CN219287192U - 一种便携医疗设备的电源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携医疗设备的电源系统，涉及医疗设备供电技术领域，本实用新型包括与交流电源连接的AC‑DC变换电路，与光伏组件、风力发电机、水流发电机连接的第一整流电路，与手摇发电机连接的第二整流电路，所述第一整流电路和第二整流电路均连接到DC‑DC变换电路，还包括储能单元、主控单元以及负载DC‑DC变换电路；AC‑DC变换电路和DC‑DC变换电路均通过母线连接到储能单元和负载DC‑DC变换电路，通过储能单元存储电能，和/或通过负载DC‑DC变换电路为负载电路提供所需要的电能。本实用新型在野外可以借助太阳光、风、水流、人力等来发电，提高了野外的适应能力特别对于长期野外活动、野战军队的医疗救助等场景有较好的应用意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源电路技术领域，特别是一种便携医疗设备的电源系统。
背景技术
近年来随着移动设备的快速发展，针对户外救援或野战军队救护用的便携类医疗设备也应运快速发展，而专门针对这一应用场景的电源装置还在处在初始阶段。现阶段主要的方式，一是通过医疗设备内部自带的电池供电，另一种方式是通过移动户外储能电源或较大的电源车来供电，其他更多的是在有市电地方，通过插座给设备供电。如专利：便携式医用电源系统，专利号US9192772B1，提出的几种便携式医用电源系统就是当前主要的供电方式。这些方式也能满足需求，但是仍存在较多不足之处：
（1）医疗设备本身自带的电池容量有限，在野外较长时间使用的场景下，自带电池是无法长时间支持的，不具备发电能力。
（2）通过移动电源供电，在固定营地比较常用，但是在某些移动电源无法到达的地方则无法供电。另外，移动电源需要给更多的设备供电，本身的电池也有容量限制，在移动电源也无电的情况下也无法供电。
（3）通过市电插座供电，是在有建筑且有电网接入的场所，而在野外一般很少有市电。
另外，现有的医疗设备的供电输入较为单一，主要是通过市电或市电适配器输入，供电方式较为单一，无法适应野外或其他极端的应用场景。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提出一种便携医疗设备的电源系统，以解决针对户外救援或野战军队救护用的便携类医疗设备的电源供电问题，通过设置风、光、水流以及人力多种能源形式的电路，除了现有技术提到市电或市电适配器供电，其自带的电源系统还可以从风、光、水流以及人力多种能源形式中获得电能，提高野外环境的适应能力。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型是一种便携医疗设备的电源系统，与交流电源连接的AC-DC变换电路，与光伏组件、风力发电机、水流发电机连接的第一整流电路，与手摇发电机连接的第二整流电路，所述第一整流电路和第二整流电路均连接到DC-DC变换电路，还包括储能单元、主控单元以及负载DC-DC变换电路；
上述AC-DC变换电路和DC-DC变换电路均通过母线连接到储能单元和负载DC-DC变换电路，通过储能单元存储电能，和/或通过负载DC-DC变换电路为负载电路提供所需要的电能；
所述主控单元通过通信总线与AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元、负载DC-DC变换电路连接，进行控制与信息交互。
进一步的，所述AC-DC变换电路将交流电源输入的交流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能，所述交流电源从市电插座、户外移动电源和/或电源车获得电能。
进一步的，所述光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机中的几个共用一个DC-DC变换电路时，DC-DC变换电路具有自适应控制，兼容光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机发电的功率变换，检测不同的输入，采用不同的功率控制。
进一步的，所述光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机分别单独配置一个DC-DC变换电路时，所述风力发电机或水流发电机的输入电源电路通过第一整流电路连接对应的DC-DC变换电路，所述手摇发电机通过第二整流电路连接对应的DC-DC变换电路。
进一步的，所述光伏组件连接DC-DC变换电路，通过光伏控制器将光伏组件发出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
进一步的，所述风力发电机通过第一整流电路连接DC-DC变换电路，所述第一整流电路将风力发电机发出的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过风机控制器将第一整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
进一步的，所述水流发电机通过第一整流电路连接DC-DC变换电路，所述第一整流电路将水流发电机发出的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过水流控制器将第一整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
