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Diese Erfindung dient der Nutzung der elektrischen Energie, die entsteht, wenn in einem Beatmungsgerät ein bevorzugt bürstenloser Elektromotor abgebremst wird. Dabei wird ein großer Teil der in der Bewegung des Rotors gespeicherten mechanischen Energie durch Induktion zurück in elektrische Energie gewandelt. Diese Energie kann der Motor jedoch in diesem Moment nicht verwenden, da er nicht beschleunigt. Folglich entsteht Abwärme. Gebläsebetriebene Beatmungsgeräte passen den Beatmungsdruck durch Variation der Drehzahl eines Elektromotors an. Der erzeugte Atemgas-Druck ist dabei etwa proportional zum Quadrat der Drehzahl. Um unter typischen Beatmungsbedingungen den Druck anzupassen, müssen Drehzahlvariationen von vielen tausend Umdrehungen pro Minute realisiert werden. Dazu wird die Rotationsenergie der sich drehenden Komponenten verändert, so dass in der Inspirationsphase Rotationsenergie ins System gesteckt werden muss, die in der Exspirationsphase dem System zu entziehen ist. Diese Energie wird üblicherweise in Wärme umgesetzt. Zum Wechsel zwischen Beschleunigen und Bremsen werden normalerweise unterschiedliche Regler eingesetzt, weshalb bei Regelschwingungen immer wieder gebremst und hierdurch zusätzliche Energie vernichtet wird. Macht man das Umschalten zwischen den Reglern weniger sensitiv, verschlechter sich die Druckkonstanz der Beatmung. Das Beatmungsgerät wird über ein entsprechendes Netzteil an das Versorgungsnetz (ortsübliches Wechselspannungsnetz z. B. in Deutschland 230 V 50 Hz) angeschlossen. Die interne Betriebsspannung beträgt je nach Gerät zwischen 12 V und 48 V. Ist das Gerät mit einem Akku ausgestattet, ist seine Nennspannung in demselben Bereich angeordnet. Die bislang bekannten gebläsebetriebenen Beatmungsgeräte verbrauchen viel Strom und erzeugen viel Abwärme.
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Da eine Rückspeisung von Bremsenergie nur in den Ausatmungsphasen möglich ist, ist die Zeitdauer der Rückspeisung auf die Ausatmungsphase von typisch 1–3 Sekunden begrenzt. Zur Speicherung der Bremsenergie muss folglich ein Speicher verwendet werden, der für kurze Lade-Entladezyklen geeignet ist.
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Die
EP 2612688 A1 offenbart ein Beatmungsgerät, dessen Elektromotor im Generatorbetrieb Spannung erzeugt, die in einem Superkondensator gespeichert wird, um die Spannung danach zumindest teilweise wieder für die Energieversorgung des Elektromotors zu verwenden. Dafür ist der Weg zwischen dem Superkondensator und dem Motor über einen bidirektionalen DC/DC-Synchron-Wandler bidirektional aufgebaut.
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Wünschenswert wäre es jedoch die Bremsenergie des Elektromotors auch in einem Akkumulator speichern zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass Bremsenergie des Motors in einem Akkumulator gespeichert wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Beatmungsgerät mit einem Elektromotor und einem Akkumulator zur zumindest teilweisen Energieversorgung, wobei die elektrische Bremsenergie des Motors zumindest zeitweise in einem Zwischenspeicher gespeichert wird wobei eine Speicher-Überwachung eine steigende Spannung in dem Speicher erkennt und einen Laderegler aktiviert welcher die Energie des Speichers und/oder die Bremsenergie in einen Ladestrom für den Akkumulator umsetzt.
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Das Beatmungsgerät ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher als Kondensator ausgeführt ist.
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Das Beatmungsgerät ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher-Überwachung als ein Komparator ausgeführt ist.
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Das Beatmungsgerät ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Laderegler ein Strom/Spannungsregler mit Schaltfunktion ist.
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Das Beatmungsgerät ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Laderegler die Stromstärke so regelt, dass ein konstanter Ladestrom in den Akkumulator fließt.
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Das Beatmungsgerät ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein bürstenloser Motor ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verfahren zur Ladung des Akkumulators eines Beatmungsgerätes bei dem ein Elektromotor elektrische Bremsenergie erzeugt, die zumindest zeitweise in einem Zwischenspeicher gespeichert wird dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicher-Überwachung steigende Spannung in dem Speicher erkennt und daraufhin einen Laderegler aktiviert welcher die Energie des Speichers und/oder die Bremsenergie in einen Ladestrom für den Akkumulator umsetzt.
