CN1287502C - 病人护理系统以及病人护理系统的电源和功率管理的方法 - Google Patents

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CN1287502C CNB018087957A CN01808795A CN1287502C CN 1287502 C CN1287502 C CN 1287502C CN B018087957 A CNB018087957 A CN B018087957A CN 01808795 A CN01808795 A CN 01808795A CN 1287502 C CN1287502 C CN 1287502C
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Abstract

在病人护理系统的电源(200)中，功率管理系统监视一个离线转换开关(232)的温度并且在温度和功率极限范围内调节由所述离线转换开关(232)所供的电流量来操作所述离线转换开关(232)。

Description

病人护理系统以及病人护理系统的电源和功率管理的方法
技术领域
本发明涉及一个模块式可编程病人护理系统。更具体地，本发明涉及一种用于所述模块式可编程病人护理系统的功率管理系统的装置和方法。
背景技术
在医疗领域包括多个注入抽运单元和检测设备如血压监视器及脉搏血氧定量计的病人护理系统是公知的。例如，Eggers等人的美国专利No.5,713,856公开了一种包括接口单元的模块式可编程病人护理系统，所述接口单元可以移动式地附着到多个病人功能单元中。所述接口单元在用户和所述系统之间提供一个接口，它即可能是一个具有高水平接口功能性的高级接口单元或者是一个具有低水平接口功能性的基本接口单元。这些单元可能被互换以便于向用户提供增加的灵活性、安全性及成本效率。每个接口单元具有接口端口用于信息如药品库、药品注入分布、系统配置数值及事件历史等的上载和下载。由于病人功能单元被添加到接口单元中，所以功率要求增加，因为每个功能单元从接口单元的电源中汲取电流。
病人护理系统具有一个备用电池以便当AC电源出现故障或当未连接上AC电源时，其用来供电。典型地，电池备用包括可充电电池如镍镉(NiCd)电池以降低更换电池的要求并降低操作费用。当电池使用后，电池需要被充电。电流的充电要从电源中汲取额外的电流并且可能是电源的主要负载。
当通过电源汲取的电流量增加时，电源和各种元件温度亦增加。Layman等人的美国专利No.5,712,795说明了一种用于监视电池温度及控制电池充电速率以延长电池使用寿命的方法。然而，这个技术并没有考虑电源的其它重要元件。
对于其它电源元件，当温度增加时，可以被馈给的功率最大量下降。因此，需要一种方法和装置来监视电源某些其它元件的温度并且调节所供给的功率量。
发明内容
考虑到相关技术的所述缺点，本发明的一个目的是提供一种功率管理系统，其监视模块式病人护理系统中所选择元件的温度并且基于温度调节供给的功率量。
在病人护理系统的电源中，功率管理系统监视离线转换开关的温度并且调节由离线转换开关供给的电流量以便在温度和功率极限范围内操作离线转换开关。
更具体地是，电源包括一个具有外部功率输入及内部功率输出的离线转换开关。第一温度传感器被热耦合到离线转换开关上并且输出第一检测温度。一个电压传感器被耦合到内部功率输出上并且输出离线转换开关的检测输出电压。电流传感器被耦合到内部功率输出上并且输出离线转换开关的检测输出电流。电池充电器被电耦合到离线转换开关及电池上。存储器存储功率管理过程。电源处理器执行功率管理过程。功率管理过程促使电源处理器通过检测输出电压Vs乘以检测输出电流Is来确定内部功率负载Ps，并且基于第一检测温度确定最大允许功率PTEMP和内部功率负载Ps。
本发明的另一个目的是提供一种病人护理系统，包括：至少一个功能单元；以及一个被适合于耦合到至少一个功能单元且与其通讯的接口单元，所述高级接口单元包括：一个具有外部功率输入和内部功率输出的离线转换开关；一个输出表示第一检测温度的第一信号的第一温度传感器；一个输出表示离线转换开关检测输出电压的第二信号VS的电压传感器；一个输出表示离线转换开关检测输出电流的第三信号IS的电流传感器；一个供应电池电压的电池；一个被电耦合到离线转换开关和电池并以一充电速率为所述电池充电的电池充电器；系统DC功率装置，其被电耦合到离线转换开关且被电连接到电池上以交替地接收来自其中的系统DC功率，所述系统DC功率装置产生一组电压，至少所述一组电压中的一个电压被供给到所述的至少一个功能单元；一个存储功率管理过程的存储器；以及与所述传感器通讯的处理器装置，用于响应所述第一、第二及第三信号来根据功率管理过程改变电池的充电速率。
在本发明的另一个方面，在病人护理系统中，至少一个功能单元被机械地耦合到高级接口单元。所述的高级接口单元具有一个与功能单元电耦合的连接器。高级接口单元包括经由所述连接器向功能单元供电的本发明电源。
在本发明的另外一个方面，提供一种管理病人护理系统中功率的方法。
