專利名稱：功率管理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一個模塊式可編程病人護理系統。更具體地，本發明涉及一種用于所述模塊式可編程病人護理系統的功率管理系統的裝置和方法。
背景技術：
在醫療領域包括多個注入抽運單元和檢測設備如血壓監視器及脈搏血氧定量計的病人護理系統是公知的。例如，Eggers等人的美國專利No.5,713,856公開了一種包括接口單元的模塊式可編程病人護理系統，所述接口單元可以移動式地附著到多個病人功能單元中。所述接口單元在用戶和所述系統之間提供一個接口，它即可能是一個具有高水平接口功能性的高級接口單元或者是一個具有低水平接口功能性的基本接口單元。這些單元可能被互換以便于向用戶提供增加的靈活性、安全性及成本效率。每個接口單元具有接口端口用于信息如藥品庫、藥品注入分布、系統配置數值及事件歷史等的上載和下載。由于病人功能單元被添加到接口單元中，所以功率要求增加，因為每個功能單元從接口單元的電源中汲取電流。
病人護理系統具有一個備用電池以便當AC電源出現故障或當未連接上AC電源時，其用來供電。典型地，電池備用包括可充電電池如鎳鎘(NiCd)電池以降低更換電池的要求并降低操作費用。當電池使用后，電池需要被充電。電流的充電要從電源中汲取額外的電流并且可能是電源的主要負載。
當通過電源汲取的電流量增加時，電源和各種元件溫度亦增加。Layman等人的美國專利No.5,712,795說明了一種用于監視電池溫度及控制電池充電速率以延長電池使用壽命的方法。然而，這個技術并沒有考慮電源的其它重要元件。
對于其它電源元件，當溫度增加時，可以被饋給的功率最大量下降。因此，需要一種方法和裝置來監視電源某些其它元件的溫度并且調節所供給的功率量。
本發明概述考慮到相關技術的所述缺點，本發明的一個目的是提供一種功率管理系統，其監視模塊式病人護理系統中所選擇元件的溫度并且基于溫度調節供給的功率量。
在病人護理系統的電源中，功率管理系統監視離線轉換開關的溫度并且調節由離線轉換開關供給的電流量以便在溫度和功率極限范圍內操作離線轉換開關。
更具體地是，電源包括一個具有外部功率輸入及內部功率輸出的離線轉換開關。第一溫度傳感器被熱耦合到離線轉換開關上并且輸出第一檢測溫度。一個電壓傳感器被耦合到內部功率輸出上并且輸出離線轉換開關的檢測輸出電壓。電流傳感器被耦合到內部功率輸出上并且輸出離線轉換開關的檢測輸出電流。電池充電器被電耦合到離線轉換開關及電池上。存儲器存儲功率管理過程。電源處理器執行功率管理過程。功率管理過程促使電源處理器通過檢測輸出電壓VS乘以檢測輸出電流IS來確定內部功率負載PS，并且基于第一檢測溫度確定額定功率PTEMPT和內部功率負載PS。
在本發明的另一個方面，在病人護理系統中，至少一個功能單元被機械地耦合到高級接口單元。所述的高級接口單元具有一個與功能單元電耦合的連接器。高級接口單元包括經由所述連接器向功能單元供電的本發明電源。
在本發明的另外一個方面，提供一種管理病人護理系統中功率的方法。
在本發明的另外可選擇的方面中，提供有一個用于管理病人護理系統中電源的計算機程序產品。所述計算機程序產品與計算機系統結合使用。計算機程序產品具有一個計算機可讀取的存儲介質及嵌入其中的計算機程序機構。所述計算機程序機構包括功率管理過程及周期性調用功率管理過程的指令。功率管理過程促使電池以高的充電速率來充電、測量內部功率源的溫度、確定在高的充電速率下由內部功率源供給的供電功率、確定第一溫度的最大允許功率并且當所供給的功率超出最大允許功率時促使電池在低的充電速率下充電。
通過這種方法，功率管理系統確保電源的至少一個元件如離線轉換開關在溫度和功率極限范圍內操作。因為功率管理系統調節電池的充電速率以防止離線轉換開關過熱及出現故障，所以功率管理系統有助于確保具有較高優先權的病人護理功能單元繼續接收功率。此外，功率管理系統提供一個更魯棒的電源。通過在極限范圍內操作離線轉換開關，電源延長了離線轉換開關以及由此電源的使用壽命。
附圖的簡要說明結合附圖根據下述詳細的說明及所附的權利要求，本發明的附加目的和特性將更顯而易見，其中
圖1A是連接到功能單元的高級接口單元的前視圖；圖1B是圖1A中所述高級接口單元的后視圖；圖2是圖1A中連接到四個功能單元的高級接口單元的前視圖；圖3是圖1A中高級接口單元電路的方框圖；圖4是向圖2中所述高級接口單元及功能單元供電并根據本發明的一個實施例向圖3中的電路供電的電源的方框圖；圖5是圖4中充電速率電路的電路圖；圖6是離線轉換開關的最大輸出功率與時間的關系圖形；圖7是存儲針對圖6圖形中溫度的最大功率值的示范性表，其由圖4的功率管理過程所使用。
圖8是由圖4中電源的電源處理器所執行的功率管理過程實施例的流程圖；以及圖9A、9B和9C是功率管理過程的另一可供選擇實施例的流程圖，所述功率管理過程基于離線轉換開關的溫度調節功率同時亦基于電池溫度調節電池的充電速率，所述的功率管理過程由圖4中電源處理器所執行。
