充电电路、医疗设备及充电方法 【技术领域】
本发明涉及医疗设备，尤其涉及医疗设备的充电电路。
【背景技术】
目前，很多医疗设备要求具备可移动性，能够在没有市电的环境下长时间依靠电池供电工作，这就要求医疗设备具有一套灵活的电池充电管理电路，例如，监护仪设备。电池充电会产生热量，而热是引发电子设备失效的直接原因。如何控制好医疗设备充电的热问题，是系统能否长时间安全可靠运行的关键问题。目前监护仪设备在电池充电方面采用的是单一的充电电流方式。这种充电方式弊端有二：
1.系统的发热量太大。如果监护仪设备有着较快的充电速度，可以保证其在较短的时间内完成充电过程。但是在充电的同时，如果监护仪设备同时也处于工作状态，那么整个系统的功耗就非常的大，导致了监护仪设备内部的温度急剧上升。一方面威胁到了监护仪设备内部电子元器件的寿命，另一方面，也会影响到电池的使用寿命。监护仪设备集中在相对密封的小空间内，热量不容易散发出来。如果采用风扇强行制冷，又会引起风扇的噪声问题，影响到病人的正常休息。
2.系统的充电速度太慢。为了不出现弊端1所描述的问题，监护仪设备可以采用小电流充电的方式。小电流充电解决了充电的发热问题，但又引入了新的问题。在小电流充电模式下，电池的充电速度很慢，由于监护仪设备需要在停电或者户外模式下进行长时间的工作，以保证对病人的持续监护需要。过长的充电时间，会导致在需要使用电池供电时，电池还未充满，难以支持很长的工作时间。
所以实际的监护仪设备大都会设计折中的方案，采用一种大小居中的充电电流对系统进行充电，但始终无法完美解决前文所述的两个弊端。
【发明内容】
本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种医疗设备，使医疗设备的充电电流大小可调。
本发明的另一目的就是提供一种充电电路，使充电电流大小可调。
本发明的再一目的就是提供一种充电方法，使充电电流大小可调。
为实现上述目的，本发明提供一种医疗设备，包括用于对电池充电进行管理的充电电路，所述充电电路包括用于对电池提供充电电流的充电单元，所述充电电路还包括控制单元，所述控制单元与充电单元相连，用于控制充电单元所提供的充电电流的大小。
在一种实施例中，所述充电电路还包括第一检测单元和判断单元，所述判断单元分别与第一检测单元和控制单元相连，所述第一检测单元用于检测医疗设备状态参数，所述判断单元用于将检测结果和预先设定条件进行比较，根据比较结果输出控制信号至控制单元，所述控制单元用于根据控制信号控制所述充电单元所提供的充电电流的大小。
在另一种实施例中，所述充电电路还包括第二检测单元，所述第二检测单元用于采集充电电流，将采集的充电电流和预先设定的电流值进行比较，并将比较结果输出到所述判断单元。
本发明还同时提供一种充电电路，包括用于对电池提供充电电流的充电单元和控制单元，所述控制单元与充电单元相连，用于控制充电单元所提供的充电电流的大小。
本发明还同时提供一种医疗设备的充电方法，包括调节充电电路的电阻值或者电压值以调节充电电流。
本发明的有益效果是：
本发明通过控制单元来调节充电电流的大小，使医疗设备可选用不同大小的充电电流对电池进行充电，采用快慢充电结合的方式，既满足了充电时间地要求，又能将整个医疗设备的发热量控制在一定的范围内，保证了医疗设备的使用寿命。
根据医疗设备的不同状态参数控制自动切换充电电流的大小，使充电电流随实际需求而变化。
对充电电流进行闭环控制，令实际的充电电流满足预期的设置值。
【附图说明】
图1为本发明一种实施例的方框原理图；
图2为本发明一种实施例的电路图；
图3为本发明另一种实施例的方框原理图；
图4为本发明另一种实施例的电路图；
图5为本发明又一种实施例的方框原理图；
图6为本发明通过调节电压来调节电流的实施例的电路图；
图7为本发明一种实施例的流程图。
【具体实施方式】
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
医疗设备的备用电源模块包括可充电池和用于对电池充电进行管理的充电电路，充电电路包括用于对电池提供充电电流的充电单元，为使充电电流大小可控，充电电路还包括有控制单元，控制单元与充电单元相连，用于控制充电单元所提供的充电电流的大小。