在本发明的另外可选择的方面中，提供有一个用于管理病人护理系统中电源的计算机程序产品。所述计算机程序产品与计算机系统结合使用。计算机程序产品具有一个计算机可读取的存储介质及嵌入其中的计算机程序机构。所述计算机程序机构包括功率管理过程及周期性调用功率管理过程的指令。功率管理过程促使电池以高的充电速率来充电、测量内部功率源的温度、确定在高的充电速率下由内部功率源供给的供电功率、确定第一温度的最大允许功率并且当所供给的功率超出最大允许功率时促使电池在低的充电速率下充电。
通过这种方法，功率管理系统确保电源的至少一个元件如离线转换开关在温度和功率极限范围内操作。因为功率管理系统调节电池的充电速率以防止离线转换开关过热及出现故障，所以功率管理系统有助于确保具有较高优先权的病人护理功能单元继续接收功率。此外，功率管理系统提供一个更鲁棒的电源。通过在极限范围内操作离线转换开关，电源延长了离线转换开关以及由此电源的使用寿命。
附图说明
结合附图根据下述详细的说明及所附的权利要求，本发明的附加目的和特性将更显而易见，其中：
图1A是连接到功能单元的高级接口单元的前视图；
图1B是图1A中所述高级接口单元的后视图；
图2是图1A中连接到四个功能单元的高级接口单元的前视图；
图3是图1A中高级接口单元电路的方框图；
图4是向图2中所述高级接口单元及功能单元供电并根据本发明的一个实施例向图3中的电路供电的电源的方框图；
图5是图4中充电速率电路的电路图；
图6是离线转换开关的最大输出功率与时间的关系图形；
图7是存储针对图6图形中温度的最大功率值的示范性表，其由图4的功率管理过程所使用。
图8是由图4中电源的电源处理器所执行的功率管理过程实施例的流程图；以及
图9A、9B和9C是功率管理过程的另一可供选择实施例的流程图，所述功率管理过程基于离线转换开关的温度调节功率同时亦基于电池温度调节电池的充电速率，所述的功率管理过程由图4中电源处理器所执行。
图10为示出调节图8、9A和9C的检测温度步骤的另一可供选择
实施例的流程图。
具体实施方式
在图1A和1B中，一个模块式可编程病人护理系统包括一个高级接口单元100和至少一个功能单元150。所述高级接口单元100通常完成病人护理系统中的四个功能：为结构如IV极和床轨提供所述系统的物理附着、为系统供电、提供所述系统与外部设备之间的接口以及为用户提供系统的接口。高级接口单元100具有一个信息显示器102，此显示器可以是任何类型的显示器如液晶显示器。所述显示器102可以在建立及操作过程中使用以便利于数据的输入及编辑。显示器102也可能被用来显示各种操作参数如作为泵的单独功能单元150的预注入量(VTBI)及某天的当前时间以及其它提示、劝告及报警条件。高级接口单元100包含用于输入数据和命令的硬键104和软键106。数字硬键104用于输入数字数据，而其余的硬键104和软键106用来输入操作命令。
软键106可以沿着显示器102的边缘设置，以便于与显示器交互来限定在任何给定时间某一软键106的功能。因此，当某一软键106被按下时，其将用来选择一个选项，或者注入或者监视参数，所述参数被显示在与软键相邻的显示器102上。如所注明，一些硬键104也用于输入专门的操作命令。例如，当硬键108被按下后，系统从备用模式变化到操作模式。另外，如果在软件功能异常期间按下硬键108，则其可以被用来使音频报警静音并且关闭到高级接口单元100的电源。SILENCE硬键110可以被用来暂时地使高级接口单元100的音频功能性无效，而OPTION硬键112允许用户访问可用的系统或功能单元选项。
高级接口单元100也具有三个指示器114、116和118。指示器114可用来指示系统正在与可兼容的外部计算机系统通讯。指示器116可用来指示高级接口单元100被连接到外部电源且利用此电源操作，以及指示器118可用来指示高级接口单元100正在利用内部电源来操作。高级接口单元100也可能包括一个防窜改控制功能(在图1中未示出)，当所述防窜改控制功能被启用时其将预先设定的控制设置锁定。
优选地，高级接口单元100包含至少一个外部通讯接口。通讯接口120被放置在高级接口单元100的后面。优选地，通讯接口120为一个工业标准的个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)插槽，用于接收PCMCIA卡，尽管本领域的普通技术人员可能从市场上可买到的各种通讯装置中进行选择。同样放置在高级接口单元100后面的是至少一个接口插口122。优选地，接口插口122是工业标准RS-232插口122，同样地，尽管本领域的普通技术人员可能从市场上可买到的各种通讯装置中进行选择。要理解为虽然本发明的优选实施例被描述成包含一个接口120及至少一个插口122，但是高级接口单元100可能包括任何数量或组合的通讯接口和插口。
示例地，接口120和插口122可被用来下载药品库、药品运送分布曲线以及其它系统配置数值，或者可能被用来从高级接口单元100上载事件历史数据。接口120及插口122也可能充当到病人监视网络及护士呼叫系统的接口或充当到外部设备如条形码阅读器的接口以提供一种从药物或病人记录中输入药品和/或病人信息的方法。利用插口122和接口120执行这些功能将有利地提供更大的功能性和适应性、成本节约及输入错误的减少。插口122和接口120还可以被补充一个“病人控制的痛觉丧失”(PCA)插口(在图1中未示出)。所述PCA插口提供到远程手持“剂量要求”按钮的连接，在PCA应用期间病人可用所述按钮来要求药物剂量。
