CN102130496A - 一种医疗电子仪器双电池供电的方法、电池接口板及仪器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于医疗器械领域，提供了一种医疗电子仪器双电池供电的方法、电池接口板及仪器。针对传统医疗电子仪器的电源模块只能对一块电池充放电，通过本发明提供通用的实现单/双电池检测、充电和放电方案，达到了通用性好、低成本、低功耗、开发周期短的目的。本发明能实现单/双电池管理，并且具有很大的通用性，可以兼容只能对一块电池的电源模块，实现双电池充放电管理。本方案中采用了互锁保护电路实现了两块电池之间不能互相充放电功能，使双电池在使用时更安全。

Description

一种医疗电子仪器双电池供电的方法、电池接口板及仪器

技术领域

本发明属于医疗电子仪器领域，尤其涉及一种医疗电子仪器双电池供电的方法、电池接口板及仪器。

背景技术

目前，市场上的医疗电子仪器都带有电池供电功能，大多数都是单电池供电。由于医疗电子仪器需要保证尽可能长的工作时间和待机时间，因此，需要增大电池容量，一般采用多节电池串联（电池组）或者增大单节电池容量的方法。对于增大单节电池容量来说，大容量电池充电电流大，增大充电电路发热，对电路的设计难度增大，同时大容量的电池价格较贵。

除此之外，也有采用双电池供电的，即主供电电池（电池组）及辅助供电电池（电池组）。这样，针对增加的辅助供电电池，就需要在电源模块上增加额外的充放电电路，而且各家充电控制芯片不能兼容，芯片的通用性不好，对于原来只能对一块电池管理电源，需要修改电源模块才能实现双电池管理，开发成本高，周期长，并且不具有通用性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例的目的在于提供一种医疗电子仪器双电池供电的方法、电池接口板及医疗电子仪器。

本发明实施例是这样实现的，一种医疗电子仪器双电池供电的方法，所述方法包括以下步骤：

交流电检测步骤：判断是否有交流电接入，如果有交流电接入则执行充电步骤，如果没有交流电接入，则执行放电步骤；

双电池充电步骤：检测两个电池的电压并进行比较，先充电压较低的电池直到充满，再充另一块电池；

双电池放电步骤：检测两个电池的电压并进行比较，使电压高的电池先放电，直到两个电池电压相近时，由两块电池交替放电设定时间，直至放完。

进一步地，在所述交流电检测步骤之前还包括：

检测医疗电子仪器当前接入的电池个数，如果是单电池，则对单电池进行充/放电，如果是双电池，则唤醒MCU，并由MCU控制执行所述交流电检测步骤、双电池充电步骤以及双电池放电步骤。

进一步地，在双电池充电步骤中，对其中一块电池充电时，锁定另一块电池的放电。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电池接口板，所述电池接口板包括电流检测电路、MCU、充放电回路、硬件逻辑控制电路以及对上述四个模块供电的直流电压转换模块，所述MCU分别与所述电流检测电路、充放电回路、硬件逻辑控制电路相连，所述充放电回路还与所述硬件逻辑控制电路相连。

进一步地，所述充放电回路包括电池A充放电回路以及与电池A充放电回路并联的电池B充放电回路，所述电池A充放电回路的电池A充放电上臂开关通过电池A充放电下臂开关连接到电池A的接口，所述电池B充放电回路的电池B充放电上臂开关通过电池B充放电下臂开关连接到电池B的接口，所述电池A的接口与电池B的接口均连接到MCU。

进一步地，所述硬件逻辑控制电路包括与所述电池A充放电上臂开关相连的电池A上臂硬件逻辑控制电路、与所述电池A充放电下臂开关相连的电池A下臂硬件逻辑控制电路、与所述电池B充放电上臂开关相连的电池B上臂硬件逻辑控制电路，以及，与所述电池B充放电下臂开关相连的电池B下臂硬件逻辑控制电路。

本发明实施例的另一目的在于提供一种医疗电子仪器，所述电子仪器采用上述的电池接口板进行双电池供电。

进一步地，所述医疗电子仪器为监护仪。

在本发明的实施例中，针对传统医疗电子仪器的电源模块只能对一块电池充放电，通过本发明提供一种通用的实现单/双电池检测、充电和放电方案，达到了通用性好、低成本、低功耗、开发周期短的目的。本发明能实现单/双电池管理，并且具有很大的通用性，可以兼容只能对一块电池的电源模块，实现双电池充放电管理。本方案中采用了互锁保护电路实现了两块电池之间不能互相充放电功能，使双电池在使用时更安全，并且具有成本低，开发难度低，周期短、通用性好的优点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的医疗电子仪器的电池接口板的结构框图；