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Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher als ein Kondensator ausgeführt ist.
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Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher-Überwachung als ein Komparator ausgeführt ist.
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Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Laderegler ein Strom/Spannungsregler mit Schaltfunktion ist.
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Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Laderegler die Stromstärke so regelt, dass ein konstanter Ladestrom in den Akkumulator fließt.
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Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein bürstenloser Motor ist.
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1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zur Beatmung. Im Bereich des Beatmungsgerätes (1) mit Bedienfeld (2) sowie Anzeige (3) ist in einem Geräteinnenraum ein Elektromotor (13, nicht dargestellt) mit Gebläse angeordnet. Über eine Kopplung (4) wird ein Verbindungsschlauch (5) angeschlossen. Entlang des Verbindungsschlauches (5) kann ein zusätzlicher Druckmessschlauch (6) verlaufen, der über einen Druckeingangsstutzen (7) mit dem Gerätegehäuse (1) verbindbar ist. Zur Ermöglichung einer Datenübertragung weist das Gerätegehäuse (1) eine Schnittstelle (8) auf. Im Bereich einer dem Gerätegehäuse (1) abgewandten Ausdehnung des Verbindungsschlauches (5) ist ein Ausatmungselement (9) angeordnet. Ebenfalls kann ein Ausatemventil verwendet werden.
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1 zeigt darüber hinaus eine Beatmungsmaske (10), die als Nasalmaske ausgebildet ist. Eine Fixierung im Bereich eines Kopfes eines Patienten kann über eine Kopfhaube (11) erfolgen. Im Bereich ihrer dem Verbindungsschlauch (5) zugewandten Ausdehnung weist die Beatmungsmaske (10) ein Kupplungselement (12) auf.
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Der Motor (13) ist als ein mehrphasiger Motor realisiert. Als Motor können bürsten- und sensorlose Gleichstrommotoren sowie Synchronmotoren verwendet werden. Im Bereich des Gerätegehäuses (1) befindet sich ein Bedienfeld für die Anwenderinformation und/oder Anwendersteuerung (2, 3). Bevorzugt ist das Beatmungsgerät tragbar und verfügt optional über eine Energieversorgung, die die Beatmung zumindest für mehr als 2 Stunden aufrecht erhält, wenn das Gerät nicht über einen Netzstecker mit Energie versorgt wird. Die Mobilität ist durch die zusätzliche Anschlussmöglichkeit an das Bordnetz eines Fahrzeugs (über 12 oder 24 Volt) oder an eine entsprechende andere Energieversorgung erweiterbar.
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In einem Geräteinnenraum ist eine Atemgaspumpe angeordnet, die als Elektro-Motor mit Lüfterrad (13) ausgeführt ist, dessen Betrieb über eine Motorsteuerung regelbar ist. Der Betrieb des Motors und dessen Leistungsregelung sind durch die Motorsteuerung regelbar. Die Motorsteuerung berücksichtigt Daten von zumindest einer Sensoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung ermittelt zumindest ein mit dem Atemgasstrom in Zusammenhang stehendes Signal. Ein Analysator ermittelt aus dem mit dem Atemgasstrom in Zusammenhang stehenden Signal Inspirationsphasen und Exspirationsphasen. In zumindest einem Betriebszustand regelt die Motorsteuerung die Lüfterraddrehzahl in Abhängigkeit der ermittelten Atemphase derart, dass während der Inspirationsphase ein im Wesentlichen konstanter positiven Druck aufrechterhalten wird. Der Motor ist derart ausgelegt, dass durch Drehzahländerung ein Druckbereich von im Wesentlichen 0 bis 80 mbar einstellbar ist. Druckänderungen werden durch Drehzahländerungen des Lüfterrades realisiert.
