DE202011106203U1 - Medical device with accumulator - Google Patents

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Abstract

Schaltungsanordnung (23) zum Laden von Akkumulatoren (7, 15) aufweisend einen Spannungsregler, insbesondere einen Abwärtsregler (21), dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schaltungsanordnung in die Rückführungsleitung des Ist-Signals des Spannungsreglers analoge Bausteine zur Strom-/Spannungsregelung eingebracht sind.Circuit arrangement (23) for charging accumulators (7, 15) comprising a voltage regulator, in particular a buck regulator (21), characterized in that in the circuit arrangement in the return line of the actual signal of the voltage regulator analog modules for current / voltage control are introduced.

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator der ein medizintechnisches Gerät bei Stromausfall unterbrechungsfrei mit Energie versorgt. Zudem betrifft die Erfindung einen Wechselakkumulator für ein medizintechnisches Gerät. Außerdem betrifft die Erfindung ein medizintechnisches Gerät mit zumindest einem elektrischen Verbraucher, welches mit zumindest einem Akkumulator betrieben werden kann. Ergänzend betrifft die Erfindung eine Schaltung zur Ladung eines Akkumulators und einen Laderegler für Akkumulatoren.The invention relates to an accumulator of a medical device in case of power failure without interruption supplied with energy. In addition, the invention relates to a removable storage battery for a medical device. Moreover, the invention relates to a medical device with at least one electrical load, which can be operated with at least one accumulator. In addition, the invention relates to a circuit for charging a rechargeable battery and a charge controller for batteries.

Medizintechnische Geräte müssen entweder bei Stromausfall unterbrechungsfrei mit Energie versorgt werden oder müssen mobil und ohne Netzanschluss einsatzbereit sein. In vielen Fällen erreichen die bisher verfügbaren Medizintechnische Geräte im netzunabhängigen Betrieb nur geringe Laufzeiten, da die Kapazität der verwendeten Akkumulatoren nur unzureichend ist oder der Stromverbrauch des Gerätes zu hoch ist. Die vorliegende Erfindung umfasst ein optimiertes Gesamtsystem, bei dem erstmals alle Einzelkomponenten zur Erreichung einer langen Laufzeit angepasst wurden.Medical devices must either be supplied with power without interruption in the event of a power failure or must be ready for use mobile and without mains connection. In many cases, the previously available medical devices in grid-independent operation reach only low maturity, since the capacity of the batteries used is insufficient or the power consumption of the device is too high. The present invention comprises an optimized overall system in which all individual components were adapted for the first time to achieve a long running time.

Typischerweise werden Laderegler für Akkumulatoren als Linear- bzw. Schaltregler ausgeführt. Die besonderen Anforderungen ergeben sich aus der niedrigen Impedanz des Lithium-Ionen-Akkus und gegebenenfalls aus der hohen Spannungsdifferenz von Versorgungsspannung und der sich ergebenden Ladeanfangsspannung, insbesondere bei Verwendung mehrerer Zellen in Reihe. Dadurch ergeben sich schaltungsabhängig sehr hohe Spitzenströme in den Akku. Diese muss auch dass Netzteil welches die Versorgung sicherstellt erbringen. Typischerweise werden bisher verwendete Ladeschaltungen durch einen μController überwacht um die hohe Genauigkeit der Ladeschlussspannung zu garantieren und Schwingneigungen von 2 erforderlichen Regelkreisen zu vermeiden. Die Verwendung eines μControllers ist relativ teuer. Zudem muß der μController entsprechend programmiert werden.Charge controllers for accumulators are typically designed as linear or switching regulators. The special requirements result from the low impedance of the lithium-ion battery and possibly from the high voltage difference between the supply voltage and the resulting charge start voltage, especially when using several cells in series. This results in circuit dependent very high peak currents in the battery. This must also provide that power supply which ensures the supply. Typically, charging circuits used hitherto are monitored by a μcontroller in order to guarantee the high accuracy of the charging end voltage and to avoid oscillation tendencies of 2 required control circuits. The use of a μControllers is relatively expensive. In addition, the μController must be programmed accordingly.

In einer Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren wird ein Spannungsregler wird äußere Beschaltung so modifiziert, dass dieser den Strom regelt und gleichzeitig mit einer beliebig hohen Präzision die Ladeschlussspannung erreicht. Bevorzugt ist der Spannungsregler ein Abwärtsregler. Erfindungsgemäß ist ein Aufwärts- und/oder ein Abwärtsspannungswandler Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren integriert. Alternativ könnte auch ein Linearregler verwendet werden. Bevorzugt kann auch ein Buck, Step-Down, oder Abwärts-Spannungsregler verwendet werden.In a circuit arrangement for charging accumulators, a voltage regulator, external circuitry is modified so that this regulates the current and simultaneously reaches the charging end voltage with an arbitrarily high precision. Preferably, the voltage regulator is a buck regulator. According to the invention, an upward and / or a downward voltage converter integrated circuit arrangement for charging accumulators. Alternatively, a linear regulator could be used. Preferably, a buck, step-down, or buck-voltage regulator may also be used.