放置在高级接口单元100两侧的是单元连接器130和132，这些单元连接器130和132被用来附着与高级接口单元100直接接触的功能单元150。这些连接器130和132提供对附着的功能单元150的物理支持并且提供高级接口单元和功能单元之间的功率及内部通讯连接。功能单元150在其一侧也包含这些单元连接器，以便于功能单元可以以并排的方式被连接到病人护理系统。一个适当的单元连接器在美国专利No.5,601,445中加以说明，题目为ELECTRICAL ANDSTRUCTURAL INTERCONNECTOR(电气及结构互连器)，在此引入作为参考。
最后，高级接口单元100包括在其后表面的夹具170，其在将高级接口单元100附着到结构如IV台或医院床上时使用。所述夹具可以是任何适合于将病人监视或注入装置附着到这些结构上的夹具。
同样在图1A中示出功能单元150。它被理解成虽然在图1A中仅示出了单功能单元150，但是利用上面所述的单元连接器可以以任何次序将任何数目的功能单元150连接到高级接口单元100的任一侧。被附着到高级接口单元100的功能单元的类型和数目仅受处理所需功能单元类型和数量的接线和接口单元的物理和电气能力的限制。功能单元150可以从包括用于病人治疗及病人监视的那些较广种类的功能单元中加以选择。更具体而言，功能单元150可能是标准注入抽运单元、病人控制的痛觉丧失(PCA)泵、注射泵、脉搏血氧定量计、侵入式或非侵入式血压监视器、心电图仪、条形码阅读器、打印机、温度监视器、RF遥测链接、流体加温器/IV泵或高速IV泵(2000+ml/hr)。要理解为这个清单仅是用于示例性目的，而且本领域的普通技术人员可能使功能单元150适用于其它的使用。
每个功能单元150包括一个信道位置指示器155，此信道位置指示器155识别出在病人护理系统内功能单元的位置。如图1A中的位置指示器155所示，一个系统可能示例性地包含四个信道A、B、C和D。如果系统包含四个功能单元，则所述功能单元将每个处于四个信道位置A、B、C和D中的一个位置，并且在每个单独功能单元上的信道位置指示器155将在视觉上指示出相应的信道位置。优选地，信道位置从左侧的第一单元开始被标明为A-D。每个功能单元的位置可以互换，但是信道位置A-D相对于高级接口单元保持在同样位置。因此，例如如图2所示当四个功能单元被附着时，不管哪个单元被紧挨着高级接口单元100的左侧放置，则这个单元将总是指示信道位置B。功能单元包括某些功能专用信息，这些信息告诉高级接口单元100什么类型的功能单元处于每个信道位置。每个功能单元150也具有SELECT(选择)键156，这个键允许进行单元选择。
图2举例说明根据本发明的一个示范性系统，所述系统包括四个不同的功能单元。注入泵单元150A处于位置A。注射泵150B处于位置B。PCA单元150C处于位置C，且脉搏血氧定量计150D处于位置D。在指示器155上每个功能单元的相应位置被指示在功能单元上。因为使用四个功能单元，所以在接口单元100上的显示器102指示A至D。在一个实施例中，通过按下与所需要被指示的信道和功能单元相邻的软键106有可能选择一个功能单元通过高级接口单元100来执行某一功能或过程。然而，为了提供增加的安全性，优选地是系统应该这样被设计，即某一功能单元的选择要求：按下位于功能单元上的SELECT(选择)键156(见图1)以为了选择那个功能单元。这个要求将有助于确保选择出正确的功能单元，尤其是当注入泵单元被用于多个药品注入时。当所要求的功能单元被选择时，接口单元的显示器102被配置成使其充当所选择功能单元的用户接口。更具体而言，显示器102根据功能专用域被配置以提供下面将更详细解释的功能专用显示器及软键。
图2所示的注入泵单元150A是一个用于基本流体注入的抽运单元。注入泵单元150A包括一个控制由此泵所执行各种功能的系统，其包括控制运送到病人的流体控制及对流体路径的封闭或线路中空气的监视。注入泵单元150A包含两个显示器。速率显示器154可以被用来显示泵正在操作时刻的实际注入速度。信道信息显示器152可以被用来显示有着信息、咨询、报警或故障信息。
注入泵控制也可能包括用于数据和命令输入的硬键。如所提及硬键156允许用户选择用于注入参数输入的信道。硬键158允许在注入正在进行当中用户暂停注入。硬键160允许用户恢复从前暂停注入的操作，且当硬键162被按下后其中止出现在信道上的注入、取消选定的信道，并且若在信道上的功能单元已经是唯一操作的功能单元时，则关闭系统。
注入泵单元150A也具有指示器164，当功能单元处于报警或注入完成条件时、当功能单元被编程用于将来的启动时间或已经被暂停时、或当功能单元正在执行一项注入时，所述指示器示例性地发光。其它适当的批示器可以被包括在其它的功能单元中。