进一步的，所述手摇发电机通过第二整流电路连接DC-DC变换电路，所述手摇发电机是通过人手来转动把手产生电能的装置，所述第二整流电路将手摇发电机产生的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过手摇发电机控制器将第二整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
进一步的，所述DC-DC变换电路为升压电路、降压电路或者升降压电路。
进一步的，所述主控单元、AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元和负载的DC-DC变换电路均设置有通信接口，所述主控单元的通信接口通过通信总线与AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元和负载DC-DC变换电路的通信接口连接，所述主控单元根据储能单元的电压电流值和负载DC-DC变换电路的电压电流值调节各个变换电路输入母线的电压和电流，所述主控单元通过通信总线进行命令下发，各输入电源电路根据主控单元的命令进行工作。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型是一种便携医疗设备的电源系统，交流电源、光伏组件、风力发电机、水流发电机和手摇发电机五路输入电源，医疗设备根据现场环境选择输入电源，主控单元通过通信接口与各部分电路进行控制与信息交互，主控单元根据储能单元的电压电流值和负载DC-DC变换电路的电压电流值，调节各个输入电源经变换电路输入到母线的电压和电流。除了基本的AC-DC电路和储能单元外，增加了光伏发电电源电路、风机发电电源电路、水流发电电源电路以及内置了手摇发电机及其电源电路。在野外可以借助太阳光、风、水流、人力等来发电，获取电能的方式增加，提高了野外的适应能力特别对于长期野外活动、野战军队的医疗救助等场景有较好的应用意义。
本实用新型还可以将光伏发电、风力发电、水流发电共用一个整流电路，同时再与手摇发电机发电共用一个DC-DC变换电路，这样可以减少接口和电路，进一步降低医疗设备体积、重量和成本，适用于野外医疗设备。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：
图1是实施例一医疗设备的电源系统电路结构图；
图2是实施例一医疗设备的电源系统通信原理图；
图3是实施例二医疗设备的电源系统电路结构图；
图4是实施例二医疗设备的电源系统通信原理图；
图5是实施例三医疗设备的电源系统电路结构图；
图6是实施例三医疗设备的电源系统通信原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。
本实用新型是一种便携医疗设备的电源系统，与交流电源连接的AC-DC变换电路，与光伏组件、风力发电机、水流发电机连接的第一整流电路，与手摇发电机连接的第二整流电路，所述第一整流电路和第二整流电路均连接到DC-DC变换电路，还包括储能单元、主控单元以及负载DC-DC变换电路；
上述AC-DC变换电路和DC-DC变换电路均通过母线连接到储能单元和负载DC-DC变换电路，通过储能单元存储电能，和/或通过负载DC-DC变换电路为负载电路提供所需要的电能；
所述主控单元通过通信总线与AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元、负载DC-DC变换电路连接，进行控制与信息交互。
具体的，所述DC-DC变换电路为升压电路、降压电路或者升降压电路。
具体的，所述主控单元、AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元和负载的DC-DC变换电路均设置有通信接口，所述主控单元的通信接口通过通信总线与AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元和负载DC-DC变换电路的通信接口连接，所述主控单元根据储能单元的电压电流值和负载DC-DC变换电路的电压电流值调节各个变换电路输入母线的电压和电流，所述主控单元通过通信总线进行命令下发，各输入电源电路根据主控单元的命令进行工作。
主控单元是整个电源的控制部分，通过通信方式与各部分电路进行信息交互。
在本实用新型中，交流电源、光伏组件、风力发电机、水流发电机和手摇发电机是本实用新型的五路输入电源，医疗设备根据现场环境选择输入电源，储能单元是系统的电能存储装置，负载电路除电源部分外的消耗电能部分，负载DC-DC变换电路是为各负载提供所需要的电源电路。主控单元通过通信接口与各部分电路进行控制与信息交互，主控单元根据储能单元的电压电流值和负载DC-DC变换电路的电压电流值，调节各个输入电源经变换电路输入到母线的电压和电流。
实施例一
本实施例是对本实用新型的进一步说明。
本实施例基于上述介绍的前提下，
交流电源输入电路：
所述AC-DC变换电路将交流电源输入的交流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能，所述交流电源从市电插座、户外移动电源和/或电源车获得电能。如果输入电源电能大于负载电路消耗电能，则输入的电能既给负载电路供电，也给储能单元充电；如果输入电能小于负载电路消耗电能，则输入电能和储能单元同时给负载电路供电，在负载电路不消耗电能时，输入电源也可也给储能单元充电。
光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机输入电路：