Erfindungsgemäß wird ein entsprechender Spannungsregler mit einer analogen Schaltung zur Strom und Spannungsregelung kombiniert.According to the invention, a corresponding voltage regulator is combined with an analog circuit for current and voltage regulation.

Die Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren weist dazu einen Spannungsregler auf und in die Rückführungsleitung des Ist-Signals des Spannungsreglers sind analoge Bausteine zur Strom-/Spannungsregelung eingebracht. Bei der Schaltungsanordnung dient in der Rückführungsleitung des Ist-Signals des Spannungsreglers zumindest ein Transistor als verstellbarer Widerstand. Zumindest ein Operationsverstärker (OP) mit und/oder ohne Stellglied in der Rückführungsleitung des Ist-Signals ermöglicht, dass die Genauigkeit des Schaltreglers nicht mehr von der internen Referenzspannung abhängt, sondern von nur noch von der externen Spannungsreferenz und dem Offset des verwendeten OP sowie der verwendeten Messwiderstände innerhalb der Rückführungsleitung des Ist-Signals. Der Ladestrom und die Ladeschlussspannung können durch die verwendete Hardware vorgegeben sein oder automatisch oder manuell trimmbar sein.The circuit arrangement for charging accumulators has for this purpose a voltage regulator and in the return line of the actual signal of the voltage regulator analog modules for current / voltage control are introduced. In the circuit arrangement, at least one transistor serves as an adjustable resistor in the feedback line of the actual signal of the voltage regulator. At least one operational amplifier (OP) with and / or without an actuator in the feedback line of the actual signal allows the accuracy of the switching regulator is no longer dependent on the internal reference voltage, but only on the external voltage reference and the offset of the OP used and the used measuring resistors within the feedback line of the actual signal. The charging current and the charging end voltage can be predetermined by the hardware used or can be automatically or manually trimmed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung des Stromes und der Ladeschlussspannung für eine Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren wird ein Spannungsregler als Stellglied innerhalb einer Regelschleife verwendet.In the method according to the invention for controlling the current and the charging end voltage for a circuit arrangement for charging accumulators, a voltage regulator is used as an actuator within a control loop.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung des Stromes und der Ladeschlussspannung für eine Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren wird die Kurzschlussfestigkeit des Laderausganges durch interne Stromüberwachung des Spannungsreglers erreicht.In the method according to the invention for regulating the current and the charging end voltage for a circuit arrangement for charging accumulators, the short circuit resistance of the charger output is achieved by internal current monitoring of the voltage regulator.

Bis die Ladeschlussspannung erreicht wird, wird der Strom auf das festgelegte Maximum begrenzt. Erreicht der Laderegler die festgelegte Ladeschlussspannung wird diese hochgenau begrenzt und wiederholbar auch innerhalb der Serie eingehalten.Until the end-of-charge voltage is reached, the current is limited to the specified maximum. If the charge controller reaches the specified end-of-charge voltage, it will be kept to a high degree and repeatable even within the series.

Vorteile ergeben sich aus dem rein analogen Aufbau mit diskreten Bauelementen. Eine hohe Genauigkeit der Ladeschlussspannung von unter 1% und bevorzugt von unter 0,2% ist selbst bei hohen Ladespannungen erreichbar. Die Verwendung eines auf hohe Schaltfrequenzen optimierten Schaltreglers ermöglicht geringe Stromripple. Ein zusätzlicher Kurzschlussschutz ist durch die Verwendung des Spannungsreglers nicht notwendig.Advantages result from the purely analogous structure with discrete components. A high accuracy of the end-of-charge voltage of less than 1% and preferably of less than 0.2% can be achieved even at high charging voltages. The use of a switching regulator optimized for high switching frequencies enables low current ripple. An additional short-circuit protection is not necessary by using the voltage regulator.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Stromversorgung für ein Medizintechnisches Gerät eingesetzt. Dieses kann sein; ein Beatmungsgerät für die CPAP oder Bilevel oder Heim- oder Klinikbeatmung oder die Notfallbeatmung oder die Transportbeatmung, eine Absaugpumpe, ein Defibrillator, ein Diagnosegerät, ein Pulsoximeter, ein PSG etc.The power supply according to the invention is preferably used for a medical device. This can be; a respirator for CPAP or bilevel or home or hospital ventilation or emergency ventilation or the Transport ventilation, a suction pump, a defibrillator, a diagnostic device, a pulse oximeter, a PSG etc.

1 zeigt eine Schaltung mit einem Abwärtsregler der in der Rückführungsleitung mit einem Operationsverstärker und einem Transistor verbunden. 1 shows a circuit with a buck regulator connected in the return line with an operational amplifier and a transistor.