圖10為示出調節圖8、9A和9C的檢測溫度步驟的另一可供選擇所優選實施例的說明在圖1A和1B中，一個模塊式可編程病人護理系統包括一個高級接口單元100和至少一個功能單元150。所述高級接口單元100通常完成病人護理系統中的四個功能為結構如IV極和床軌提供所述系統的物理附著、為系統供電、提供所述系統與外部設備之間的接口以及為用戶提供系統的接口。高級接口單元100具有一個信息顯示器102，此顯示器可以是任何類型的顯示器如液晶顯示器。所述顯示器102可以在建立及操作過程中使用以便利于數據的輸入及編輯。顯示器102也可能被用來顯示各種操作參數如作為泵的單獨功能單元150的預注入量(VTBI)及某天的當前時間以及其它提示、勸告及報警條件。高級接口單元100包含用于輸入數據和命令的硬鍵104和軟鍵106。數字硬鍵104用于輸入數字數據，而其余的硬鍵104和軟鍵106用來輸入操作命令。
軟鍵106可以沿著顯示器102的邊緣設置，以便于與顯示器交互來限定在任何給定時間某一軟鍵106的功能。因此，當某一軟鍵106被按下時，其將用來選擇一個選項，或者注入或者監視參數，所述參數被顯示在與軟鍵相鄰的顯示器102上。如所注明，一些硬鍵104也用于輸入專門的操作命令。例如，當硬鍵108被按下后，系統從備用模式變化到操作模式。另外，如果在軟件功能異常期間按下硬鍵108，則其可以被用來使音頻報警靜音并且關閉到高級接口單元100的電源。SILENCE硬鍵110可以被用來暫時地使高級接口單元100的音頻功能性無效，而OPTION硬鍵112允許用戶訪問可用的系統或功能單元選項。
高級接口單元100也具有三個指示器114、116和118。指示器114可用來指示系統正在與可兼容的外部計算機系統通訊。指示器116可用來指示高級接口單元100被連接到外部電源且利用此電源操作，以及指示器118可用來指示高級接口單元100正在利用內部電源來操作。高級接口單元100也可能包括一個防竄改控制功能(在圖1中未示出)，當所述防竄改控制功能被啟用時其將預先設定的控制設置鎖定。
優選地，高級接口單元100包含至少一個外部通訊接口。通訊接口120被放置在高級接口單元100的后面。優選地，通訊接口120為一個工業標準的個人計算機存儲卡國際協會(PCMCIA)插槽，用于接收PCMCIA卡，盡管本領域的普通技術人員可能從市場上可買到的各種通訊裝置中進行選擇。同樣放置在高級接口單元100后面的是至少一個接口插口122。優選地，接口插口122是工業標準RS-232插口122，同樣地，盡管本領域的普通技術人員可能從市場上可買到的各種通訊裝置中進行選擇。要理解為雖然本發明的優選實施例被描述成包含一個接口120及至少一個插口122，但是高級接口單元100可能包括任何數量或組合的通訊接口和插口。
示例地，接口120和插口122可被用來下載藥品庫、藥品運送分布曲線以及其它系統配置數值，或者可能被用來從高級接口單元100上載事件歷史數據。接口120及插口122也可能充當到病人監視網絡及護士呼叫系統的接口或充當到外部設備如條形碼閱讀器的接口以提供一種從藥物或病人記錄中輸入藥品和/或病人信息的方法。利用插口122和接口120執行這些功能將有利地提供更大的功能性和適應性、成本節約及輸入錯誤的減少。插口122和接口120還可以被補充一個“病人控制的痛覺喪失”(PCA)插口(在圖1中未示出)。所述PCA插口提供到遠程手持“劑量要求”按鈕的連接，在PCA應用期間病人可用所述按鈕來要求藥物劑量。
放置在高級接口單元100兩側的是單元連接器130和132，這些單元連接器130和132被用來附著與高級接口單元100直接接觸的功能單元150。這些連接器130和132提供對附著的功能單元150的物理支持并且提供高級接口單元和功能單元之間的功率及內部通訊連接。功能單元150在其一側也包含這些單元連接器，以便于功能單元可以以并排的方式被連接到病人護理系統。一個適當的單元連接器在美國專利No.5,601,445中加以說明，題目為ELECTRICAL ANDSTRUCTURAL INTERCONNECTOR(電氣及結構互連器)，在此引入作為參考。
最后，高級接口單元100包括在其后表面的夾具170，其在將高級接口單元100附著到結構如IV臺或醫院床上時使用。所述夾具可以是任何適合于將病人監視或注入裝置附著到這些結構上的夾具。
同樣在圖1A中示出功能單元150。它被理解成雖然在圖1A中僅示出了單功能單元150，但是利用上面所述的單元連接器可以以任何次序將任何數目的功能單元150連接到高級接口單元100的任一側。被附著到高級接口單元100的功能單元的類型和數目僅受處理所需功能單元類型和數量的接線和接口單元的物理和電氣能力的限制。功能單元150可以從包括用于病人治療及病人監視的那些較廣種類的功能單元中加以選擇。更具體而言，功能單元150可能是標準注入抽運單元、病人控制的痛覺喪失(PCA)泵、注射泵、脈搏血氧定量計、侵入式或非侵入式血壓監視器、心電圖儀、條形碼閱讀器、打印機、溫度監視器、RF遙測鏈接、流體加溫器/IV泵或高速IV泵(2000+ml/hr)。要理解為這個清單僅是用于示例性目的，而且本領域的普通技術人員可能使功能單元150適用于其它的使用。