在图2中还示出了注射泵150B、PCA单元150C和脉搏血氧定量计150D。如所示，注射泵150B和PCA单元150C每个均包含一组象在注入泵单元150A中所发现的那些硬键156、158、160和162。注射泵150B和PCA单元150C也包含注射器以及用于手动注入流体的推动器175。PCA单元150C包括用于为封闭麻醉剂或其它要被注入的物质提供安全性的门锁178。此外，泵150B、PCA单元150C和脉搏血氧定量计150D每个均包括一个或多个显示器及指示器，它们可能用于显示适当的信息。
如所述，位于注入泵单元150A以及所有其它功能单元侧面的是单元连接器(在图1A-1B和2中未示出)，其与图1A-1B中所公开的高级接口单元100的单元连接器130和132相同。如前所述，功能单元150的单元连接器被设计成或者与接口单元上的连接器紧密配合或者与来自另一功能单元的连接器紧密配合。通过这种方式，多个功能单元150可以被并排地以任何次序连接在高级接口单元100两侧。要理解成高级接口单元100和功能单元150之间的或者两个功能单元之间的这些单元连接器可以通过一些机械方法如螺钉或螺母以及螺栓组合被制作成永久性的或半永久性的。这具有防止无意地或未授权地将功能单元从系统中卸下或具有符合医疗机构政策的优点。
一个适合的高级接口单元和功能单元在美国专利No.5,713,856题目为MODULAR PATIENT CARE SYSTEM(模块式病人护理系统)中加以说明，在此完全引入作为参考。
如图3中所示例，高级接口单元100具有电源200，所述电源通过单元连接器130、132向高级接口单元中的一组元件120及向功能单元供电。微处理器212和存储器214接收和处理来自用户的数据和命令，并且与功能单元和系统外部的其它设备通讯且对其进行控制。存储器214以及下面所要讨论的在病人护理系统中的其它存储器可能是可以被删除或重新编程而不必从系统中物理性地消除存储的任何类型的存储器或存储器的任何组合。这种存储器的实例包括，但不局限为电池备用随机存取存储器(RAM)和“闪”电子地可删除可编程只读存储器(FLASH EEPROM)。高级接口单元100也包括具有硬键104(图1A)和软键106(图1A)的键盘216以及关于图1中所讨论过的显示器102。
连接器130和132也提供微处理器212和经由内部通讯控制器222所附着的功能单元之间的数据和命令接口。外部通讯控制器224通过RS232接口插口和护士呼叫线122来控制命令和数据流。
如图4所示，电源200具有功率管理系统，所述系统有助于确保至少一个元件如离线转换开关232在温度和功率极限内操作。功率管理系统监视电源的至少一个元件的温度及由所述元件所供及通过其的功率量。所述元件在一个温度范围内具有一个最大的额定功率。根据所测量的温度和所测量的功率，功率管理系统调节通过所述元件被汲取的功率以防止元件在超出其操作极限之外被操作并且防止故障。这样，所述系统确保具有较高优先权的病人护理功能单元继续接收功率。通过在极限范围内操作所述元件，电源延长了所述元件的使用寿命，由此延长了电源的使用寿命。
更具体地，在电源200中，功率管理系统确保离线转换开关232在温度和功率极限范围内操作。所述离线开关232将外部AC功率234转换成内部DC功率。在一个实施例中，离线开关232接收120V的AC并且在2.0A下供24V的DC，并且在从0℃至50℃温度范围内具有大约50W的最大功率输出。例如，一个适当的离线转换开关232是由Condor DC Power Supplies Inc.所制造的GPM50。
为了测量从离线转换开关232流过的电流，检测电阻器236被串联地与离线转换开关232相连接。高边电流检测放大器238输出与所测量的电流成比例的第一电压电平。第一模拟到数字转换器(ADC)将第一电压电平转换成表示所检测电流Is的数字值。
第二模拟到数字转换器(ADC)242继检测电阻器236之后被连接到离线转换开关232的输出上，并且将所检测的输出电压转换成一个表示所检测输出电压的数字电压电平Vs。
电源处理器244被连接到存储器246，所述存储器存储：
●功率管理过程250，所述过程监视电源的至少一个元件的温度和功率以便在温度和功率极限范围之内操作此元件；
●Maxinum_power_per_temperature(Maxinum_power_per_temp)表252，所述表存储了相关温度及功率极限的范围；
●Enable_Timer过程254，所述过程被用在利用定时器255使功率管理过程252被周期性执行的一个实施中；以及
●Hi-charge标志256，所述标志被用在功率管理过程的另一个实施例中以基于(1)由离线转换开关所供的功率量和温度及(2)
电池的温度来协调电池充电速率的调节。
在一个实施例中，电源处理器244可能是由Dallas Semiconductor制造的DS87C520微处理器。所述电源处理器244接收表示所检测电流Is的数字值和数字检测输出电Vs。正如下面所要说明的那样，在功率管理过程250中，电源处理器244使用所检测的电流Is和输出电压Vs来监视由离线转换开关232所输出的功率量。