2 zeigt eine Schaltung mit einem Abwärtsregler der in der Rückführungsleitung mit zwei Transistoren verbunden ist. 2 shows a circuit with a buck regulator connected in the return line with two transistors.

3 zeigt ein medizintechnisches Gerät, das als Beatmungsgerät (10) ausgebildet ist. Das Beatmungsgerät weist als elektrische Verbraucher einen Gebläsemotor im Gehäuse auf, der das Atemgas bereitstellt, und ein Bedienfeld mit Anzeigen (3) sowie ein Display (3). Die Versorgung mit elektrischer Energie kann über eine Netzanschlussleitung (5) erfolgen, oder über einen internen Akkumulator (nicht dargestellt) und/oder über einen Wechsel-Akkumulator (7), welcher in ein Einschubfach (6) im Seitenbereich des Beatmungsgerätes gefügt werden kann und dort sicher verrastet. 3 shows a medical device that serves as a ventilator ( 10 ) is trained. The ventilator has as electric consumers a blower motor in the housing, which provides the breathing gas, and a control panel with displays ( 3 ) as well as a display ( 3 ). The supply of electrical energy can be achieved via a mains connection cable ( 5 ), or via an internal accumulator (not shown) and / or via a removable accumulator ( 7 ), which in a slot ( 6 ) can be added in the side area of the ventilator and securely locked there.

In 4 ist der interne Akkumulator (15) dargestellt, der eine Energieversorgung für zumindest 3 Stunden, bevorzugt zumindest 5 Stunden bereitstellt. Der interne Akkumulator (15) ist über eine Klappe (12) im Bereich der Unterseite des Beatmungsgerätes (10) zugänglich. Hier befindet sich das Fach (11) für den interne Akkumulator (15), der mittels eines Steckers (13) elektrisch mit dem Beatmungsgerät verbindbar ist. Der interne Akkumulator (15) und der Wechsel-Akkumulator (7), weisen bevorzugt eine im Wesentlichen identische maximaler Kapazität auf, sodass sich die Dauer der Energieversorgung für das medizintechnische Gerät im mit eingelegtem Wechsel-Akkumulator (7) im Wesentlichen verdoppelt.In 4 is the internal accumulator ( 15 ), which provides a power supply for at least 3 hours, preferably at least 5 hours. The internal accumulator ( 15 ) is over a flap ( 12 ) in the area of the underside of the ventilator ( 10 ) accessible. Here is the tray ( 11 ) for the internal accumulator ( 15 ), which by means of a plug ( 13 ) is electrically connectable to the ventilator. The internal accumulator ( 15 ) and the exchange accumulator ( 7 ), preferably have a substantially identical maximum capacity, so that the duration of the power supply for the medical device in with inserted alternating battery ( 7 ) is substantially doubled.

In 5 ist dargestellt wie der Wechsel-Akkumulator (7) aus dem Einschubfach (6) im Seitenbereich des Beatmungsgerätes (10) entnommen werden kann. Der Wechsel-Akkumulator (7) besteht aus einem Kunststoffgehäuse mit oberem Deckel (14), welcher abnehmbar ist. Im Inneren des Kunststoffgehäuses befinden sich die eigentlichen Zellen des Akkumulators. Diese sind als Lithium-Ionen-Zellen ausgeführt die seriell geschaltet sind. Bevorzugt werden mehr als 8 Zellen verwendet, besonders bevorzugt 11 Zellen.In 5 is shown as the removable battery ( 7 ) from the slot ( 6 ) in the side area of the ventilator ( 10 ) can be removed. The change accumulator ( 7 ) consists of a plastic housing with upper lid ( 14 ), which is removable. Inside the plastic housing are the actual cells of the accumulator. These are designed as lithium-ion cells which are connected in series. Preferably, more than 8 cells are used, more preferably 11 cells.

Im Bereich der Oberseite des Akkumulators ist eine visuell erkennbare Anzeige (16) in Form von mehreren LED's vorgesehen die eine Akkuzelle symbolisieren. Über einen Knopfdruck (17) ist eine Prüfung der Kapazität auslösbar. Entsprechend dem Ergebnis der Kapazitätsprüfung werden eine oder mehrere LED's angesteuert und symbolisieren durch ihr Leuchten und eine unterschiedliche Farbe die verbleibende Kapazität. Im Seitenbereich des Wechsel-Akkumulators (7) befindet sich eine Griffmulde (18), sowie eine Bedientaste (19) die beweglich ist und durch Bewegung eine Verrastung (20) – in Form von Rastnasen – löst. Die Verrastung (20) verrastet im Einschubfach (6) im Bereich eines Hinterschnittes.In the area of the top of the accumulator is a visually recognizable display ( 16 ) in the form of several LEDs which symbolize a battery cell. With the push of a button ( 17 ) a capacity test can be triggered. According to the result of the capacity test, one or more LEDs are activated and symbolize by their lighting and a different color the remaining capacity. In the side area of the removable accumulator ( 7 ) is a recessed grip ( 18 ), as well as a control key ( 19 ) which is movable and by movement a catch ( 20 ) - in the form of locking lugs - triggers. The locking ( 20 ) locked in the slot ( 6 ) in the area of an undercut.