每個功能單元150包括一個信道位置指示器155，此信道位置指示器155識別出在病人護理系統內功能單元的位置。如圖1A中的位置指示器155所示，一個系統可能示例性地包含四個信道A、B、C和D。如果系統包含四個功能單元，則所述功能單元將每個處于四個信道位置A、B、C和D中的一個位置，并且在每個單獨功能單元上的信道位置指示器155將在視覺上指示出相應的信道位置。優選地，信道位置從左側的第一單元開始被標明為A-D。每個功能單元的位置可以互換，但是信道位置A-D相對于高級接口單元保持在同樣位置。因此，例如如圖2所示當四個功能單元被附著時，不管哪個單元被緊挨著高級接口單元100的左側放置，則這個單元將總是指示信道位置B。功能單元包括某些功能專用信息，這些信息告訴高級接口單元100什么類型的功能單元處于每個信道位置。每個功能單元150也具有SELECT(選擇)鍵156，這個鍵允許進行單元選擇。
圖2舉例說明根據本發明的一個示范性系統，所述系統包括四個不同的功能單元。注入泵單元150A處于位置A。注射泵150B處于位置B。PCA單元150C處于位置C，且脈搏血氧定量計150D處于位置D。在指示器155上每個功能單元的相應位置被指示在功能單元上。因為使用四個功能單元，所以在接口單元100上的顯示器102指示A至D。在一個實施例中，通過按下與所需要被指示的信道和功能單元相鄰的軟鍵106有可能選擇一個功能單元通過高級接口單元100來執行某一功能或過程。然而，為了提供增加的安全性，優選地是系統應該這樣被設計，即某一功能單元的選擇要求按下位于功能單元上的SELECT(選擇)鍵156(見圖1)以為了選擇那個功能單元。這個要求將有助于確保選擇出正確的功能單元，尤其是當注入泵單元被用于多個藥品注入時。當所要求的功能單元被選擇時，接口單元的顯示器102被配置成使其充當所選擇功能單元的用戶接口。更具體而言，顯示器102根據功能專用域被配置以提供下面將更詳細解釋的功能專用顯示器及軟鍵。
圖2所示的注入泵單元150A是一個用于基本流體注入的抽運單元。注入泵單元150A包括一個控制由此泵所執行各種功能的系統，其包括控制運送到病人的流體控制及對流體路徑的封閉或線路中空氣的監視。注入泵單元150A包含兩個顯示器。速率顯示器154可以被用來顯示泵正在操作時刻的實際注入速度。信道信息顯示器152可以被用來顯示有著信息、咨詢、報警或故障信息。注入泵控制也可能包括用于數據和命令輸入的硬鍵。如所提及硬鍵156允許用戶選擇用于注入參數輸入的信道。硬鍵158允許在注入正在進行當中用戶暫停注入。硬鍵160允許用戶恢復從前暫停注入的操作，且當硬鍵162被按下后其中止出現在信道上的注入、取消選定的信道，并且若在信道上的功能單元已經是唯一操作的功能單元時，則關閉系統。
注入泵單元150A也具有指示器164，當功能單元處于報警或注入完成條件時、當功能單元被編程用于將來的啟動時間或已經被暫停時、或當功能單元正在執行一項注入時，所述指示器示例性地發光。其它適當的批示器可以被包括在其它的功能單元中。
在圖2中還示出了注射泵150B、PCA單元150C和脈搏血氧定量計150D。如所示，注射泵150B和PCA單元150C每個均包含一組象在注入泵單元150A中所發現的那些硬鍵156、158、160和162。注射泵150B和PCA單元150C也包含注射器以及用于手動注入流體的推動器175。PCA單元150C包括用于為封閉麻醉劑或其它要被注入的物質提供安全性的門鎖178。此外，泵150B、PCA單元150C和脈搏血氧定量計150D每個均包括一個或多個顯示器及指示器，它們可能用于顯示適當的信息。
如所述，位于注入泵單元150A以及所有其它功能單元側面的是單元連接器(在圖1A-1B和2中未示出)，其與圖1A-1B中所公開的高級接口單元100的單元連接器130和132相同。如前所述，功能單元150的單元連接器被設計成或者與接口單元上的連接器緊密配合或者與來自另一功能單元的連接器緊密配合。通過這種方式，多個功能單元150可以被并排地以任何次序連接在高級接口單元100兩側。要理解成高級接口單元100和功能單元150之間的或者兩個功能單元之間的這些單元連接器可以通過一些機械方法如螺釘或螺母以及螺栓組合被制作成永久性的或半永久性的。這具有防止無意地或未授權地將功能單元從系統中卸下或具有符合醫療機構政策的優點。
一個適合的高級接口單元和功能單元在美國專利No.5,713,856題目為MODULAR PATIENT CARE SYSTEM(模塊式病人護理系統)中加以說明，在此完全引入作為參考。
如圖3中所示例，高級接口單元100具有電源200，所述電源通過單元連接器130、132向高級接口單元中的一組元件120及向功能單元供電。微處理器212和存儲器214接收和處理來自用戶的數據和命令，并且與功能單元和系統外部的其它設備通訊且對其進行控制。存儲器214以及下面所要討論的在病人護理系統中的其它存儲器可能是可以被刪除或重新編程而不必從系統中物理性地消除存儲的任何類型的存儲器或存儲器的任何組合。這種存儲器的實例包括，但不局限為電池備用隨機存取存儲器(RAM)和“閃”電子地可刪除可編程只讀存儲器(FLASH EEPROM)。高級接口單元100也包括具有硬鍵104(圖1A)和軟鍵106(圖1A)的鍵盤216以及關于圖1中所討論過的顯示器102。