图2是本发明实施例提供的电池接口板的实施结构图；

图3是本发明实施例提供的医疗电子仪器双电池供电方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的医疗电子仪器的电池接口板的结构，该电池接口板包括电流检测电路202、MCU203、充放电回路13、硬件逻辑控制电路14以及对上述四个模块供电的直流电压转换模块15，所述MCU203分别与所述电流检测电路202、充放电回路13、硬件逻辑控制电路14相连，所述充放电回路13还与所述硬件逻辑控制电路14相连。

当充放电回路13检测到有单块电池接入时，则由硬件逻辑控制电路14控制对该单块电池进行充电/放电，当充放电回路13检测到有两块电池接入时，对于充电过程，由MCU203检测两块电池的电压并进行比较，硬件逻辑控制电路14根据电压值的比较结果，控制充放电回路13先充电压较低的电池直到充满，再切换到充另一块电池。对于放电过程，由MCU203检测两个电池的电压并进行比较，使硬件逻辑控制电路14控制充放电回路13先对电压高的电池进行放电，直到两个电池电压相近时，由两块电池交替放电设定时间，直至放完。

该充放电回路13主要是完成单电池和双电充放电，实现单电池到双电池切换，双电池到单电池切换，双电池充放电切换。硬件逻辑控制电路14主要实现电池的充放电控制和互琐保护，所谓互锁保护是指其中一个电池充电时，控制另一电池不放电，并且控制两个电池之间不互相进行充电。

在本实施例中，主要有2接口，一个是电池插座，一个是和电源模块的接口。电池插座主要是和电池连接起来，一共有3路接口信号分别是：充放电信号，电池在位检测信号，地线信号。其中，充放电信号是对电池充电或者电池放电线路；电池在位检测是由电池接口板送给电源模块，让电源模块知道是否有电池接入。

首先由MCU203检测电池是双电池供电还是单电池供电，并发送电池在位信号给电源模块；电流检测电路202检测从电源模块送给过来的充放电信号，当电流大于0时，判断为充电，否则电池放电；单电池工作时，由硬件自动完成，双电池工作时，由MCU203控制充放电回路13、硬件逻辑控制电路14来进行双电池之间的充放电切换，使双电池进行充放电操作。

本发明能实现单/双电池管理，并且具有很大的通用性，可以兼容只能对一块电池的电源模块，实现双电池充放电管理。本方案中采用了互锁保护电路实现了两块电池之间不能互相充放电功能，使双电池在使用时更安全，并且具有成本低，开发难度低，周期短、通用性好的优点。

图2示出了本发明实施例提供的电池接口板的实施结构，该方案是在电源模块只能对一块电池充电的基础来实施的。加上该电池接口板后，能对单/双锂电池进行管理。当然，不仅可以将该电池接口板接入单电池的医疗电子仪器实现双电池供电，而且可以生产新的医疗电子仪器时用该电池接口板，从而可以达到单双电池供电的自由选择。

所述充放电回路13包括电池A充放电回路以及与电池A充放电回路并联的电池B充放电回路。所述电池A充放电回路的电池A充放电上臂开关210通过电池A充放电下臂开关211连接到电池A的接口212。所述电池B充放电回路的电池B充放电上臂开关220通过电池B充放电下臂开关221连接到电池B的接口222，所述电池A的接口212与电池B的接口222均连接到MCU203。上述电池A充放电上臂开关210、电池A充放电下臂开关211、电池B充放电上臂开关220以及电池B充放电下臂开关221均主要由MOS管构成。

所述硬件逻辑控制电路14包括与所述电池A充放电上臂开关210相连的电池A上臂硬件逻辑控制电路213、与所述电池A充放电下臂开关211相连的电池A下臂硬件逻辑控制电路214、与所述电池B充放电上臂开关220相连的电池B上臂硬件逻辑控制电路223，以及，与所述电池B充放电下臂开关221相连的电池B下臂硬件逻辑控制电路224。

该电流检测电路202通过接口与医疗电子仪器的电源模块相连。该接口，主要有3路接口信号：充放电引脚、送给电源模块的电池在位信号、公用地。该电流检测电路202主要是检测电路是交流供电还是电池放电。

该MCU203主要是输出控制信号，通过向电池A上臂硬件逻辑控制电路213、电池A下臂硬件逻辑控制电路214、电池B上臂硬件逻辑控制电路223和电池B下臂硬件逻辑控制电路224输出控制信号从而控制电池A充放电上臂开关210、电池A充放电下臂开关211、电池B充放电上臂开关220、电池B充放电下臂开关221的关和开。

在本发明的实施例中，直流电压转换模块负责对该电池接口板供电，该直流电压转换模块采用了防电压跌落电路，防止电压跌落时，MCU203程序跑乱，控制信号输出错误，引起故障。