根据电流等于电压除以电阻，调节电流的一种方案是：在电压基本不变的情况下调节电阻。充电单元本身涉及有一定的阻值，控制单元调节串联在充电电流回路中的电阻值(即充电单元的有效电阻值)，从而改变充电单元输出的充电电流的大小。
调节电流的另一种方案是：在充电单元电阻基本不变的情况下调节充电单元两端的电压值，从而改变充电单元输出的充电电流的大小。
下面以监护仪为例进行说明。
实施例一：
请参照图1，直接通过控制单元对充电单元进行控制，改变充电电流的大小，属开环控制。如手动任意设置充电电流的大小。充电单元根据设置值调节充电电流。
如图2所示，充电单元包括电压提供单元和充电电阻，电压提供单元DC为电池充电提供充电电压，电压提供单元DC的正负端分别施加在所述电池BAT的正负两极，所述充电电阻R1串联在所述电压提供单元DC和电池BAT之间。充电电阻R1为可调的电位器，控制单元为可调电位器的调节端子，先调节电压提供单元DC到一个合适的电压值，然后通过调节端子调节电位器R1来改变最大充电电流。R1起到充电限流的作用。开始时最大充电电流是由充电电压和电池电压的压差决定的，随着电池电压的升高，充电电流逐步减小，直到压差为零，充电电流截止，充电完成。
在监护仪设备处于工作模式下，由于设备本身有一定的发热量，这时可将电位器调大，采用小电流的充电模式，减小充电电路的发热量。在监护仪设备处于待机模式下，设备本身的发热量很小的，这时可将电位器调小，采用大电流进行充电，缩短充电时间。
实施例二：
为使监控仪根据自身状态参数实现自动切换大小充电电流，可通过检测单元检测当前监护仪设备的状态或工作温度，将检测结果和预设值进行比较，并通知控制单元，再由控制单元控制充电单元，属闭环控制。
请参照图3，充电电路包括充电单元、控制单元、第一检测单元和判断单元，判断单元分别与第一检测单元和控制单元相连，第一检测单元用于检测监护仪状态参数，监护仪状态参数可以为监护仪工作状态、温度和电池剩余电量中的任一种或至少两种的组合，工作状态可以分为工作模式和待机模式。第一检测单元将检测结果输出到判断单元，所述判断单元用于将检测结果和预先设定阈值进行比较，根据比较结果输出控制信号至控制单元，所述控制单元用于根据控制信号控制所述充电单元所提供的充电电流的大小。
图4所示的实施例中，控制单元通过改变充电单元的有效电阻值来改变充电单元输出的充电电流的大小。
充电单元包括电压提供单元和充电电阻，充电电阻包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一检测单元可检测监护仪工作状态、温度和/或电池剩余电量。所述控制单元包括至少一个并联支路，并联支路与第二电阻R2并联，所述并联支路包括开关，或者并联支路包括至少一个电阻和与该电阻串联的开关。如图4中，并联支路有两个，第一并联支路包括第三电阻R3和与其串联的开关Q2，第二并联支路包括第四电阻R4和与其串联的开关Q1。开关Q1和开关Q2分别响应判断单元输出的控制信号，在接通和断开状态之间进行切换。通过开关的接通和断开来改变与第二电阻R2并联后的电阻值，从而改变接入充电电流回路中的有效电阻值。
根据需要，并联支路还可以设置一个或三个，每个并联支路从判断单元接收一路相应的控制信号。
开关可以为开关三极管、MOS管、IGBT管、电子开关或继电器，还可以是机械开关。本领域技术人员可根据现有知识具体的开关来设计电路。
本实施例中，判断单元和第一检测单元还可共同集成在微控制器MCU中。MCU可根据系统的工作状态、电池电量、环境温度等信息，输出相应的控制信号，自动控制开关Q1、Q2的闭合和断开，进一步调节着充电电流的大小。
例如，当第一检测单元检测到监控仪处于工作模式时，可通知判断单元控制第一并联支路的开关断开，从而充电电阻值增大，在充电电压不变的情况下，充电电流减小。当第一检测单元检测到监控仪处于待机模式时，可通知判断单元控制第一并联支路的开关导通，从而充电电阻值减小，在充电电压不变的情况下，充电电流增大。
同样，第一检测单元检测监控仪的温度，并将温度值输出到判断单元，判断单元将检测到的温度值和预设的温度阈值进行比较，如果大于阈值，则输出控制信号，控制第二并联支路的开关导通，从而充电电阻值减小，在充电电压不变的情况下，充电电流减小。监护仪的发热量减小，使温度降低。