連接器130和132也提供微處理器212和經由內部通訊控制器222所附著的功能單元之間的數據和命令接口。外部通訊控制器224通過RS232接口插口和護士呼叫線122來控制命令和數據流。
如圖4所示，電源200具有功率管理系統，所述系統有助于確保至少一個元件如離線轉換開關232在溫度和功率極限內操作。功率管理系統監視電源的至少一個元件的溫度及由所述元件所供及通過其的功率量。所述元件在一個溫度范圍內具有一個最大的額定功率。根據所測量的溫度和所測量的功率，功率管理系統調節通過所述元件被汲取的功率以防止元件在超出其操作極限之外被操作并且防止故障。這樣，所述系統確保具有較高優先權的病人護理功能單元繼續接收功率。通過在極限范圍內操作所述元件，電源延長了所述元件的使用壽命，由此延長了電源的使用壽命。
更具體地，在電源200中，功率管理系統確保離線轉換開關232在溫度和功率極限范圍內操作。所述離線開關232將外部AC功率234轉換成內部DC功率。在一個實施例中，離線開關232接收120V的AC并且在2.0A下供24V的DC，并且在從0℃至50℃溫度范圍內具有大約50W的最大功率輸出。例如，一個適當的離線轉換開關232是由Condor DC Power Supplies Inc.所制造的GPM50。
為了測量從離線轉換開關232流過的電流，檢測電阻器236被串聯地與離線轉換開關232相連接。高邊電流檢測放大器238輸出與所測量的電流成比例的第一電壓電平。第一模擬到數字轉換器(ADC)將第一電壓電平轉換成表示所檢測電流IS的數字值。
第二模擬到數字轉換器(ADC)242繼檢測電阻器236之后被連接到離線轉換開關232的輸出上，并且將所檢測的輸出電壓轉換成一個表示所檢測輸出電壓的數字電壓電平VS。
電源處理器244被連接到存儲器246，所述存儲器存儲●功率管理過程250，所述過程監視電源的至少一個元件的溫度和功率以便在溫度和功率極限范圍之內操作此元件；●Maxinum_power_per_temperature(Maxinum_power_per_temp)表252，所述表存儲了相關溫度及功率極限的范圍；●Enable_Timer過程254，所述過程被用在利用定時器255使功率管理過程252被周期性執行的一個實施中；以及●Hi-charge標志256，所述標志被用在功率管理過程的另一個實施例中以基于(1)由離線轉換開關所供的功率量和溫度及(2)電池的溫度來協調電池充電速率的調節。
在一個實施例中，電源處理器244可能是由Dallas Semiconductor制造的DS87C520微處理器。所述電源處理器244接收表示所檢測電流IS的數字值和數字檢測輸出電壓VS。正如下面所要說明的那樣，在功率管理過程250中，電源處理器244使用所檢測的電流IS和輸出電壓VS來監視由離線轉換開關232所輸出的功率量。
為了測量離線轉換開關232的溫度，第一溫度傳感器258與離線轉換開關232相鄰或足夠接近放置，以便于熱耦合到離線轉換開關232上。更具體地，第一溫度傳感器258測量出離線轉換開關232周圍的環境溫度。在一個實施例中，第一溫度傳感器258與離線轉換開關232相鄰。在另一個實施例中，第一溫度傳感器258被放置在距離線轉換開關232一個預定設定的固定距離處且測量那一環境溫度。在預先設定固定距離處的環境溫度不同于離線轉換開關232的環境溫度，并且這個溫度差是已知的。例如，第一溫度傳感器258被放置在距離線轉換開關232約五英寸處，由此所測量的環境溫度較若第一溫度傳感器258被相鄰離線轉換開關231放置時高出約15℃。在這個實例中，功率管理過程250從所測量的環境溫度中減去已知的溫度差，在此為15℃。溫度傳感器可以由具有一般技能的人來適當地就位且溫度檢測校正如此處所講述來進行。第一溫度傳感器258是一個在25℃下具有50KΩ的熱敏電阻器。
另一個模擬到數字轉換器(ADC)260將第一溫度信號轉換成數字的第一檢測溫度信號TOLS。優選地，電池充電器262如由LinearTechnology，Inc.制造的LTC1325微處理器控制的電池管理系統從第一溫度傳感器258接收第一溫度信號、利用ADC260經由多路復用器264將所述第一溫度信號轉換成一個數字值，并且將數字式第一檢測溫度值TOLS輸出到電源微處理器244。
電池充電器262控制電池266的充電。所述電池266向高級接口單元和功能單元以及包括當高級接口單元被從外部電源234斷開、外部電丟失或當離線轉換開關232出現故障時所用的存儲器246和250(圖3)供電。
電池溫度傳感器268被相鄰或足夠接近電池266放置來測量電池266的溫度并且輸出電池溫度信號。電池溫度傳感器268是一個熱敏電阻器。模擬到數字轉換器260將電池溫度轉換成一個數字電池溫度信號。優選地，電池充電器262也從電池溫度傳感器268接收電池溫度信號并且將數字電池溫度值TBAT輸出到電源處理器244。