为了测量离线转换开关232的温度，第一温度传感器258与离线转换开关232相邻或足够接近放置，以便于热耦合到离线转换开关232上。更具体地，第一温度传感器258测量出离线转换开关232周围的环境温度。在一个实施例中，第一温度传感器258与离线转换开关232相邻。在另一个实施例中，第一温度传感器258被放置在距离线转换开关232一个预定设定的固定距离处且测量那一环境温度。在预先设定固定距离处的环境温度不同于离线转换开关232的环境温度，并且这个温度差是已知的。例如，第一温度传感器258被放置在距离线转换开关232约五英寸处，由此所测量的环境温度较若第一温度传感器258被相邻离线转换开关231放置时高出约15℃。在这个实例中，功率管理过程250从所测量的环境温度中减去已知的温度差，在此为15℃。温度传感器可以由具有一般技能的人来适当地就位且温度检测校正如此处所讲述来进行。第一温度传感器258是一个在25℃下具有50KΩ的热敏电阻器。
另一个模拟到数字转换器(ADC)260将第一温度信号转换成数字的第一检测温度信号TOLS。优选地，电池充电器262如由LinearTechnology，Inc.制造的LTC1325微处理器控制的电池管理系统从第一温度传感器258接收第一温度信号、利用ADC260经由多路复用器264将所述第一温度信号转换成一个数字值，并且将数字式第一检测温度值TOLS输出到电源微处理器244。
电池充电器262控制电池266的充电。所述电池266向高级接口单元和功能单元以及包括当高级接口单元被从外部电源234断开、外部电丢失或当离线转换开关232出现故障时所用的存储器246和250(图3)供电。
电池温度传感器268被相邻或足够接近电池266放置来测量电池266的温度并且输出电池温度信号。电池温度传感器268是一个热敏电阻器。模拟到数字转换器260将电池温度转换成一个数字电池温度信号。优选地，电池充电器262也从电池温度传感器268接收电池温度信号并且将数字电池温度值TBAT输出到电源处理器244。
DC系统电源270接收由离线转换开关输出的DC电压并且输出包括+3.3V、+5.0V和+8.0V的几个电压电平。所述的+3.3V和+5.0V被供给到系统100，而+8.0V经由连接器130和132(图1B)被供给到功能单元。二极管272通过离线转换开关232将电压输出耦合到用于充电的电池266上。
为了提供电池266的多个充电速率，将充电速率电路274连接到电池充电器262的检测输入上。电池充电器262迫使在检测输入处的平均参考电压等于可编程的内部参考电压VDAC。电池充电电流将等于内部参考电压除以在充电速率电路274的检测输入处的等效电阻。
为了提供不同的充电速率，充电速率电路274选择性地改变在电池充电器262的检测输入处的等效电阻RSENSE。电源处理器244把被称为hi-charge的信号输出到充电速率电路274。当hi-charge信号是一个数字0时，等效电阻RSENSE的值要使电池266以低的充电速率充电。当hi-charge信号是一个数字1时，等效电阻RSENSE的值要使电池266以高的充电速率充电。
在图5中，在充电速率电路274中，hi-charge信号被连接到n沟道晶体管282的门上。所述充电速率电路274是一个分压器。电池的负极Bat-接线端经由第一系列电阻器282被耦合到检测输入上。第二电阻器286被连接到电池负极接线端和地之间。当hi-charge信号为数字0时，n沟道晶体管282变得非激活并且在电路中包括第三电阻器288和第四电阻器290。
在一个示范性的实施例中，如图5所示，第一、第二、第三和第四电阻器284、286、288和290的值分别被加以选择，以致于在低的充电下，在电池充电器的检测输入处的等效电阻约为0.12Ω，并且充电电流约为1.4A。当hi-charge信号为数字1或高电平时，晶体管282变成激活并且将第三电阻器288的一端连接到地，有效地将检测输入处的电压以三分之二划分。在高的充电速率下，充电电流约为2A。
参考图6，一个离线转换开关的最大输出功率与温度的关系曲线被示出。当第一检测温度超出第一阈值时，应该由离线转换开关输送的最大功率量下降，并且关于温度线性地下降。在这个发明中，当第一温度超过预先设定的阈值时，功率管理过程调节用于向电池充电的电流以降低从离线转换开关流出的功率。在50℃时可用的功率线性下降到最大值的一半直至温度达到70℃。在70℃以上可用的功率被降低到零，然而，功率管理过程250继续供应功率。
参考图7，示范性的对应于图6中曲线的Maximum_power_per_temperature表252(图4)被示出。在另一个实施例中，Maximum_power_per_temperature表252存储经调节的温度值，当第一温度传感器被放置在距离线转换开关一个预先设定的距离处时，所述经调节的温度值补偿测量的环境温度与离线转换开关周围的实际环境温度之间的温度差。