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2 zeigt einen schematischen Schaltaufbau. Elektromotoren (13), bieten die Möglichkeit der bidirektionalen Stromflussrichtung. Ein Motor kann sowohl als Senke betrachtet werden, wenn er angetrieben und beschleunigt wird, oder auch als Quelle, wenn er im Generatorbetrieb läuft und Strom erzeugt. Während der Einatmung wird der Motor (13) mit Energie aus der Netzversorgung (14) mittels der Motor-Endstufe (15) beschleunigt. Typischerweise während der Ausatmung des beatmeten Patienten wir der Motor abgebremst. Dabei wird ein großer Teil der in der Bewegung des Rotors gespeicherten mechanischen Energie durch Induktion zurück in elektrische Energie gewandelt. Diese Energie kann der Motor jedoch in diesem Moment nicht verwenden, da er nicht beschleunigt. Erfindungsgemäß wird diese Energie in einem Zwischenspeicher (18) gespeichert, dessen Spannung dadurch ansteigt. In einem Gerät das mit dieser Erfindung realisiert wird, genügt ein kleiner Zwischenspeicher, der nur einen Teil der Bremsenergie aufnehmen kann; beispielsweise ein Kondensator (18). Steigt die Spannung in dem Zwischenspeicher (18) aufgrund erfolgender Rückspeisung an, erkennt das eine geeignete Speicher-Überwachung (17), beispielsweise in Form eines Komparators, und schaltet dann einen Laderegler (19) ein. Dieser ist als ein Strom/Spannungsregler mit Schaltfunktion ausgeführt und setzt sowohl die im Speicher (18) vorhandene, als auch die laufend aus dem Motor-Anschluss (16) hinzu gespeiste (Brems-)Energie in einen geeigneten Ladestrom für den Akkumulator (20) um. Dabei fließt der Gesamtstrom in den Laderegler, dieser regelt Stromstärke so, dass konstanter Ladestrom in den Akku fließt.
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Der erste Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass eine Brems-Energiemenge, die für den Zwischenspeicher (18) zu groß ist, nicht mehr nutzlos in Wärme umgewandelt werden muss, sondern sinnvoll zur Ladung des Geräte-Akkumulators (20) genutzt werden kann. Wegen dieses Effektes kann deshalb der Zwischenspeicher kleiner und kostengünstiger realisiert werden. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass bei der Geräteversorgung aus dem Akkumulator (20) die Akkulaufzeit merklich verlängert wird. Die Größe der Verlängerung ist natürlich wesentlich von der verwendeten Akkutechnologie abhängig. Bevorzugt werden Blei- oder Li-Ionen-Akkumulatoren verwendet.
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Der Nutzen dieser Rückspeisung zur Akkuladung wird noch wesentlich erhöht, wenn im Gerät oder an das Gerät anschließbar ein zweiter Akku oder ein anderer Stromabnehmer vorhanden ist. Ein anderer Stromabnehmer kann beispielsweise eine Heizung für den Anfeuchter oder eine Schnittstelle für externe Geräte sein. Dann ist es möglich, das Akkumanagement so zu gestalten, dass immer ein Akku in einem ladbaren Zustand ist. Dann kann die Bremsenergie immer und unter allen Zuständen der Akkuladung zugeführt werden. Eine Umwandlung von Bremsenergie in Wärme kann dadurch immer sicher vermieden werden.
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Die 3 zeigt eine typische Motor-Treiber Schaltung aus einem Beatmungsgerät. Der dort dargestellte Laderegler (19) wird nach dem Prinzip dieser Erfindung betrieben. Der dort ebenfalls dargestellte Aufwärtswandler (23) ist optional einsetzbar.
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Vor Beginn der Bremsung befindet sich der Laderegler (19) im Ruhezustand; wird der Bremsvorgang eingeleitet, stellt sich ein negativer Motorstrom Im ein, der den Glättungskondensator Cp (18) auflädt, woraufhin die Spannung Um steigt. Der Laderegler (19) reagiert auf den Spannungshub, schaltet sich ein und lädt den Akku (20) kontrolliert auf. Dabei fungiert Cp zur Glättung der Spannung Um und als Zwischenspeicher (18) für die Bremsenergie, dabei hat dieser Kondensator eine um ein Vielfaches geringere Kapazität als ein Elko (Elektrolytkondensator). Nach dem Ende der Bremsung schaltet sich der Laderegler (19) selbstständig ab, wenn die Motorspannung annähernd auf das Niveau der Versorgungsspannung Up3 abgesunken ist, so wird sichergestellt, dass der Laderegler (19) zu keinem Zeitpunkt den Akku (20) über Up3 auflädt. Der Laderegler (19) arbeitet ausschließlich im Abwärtsbetrieb. Dabei ist es möglich den Akku (20) über mehrere Bremsvorgänge aufzuladen. Entladen wird der Akku (20), wenn die Motorregelung (22) über den Schalter Qb (24) die Spannungsversorgung auf den Aufwärtswandler (23) umschaltet.