DC系統電源270接收由離線轉換開關輸出的DC電壓并且輸出包括+3.3V、+5.0V和+8.0V的幾個電壓電平。所述的+3.3V和+5.0V被供給到系統100，而+8.0V經由連接器130和132(圖1B)被供給到功能單元。二極管272通過離線轉換開關232將電壓輸出耦合到用于充電的電池266上。
為了提供電池266的多個充電速率，將充電速率電路274連接到電池充電器262的檢測輸入上。電池充電器262迫使在檢測輸入處的平均參考電壓等于可編程的內部參考電壓VDAC。電池充電電流將等于內部參考電壓除以在充電速率電路274的檢測輸入處的等效電阻。
為了提供不同的充電速率，充電速率電路274選擇性地改變在電池充電器262的檢測輸入處的等效電阻RSENSE。電源處理器244把被稱為hi-charge的信號輸出到充電速率電路274。當hi-charge信號是一個數字0時，等效電阻RSENSE的值要使電池266以低的充電速率充電。當hi-charge信號是一個數字1時，等效電阻RSENSE的值要使電池266以高的充電速率充電。
在圖5中，在充電速率電路274中，hi-charge信號被連接到n溝道晶體管282的門上。所述充電速率電路274是一個分壓器。電池的負極Bat-接線端經由第一系列電阻器282被耦合到檢測輸入上。第二電阻器286被連接到電池負極接線端和地之間。當hi-charge信號為數字0時，n溝道晶體管282變得非激活并且在電路中包括第三電阻器288和第四電阻器290。
在一個示范性的實施例中，如圖5所示，第一、第二、第三和第四電阻器284、286、288和290的值分別被加以選擇，以致于在低的充電下，在電池充電器的檢測輸入處的等效電阻約為0.12Ω，并且充電電流約為1.4A。當hi-charge信號為數字1或高電平時，晶體管282變成激活并且將第三電阻器288的一端連接到地，有效地將檢測輸入處的電壓以三分之二劃分。在高的充電速率下，充電電流約為2A。
參考圖6，一個離線轉換開關的最大輸出功率與溫度的關系曲線被示出。當第一檢測溫度超出第一閾值時，應該由離線轉換開關輸送的最大功率量下降，并且關于溫度線性地下降。在這個發明中，當第一溫度超過預先設定的閾值時，功率管理過程調節用于向電池充電的電流以降低從離線轉換開關流出的功率。在50℃時可用的功率線性下降到最大值的一半直至溫度達到70℃。在70℃以上可用的功率被降低到零，然而，功率管理過程250繼續供應功率。
參考圖7，示范性的對應于圖6中曲線的Maximum_power_per_temperature表252(圖4)被示出。在另一個實施例中，Maximum_power_per_temperature表252存儲經調節的溫度值，當第一溫度傳感器被放置在距離線轉換開關一個預先設定的距離處時，所述經調節的溫度值補償測量的環境溫度與離線轉換開關周圍的實際環境溫度之間的溫度差。
在圖8中，示出由電源處理器244(圖4)所執行的功率管理過程250的流程圖。在步驟302中，通過將hi-charge信號設置為1(步驟304)電源微處理器244(圖7)致使電池充電器262(圖4)開始以高的充電速率為電池充電。在步驟306中，功率管理過程250測量出來自第一溫度傳感器的第一檢測溫度T以及由離線轉換開關輸出的系統電壓VS和系統電流IS。在步驟307中，功率管理過程250調節第一檢測溫度T以補償離線轉換開關周圍的環境溫度與第一溫度傳感器位置處的環境溫度之間的已知溫度差。如上所述，第一溫度傳感器可以被放置在距離線轉換開關一個預先設定的距離處。從第一檢測溫度T中減去一個已知的預先設定的溫度差來補償溫度差。在另一個實施例中，當第一溫度傳感器檢測出離線轉換開關周圍的環境溫度時，則不采用步驟307。在另一個另選實施例中，在Maximum_power_per_temperature表中的溫度值被調節以補償溫度差；因此，第一檢測溫度T不被調節。在步驟308中，通過電壓VS乘以電流IS，功率管理過程250計算出系統功率PS。在步驟310中，從Maximum_power_per_temp表252(圖7)中功率管理過程250確定出與所測量的第一檢測溫度T相關的最大允許系統功率PTEMP。在步驟312中，如果系統功率Ps小于最大允許系統功率PTEMP，則所述過程在步驟306重復。
如果系統功率PS大于或等于最大允許系統功率PTEMP時，則通過將變量VH設置成等于VS且將另一變量IH設置成等于IS，步驟314存儲在這一高充電狀態下的系統電壓和電流。
在步驟316中，因為離線轉換開關超出操作極限，所以功率管理過程促使電池充電器在低的充電電平下為電池充電，從而通過將高充電信號設置為零降低了由離線轉換開關供應的電池量。在步驟318中，來自低充電狀態的系統電壓和電流按如下被測量且存儲變量VL被設置等于VS且另一個變量IL被設置等于IS。所測量出的電壓和電流被存儲以便于確定且補償由病人護理系統所需要的功率量的差。例如，如果功能單元被添加，則所需要的系統功率將增加。如果功能單元被去除，則所需要的系統功能將減少。在步驟320中，在電源處于低充電狀態之后，功率管理過程再次測量出離線轉換開關的第一檢測溫度T、系統電壓VS和系統電流IS。在步驟321中，就上述步驟307所述功率管理過程調節第一檢測溫度T。另一選擇是，如在步驟307中所述，所測量出的溫度不被調節。