Im Bereich des Einschubfaches (6) ist eine Vorrichtung zur Erkennung, bevorzugt in Form einer Lichtschranke, der Belegung des Einschubfaches durch den Akkumulator vorgesehen. Nach Erkennung der Belegung des Einschubfaches erfolgt ein Auslesen von im Bereich des Akkumulators gespeicherten Daten. Die im Bereich des Akkumulators gespeicherten Daten werden durch eine Vergleichseinrichtung mit Daten die im Gerät abgelegt sind verglichen, zur Feststellung der Eignung des Akkumulators für die Stromversorgung des Gerätes. Sofern eine Eignung des Akkumulators für die Stromversorgung des Gerätes festgestellt ist, schaltet eine Freigabeeinrichtung den Akkumulator zur Stromversorgung frei. Die Vorrichtung zur Erkennung, die Lichtschranke, erkennt die Position der Rastnasen (20). Wenn, zum Herausnehmen des Akkus, die Bedientaste (19) bestätigt wird, werden die Rastnasen (20) ausgelenkt. Dieses erkennt die Vorrichtung zur Erkennung. Daraufhin wird der Stromkontakt zwischen Akkumulator und Medizin-Gerät elektronisch unterbrochen, obwohl der Akkumulator zu diesem Zeitpunkt noch mechanisch mit dem Gerät verbunden ist, damit die mechanische Trennung im Bereich des Steckkontaktes ohne Lichtbogen erfolgen kann.In the area of the slot ( 6 ) is a device for detecting, preferably in the form of a light barrier, the assignment of the insertion compartment provided by the accumulator. After recognition of the occupation of the insertion compartment, a reading of data stored in the region of the accumulator takes place. The data stored in the area of the accumulator are compared by a comparator with data stored in the device, to determine the suitability of the accumulator for the power supply of the device. If a suitability of the accumulator for the power supply of the device is determined, a release device switches the accumulator to the power supply. The detection device, the light barrier, detects the position of the locking lugs ( 20 ). If, for removing the battery, the control button ( 19 ), the latches ( 20 ) deflected. This recognizes the device for detection. Then the current contact between the accumulator and medical device is electronically interrupted, although the accumulator is still mechanically connected to the device at this time, so that the mechanical separation in the region of the plug contact can be done without an arc.

In 6 wird veranschaulicht, dass eine Ermittlung der Akkukapazität erfolgt und die ermittelte Akkukapazität visuell im Bereich des Displays (3) angezeigt wird. Die Akkukapazität ist hier die noch im Akku vorhandene Ladung. Zudem wird auch die ermittelte Akku-Restlaufzeit visuell angezeigt. Die Ermittlung und Anzeige der Akku-Restlaufzeit und der Akkukapazität für den internen Akkumulator und den adaptierbaren Akkumulator erfolgt separat, jedoch bevorzugt durch benachbarte und eindeutig gekennzeichnete Symbole im Bereich des Displays. Das Gerät berechnet die verbleibende Akkurestlaufzeit unter den aktuellen Beatmungs-Einstellungen.In 6 is shown that a determination of the battery capacity takes place and the determined battery capacity visually in the area of the display ( 3 ) is shown. The battery capacity is here the charge still present in the battery. In addition, the determined remaining battery life is displayed visually. The determination and display of the remaining battery life and the battery capacity for the internal accumulator and the adaptable accumulator is done separately, but preferably by adjacent and clearly identified symbols in the region of the display. The device calculates the remaining remaining battery life under the current ventilation settings.

Die Restlaufzeit wird im Akkumulator ermittelt; alternativ kann die Ermittlung auch im Medizin-Gerät erfolgen. Zur Ermittlung der Restlaufzeit wird bestimmt wie hoch die noch im Akkumulator vorhandene Ladung ist. Dies erfolgt beispielsweise über einen Coulomb-Zähler. Zudem wird auch der Innenwiderstand der Akkuzellen bestimmt.The remaining time is determined in the accumulator; Alternatively, the determination can also be made in the medical device. To determine the remaining time, it is determined how high the charge remaining in the accumulator is. This is done for example via a Coulomb counter. In addition, the internal resistance of the battery cells is determined.