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Hier ist man in der Lage, mit deutlich höheren Spannungen auf der Seite des Energiespeichers zu arbeiten. Üblicherweise können hier Akkus mit einer Spannung von 24 V und mehr verwendet werden. An den Laderegler (19) werden dadurch geringere Anforderungen gestellt, was dessen Kosten senkt: ein handelsüblicher Laderegler (19) aus der Massenproduktion kann hier verwendet werden.
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Während des Bremsvorganges steigt die Spannung im Brückenkreis zwar an, jedoch nur solange, bis der Laderegler sich einschaltet. Wird die Einschaltschwelle dabei nur wenig oberhalb der Versorgungsspannung gelegt, werden die Bauteile des Brückenkreises nicht zu hohen Spannungen ausgesetzt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Beatmungsgerätes bestehend aus den beiden Spannungsreglern: dem Aufwärtswandler (23) und dem Laderegler (19). Der Aufwärtswandler (23) versorgt das Gerät mit elektrischer Energie, die er seinerseits aus einem Akkumulator (20) bezieht; der Laderegler (19) fängt die Bremsenergie des Gebläses (21) auf und speichert sie wiederum im Akku (20).
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Wie die Schaltung einer elektronischen Kommutierung prinzipiell aussehen kann, ist in 5 dargestellt. Sie besteht aus einer Brückenschaltung von sechs Schaltern und einer Motorregelung, welche die Hall-Signale einliest und die entsprechenden Schalter schließt oder öffnet. Bei der Blockkommutierung sind während des Motorbetriebs jeweils zwei Schalter geschlossen, einer der direkt an der Versorgungsspannung liegt (High-Side) und einer an der Masse (Low-Side), wobei niemals zwei übereinander liegende Schalter schließen, da das zu einem Kurzschluss der Versorgungsspannung Um führen würde. Aus diesen Bedingungen ergeben sich sechs Schalt-Kombinationen, die im Betrieb nacheinander abgerufen werden.
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Mit der Brückenschaltung ist es auch möglich den Motor elektromotorisch zu bremsen; also ohne äußere mechanische Einwirkung, sondern allein durch Induktion. Bei dieser Art der Bremsung wird die mechanische Rotationsenergie des Läufers in eine elektrische Energie umgewandelt; die BLDC-Maschine arbeitet dann im Generator-Betrieb. Währenddessen erfährt der Läufer eine der Drehrichtung entgegengesetzte magnetische Kraft, welche die Winkelgeschwindigkeit des Läufers verringert. Falls die freigesetzte elektrische Leistung gespeichert und später wiederverwertet wird, sprechen wir von einer rekuperativen Bremse; wird diese Leistung stattdessen in einem ohmschen Widerstand in Wärme umgewandelt, dann handelt es sich um eine Widerstandsbremse.
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Im Folgenden wird erläutert, wie eine elektromotorische Bremsung eingeleitet werden kann. Wir nehmen an, dass die in 5 dargestellte Schaltung den Rotor einer BLDC-Maschine auf eine Winkelgeschwindigkeit w0 beschleunigt; danach werden alle sechs Schalter durchgehend geöffnet, sodass der Motor leer läuft. Durch seine Rotation speichert der Rotor eine kinetische Energie von: Ekin = 1/2·Jrv2/0 wobei Jr das Trägheitsmoment des Rotors ist. Ferner nehmen wir an, dass die Maschine keine Reibungsverluste aufweist. Der Bremsvorgang wird eingeleitet zum Zeitpunkt t0 und bei tend beendet, wobei der Rotor danach eine Winkelgeschwindigkeit von wend aufweist mit wend < w0. Bremsung durch Kurzschluss Der rotierende Permanentmagnet-Rotor erzeugt ein rotierendes Magnetfeld mit dem magnetischen Fluss F. An jeder Stator-Wicklung wird durch das sich periodisch ändernde Magnetfeld eine Wechsel-Spannung induziert: die so genannte Gegeninduktions- oder auch Gegen-Spannung Ui. Weil die Wicklungen um 120_gegeneinander verschoben sind, sind auch die Phasen der Spannungen um den gleichen Winkel zueinander verschoben. Zur Einleitung der Bremsung werden alle Low-Side-Schalter geschlossen, sodass die Statorwicklungen an den äußeren Anschlüssen miteinander verbunden werden; zusammen mit dem bereits gemeinsamen Sternpunkt sind die Wicklungen danach parallel miteinander verschaltet. Wegen der Gegenspannung kann sich in den Statorwicklungen jetzt ein Strom aufbauen, welcher wiederum ein magnetisches Feld erzeugt. Nach der Lenz'schen Regel ist dieses Feld dem Feld des Rotors entgegen gerichtet: dadurch wirkt auf den Rotor ein seiner Drehbewegung entgegen gerichtetes Drehmoment Mb, welches dessen Drehbewegung verlangsamt. Die Rotationsenergie wird so im magnetischen Feld der Erregerspulen gespeichert. Weil die Erregerwicklungen immer einen ohmschen Innenwiderstand besitzen, führt der induzierte Strom zu deren Erwärmung, wodurch die in den Spulen gespeicherte Brems-Energie in Wärme überführt wird.