在步驟322中，功率管理過程根據Maximum_power_per_temperature表確定出在所測量的第一溫度處的最大允許功率PTEMP。在步驟324中，功率管理過程按如下確定需要返回到高充電的功率PREQPREQ＝(VS-VL+VH)*(IS-IL+IH)在步驟326中，最大允許功率PETMP與PHYS+PREQ相比較。當最大允許功率PTEMP小于或等于PHYS+PREQ時，功率管理過程在步驟320重復。否則，功率管理過程返回到在步驟304下的高充電狀態。注意遲滯值PHYS被添加，以便于對于小的功率波動，電源將不在低和高充電狀態下切換。
在圖9A、9B和9C中，示出功率管理過程250另一個實施例(圖4)的流程圖。在這個實施例中，啟用-定時器過程254(圖4)促使功率管理過程250以預先設定的間隔如每秒被周期性地執行。在這個實施例中，功率管理過程250將對離線轉換開關232所供功率量的調節與對電池充電的調節相協調，以便于防止電池過熱。
在步驟332中，在啟用中斷過程254(圖4)中，電源處理器244(圖4)通過輸出一個具有值為1的高充電信號將充電速率電路270(圖4)配置成高充電速率、將hi-charge標志設置為1，且啟用定時器來產生中斷以調用功率管理過程。
響應于中斷(步驟334)，在步驟336中，電源處理器244(圖4)確定電池的溫度。步驟338確定是否電池溫度處于極限之內。如若不在，則步驟340將充電速率配置成低充電速率。在步驟342中，hi-charge標志被設置成等于0，并且在繼續步驟334之前，步驟344等待下一個中斷。
如果步驟338確定電池溫度處于極限之內，則步驟346通過確定是否hi-charge標志等于1來確定是否電池處于高充電狀態。如果電池處于高充電狀態，則在步驟348中，功率管理過程250測量出離線轉換開關的第一檢測溫度T以及由離線轉換開關所供給的電壓VS和電流IS。在步驟349中，如圖8中步驟307所述，功率管理過程250調節第一檢測溫度T。在另一個實施例中，也如上所述，第一檢測溫度不被調節。在步驟350中，通過電壓VS乘以電流IS，功率管理過程計算出系統功率PS。在步驟352中，功率管理過程根據Maximum_power_per_temperature表確定出與所測量的第一檢測溫度T相關的最大允許系統功率PTEMP。
步驟354確定是否系統功率PS小于最大允許系統功率PTEMP。如若是這樣，則在步驟356中，功率管理過程結束且等待下一個中斷。如若不是這樣，因為電池在高充電速率下被充電，所以在步驟358中，所測量的系統電壓VS和電流IS分別被存儲成VH和IH。在步驟360中，通過將具有值為0的hi-charge信號輸出到充電速率電路，功率管理過程開始低充電狀態。在步驟362中，功率管理過程將hi-charge標志設置成等于0。在步驟364中，功率管理過程測量出由離線轉換開關所供給的電壓VS和電流IS。在圖9B中，在步驟366中，功率管理過程分別將所測量的系統電壓VS和電流IS存儲為VL和IL。在步驟368中，功率管理過程等待下一個中斷。
如果在步驟346中hi-charge標志等于0，并且系統處于低充電狀態，則功率管理過程執行一組步驟來確定是否切換到高充電狀態。參考圖9C，在步驟370中，功率管理過程測量出離線轉換開關的第一檢測溫度T及由離線轉換開關所供給的電壓VS和電流IS。在步驟372中，如圖8所述的步驟307所述，功率管理過程調節所測量的第一檢測溫度T。在另一個實施例中，如上所述所測量的溫度不被調節。在步驟374中，功率管理過程確定根據Maximum_power_per_temperature表確定出與所測量的溫度相關的最大允許系統功率PTEMP。在步驟376中，功率管理過程計算出返回到高充電狀態所需要的系統功率PREQ，如下(VS-VL+VH)*(IS-IL+IH)步驟378確定是否最大允許功率PTEMP超出所要求的系統功率PREQ與遲滯值PHYS之和。如若不是，則在步驟380中，充電速率不被改變，功率管理過程等待下一個中斷。如若是這樣，則在步驟382中，通過輸出一個具有值為1的hi-charge信號，功率管理過程開始高充電狀態。在步驟384中，功率管理過程設置hi-charge標志等于1。在步驟386中，功率管理過程等待下一個中斷。
圖10是一個示出圖8中調節第一檢測溫度T的步驟307的另一實施例的流程圖。因為電池充電器取決于其狀態產生不同的熱量，所以第一檢測溫度根據電池充電器的狀態而變化。電池充電器的狀態包括非充電狀態、低充電狀態和高充電狀態。在圖10的實施例中，功率管理過程依據電池充電器的狀態將第一檢測溫度調節成不同的量。
更具體地，圖10示出圖8的步驟307的另一個實施例；這另一個實施例可以被用在調節第一檢測溫度的任一包括步驟321(圖8)、步驟349(圖9A)和步驟372(圖9C)的下述步驟中。在步驟390中，功率管理過程250確定是否電池根本在被充電。如若不是，則在步驟392中，功率管理過程將第一檢測溫度調節一個第一預先設定補償量。為了調節第一檢測溫度T，功率管理過程從第一檢測溫度T中減去第一預先設定補償量。在一個實施例中，第一預先設定補償量等于約5℃。