In die Ermittlung der Restlaufzeit geht auch die Temperatur mit ein, die über ein geeignetes Messmittel, z. B. eine Diode, bestimmt wird. Außerdem wird die aktuelle Stromentnahme ermittelt. Diese hat einen großen Einfluss auf die Restlaufzeit und wird daher bevorzugt zumindest einmal pro Minute bestimmt.In the determination of the remaining time is also the temperature with a suitable measuring means, eg. As a diode is determined. In addition, the current current consumption is determined. This has a great influence on the remaining term and is therefore preferably determined at least once a minute.

Die Restlaufzeit wird zumindest einmal in 10 Minuten, bevorzugt zumindest einmal in 5 Minuten bestimmt und angezeigt. Die Ausgabe und Anzeige der Restlaufzeit erfolgt dabei im Bereich des Medizin-Gerätes, bevorzugt auf dem Display und minutengenau.The remaining time is determined and displayed at least once in 10 minutes, preferably at least once in 5 minutes. The issue and display of the remaining time is carried out in the field of medical device, preferably on the display and to the minute.

Die Restlaufzeit wird gemäß 7 auch aufgeschlüsselt nach Restlaufzeit des Wechsel-Akkumulators (7) und des internen Akkumulators ermittelt und angezeigt.The remaining time will be according to 7 also broken down according to the remaining battery life ( 7 ) and the internal accumulator are detected and displayed.

Eine Ermittlung der verbleibenden Lebensdauer des Akkumulators erfolgt durch eine Messung der Impedanz einzelner Zellen und/oder aller Zellen. Die ermittelte Lebensdauer des Akkumulators wird visuell im Display angezeigt.A determination of the remaining life of the accumulator is made by measuring the impedance of individual cells and / or all cells. The determined life of the accumulator is visually displayed.

Durch einen internen Akku kann das Gerät bei Stromausfall unterbrechungsfrei weiterbetrieben werden. Die Akkulaufzeit ist dabei vom jeweiligen Lastfall und der jeweiligen Betriebstemperatur abhängig. Der interne Akku wird automatisch geladen bzw. in einem aufgeladenen Zustand gehalten, solange das Gerät mit Netzspannung versorgt wird. Sollte die Netzversorgung einmal ausfallen, übernimmt der interne Akku des Therapiegerätes automatisch die Versorgung des Gerätes. Zusätzlich kann eine mobile Stromversorgung über einen oder mehrere Wechselakkus erfolgen, die während des laufenden Betriebs gewechselt werden können.An internal rechargeable battery allows the device to continue operating without interruption in the event of a power failure. The battery life depends on the respective load case and the respective operating temperature. The internal battery is automatically charged or kept in a charged state as long as the device is supplied with mains voltage. If the mains supply fails, the internal battery of the therapy device automatically takes over the supply of the device. In addition, a mobile power supply via one or more removable batteries can be done, which can be changed during operation.

Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass die Ladezeit ermittelt und angezeigt wird. Die Ladezeit wird dazu in Abhängigkeit vom Ladestrom und der Temperatur unter Berücksichtigung der Restladung der verwendeten Zellen ermittelt und auf dem Display angezeigt. Bevorzugt erfolgt die Angabe der Ladezeit in Stunden und oder Minuten bis zur vollen Ladung. Alternativ in Form eines Fortschritts-Anzeigers.According to the invention it is also provided that the charging time is determined and displayed. The charging time is determined as a function of the charging current and the temperature taking into account the residual charge of the cells used and displayed on the display. Preferably, the indication of the charging time in hours and or minutes to full charge. Alternatively in the form of a progress indicator.

Sobald die Netzversorgung wiederhergestellt ist, wird das Gerät automatisch wieder über das Netz versorgt und der interne Akku geladen. Die grüne LED Netzversorgung leuchtet und die durchlaufenden Segmente im Akkusymbol zeigen im Display den Ladevorgang an. Wenn ein Wechselakku verwendet wird, wird im Fall eines Netzausfalls zuerst der Wechselakku und erst danach der interne Akku verwendet. Beim Aufladen der Akkus verhält es sich umgekehrt.As soon as the mains supply is restored, the device is automatically re-powered via the mains and the internal battery is charged. The green LED mains supply lights up and the passing segments in the battery symbol indicate the charging process in the display. If a removable battery is used, the removable battery will be used first, and then the internal battery in the event of a power failure. When charging the batteries, the reverse is true.