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In vielen Anwendungen ist es jedoch wichtig, dosiert zu bremsen, um z. B. bei einem Beatmungsgerät einen definierten Drehzahlverlauf des Gebläse-Motors zu erreichen.
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Genau wie das Drehmoment einer Maschine im Motorbetrieb ist auch deren Bremsmoment proportional zum Strom in den Erregerwicklungen. Das Bremsmoment lässt sich daher durch die Stärke des Bremsstromes regeln. Wenn zu Beginn der Bremsung die Erregerwicklungen kurzgeschlossen werden, kann der Bremsstrom sich nicht schlagartig aufbauen, sondern steigt mit exponentieller Annäherung. So wie der Strom im Falle eines auftretenden Kurzschlusses der Low-Side-Schalter stetig ansteigt, so fällt er auch exponentiell im Falle eines Leerlaufes. Durch dieses „Tiefpass”-Verhalten lässt sich der mittlere Bremsstrom mit einer Pulsweitenmodulation einstellen, indem die unteren Schalter mit einer Frequenz von fb und einem Tastverhältnis von Db = tb_fb geöffnet und wieder geschlossen werden. Während die Low-Side-Schalter geöffnet sind, fließt Ii über die Freilaufdioden der Brücken-Schalter (vgl. mit 5); dabei durchquert er die Versorgungsspannung Um in entgegengesetzter Richtung. Während dieser Zeit gibt Um daher auch einen negativen Strom ab (Im < 0), oder anders gesagt: es wird ein Teil der anfänglichen kinetischen Rotationsenergie Ekin zurückgewonnen, vorausgesetzt die Quelle ist in der Lage elektrische Energie aufzunehmen und diese zwischen zu speichern (z. B.: Kondensator oder auch Akkumulator).
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Zur Speicherung der Bremsenergie kommt beispielsweise ein Single Ended Primary Inductance Converter(SEPIC)-Wandler zum Einsatz. Eine wesentliche Eigenschaft dieses Wandlers besteht darin, dass das Verhältnis zwischen Ein- und Ausgangsspannung im Bereich zwischen null und theoretisch unendlich eingestellt werden kann. Dadurch ist sowohl ein Aufwärtsbetrieb möglich, wo die Spannung am Eingang geringer ist als die am Ausgang, als auch ein Abwärtsbetrieb, wo umgekehrt die Eingangsspannung die Ausgangsspannung übersteigt. Aus diesem Grund eignet sich der SEPIC besonders für batteriebetriebene Geräte, bei denen die Batteriespannung und die Versorgungsspannung des Systems nahe beieinander liegen.
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Der SEPIC-Wandler besteht aus zwei Drosseln L1a und L1b, der Gleichrichterdiode D1, dem Koppelkondensator C1 und dem Glättungskondensator C2. Der Kondensator C1 transportiert die gesamte Leistung, was an ihn hohe Anforderungen stellt; gleichzeitig trennt er aber dadurch den Ein- und Ausgang gleichstrommäßig voneinander, was die Sicherheit bei Kurzschlüssen erhöht.