在图8中，示出由电源处理器244(图4)所执行的功率管理过程250的流程图。在步骤302中，通过将hi-charge信号设置为1(步骤304)电源微处理器244(图7)致使电池充电器262(图4)开始以高的充电速率为电池充电。在步骤306中，功率管理过程250测量出来自第一温度传感器的第一检测温度T以及由离线转换开关输出的系统电压Vs和系统电流Is。在步骤307中，功率管理过程250调节第一检测温度T以补偿离线转换开关周围的环境温度与第一温度传感器位置处的环境温度之间的已知温度差。如上所述，第一温度传感器可以被放置在距离线转换开关一个预先设定的距离处。从第一检测温度T中减去一个已知的预先设定的温度差来补偿温度差。在另一个实施例中，当第一温度传感器检测出离线转换开关周围的环境温度时，则不采用步骤307。在另一个另选实施例中，在Maximum_power_per_temperature表中的温度值被调节以补偿温度差；因此，第一检测温度T不被调节。在步骤308中，通过电压Vs乘以电流Is，功率管理过程250计算出系统功率Ps。在步骤310中，从Maximum_power_per_temp表252(图7)中功率管理过程250确定出与所测量的第一检测温度T相关的最大允许系统功率PTEMP。在步骤312中，如果系统功率Ps小于最大允许系统功率PTEMP，则所述过程在步骤306重复。
如果系统功率Ps大于或等于最大允许系统功率PTEMP时，则通过将变量VH设置成等于VS且将另一变量IH设置成等于IS，步骤314存储在这一高充电状态下的系统电压和电流。
在步骤316中，因为离线转换开关超出操作极限，所以功率管理过程促使电池充电器在低的充电电平下为电池充电，从而通过将高充电信号设置为零降低了由离线转换开关供应的电池量。在步骤318中，来自低充电状态的系统电压和电流按如下被测量且存储：变量VL被设置等于VS且另一个变量IL被设置等于IS。所测量出的电压和电流被存储以便于确定且补偿由病人护理系统所需要的功率量的差。例如，如果功能单元被添加，则所需要的系统功率将增加。如果功能单元被去除，则所需要的系统功能将减少。在步骤320中，在电源处于低充电状态之后，功率管理过程再次测量出离线转换开关的第一检测温度T、系统电压VS和系统电流IS。在步骤321中，就上述步骤307所述功率管理过程调节第一检测温度T。另一选择是，如在步骤307中所述，所测量出的温度不被调节。
在步骤322中，功率管理过程根据Maximum_power_per_temperature表确定出在所测量的第一温度处的最大允许功率PTEMP。在步骤324中，功率管理过程按如下确定需要返回到高充电的功率PREQ：
PREQ＝(VS-VL+VH)*(IS-IK+IH)
在步骤326中，最大允许功率PETMP与PHYS+PREQ相比较。当最大允许功率PTEMP小于或等于PHYS+PREQ时，功率管理过程在步骤320重复。否则，功率管理过程返回到在步骤304下的高充电状态。注意：迟滞值PHYS被添加，以便于对于小的功率波动，电源将不在低和高充电状态下切换。
在图9A、9B和9C中，示出功率管理过程250另一个实施例(图4)的流程图。在这个实施例中，启用-定时器过程254(图4)促使功率管理过程250以预先设定的间隔如每秒被周期性地执行。在这个实施例中，功率管理过程250将对离线转换开关232所供功率量的调节与对电池充电的调节相协调，以便于防止电池过热。
在步骤332中，在启用中断过程中，电源处理器244(图4)通过输出一个具有值为1的高充电信号将充电速率电路270(图4)配置成高充电速率、将hi-charge标志设置为1，且启用定时器来产生中断以调用功率管理过程。
响应于中断(步骤334)，在步骤336中，电源处理器244(图4)确定电池的温度。步骤338确定是否电池温度处于极限之内。如若不在，则步骤340将充电速率配置成低充电速率。在步骤342中，hi-charge标志被设置成等于0，并且在继续步骤334之前，步骤344等待下一个中断。
如果步骤338确定电池温度处于极限之内，则步骤346通过确定是否hi-charge标志等于1来确定是否电池处于高充电状态。如果电池处于高充电状态，则在步骤348中，功率管理过程250测量出离线转换开关的第一检测温度T以及由离线转换开关所供给的电压VS和电流IS。在步骤349中，如图8中步骤307所述，功率管理过程250调节第一检测温度T。在另一个实施例中，也如上所述，第一检测温度不被调节。在步骤350中，通过电压VS乘以电流IS，功率管理过程计算出系统功率PS。在步骤352中，功率管理过程根据Maximum_power_per_temperature表确定出与所测量的第一检测温度T相关的最大允许系统功率PTEMP。
步骤354确定是否系统功率PS小于最大允许系统功率PTEMP。如若是这样，则在步骤356中，功率管理过程结束且等待下一个中断。如若不是这样，因为电池在高充电速率下被充电，所以在步骤358中，所测量的系统电压VS和电流IS分别被存储成VH和IH。在步骤360中，通过将具有值为0的hi-charge信号输出到充电速率电路，功率管理过程开始低充电状态。在步骤362中，功率管理过程将hi-charge标志设置成等于0。在步骤364中，功率管理过程测量出由离线转换开关所供给的电压VS和电流IS。在图9B中，在步骤366中，功率管理过程分别将所测量的系统电压VS和电流IS存储为VL和IL。在步骤368中，功率管理过程等待下一个中断。