Der Alarm Akkukapazität kritisch, bedeutet, dass noch ca. 25% Restkapazität vorhanden. Dies reicht für etwa 15 Minuten.
Akkuanzeige grün (2–5 Segmente): Akkukapazität über 25%
Akkuanzeige orange: Akkukapazität unter 25%
Akkuanzeige rot: Akkukapazität unter 10%
Segmente werden durchlaufend angezeigt: Gerät im Netzbetrieb, Akku wird geladenThe alarm battery capacity critical, means that there is still about 25% remaining capacity available. This is enough for about 15 minutes.
Battery indicator green (2-5 segments): battery capacity over 25%
Battery indicator orange: Battery capacity less than 25%
Battery indicator red: battery capacity less than 10%
Segments are displayed continuously: Device in mains operation, battery is being charged

8 zeigt schematisch den Aufbau des Akkumulators. Der Akkumulator ist mit einem Spacer (25) für die Zellen (24) versehen. Dieser Spacer dient gleichzeitig als Leiterplattenhalter. Der Spacer des Batteriepacks hat einen Rahmen, der größenbestimmend ist. An allen vier Eckpunkten wird dieser Spacerrahmen im Gehäuse des Wechselakkus aufgenommen. Alle Einzelzellen weisen einen vibrationsfesten Kontakt mit der Leiterplatte (26) bzw. dem Gehäuse auf. Das Vergußmaterial ist resistent gegen flüssiges Elektrolyt. Das Gehäuse ist verschraubt und verklebt. 8th shows schematically the structure of the accumulator. The accumulator is equipped with a spacer ( 25 ) for the cells ( 24 ) Mistake. This spacer also serves as a PCB holder. The spacer of the battery pack has a frame that determines the size. At all four corner points of this Spacerrahmen is accommodated in the housing of the removable battery. All individual cells have a vibration-proof contact with the printed circuit board ( 26 ) or the housing. The potting material is resistant to liquid electrolyte. The housing is bolted and glued.

Die Steckerdurchbruchsöffnung des Wechselakkus ist gegen Eindringen von Flüssigkeit gedichtet. Auf dem Gehäuse ist eine Abdeckfolie, durch die der Taster für die Ladezustandsanzeige (SOC) bedient werden kann. Ebenso sind Durchbrüche für die 5 LEDs vorhanden. Im ausgebauten Zustand kann die Kapazität des Akkus direkt am Akku abgelesen werden. Der Ladezustand wird durch 5 LEDs angezeigt.The connector opening of the removable battery is sealed against ingress of liquid. There is a cover on the case, which can be used to operate the SOC indicator. There are also openings for the 5 LEDs. When removed, the capacity of the battery can be read directly on the battery. The state of charge is indicated by 5 LEDs.

Das Batteriepaket verfügt dazu über 4 grüne LEDs und eine gelbe LED zur Anzeige des Ladezustands (state of charge SOC). Sie zeigen in 20% Schritten den Ladezustand bezogen auf die Maximalladung (fully charged capacity FCC) an. Durch Druck des Tasters zur Aktivierung der Anzeige wird der Ladezustand für 2 s wiedergegeben.

  • • RSOC > 85%: LED 5 ein (User: > 80%)
  • • RSOC > 65%: LED 4 ein (User: > 60%)
  • • RSOC > 45%: LED 3 ein (User: > 40%)
  • • RSOC > 25%: LED 2 ein (User: > 20%)
  • • RSOC > 5%: LED 1 gelb ein (User: > 0%)
  • • 0% < RSOC ≤ 5%: LED 1 blinkt
The battery pack has 4 green LEDs and a yellow LED to indicate the state of charge (SOC). They show in 20% steps the state of charge related to the maximum charge (FCC). Pressing the button to activate the display will show the charge status for 2 s.
  • • RSOC> 85%: LED 5 on (User:> 80%)
  • • RSOC> 65%: LED 4 on (User:> 60%)
  • • RSOC> 45%: LED 3 on (User:> 40%)
  • • RSOC> 25%: LED 2 on (User:> 20%)
  • • RSOC> 5%: LED 1 yellow on (User:> 0%)
  • • 0% <RSOC ≤ 5%: LED 1 flashes

Keine LED leuchtet: Akku ist tiefentladen. Akku sofort laden. Der Ladevorgang dauert länger als normal.No LED lights up: Battery is deeply discharged. Charge the battery immediately. The charging process takes longer than normal.

Der verwendete Li-Ionen Akkumulator weist 11 Zellen auf, die seriell verbunden sind. Dadurch wird eine Spannung von bis zu 45 Volt erreicht die direkt dem elektrischen Abnehmer im Medizin-Gerät, hier insbesondere der Elektromotor, zugeführt werden kann. Dadurch dass die Versorgungsspannung des Akkumulators auf den elektrischen Abnehmer im Medizin-Gerät abgestimmt ist, kann ein Spannungswandler entfallen. Dies ist vorteilhaft, da der Spannungswandler zusätzliche Energie benötigen würde und durch den Entfall somit die Reichweite erhöht wird. Die Spannungen der einzelnen Zellen werden mit einer Genauigkeit von mindestens +/–10 mV gemessen. Ein NTC ermöglicht eine prozessorunabhängige Temperaturerfassung und kann zum schnellen Detektieren genutzt werden, ob das Batteriepaket angeschlossen ist.The used Li-ion accumulator has 11 cells, which are connected in series. As a result, a voltage of up to 45 volts is reached directly to the electrical consumer in the medical device, in particular the electric motor, can be supplied. The fact that the supply voltage of the accumulator is matched to the electrical consumer in the medical device, a voltage converter can be omitted. This is advantageous because the voltage converter would require additional energy and thus the range is increased by the elimination. The voltages of the individual cells are measured with an accuracy of at least +/- 10 mV. An NTC enables processor-independent temperature sensing and can be used to quickly detect whether the battery pack is connected.