同样可通过检测电池的剩余电量对充电电流进行调节，或通过监护仪工作状态、温度和电池剩余电量的综合判断结果对充电电流进行调节，使第一、二并联支路的开关处于导通或断开状态，通过第一、二并联支路的开关组合，可形成四种状态，即有四种充电电流。
基本逻辑是工作模式下、温度越高、电池剩余电量越多，对应更小的充电电流；待机模式下、温度越低、电池剩余电量越少，对应更大的工作电流。
实施例三：
参照图5，在实施例二的基础上增加了对充电单元的闭环控制，属双闭环控制。充电单元由于存在个体差异性，同样的控制值可能输出不同的充电电流，对充电效果造成影响。因此，本实施例中，充电电路包括充电单元、控制单元、第一检测单元、判断单元和第二检测单元，判断单元分别与控制单元、第一检测单元和第二检测单元相连。第一检测单元用于检测监护仪状态参数，用于将检测结果输出到判断单元。第二检测单元用于检测实际的充电电流，实际的充电电流可通过采集流过充电电阻的电流得到，将采集的充电电流和预先设定的电流值进行比较，并将比较结果输出到所述判断单元，判断单元可根据第一检测单元和第二检测单元的检测结果输出相应的控制信号，控制单元根据控制信号调节充电单元所提供的充电电流的大小，令实际电流满足预期的设置值。
本实施例中，也可以省去第一检测单元，判断单元根据第二检测单元的检测结果输出控制信号。
实施例四：
本实施例中，控制单元包括电压调节电路，所述电压调节电路与充电单元并联，通过调节充电单元两端的电压来调节充电单元输出的充电电流。
电压调节电路可通过响应判断单元输出的控制信号来调节所述充电单元两端的电压，也可以根据操作者的设定，输出设定的电压来改变充电单元两端的电压。
例如电压调节电路可以是可调电压源或者变压器，可设定电压调节电路的输出电压，改变充电单元两端的电压，从而改变充电电流的大小。电压调节电路还可以是包括电流源与可调电阻单元的电路，所述电流源与可调电阻单元串联，可调电阻单元可以是可变电阻器、其它可调电阻的器件或电路，调节可调电阻单元的阻值，改变充电单元两端的电压，从而改变充电电流的大小。
在一种具体实施方案中，电压调节电路包括分压电路，充电单元包括电压提供单元和充电电阻，分压电路与充电电阻并联，电压提供单元输出的充电电压施加到分压电路的一部分，分压电路响应判断单元输出的控制信号改变自身分压比，从而改变充电电阻两端的电压。
如图6所示的实施例中，分压电路并联在充电电阻Rs两端，分压电路包括串联的第五电阻R5、第六电阻R6以及与第六电阻R6并联的至少一个并联支路，并联支路包括开关Q3，并联支路还可以包括电阻和与电阻串联的开关，电压提供单元U1输出的充电电压Uref施加到第五电阻R5的两端，开关Q3响应判断单元(图中未示出)输出的控制信号，在接通和断开状态之间进行切换，从而调节接入分压电路中的电阻值，改变分压电路的分压比。在充电电压Uref不变的情况下，分压电路两端的电压被改变，从而改变充电电阻两端的电压，而充电电阻不变，所以充电电流被改变。
如图6中，并联支路有一个，根据需要，并联支路还可以有多个，分别与第六电阻R6并联，每个并联支路从判断单元接收一路控制信号。
另外，并联支路还可以与第五电阻R5并联，而充电电压Uref施加在第六电阻R6的两端。
开关可以为开关三极管、MOS管、IGBT管、电子开关或继电器，还可以是机械开关。
上述实施例中，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻R5和第六电阻可以为单一电阻，也可以由多个电阻串联或并联或串并联组成。
以上是以监护仪为例来进行说明，实质上，本发明的充电电路还可以用在其他需要充电电池的医疗设备中，也可以适用于任一种充电电池。
本发明提出了一种医疗设备的充电方法，充电电流可调节。
进一步地，本发明提出的医疗设备的充电方法具体以调节充电电路的电阻值或者电压值的方式来调节充电电流。调节方式可以是用户直接手动调节，或者通过设备的人机界面调节，也可以是通过设定一定的条件，满足条件后设备自动调节，本发明的其他实施例中以后者为例进行说明。
调节电阻值的方法可以是将充电电阻设置为串联、并联、或串并联多个电阻，之后通过调节与电阻并联或串联连接的开关的通断来调节这一电阻在电路中的实际存在，进而实现对充电电阻值的改变；这些电阻自身也可以是可变电阻。充电电阻也可以是一个可变电阻，此时直接改变阻值即可。若充电电阻值是微处理器或其他具有控制功能的芯片可调的，本发明也可以通过此方法调节充电电阻值，也可以将充电电阻值直接改变到目标值。