如果電池正被充電，則步驟394確定是否電池以高充電速率被充電。如若不是這樣，則電池以低充電速率被充電，并且在步驟396中第一檢測溫度T被調節一個第二預先設定補償量。為了調節第一檢測溫度T，功率管理過程從第一檢測溫度T中減去第二預先設定補償量。在一個實施例中，第二預先設定補償量等于約10℃。
如果電池以高充電速率被充電，則在步驟398中，第一檢測溫度T被調節一個第三預先設定補償量。為了調節第一檢測溫度T，功率管理系統從第一檢測溫度T中減去第三預先設定補償量。在一個實施例中，第三預先設定補償量等于約15℃。通過根據電池狀態調節第一檢測溫度，離線轉換開關的溫度被更精確地加以估算并且功率管理系統的精度得到改善。
本發明的各種實施例已經得到說明。所述說明旨在作為示例性的，而不是局限性的。因此，對于本領域的普通技術人員而言很顯然地是本發明可以如上所述進行那樣的修改而不偏離下面所聲明的權利要求范圍。
權利要求
1.一種用于病人護理系統的電源，其包括具有外部功率輸入及內部功率輸出的離線轉換開關；與離線轉換開關相鄰、輸出表示第一檢測溫度的第一信號的第一溫度傳感器；輸出表示離線轉換開關檢測輸出電壓的第二信號VS的電壓傳感器；輸出表示離線轉換開關檢測輸出電流的第三信號IS的電流傳感器；電池；與離線轉換開關和電池通訊來以一充電速率為電池充電的電池充電器；存儲功率管理過程的存儲器；以及與所述傳感器通訊用于響應所述第一、第二及第三信號根據功率管理過程改變電池充電速率的處理器裝置。
2.權利要求1的電源，其中處理器裝置進一步包括通過所述第二信號VS乘以所述第三信號IS來確定內部功率負載Ps；以及基于所述第一檢測溫度確定額定功率PTEMPT，其中處理器裝置響應于所述被確定的內部功率負載PS和所述被確定的額定功率PTEMPT而改變充電速率。
3.權利要求1的電源，其中電源處理器提供一個表示電池充電速率的充電速率信號，且進一步包括充電電路，其響應于充電速率信號，其被耦合到電池充電器上以設置電池的充電速率，其中處理器裝置利用充電速率信號來改變充電速率。
4.權利要求3的電源，其中所述的充電速率電路包括一個分壓器。
5.權利要求3的電源，其中充電速率信號指示是否電池在高充電速率下被充電或在低充電速率下被充電，以及充電速率電路將電池的充電速率設置成高充電速率或設置成低充電速率。
6.權利要求1的電源，其包括一個電池溫度傳感器，其被熱耦合到電池上并且輸出表示檢測電池溫度的第四信號，其中電源處理器響應于所述第四信號來調節電池的充電速率。
7.權利要求1的電源，其進一步包括一個系統DC電源，其被電連接到離線轉換開關上，被電連接到電池上，系統DC電源輸出一組電壓。
8.權利要求1的電源，其中電流傳感器包括一個與離線轉換開關串聯連接的檢測電阻器，及一個跨過檢測傳感器連接的高邊電流傳感放大器，所述高邊電流傳感放大器將所述第三信號作為一個模擬信號輸出；以及一個模擬到數字轉換器，其將來自模擬量的第三信號轉換成數字第三信號用于輸入到電源處理器。
9.權利要求1的電源，其中電池充電器接收所述第一信號并將數字第一信號輸出到電源處理器。
10.權利要求1的電源，其中電源管理過程以一個預先設定的間隔周期性地被執行。
11.權利要求1的電源，其中所述處理器裝置包括在高充電速率下將所述第二信號和所述第三信號分別存儲為VH和IH，促使電池充電器將充電速率降低成低充電速率，以及當處在低充電速率下所述處理器裝置確定檢測輸出電壓VL和檢測輸出電流IL，基于所述第一信號確定額定功率PTEMP，以及當額定功率PTEMP超出(((VS-VL+VH)*(IS-IL+IH))+PHYS)時促使電池充電器改變成高充電速率，其中PHYS是一個預先設定的遲滯值。
12.權利要求1的電源，其中所述第一溫度傳感器被放置在距離線轉換開關一個預先設定距離的位置處，以及表示第一檢測溫度的所述第一信號包括一個根據所述預告設定距離的溫度補償值。
13.權利要求12的電源，其中溫度補償值根據電池的充電速率而被確定。
14.一種病人護理系統，包括至少一個功能單元；以及一個被適合于耦合到至少一個功能單元且與其通訊的接口單元，所述高級接口單元包括一個具有外部功率輸出和內部功率輸出的離線轉換開關；一個輸出表示第一檢測溫度的第一信號的第一溫度傳感器；一個輸出表示離線轉換開關檢測輸出電壓的第二信號VS的電壓傳感器；一個輸出表示離線轉換開關檢測輸出電流的第三信號IS的電流傳感器；一個供應電池電壓的電池；一個被電耦合到離線轉換開關和以一充電速率為電池充電的電池的充電器；系統DC功率裝置，其被電耦合到離線轉換開關且被電連接到電池上以交替地接收來自其中的系統DC功率，所述系統DC功率裝置產生一組電壓，至少所述一組電壓中的一個電壓被供給到所述的至少一個功能單元；一個存儲功率管理過程的存儲器；以及與所述傳感器通訊用于響應所述第一、第二及第三信號根據功率管理過程改變電池的充電速率的處理器裝置。
15.權利要求14的病人護理系統，其中所述處理器裝置進一步包括通過所述第二信號乘以所述第三信號來確定內部功率負載；以及基于所述第一檢測溫度確定額定功率，其中處理器裝置響應于所述被確定的內部功率負載和所述額定功率而改變充電速率。