Die durchschnittliche Leistungsaufnahme des an den Akku angeschlossenen Beatmungsgerätes beträgt über einen Atemzyklus maximal 60 W. Leistungsspitzenwerte bleiben stets unter 100 W. Die typische durchschnittliche Leistungsaufnahme ist 35 W.The average power consumption of the ventilator connected to the battery is a maximum of 60W through one breath. Power peaks are always below 100W. The typical average power consumption is 35W.

Die Batterie unterliegt also einer zyklischen Last die mit der Atemfrequenz variiert. In 9 sind Maximalwerte bei zwei Atemfrequenzen dargestellt. Es können Atemfrequenzen zwischen 6 bis 45 Atemzügen pro Minute entstehen.The battery is therefore subject to a cyclic load that varies with the respiratory rate. In 9 maximum values are shown at two respiratory rates. There may be respiratory rates between 6 to 45 breaths per minute.

Claims (24)

Schaltungsanordnung (23) zum Laden von Akkumulatoren (7, 15) aufweisend einen Spannungsregler, insbesondere einen Abwärtsregler (21), dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schaltungsanordnung in die Rückführungsleitung des Ist-Signals des Spannungsreglers analoge Bausteine zur Strom-/Spannungsregelung eingebracht sind.Circuit arrangement ( 23 ) for charging accumulators ( 7 . 15 ) comprising a voltage regulator, in particular a buck regulator ( 21 ), characterized in that in the circuit arrangement in the return line of the actual signal of the voltage regulator analog modules for current / voltage control are introduced. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schaltungsanordnung in der Rückführungsleitung des Ist-Signals des Spannungsreglers zumindest ein Transistor als verstellbarer Widerstand dient.Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the circuit arrangement in the return line of the actual signal of the voltage regulator, at least one transistor serves as an adjustable resistor. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schaltungsanordnung in der Rückführungsleitung des Ist-Signals des Spannungsreglers zumindest ein Operationsverstärker mit und/oder ohne Stellglied.Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the circuit arrangement in the return line of the actual signal of the voltage regulator at least one operational amplifier with and / or without actuator. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergenenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestrom und die Ladeschlussspannung durch die verwendete Hardware vorgegeben sind.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the charging current and the charging end voltage are predetermined by the hardware used. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergenenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestrom und die Ladeschlussspannung trimmbar sind.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the charging current and the charging end voltage can be trimmed. Vorrichtung zur Regelung des Stromes und der Ladeschlussspannung für eine Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren (7, 15) bei dem ein Spannungsregler als Stellglied innerhalb einer Regelschleife verwendet wird.Device for regulating the current and the charging end voltage for a circuit arrangement for charging accumulators ( 7 . 15 ) in which a voltage regulator is used as an actuator within a control loop. Vorrichtung zur Regelung des Stromes und der Ladeschlussspannung für eine Schaltungsanordnung zum Laden von Akkumulatoren (7, 15) bei dem die Kurzschlussfestigkeit des Laderausganges durch interne Stromüberwachung des Spannungsreglers erreicht wird.Device for regulating the current and the charging end voltage for a circuit arrangement for charging accumulators ( 7 . 15 ) in which the short circuit strength of the charger output is achieved by internal current monitoring of the voltage regulator. Medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest einen elektrischen Verbraucher und zumindest einen Akkumulator (7, 15) der als Energiequelle.Medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, comprising at least one electrical load and at least one accumulator ( 7 . 15 ) as an energy source. Medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein interner Akkumulator (15) eine Energieversorgung für zumindest 3 Stunden, bevorzugt zumindest 5 Stunden bereitstellt und dass ein adaptierbarer zusätzlicher Akkumulator (7), mit vergleichbarer maximaler Kapazität, die Dauer der Energieversorgung für das medizintechnische Gerät im Wesentlichen verdoppelt.Medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that an internal accumulator ( 15 ) provides a power supply for at least 3 hours, preferably at least 5 hours, and that an adaptable additional battery ( 7 ), with comparable maximum capacity, the duration of the power supply for the medical device substantially doubled. Medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als adaptierbarer zusätzlicher Akkumulator (7) ein Lithium-Ionen-Akkumulator mit mehr als 8 Zellen, bevorzugt 11 Zellen, die seriell geschaltet sind verwendet ist.Medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that as an adaptable additional accumulator ( 7 ) a lithium-ion battery with more than 8 cells, preferably 11 cells, which are connected in series is used. Medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung der Akkukapazität erfolgt und ermittelte Akkukapazität visuell auf einem Display (3) angezeigt wird.Medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that a determination of the battery capacity takes place and ascertained battery capacity visually on a display ( 3 ) is