调节电压值的方法可以是直接改变充电电阻两端的电压，此时可以认为充电电阻两端与可变电源连接；调节电压值的方法也可以是一个与充电电阻并联的电路，此电路包括一个电流源和可调电阻部分，调节可调电阻部分的电阻值就可以实现充电电阻两端电压的改变。若充电电压值是微处理器或其他具有控制功能的芯片可调的，本发明也可以通过此方法调节充电电压值，也可以将充电电压值直接改变到目标值。
在本发明一种医疗设备的充电方法的一实施例中，包括步骤：
101、检测医疗设备的状态参数；
所述检测的状态参数可以是医疗设备工作状态、温度、电池剩余电量中的一个或多个，还可以是其他状态参数，例如当前充电电流；
103、根据所述检测的状态参数调节充电电路的电阻值或者电压值以调节充电电流；
以检测到医疗设备的工作状态为例，此状态可以包括待机状态和工作状态，当检测到相应的状态后，就将充电电路调节到相应的阻值与其对应。
以检测到的电池剩余电量为例，根据不同的电量值，可以设置对应不同的充电电阻电路的开关通断组合，进而实现充电电流改变，同理，也可以设置对应的充电电压值的改变。若充电电阻值是微处理器或其他具有控制功能的芯片可调的，也可以将充电电阻值直接改变到目标值。
在本发明一种医疗设备的充电方法的另一实施例中，其流程如图7所示，包括步骤：
301、检测医疗设备的状态参数；
例如此时检测的状态参数可以是医疗设备的温度值；
303、比较所述状态参数和此状态参数的预先设定值；
例如将检测到的温度值与预先设置的标准温度值进行比较，比较两个值的大小；此标准温度值可以是一个比较高的温度值，设备若工作温度高于此温度将会造成设备可能的损坏、对操作者一定的危险或其他可能产生的不良后果；
305、根据所述比较之后的结果调节充电电路的电阻值或者电压值以调节充电电流；
例如当此状态参数是温度值时，可以认为检测到的温度值若大于标准温度，则应该减小充电电流，反之，则可以增大充电电流，所以，当减小充电电流时可以增大充电电阻值或者降低充电电压值，反之，则降低充电电阻值或者增大充电电压值。
在本发明一种医疗设备的充电方法的又一实施例中，包括步骤：
501、检测医疗设备的状态参数；
503、根据预设的医疗设备的状态参数与充电电流的对应关系获得所述检测步骤中得到的状态参数对应的充电电流；
例如对于医疗设备的每个工作温度值，都有相应的较佳充电电流值，此温度值与电流值存在对应关系并且被记录；
505、根据所述充电电流调节充电电路的电阻值或者电压值以使实际充电电流等于或者近似等于所述充电电流；
当获得了医疗设备的温度值以及对应的较佳充电电流值时，只要将充电电流调节到这一电流值即可，但是有时电路并不是线性可调的(例如是数个开关电路控制电阻在电路存在的充电电阻)，此时并不能获得精确的与该较佳电流相等的电流值，那么只能获得较近似的。
在本发明一种医疗设备的充电方法的再一实施例中，包括步骤：
701、检测医疗设备的至少两个状态参数；
所述检测的状态参数可以是医疗设备工作状态、温度、电池剩余电量中的一个或多个，还可以是其他状态参数，例如当前充电电流；
以下以检测工作状态和温度两个参数为例进行说明；
703、根据预设的规则或计算方法，由检测到的两个状态参数获得调节方式；
例如可以预先保存一个表格，对应每个工作状态和温度的组合都有一个对应的调节方式；或者使用一个公式将工作状态和温度代入后可以计算得到一个数值，该数值可以对应于一种调节方式；调节方式为以上提到的调节方法的具体一种；
705、根据所述获得的调节方式调节充电电路的电阻值或者电压值。
本实施例考虑到有时只根据一个参数调节并不是最优方案，例如当工作状态是正在工作，根据前面的几种方案应该使用较小的充电电流，但是实际上设备温度可能较低，完全可以使用大电流充电，所以此时再综合考虑设备温度则可以使用大电流充电以节省充电时间。同理，若设备的状态是待机状态，根据前面几种方案应该使用较大的充电电流，但是实际上设备温度可能已经相当高，此时使用大电流充电会有一定的危险，所以此时综合考虑后可以消除这种危险。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。