如果在步骤346中hi-charge标志等于0，并且系统处于低充电状态，则功率管理过程执行一组步骤来确定是否切换到高充电状态。参考图9C，在步骤370中，功率管理过程测量出离线转换开关的第一检测温度T及由离线转换开关所供给的电压VS和电流IS。在步骤372中，如图8所述的步骤307所述，功率管理过程调节所测量的第一检测温度T。在另一个实施例中，如上所述所测量的温度不被调节。在步骤374中，功率管理过程确定根据Maximum_power_per_temperature表确定出与所测量的温度相关的最大允许系统功率PTEMP。在步骤376中，功率管理过程计算出返回到高充电状态所需要的系统功率PREQ，如下：
(VS-VL+VH)*(IS-IL+IH)
步骤378确定是否最大允许功率PTEMP超出所要求的系统功率PREQ与迟滞值PHYS之和。如若不是，则在步骤380中，充电速率不被改变，功率管理过程等待下一个中断。如若是这样，则在步骤382中，通过输出一个具有值为1的hi-charge信号，功率管理过程开始高充电状态。在步骤384中，功率管理过程设置hi-charge标志等于1。在步骤386中，功率管理过程等待下一个中断。
图10是一个示出图8中调节第一检测温度T的步骤307的另一实施例的流程图。因为电池充电器取决于其状态产生不同的热量，所以第一检测温度根据电池充电器的状态而变化。电池充电器的状态包括非充电状态、低充电状态和高充电状态。在图10的实施例中，功率管理过程依据电池充电器的状态将第一检测温度调节成不同的量。
更具体地，图10示出图8的步骤307的另一个实施例；这另一个实施例可以被用在调节第一检测温度的任一包括步骤321(图8)、步骤349(图9A)和步骤372(图9C)的下述步骤中。在步骤390中，功率管理过程250确定是否电池根本在被充电。如若不是，则在步骤392中，功率管理过程将第一检测温度调节一个第一预先设定补偿量。为了调节第一检测温度T，功率管理过程从第一检测温度T中减去第一预先设定补偿量。在一个实施例中，第一预先设定补偿量等于约5℃。
如果电池正被充电，则步骤394确定是否电池以高充电速率被充电。如若不是这样，则电池以低充电速率被充电，并且在步骤396中第一检测温度T被调节一个第二预先设定补偿量。为了调节第一检测温度T，功率管理过程从第一检测温度T中减去第二预先设定补偿量。在一个实施例中，第二预先设定补偿量等于约10℃。
如果电池以高充电速率被充电，则在步骤398中，第一检测温度T被调节一个第三预先设定补偿量。为了调节第一检测温度T，功率管理系统从第一检测温度T中减去第三预先设定补偿量。在一个实施例中，第三预先设定补偿量等于约15℃。通过根据电池状态调节第一检测温度，离线转换开关的温度被更精确地加以估算并且功率管理系统的精度得到改善。
本发明的各种实施例已经得到说明。所述说明旨在作为示例性的，而不是局限性的。因此，对于本领域的普通技术人员而言很显然地是：本发明可以如上所述进行那样的修改而不偏离下面所声明的权利要求范围。

Claims (27)

1.一种用于病人护理系统的电源，其包括：
具有外部功率输入及内部功率输出的离线转换开关；
与离线转换开关相邻、输出表示第一检测温度的第一信号的第一温度传感器；
输出表示离线转换开关检测输出电压的第二信号VS的电压传感器；
输出表示离线转换开关检测输出电流的第三信号IS的电流传感器；
电池；
与离线转换开关和电池通讯来以一充电速率为电池充电的电池充电器；
存储功率管理过程的存储器；以及
与所述传感器通讯的处理器装置，用于响应所述第一、第二及第三信号来根据功率管理过程改变电池充电速率。
2.权利要求1的电源，其中处理器装置进一步包括：
通过所述第二信号Vs乘以所述第三信号Is来确定内部功率负载Ps；以及
基于所述第一检测温度确定额定功率PTEMP，
其中处理器装置响应于所述被确定的内部功率负载Ps和所述被确定的额定功率PTEMP而改变充电速率。
3.权利要求1的电源，其中处理器装置提供一个表示电池充电速率的充电速率信号，且进一步包括：
充电速率电路，其响应于充电速率信号，其被耦合到电池充电器上以设置电池的充电速率，其中处理器装置利用充电速率信号来改变充电速率。
4.权利要求3的电源，其中所述的充电速率电路包括一个分压器。
5.权利要求3的电源，其中充电速率信号指示是在电池在高充电速率下被充电还是在低充电速率下被充电，以及充电速率电路将电池的充电速率设置成高充电速率或设置成低充电速率。
6.权利要求1的电源，其包括：
一个电池温度传感器，其被热耦合到电池上并且输出表示检测电池温度的第四信号，其中处理器装置响应于所述第四信号来调节电池的充电速率。
7.权利要求1的电源，其进一步包括：
一个系统DC电源，其被电连接到离线转换开关和电池上，系统DC电源输出一组电压。
8.权利要求1的电源，其中电流传感器包括：
一个与离线转换开关串联连接的检测电阻器，及一个连接在检测电阻器两端的高边电流检测放大器，所述高边电流检测放大器将所述第三信号作为一个模拟信号输出；以及
一个模拟到数字转换器，其将第三信号从模拟转换成数字第三信号用于输入到处理器装置。
9.权利要求1的电源，其中电池充电器接收所述第一信号并将一个数字第一信号输出到处理器装置。
10.权利要求1的电源，其中电源管理过程以一个预先设定的间隔周期性地被执行。