所述光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机分别单独配置一个DC-DC变换电路时，所述风力发电机或水流发电机的输入电源电路通过第一整流电路连接对应的DC-DC变换电路，所述手摇发电机通过第二整流电路连接对应的DC-DC变换电路。
具体的，所述光伏组件连接DC-DC变换电路，通过光伏控制器将光伏组件（太阳能电池板）发出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。光伏控制器具备最大功率点追踪功能。
具体的，所述风力发电机通过第一整流电路连接DC-DC变换电路，所述第一整流电路将风力发电机发出的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过风机控制器将第一整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。风机控制器具备功率追踪控制功能。
具体的，所述水流发电机通过第一整流电路连接DC-DC变换电路，所述第一整流电路将水流发电机发出的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过水流控制器将第一整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。水流控制器具备功率追踪控制功能。
具体的，所述手摇发电机通过第二整流电路连接DC-DC变换电路，所述手摇发电机是通过人手来转动把手产生电能的装置，所述第二整流电路将手摇发电机产生的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过手摇发电机控制器将第二整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
如图2所示，电源系统的各部分与主控单元通过通信方式交互信息，主控单元通过通信接口A与连接电源系统的AC-DC变换电路A1、4组DC-DC变换电路的通信接口A2、A3、A4、A5连接，进行信息交互与控制；主控单元通过通信接口B与储能单元的通信接口B1，进行信息交互，主控单元通过通信接口C与负载DC-DC变换电路的通信接口C1，进行信息交互。
光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机输入电路：
所述光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机中的几个共用一个DC-DC变换电路时，具体如实施例二和实施例三：
实施例二
本实施例是对本实用新型的进一步说明。
本实施例与实施例一的不同之处在于：如图3所示，风机发电机和水流发电机共用一个电源电路，即有光伏组件连接单独的DC-DC变换电路，风机发电机和水流发电机通过共同的第一整流电路连接共同的DC-DC变换电路，而手摇发电机通过第二整流电路连接到风机发电机和水流发电机的DC-DC变换电路上，采用上述电路结构，有利于减少接口、减少医疗设备体积，也降低了成本，这对于便携类医疗设备是比较重要的。DC-DC变换电路具有自适应控制，可以兼容风力发电、水流发电、手摇发电的功率变换，检测不同的输入，采用不同的功率控制方法。
如图4所示，本实施例电源系统对应通信原理图，AC-DC变换电路、两个DC-DC变换电路分别设置有通信接口，储能单元和负载DC-DC变换电路同样设置通信接口，而主控单元则通过通信接口A和通信总线与AC-DC变换电路的通信接口A1、两个DC-DC变换电路的通信接口A2、A6连接，进行信息交互与控制，主控单元通过通信接口B与储能单元的通信接口B1连接，进行信息交互与控制，主控单元通过通信接口C与负载DC-DC变换电路通信接口C1连接，进行信息交互与控制，各输入电源根据主控单元的指令进行工作。
实施例三
本实施例是对本实用新型的进一步说明。
本实施例与实施例一和实施例二的不同之处在于：如图5所示，将光伏发电机、风力发电机、水流发电机共用一个电源电路，即光伏发电机、风力发电机、水流发电机通过共同的第一整流电路连接共同的DC-DC变换电路，同时，手摇发电机通过第二整流电路与光伏发电机、风力发电机、水流发电机共用一个DC-DC变换电路，可以进一步减少接口和电路，进一步降低医疗设备的体积、重量和成本，对于体积重量敏感的便携类医疗设备有很大的益处。DC-DC变换电路具有自适应控制，可以兼容光伏、风力发电、水流发电、手摇发电的功率变换，检测不同的输入，采用不同的功率控制方法。
如图6所示，本实施例电源系统对应通信原理图，AC-DC变换电路、DC-DC变换电路分别设置有通信接口，储能单元和负载DC-DC变换电路同样设置通信接口，而主控单元则通过通信接口A与AC-DC变换电路的通信接口A1、DC-DC变换电路的通信接口A7连接，进行信息交互与控制，主控单元通过通信接口B与储能单元的通信接口B1连接，进行信息交互与控制，主控单元通过通信接口C与负载DC-DC变换电路的通信接口C1连接，进行信息交互与控制，各输入电源根据主控单元的指令进行工作。
根据不同的实施方案，本实用新型可以根据风力发电机和水流发电机的功率不同设置不同功率的第一整流电路，风力发电机和水流发电机分别配置一个第一整流电路，例如实施例一。也可以设置一个第一整流电路，风力发电机和水流发电机共用一个第一整流电路和DC-DC变换电路。