shown. Medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung der Akku-Restlaufzeit erfolgt und ermittelte Akku-Restlaufzeit visuell einem Display (3) angezeigt wird.Medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that a determination of the remaining battery life is carried out and determined remaining battery life visually a display ( 3 ) is shown. Medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung und Anzeige der Akku-Restlaufzeit und der Akkukapazität für den internen Akkumulator (15) und den adaptierbaren Akkumulator (7) separat erfolgenMedical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that a determination and display of the remaining battery life and the battery capacity for the internal accumulator ( 15 ) and the adaptable accumulator ( 7 ) separately Medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung der verbleibenden Lebensdauer des Akkumulators (7, 15) erfolgt und die ermittelte Lebensdauer des Akkumulators visuell angezeigt wird.Medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that a determination of the remaining life of the accumulator ( 7 . 15 ) and the determined life of the accumulator is visually displayed. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Gerätes ein Einschubfach (6, 11) für einen Akkumulator (7, 15) vorgesehen ist. Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the area of the device, a slot ( 6 . 11 ) for an accumulator ( 7 . 15 ) is provided. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einschubfaches (6, 11) eine Vorrichtung zur Erkennung der Belegung des Einschubfaches durch einen Akkumulator (7, 15) vorgesehen ist.Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the region of the insertion compartment ( 6 . 11 ) a device for detecting the occupancy of the insertion compartment by an accumulator ( 7 . 15 ) is provided. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einschubfaches eine Lichtschranke vorgesehen ist.Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the region of the insertion compartment a light barrier is provided. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nach Erkennung der Belegung des Einschubfaches ein Auslesen von im Bereich des Akkumulators (7, 15) gespeicherten Daten erfolgt.Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that after recognition of the occupancy of the insertion compartment read-out in the region of the accumulator ( 7 . 15 ) stored data takes place. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich des Akkumulators (7, 15) gespeicherten Daten durch eine Vergleichseinrichtung mit Daten die im Gerät abgelegt sind verglichen werden, zur Feststellung der Eignung des Akkumulators für die Stromversorgung des Gerätes.Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the region of the accumulator ( 7 . 15 ) are compared by a comparison device with data stored in the device, to determine the suitability of the accumulator for the power supply of the device. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nur wenn die Vergleichseinrichtung die Eignung des Akkumulators (7, 15) für die Stromversorgung des Gerätes festgestellt hat, eine Freigabeeinrichtung den Akkumulator zur Stromversorgung freischaltet.Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that only when the comparison device the suitability of the accumulator ( 7 . 15 ) has determined for the power supply of the device, a release device unlocks the accumulator for power supply. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkontakt zwischen Akkumulator (7, 15) und Gerät – zur Vermeidung eines Lichtbogens – elektronisch unterbrochen wird, bevor die mechanische Trennung im Bereich des Steckkontaktes, zwischen Akkumulator und Gerät, erfolgt.Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that the current contact between the accumulator ( 7 . 15 ) and device - to avoid an arc - is electronically interrupted before the mechanical separation in the region of the plug contact, between the accumulator and device takes place. Medizintechnisches Gerät (10), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb ein Akkumulator (7, 15) verwendet wird, dessen Spannung auf den wesentlichen elektrischen Abnehmer im Medizin-Gerät, hier insbesondere der Elektromotor, abgestimmt ist, weshalb ein Spannungswandler entfallen kann.Medical device ( 10 ), according to one or more of the preceding claims, characterized in that for operation an accumulator ( 7 . 15 ) is used, the voltage on the main electrical pickup in the medical device, in particular the electric motor, is tuned, which is why a voltage converter can be omitted. Akkumulator (7, 15) für ein medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Akkumulators (7,15) visuell erkennbare Anzeigen oder Symbole, bevorzugt LED's, den Ladezustand des Akkumulators anzeigen.Accumulator ( 7 . 15 ) for a medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the region of the accumulator ( 7 . 15 ) Visually recognizable displays or symbols, preferably LEDs, indicate the state of charge of the accumulator. Akkumulator (7, 15) für ein medizintechnisches Gerät (10), vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lithium-Ionen-Zellen (24), bevorzugt 11, in Reihe geschaltet sind und der Akkumulator zumindest eine Leiterplatte (26) aufweist.Accumulator ( 7 . 15 ) for a medical device ( 10 ), preferably according to one or more of the preceding claims, characterized in that a plurality of lithium-ion cells ( 24 ), preferably 11, are connected in series and the accumulator has at least one printed circuit board ( 26 ) having.
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