11.权利要求1的电源，其中所述处理器装置包括：
在高充电速率下将所述第二信号和所述第三信号分别存储为VH和IH，促使电池充电器将充电速率降低成低充电速率，以及
当处在低充电速率下所述处理器装置：
确定检测输出电压VL和检测输出电流IL，
基于所述第一信号确定额定功率PTEMP，以及
当额定功率PTEMP超出((VS-VL+VH)*(IS-IL+IH))+PHYS时促使电池充电器改变成高充电速率，其中PHYS是一个预先设定的迟滞值。
12.权利要求1的电源，其中所述第一温度传感器被放置在距离线转换开关一个预先设定距离的位置处，以及表示第一检测温度的所述第一信号包括一个根据所述预先设定距离的温度补偿值。
13.权利要求12的电源，其中温度补偿值根据电池的充电速率而被确定。
14.一种病人护理系统，包括：
至少一个功能单元；以及
一个被适合于耦合到至少一个功能单元且与其通讯的接口单元，所述高级接口单元包括：
一个具有外部功率输入和内部功率输出的离线转换开关；
一个输出表示第一检测温度的第一信号的第一温度传感器；
一个输出表示离线转换开关检测输出电压的第二信号VS的电压传感器；
一个输出表示离线转换开关检测输出电流的第三信号IS的电流传感器；
一个供应电池电压的电池；
一个被电耦合到离线转换开关和电池并以一充电速率为所述电池充电的电池充电器；
系统DC功率装置，其被电耦合到离线转换开关且被电连接到电池上以交替地接收来自其中的系统DC功率，所述系统DC功率装置产生一组电压，至少所述一组电压中的一个电压被供给到所述的至少一个功能单元；
一个存储功率管理过程的存储器；以及
与所述传感器通讯的处理器装置，用于响应所述第一、第二及第三信号来根据功率管理过程改变电池的充电速率。
15.权利要求14的病人护理系统，其中所述处理器装置进一步包括：
通过所述第二信号乘以所述第三信号来确定内部功率负载；以及
基于所述第一信号确定额定功率，
其中处理器装置响应于所述被确定的内部功率负载和所述额定功率而改变充电速率。
16.权利要求14的病人护理系统，其中所述处理器装置供应充电速率信号，并且进一步包括：
一个充电速率电路，其响应于充电速率信号，其被耦合到电池充电器上以设置电池的充电速率，其中处理器装置利用充电速率信号来改变充电速率。
17.权利要求16的病人护理系统，其中充电速率电路包括一个分压器。
18.权利要求16的病人护理系统，其中充电速率信号指示电池在高充电速率下被充电还是在低充电速率下被充电，以及充电速率电路将电池的充电速率设置成高充电速率或设置成低充电速率。
19.权利要求14的病人护理系统，包括：
一个电池温度传感器，其被热耦合到电池上并且输出表示检测电池温度的第四信号，其中处理器装置响应于所述第四信号来调节电池的充电速率。
20.权利要求14的病人护理系统，其中充电速率初始为一个高充电速率，并且所述处理器装置包括：
在高充电速率下将所述第二信号VS和所述第三信号IS分别存储为VH和IH；
促使电池充电器将充电速率降低成低充电速率，以及同时在低充电速率下所述处理器装置：
确定检测的输出电压VL和检测输出电流Il，
基于所述第一检测温度确定额定功率PTEMP，以及
当额定功率PTEMP超出((VS-VL+VH)*(IS-IL+IH))+PHYS时促使电池充电器改变成高充电速率，其中PHYS是一个预先设定的迟滞值。
21.权利要求14的病人护理系统，其中所述第一温度传感器被放置在距离线转换开关一个预先设定距离的位置处，以及表示第一检测温度的所述第一信号包括一个根据所述预先设定距离的温度补偿值。
22.权利要求21的病人护理系统，其中温度补偿值根据电池的充电速率而被确定。
23.一种管理在病人护理系统中功率的方法包括：
在第一充电速率下为电池充电；
测量内部电源的第一温度；
测量来自内部电源的供给电压VH和供给电流IH；
确定由内部电源在第一充电速率下所供的供给功率；
确定第一温度的最大允许功率PTEMP；以及
当所述供给功率超出最大允许功率PTEMP时，改变电池的充电速率。
24.权利要求23的方法，其中所述确定供给功率包括通过所述检测输出电压VS乘以所检测的输出电流IS确定内部功率负载PS；
其中响应于所述确定的内部功率负载PA和最大允许功率PTEMP改变充电速率。
25.权利要求23的方法，其中所述第一充电速率是一个高充电速率；并且进一步包括：
测量并且存储在低充电速率下从内部电源所供的电压VL和所供的电流IL；
测量来自内部电源的工作供给电压VS和工作供给电流IS；
测量内部电源的第二温度；以及
确定第二温度的最大允许功率PTEMP，
其中当第二温度的最大允许功率PTEMP超出((VS-VL+VH)*(IS-IL+IH))+PHYS时，所述变化通过在高充电速率下充电改变充电速率，其中所述的PHYS是一个预先设定的功率迟滞值。
26.权利要求23的方法，其中第一温度传感器被放置在距离线转换开关一个预先设定距离的位置处，并且进一步包括：
根据预定设定的距离调节所述的第一温度。
27.权利要求26的方法，其进一步包括：
根据电池的充电速率调节所述第一温度。
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