综上，本实用新型提出的医疗设备的电源系统，除了基本的AC-DC电路和储能单元外，增加了光伏发电电源电路、风机发电电源电路、水流发电电源电路以及内置了手摇发电机及其电源电路。在野外可以借助太阳光、风、水流、人力等来发电，获取电能的方式增加，提高了野外的适应能力特别对于长期野外活动、野战军队的医疗救助等场景有较好的应用意义。
以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于，包括：与交流电源连接的AC-DC变换电路，与光伏组件、风力发电机、水流发电机连接的第一整流电路，与手摇发电机连接的第二整流电路，所述第一整流电路和第二整流电路均连接到DC-DC变换电路，还包括储能单元、主控单元以及负载DC-DC变换电路；
上述AC-DC变换电路和DC-DC变换电路均通过母线连接到储能单元和负载DC-DC变换电路，通过储能单元存储电能，和/或通过负载DC-DC变换电路为负载电路提供所需要的电能；
所述主控单元通过通信总线与AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元、负载DC-DC变换电路连接，进行控制与信息交互。
2.根据权利要求1所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：所述AC-DC变换电路将交流电源输入的交流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能，所述交流电源从市电插座、户外移动电源和/或电源车获得电能。
3.根据权利要求1所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：所述光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机中的几个共用一个DC-DC变换电路时，DC-DC变换电路具有自适应控制，兼容光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机发电的功率变换，检测不同的输入，采用不同的功率控制。
4.根据权利要求3所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：所述光伏组件、风力发电机、水流发电机和/或手摇发电机分别单独配置一个DC-DC变换电路时，所述风力发电机或水流发电机的输入电源电路通过第一整流电路连接对应的DC-DC变换电路，所述手摇发电机通过第二整流电路连接对应的DC-DC变换电路。
5.根据权利要求4所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：所述光伏组件连接DC-DC变换电路，通过光伏控制器将光伏组件发出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
6.根据权利要求4所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：
所述风力发电机通过第一整流电路连接DC-DC变换电路，所述第一整流电路将风力发电机发出的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过风机控制器将第一整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
7.根据权利要求4所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于，所述水流发电机通过第一整流电路连接DC-DC变换电路，所述第一整流电路将水流发电机发出的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过水流控制器将第一整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
8.根据权利要求4所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：所述手摇发电机通过第二整流电路连接DC-DC变换电路，所述手摇发电机是通过人手来转动把手产生电能的装置，所述第二整流电路将手摇发电机产生的交变电整流为直流电，所述DC-DC变换电路通过手摇发电机控制器将第二整流电路输出的直流电转换为电压和电流可控的直流电，为负载电路和/或储能单元提供电能。
9.根据权利要求1所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：所述DC-DC变换电路为升压电路、降压电路或者升降压电路。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的一种便携医疗设备的电源系统，其特征在于：所述主控单元、AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元和负载的DC-DC变换电路均设置有通信接口，所述主控单元的通信接口通过通信总线与AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、储能单元和负载DC-DC变换电路的通信接口连接，所述主控单元根据储能单元的电压电流值和负载DC-DC变换电路的电压电流值调节各个变换电路输入母线的电压和电流，所述主控单元通过通信总线进行命令下发，各输入电源电路根据主控单元的命令进行工作。
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