本发明实施的工作原理如下：在本电路中，接口信号就3个，其中一个是地，一个是电池在位信号，是输出信号，另个一个信号才是最重要，因为只是一路信号，不知道是交流供电还是电池供电，所以通过电流检测电路202判断是交流供电，还是电池放电，当有交流供电时，切换到电池充电状态。否则切换到电池放电状态。

首先通过电池A的接口212和电池B的接口222判断电池A和B是否都存在，分别通过A和B输出各自电池是否在位的信号。信号A和B分别送给MCU203和电池A、B逻辑控制电路，MCU203可以知道哪个电池在位，从而做出相应的判断。送给电池A、B逻辑控制电路可以在MCU203出现故障时，两个电池开关不会同时打开，从而造成两块电池相互充放电或者同时放电的危险，同时当时单电池时，可以由硬件自动切换，可以不依靠MCU203。

当单电池工作时，假如电池A在位，电池B不在位，信号A为低电平，信号B为高电平，信号A1、A2为高电平，信号B1和B2为低电平，由信号A和B2控制电池A充放电上臂开关210打开，信号A和B1控制电池A充放电下臂开关211打开，电池B充放电上臂开关220和电池B充放电下臂开关221关闭，从而实现电池充放电操作。作为本发明的实施例，所述A/B的上、下臂开关采用PMOS管，因为其内阻很小，但PMOS管内部寄生二极管，所以采用2个开关来防止寄生二极管带来的危险。在单电池时，MCU203将所有控制信号拉高电平，并且处于睡眠模式，降低功耗。

当插入双电池时，电池A和B都在位，信号A和B都为低电平，此时充放电需要由MCU203来控制开关的打开了。首先通过信号B1和B2传递给电池A上臂硬件逻辑控制电路213和电池A下臂硬件逻辑控制电路214，A1和A2传递给电池B上臂硬件逻辑控制电路223和电池B下臂硬件逻辑控制电路224，只要B1和B2是低电平时，A1和A2就是高电平，则电池A充放电上臂开关210和电池A充放电下臂开关211就打开了，电池B充放电上臂开关220和电池B充放电下臂开关221关闭，永远不存在两路开关同时打开的情况，从而实现硬件互锁，使电池A和B不会相互充放电。

当双电池插入时，由电流检测电路202检测当前是放电还是充电，主要是通过充电和放电电流流向不同来判断的，并将判断的信息送给MCU203，从而让MCU203判断切换状态，在双电池供电时，主要有4种切换状态：双电池充电切换，双电池放电切换，充电和放电切换，放电和充电切换。

双电池充电切换：先充电压低的电池，充满后再充另一块电池。首先通过MCU203检测电池A和B的电压，判断电池A和B的电池的电压高低，假如电池B电压高，则MCU203控制电池A上臂硬件逻辑控制电路213和电池A下臂硬件逻辑控制电路214电路打开电池A充放电上臂开关210和电池A充放电下臂开关211，实现电池A充电，同时通过控制电池B上臂硬件逻辑控制电路223和电池B下臂硬件逻辑控制电路224控制电池B充放电上臂开关220和电池B充放电下臂开关221关闭，是电池B在A充电时不能充放电，电池A充电时，MCU203出去休眠状态，直到电池A充满，通过监控电池电压至充满值。MCU203输出控制信号，关闭电池A充放电上臂开关210和电池A充放电下臂开关211，打开电池B充放电上臂开关220和电池B充放电下臂开关221，实现电池B充电，电池B充满后，每隔一定时间轮换充电。

双电池放电切换：放电的方式可以采用一块电池放完再放另一块，也可以采用同时放，本实施中采用一块电池放一段时间后再另一块电池放电，如此循环。放电采用先放电压高的电池，当两块电池电压相近时，采用轮换放电，假如MCU203检测到电池A电压大于电池B的电压，通过输出控制信号控制开关电池A充放电上臂开关210和电池A充放电下臂开关211的打开，实现电池A放电，输出控制信号使开关电池B充放电上臂开关220和电池B充放电下臂开关221关闭，避免电池B放电，同时对A充电的危险。当两块电池相近时，通过控制信号切换到B放电，B放电一段时间后，在切换到A放电，如此循环，直到两块电池都放完为止。

充电到放电切换：当电池正在充电时，电流检测电路202检测到交流电断开时，必须立即切换到放电状态。假如电池A在充电，电流检测电路202检测到交流电断开，不能充电，MCU203首先检测电池A和B的电压，通过输出控制信号，切换到谁高谁先放电，接着放电切换同上电池放电切换相同。

放电到充电切换：当电池正在放电时，电流检测电路202检测到交流电接入时，应立即切换到放电状态，以节约电池。当交流电接入时，MCU203首先判断谁的电压低，采用谁低谁先充电，假如判断到A电池电压低，MCU203通过输出控制信号，打开开关电池A充放电上臂开关210和电池A充放电下臂开关211，直到电池A充满，同时关闭电池B充放电上臂开关220和电池B充放电下臂开关221，充电切换和双电池充电切换相同。