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Generatorischer Betrieb (Bremsung)
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Zur Bremsung des Motors werden die Stator-Wicklungen kurzgeschlossen, um den Bremsvorgang zu starten. Zu Beginn der Bremsung erreicht der sinusförmige Bremsstrom eine Amplitude von über 10 A erreicht und sinkt danach mit abnehmender Drehgeschwindigkeit des Rotors ab. Dieser vergleichsweise hohe Bremsstrom führt dazu, dass sich die Statorspulen erwärmen; auf diese Weise wird die Rotationsenergie in thermische Energie umgewandelt. Eine differenzierte Bremsung erfolgt mit einem getakteten Kurzschluss, dabei wird der Kurzschluss mit einer PWM-Frequenz von fb = 21 kHz und einem Tastgrad von Db = 66% getaktet. Das führt zu einem niedrigeren Bremsstrom und demzufolge zu einer schwächeren Bremswirkung. Diese Spannung der Pufferkondensatoren steigt während der Bremsung. Dabei werden die Kondensatoren immer dann aufgeladen, wenn der Kurzschluss gerade aufgehoben ist; dann nämlich fließt der Strom über die Inversdioden der High-Side-Transistoren zu den Pufferkondensatoren.
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Zur Spannungsversorgung dienen beispielsweise zwei in Serie geschaltete Bleiakkumulatoren, ein Spannungsregler und ein Stromregler. Bei den Bleiakkumulatoren handelt es sich um zwei 12V-Akkumulatoren, die in Reihe verschaltet eine Spannung von Ubat = 24 V bereitstellen. Ubat fungiert dann als Versorgungsspannung des Aufwärtsreglers, welcher diese Spannung auf Up3 = 37 V transformiert. Up3 dient dann als Versorgungsspannung des P3-Mainboards inklusive des Motortreibers. Die höhere Spannung erlaubt es, den Gebläsemotor auf Wunsch stärker zu beschleunigen, was schnellere Druckänderungen während der Beatmung erlaubt; diese sind in den Momenten wünschenswert, wenn der Patient von der Exspiration zur Inspiration übergeht, weil dann das Gebläse von einer niedrigen Drehzahl auf eine hohe Drehzahl beschleunigt. Der Stromregler (hier auch Laderegler genannt) dient der Speicherung der Bremsenergie des Gebläse-Motors in einem Akku. Während des Bremsvorganges arbeitet der Motor im Generatorbetrieb und wandelt seine Rotationsenergie in elektrische Energie um; damit werden mithilfe des Stromreglers die beiden Akkumulatoren geladen.
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Zur Speicherung der Bremsenergie des Gebläsemotors kommt ein Laderegler mit einem SEPIC-Aufbau zum Einsatz. Der Laderegler ist ein Konstantstromregler, der im Abwärtsbetrieb arbeitet; dieser liefert daher einen von der Last unabhängigen Konstantstrom, wobei die Eingangsspannung stets größer ist als die Ausgangsspannung. Der hier verwendete Laderegler besitzt einen Ausgangsstrom von Ia = 370 mA und eine maximale Ausgangsspannung von Ua(max) = 28,8 V, was der Ladeschlussspannung unserer Reihenschaltung von zwei Bleiakkumulatoren entspricht. Der Laderegler wird direkt verbunden mit den Pufferkondensatoren des P3, die zur Zwischenspeicherung der Bremsenergie des Gebläses dienen. Während der Bremsung wandelt der Motor kinetische Energie in elektrische um und lädt damit die Kondensatoren auf, wodurch die an den Kondensatoren anliegende Spannung steigt. Beim Überschreiten einer Schwelle von Uein = 70 V schaltet sich der Laderegler selbstständig ein und lädt mit einem Strom von Ia = 370 mA den Bleiakkumulator, wodurch die Kondensatoren entladen werden. Falls das Gebläse während der Bremsung eine niedrigere Leistung abgibt, als der Laderegler den Pufferkondensatoren entzieht, sinkt die Kondensatorspannung. Fällt die Spannung dann unter die Schwelle von Uaus = 48 V, schaltet sich der Regler wieder aus. Falls der Motor bis zu diesem Zeitpunkt noch immer bremst, steigt die Kondensatorspannung wieder an, bis der Bremsvorgang entweder endgültig beendet ist oder der Laderegler sich erneut einschaltet. Der Bleiakkumulator wird mit dem IU-Ladeverfahren geladen. Bei diesem Verfahren wird der Akku anfangs mit einem konstanten Strom geladen, bis dessen steigende Ladespannung den Grenzwert Ua(max) erreicht. Danach wird er Ladestrom so geregelt, dass die Ladespannung konstant bleibt. Der Laderegler stellt also Anfangs eine Stromquelle dar und geht in der zweiten Hälfte des Ladevorganges in eine Spannungsquelle über.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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