00e4re etwa ein tragbarer Defibrillator, wie man ihn in zahlreichen \u00f6ffentlichen Geb\u00e4uden findet. Diese Ger\u00e4te verbrauchen im Ruhemodus fast gar keinen Strom, fordern aber im Falle eines Notfalls sofort maximale Leistung. Mit einer Spannung von 3 Volt verf\u00fcgen Lithium-Mangandioxid-Zellen \u00fcber eine doppelt so hohe Spannung wie Alkali-Batterien sowie eine sehr geringe Selbstentladung und sorgen so f\u00fcr eine zuverl\u00e4ssige Versorgung der Kondensatoren, die die starken Stromimpulse des Defibrillators erzeugen.<\/p>\n\n\n\n

\"Drei
…sowie langlebige Lithium-Thionylchlorid-Zellen<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Eine noch h\u00f6here Spannung von 3,6 Volt und die h\u00f6chste Energiedichte unter Lithium-Prim\u00e4rzellen weisen Lithium-Thionylchlorid-Zellen<\/strong><\/a> auf. Dennoch findet man diese Batterien vor allem in Anwendungen, die \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum hinweg eine konstant niedrige Stromzufuhr ben\u00f6tigen. \u201eDer Grund daf\u00fcr ist die sogenannte \u201aPassivierung\u2018 <\/a>der Batterie. Dabei handelt es sich um eine chemische Reaktion innerhalb der Batteriezelle, in deren Folge sich ein Schutzfilm \u00fcber der Lithiumanode der Batterie bildet. Dieser Schutzfilm sorgt einerseits f\u00fcr eine geringe Selbstentladung und eine hohe Lebensdauer, behindert aber andererseits den Ionenfluss und sorgt damit f\u00fcr einen Spannungs-Abfall\u201c, erkl\u00e4rt S\u00f6nke Zacher.<\/p>\n\n\n\n

Die L\u00f6sung: Ein leistungsstarker Lithium-Ionen-Akku<\/h2>\n\n\n\n

Sowohl Lithium-Mangandioxid- als auch Lithium-Thionylchlorid-Zellen werden von Jauch als Eigenmarke vertrieben. Bei beiden Zelltypen handelt es sich jedoch um Prim\u00e4rzellen, die nach einmaliger Entladung nicht wieder aufgeladen werden k\u00f6nnen und entsorgt werden m\u00fcssen. Allein deshalb erscheint eine Verwendung f\u00fcr die Orthese der Ulmer nicht optimal. Stattdessen kommen wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien<\/strong> <\/a>zum Einsatz, die zu einem Akku verschaltet werden.<\/p>\n\n\n\n

Lithium-Ionen-Batterien sind den erw\u00e4hnten Prim\u00e4rzellen in ihrer Leistungsf\u00e4higkeit noch einmal \u00fcberlegen. Das liegt sowohl an der hohen Zellspannung von 3,6 Volt, als auch an dem geringen Innenwiederstand der Zelle, was \u2013 je nach Zelltype \u2013 zu extrem hohen Entladestr\u00f6men von bis zu 30 Amp\u00e8re f\u00fchren kann. <\/p>\n\n\n\n

\"Lithium-Ionen-Akku\"
Lithium-Ionen-Batterien gibt es in zahlreichen unterschiedlichen Bauformen. F\u00fcr die Orthese der Ulmer Gr\u00fcnder sind 18650-Rundzellen am besten geeignet. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Im Falle der Hand-Orthese von HKK Bionics werden schlie\u00dflich mehrere Lithium-Ionen-Rundzellen zu einem leistungsstarken Lithium-Ionen-Akku verschaltet. <\/p>\n\n\n\n

Jauch k\u00fcmmert sich um Schutzelektronik und Zertifizierung<\/h2>\n\n\n\n

Beendet ist die Entwicklungsarbeit damit jedoch nicht. \u201eSo leistungsstark Lithium-Ionen-Akkus sind, so empfindlich reagieren sie auf \u00dcberladung, Tiefentladung oder Kurzschl\u00fcsse. Im g\u00fcnstigsten Fall wird davon \u201anur\u2018 die Lebensdauer der Batterie negativ beeinflusst, im schlimmsten Fall ist es sicherheitsrelevant. Deshalb sind besondere Vorsichts- und Schutzma\u00dfnahmen n\u00f6tig\u201c, erl\u00e4utert S\u00f6nke Zacher. <\/p>\n\n\n\n

\"Mann
Als Projektmanager begleitet S\u00f6nke Zacher bei Jauch die Entwicklung kundenspezifischer Batteriel\u00f6sungen. So auch im Fall von HKK Bionics. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Dazu dient das sogenannte \u201eBatterie-Management-System\u201c (BMS). Diese Schutzelektronik \u00fcberwacht den Zustand der einzelnen Batteriezellen und sorgt bei drohender \u00dcberschreitung bestimmter Grenzwerte f\u00fcr eine automatische Unterbrechung des Stromkreislaufs. Auch praktische Funktionen wie etwa die Akku-Ladestandsanzeige werden \u00fcber das BMS gesteuert. Die Programmierung der passenden Schutzelektronik <\/a>ist essentieller Bestandteil der Entwicklungsarbeit und wird ebenfalls von Jauch \u00fcbernommen. <\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr viele Anwendungen m\u00fcssen Lithium-Batterien hohe\nSicherheitsstandards erf\u00fcllen, die in Tests bei unabh\u00e4ngigen Pr\u00fcflaboren\nuntersucht werden. So war auch im Falle der Orthese der Nachweis des\nbestandenen Standards IEC62133 Voraussetzung f\u00fcr den Einsatz in dem\nMedizinprodukt des Ulmer Start-ups.<\/p>\n\n\n\n

Inzwischen befinden sich die beiden Gr\u00fcnder mit ihrem Produkt in der abschlie\u00dfenden Pr\u00fcf- und Testphase und peilen die baldige Markteinf\u00fchrung an. Dann soll die Orthese in kooperierenden Sanit\u00e4tsh\u00e4usern im DACH-Raum erh\u00e4ltlich sein.<\/p>\n\n\n\n

Noch mehr Anwenderberichte<\/h2>\n\n\n\n

Warum Millo Appliances gleich doppelt auf Jauch setzt<\/a>
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