在以上4种状态中，都是在双电池供电时出现的情况，在实际应用还有2中切换方式：单电池到双电池切换，双电池到单电池切换。

单电池到双电池切换：当是单电池工作时，突然插入双电池，因此要切换到双电池工作模式，当双电池插入时，MCU203就检测到了有双电池，立马切换双电池状态，首先判断是充电还是放电，当是充电时，按照双电池充电切换方案操作，否则按照双电池放电方案操作。

双电池到单电池切换：当拔出其中一块电池时，就只剩下单电池工作了，此时MCU203检测到了单电池工作，切换到单电池工作状态，所有控制信号输出高电平，其他就由硬件自动完成。

图3示出了本发明实施例提供的医疗电子仪器双电池供电方法的流程，详述如下：

在步骤S101中，检测医疗电子仪器当前接入的电池个数。如果是单电池，则对单电池进行充/放电，如果是双电池，执行步骤S102。

在步骤S102中，唤醒MCU，并跳转到MCU控制执行以下步骤。

在步骤S103中，判断是否有交流电接入，如果有交流电接入则执行步骤S104，如果没有交流电接入，则执行步骤S105。

在步骤S104中，检测两个电池的电压并进行比较，先充电压较低的电池直到充满，再充另一块电池。作为本发明的实施例，其中一块电池充电时，锁定另一块电池的放电。

在步骤S105中，检测两个电池的电压并进行比较，使电压高的电池先放电，直到两个电池电压相近时，由两块电池交替放电设定时间，直至放完。

如果是单电池方案则由硬件实现，直接将送给来的电流信号送给电池接口，不用管是充电还是放电，不管在哪个电池接口上插上电池都可以实现充放电管理，和原来电源模块使用单电池相同。

综上所述，针对传统医疗电子仪器的电源模块只能对一块电池充放电，通过本发明提供一种通用的实现单/双电池检测、充电和放电方案，达到了通用性好、低成本、低功耗、开发周期短的目的。本发明能实现单/双电池管理，并且具有很大的通用性，可以兼容只能对一块电池的电源模块，实现双电池充放电管理。本方案中采用了互锁保护电路实现了两块电池之间不能互相充放电功能，使双电池在使用时更安全，并且具有成本低，开发难度低，周期短、通用性好的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种医疗电子仪器双电池供电的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

交流电检测步骤：判断是否有交流电接入，如果有交流电接入则执行充电步骤，如果没有交流电接入，则执行放电步骤；

双电池充电步骤：检测两个电池的电压并进行比较，先充电压较低的电池直到充满，再充另一块电池；

双电池放电步骤：检测两个电池的电压并进行比较，使电压高的电池先放电，直到两个电池电压相近时，由两块电池交替放电设定时间，直至放完。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述交流电检测步骤之前还包括：

检测医疗电子仪器当前接入的电池个数，如果是单电池，则对单电池进行充/放电，如果是双电池，则唤醒MCU，并由MCU控制执行所述交流电检测步骤、双电池充电步骤以及双电池放电步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在双电池充电步骤中，对其中一块电池充电时，锁定另一块电池的放电。

4.一种电池接口板，其特征在于，所述电池接口板包括电流检测电路、MCU、充放电回路、硬件逻辑控制电路以及对上述四个模块供电的直流电压转换模块，所述MCU分别与所述电流检测电路、充放电回路、硬件逻辑控制电路相连，所述充放电回路还与所述硬件逻辑控制电路相连。

5.根据权利要求4所述的电池接口板，其特征在于，所述充放电回路包括电池A充放电回路以及与电池A充放电回路并联的电池B充放电回路，所述电池A充放电回路的电池A充放电上臂开关通过电池A充放电下臂开关连接到电池A的接口，所述电池B充放电回路的电池B充放电上臂开关通过电池B充放电下臂开关连接到电池B的接口，所述电池A的接口与电池B的接口均连接到MCU。

6.根据权利要求5所述的电池接口板，其特征在于，所述硬件逻辑控制电路包括与所述电池A充放电上臂开关相连的电池A上臂硬件逻辑控制电路、与所述电池A充放电下臂开关相连的电池A下臂硬件逻辑控制电路、与所述电池B充放电上臂开关相连的电池B上臂硬件逻辑控制电路，以及，与所述电池B充放电下臂开关相连的电池B下臂硬件逻辑控制电路。

7.一种医疗电子仪器，其特征在于，所述电子仪器采用权利要求4-6的电池接口板进行双电池供电。

8.根据权利要求7所述医疗电子仪器，其特征在于，所述医疗电子仪器为监护仪。

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