16.權利要求14的病人護理系統，其中所述處理器裝置供應充電速率信號，并且進一步包括一個充電電路，其響應于充電速率信號，其被耦合到電池充電器上以設置電池的充電速率，其中處理器裝置利用充電速率信號來改變充電速率。
17.權利要求16的病人護理系統，其中充電速率電路包括一個分壓器。
18.權利要求16的病人護理系統，其中充電速率信號指示是否電池在高充電速率下被充電或在低充電速率下被充電，以及充電速率電路將電池的充電速率設置成高充電速率或設置成低充電速率。
19.權利要求14的病人護理系統，包括一個電池溫度傳感器，其被熱耦合到電池上并且輸出表示檢測電池溫度的第四信號，其中處理器裝置響應于所述第四信號來調節電池的充電速率。
20.權利要求14的病人護理系統，其中充電速率初始為一個高充電速率，并且所述處理器裝置包括在高充電速率下將所述第二信號VS和所述第三信號IS分別存儲為VH和IH；促使電池充電器將充電速率降低成低充電速率，以及同時在低充電速率下所述處理器裝置確定檢測的輸出電壓VL和檢測輸出電流IL，基于所述第一信號確定額定功率PTEMP，以及當額定功率PTEMP超出(((VS-VL+VH)*(IS-IL+IH))+PHYS)時促使電池充電器改變成高充電速率，其中PHYS是一個預先設定的遲滯值。
21.權利要求14的病人護理系統，其中所述第一溫度傳感器被放置在距離線轉換開關一個預先設定距離的位置處，以及表示第一檢測溫度的所述第一信號包括一個根據所述預先設定距離的溫度補償值。
22.權利要求21的病人護理系統，其中溫度補償值根據電池的充電速率而被確定。
23.一種管理在病人護理系統中功率的方法包括在第一充電速率下為電池充電；測量內部電源的第一溫度；測量來自內部電源的供給電壓VH和供給電流IH；確定由內部電源在第一充電速率下所供的供給功率；確定第一溫度的最大允許功率PTEMP；以及當所供功率超出最大允許功率PTEMP時，改變電池的充電速率。
24.權利要求23的方法，其中所述確定供給的功率包括通過所述檢測輸出電壓VS乘以所檢測的輸出電流IA確定內部功率負載PS；其中所述變化響應于所述確定的內部功率負載PA和額定功率PTEMP改變充電速率。
25.權利要求23的方法，其中所述第一充電速率是一個高充電速率；并且進一步包括測量并且存儲在低充電速率下從內部電源所供的電壓VL和所供的電流IL；測量來自內部電源的工作供給電壓VS和工作供給電流IS；測量內部電源的第二溫度；以及確定第二溫度的最大允許功率PTEMP，其中當最大允許功率PTEMP超出((VS-VL+VH)*(IS-IL+IH))+PHYS時，所述變化通過在高充電速率下充電改變充電速率，其中所述的PHYS是一個預先設定的功率遲滯值。
26.權利要求23的方法，其中第一溫度傳感器被放置在距離線轉換開關一個預先設定距離的位置處，并且進一步包括根據預定設定的距離調節所述的第一溫度。
27.權利要求26的方法，其進一步包括根據電池的充電速率調節所述第一溫度。
28.用于管理在病人護理系統中功率的計算機程序產品，所述計算機程序產品與計算機系統一并使用，所述計算機程序產品包括一個計算機可讀取的存儲介質以及一個預嵌入其中的計算機程序機構，所述的計算機程序機構包括一個功率管理器，其促使電池在第一充電速率下充電，測量內部電源的第一溫度，確定在第一充電速率下由內部電源所供的供給功率，確定第一溫度的最大允許功率，以及當所供功率超出最大允許功率時改變電池的充電速率；以及周期性調用所述功率管理器的指令。
29.權利要求28的計算機程序產品，所述計算機程序機構進一步包括一個電池溫度管理器，其監視電池的溫度并且促使電池的充電速率基于電池溫度而被調節。
30.權利要求28的計算機程序產品，其中第一充電速率是一個高的充電速率，并且所述功率管理器進一步包括這樣的指令，所述指令測量并且存儲在低充電速率下從內部電源所供的電壓VL和所供的電流IL；測量來自內部電源的工作供給電壓VS和工作供給電流IS；測量內部電源的第二溫度；以及確定第二溫度的最大允許功率PTEMP，其中當最大允許功率PTEMP超出((VS-VL+VH)*(IS-IL+IH))+PHYS時，改變充電速率，其中所述的PHYS是一個預先設定的功率遲滯值。
31.權利要求28的計算機程序產品，其中第一溫度傳感器被放置在距離線轉換開關一個預先設定距離的位置處，并且所述功率管理器進一步包括這樣的指令，所述指令根據預定設定的距離調節所述的第一溫度。
32.權利要求31的計算機程序產品，其中所述功率管理器進一步包括根據電池的充電速率調節第一溫度的指令。
全文摘要
在病人護理系統的電源(200)中，功率管理系統監視一個離線轉換開關(232)的溫度并且在溫度和功率極限范圍內調節由所述離線轉換開關(232)所供的電流量來操作所述離線轉換開關(232)。
文檔編號H02J7/10GK1426621SQ01808795
公開日2003年6月25日 申請日期2001年2月26日 優先權日2000年2月29日
發明者H·A·布朗, J·莫斯曼, G·C·利斯 申請人:阿拉里斯醫療系統公司