專利名稱：智能功率管理控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地說本發(fā)明涉及功率管理。具體地說，本發(fā)明涉及在成像系統(tǒng)中的智能功率管理和控制。
背景技術(shù)：
成像系統(tǒng)比如X-射線成像系統(tǒng)例如通過發(fā)射射線、波、顆粒和輻射產(chǎn)生圖像。在許多成像系統(tǒng)中，通過電源比如電池有利于發(fā)射。例如在X-射線系統(tǒng)中，使用電池電源產(chǎn)生X-射線。在產(chǎn)生X-射線時(shí)，消耗電池。因此，通過成像系統(tǒng)對(duì)電池進(jìn)行充電以便能夠繼續(xù)進(jìn)行成像。
當(dāng)前的成像系統(tǒng)基于最壞情況的電流和/或功率消耗預(yù)算給電池充電器的功率。即，假如將最大的電流分配給主系統(tǒng)電源和所有的其它的系統(tǒng)部件則將功率發(fā)送給電池充電器。在當(dāng)前的成像系統(tǒng)中的電流和/或功率分配是靜態(tài)分配。對(duì)電池電流和電池充電速率的限制制約了可產(chǎn)生的圖像的數(shù)量。
然而，電流和/或功率消耗隨使用和持續(xù)時(shí)間變化。例如，打印機(jī)在打印時(shí)比待機(jī)時(shí)吸取更多的功率。通過馬達(dá)吸取的電流隨馬達(dá)的方向和使用變化。因此，非常需要一種適應(yīng)改變功率消耗的系統(tǒng)。
電源線可以是例如在110V或120V的額定電壓額定下15或20安的額定容量。標(biāo)準(zhǔn)壁式插座例如額定15安和120伏特。理想的是保持在額定容量?jī)?nèi)的功率消耗。然而，基于靜態(tài)功率分配，某些系統(tǒng)除了在120伏特下15或20安的服務(wù)之外需要更大的功率來運(yùn)行。因此，管理在額定線容量?jī)?nèi)的功率消耗的系統(tǒng)是非常需要的。
因此，需要一種在成像系統(tǒng)中的改善的功率管理?；谑褂煤涂捎眯栽谙到y(tǒng)中動(dòng)態(tài)分配功率的系統(tǒng)和方法將是非常需要的。
發(fā)明概述本發(fā)明的某些實(shí)施例提供一種在成像系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)電流和功率管理的方法和系統(tǒng)。某些實(shí)施例可以與多個(gè)成像系統(tǒng)和成像模態(tài)一起使用。在某些實(shí)施例中，適應(yīng)性功率系統(tǒng)包括測(cè)量在成像系統(tǒng)中的電流和/或電壓的測(cè)量單元、給成像系統(tǒng)提供功率以用于核心系統(tǒng)功能的主系統(tǒng)電源、對(duì)用于成像的電池進(jìn)行充電的電池充電器和基于來自測(cè)量單元的功率測(cè)量在主系統(tǒng)電源和電池充電器之間分配功率的功率控制器。
在一種實(shí)施例中，測(cè)量單元在成像系統(tǒng)的多個(gè)點(diǎn)上測(cè)量電流和/或電壓。功率控制器可以在已經(jīng)分配了主系統(tǒng)電源之后分配剩余的功率。該系統(tǒng)也可以包括在成像系統(tǒng)中提供附加的功能的至少一個(gè)部件。功率控制器可以在部件之間分配功率。功率控制器可以在電流、電壓和/或功率極限內(nèi)分配功率。
在某一實(shí)施例中，該方法包括測(cè)量在成像系統(tǒng)中的電流和/或電壓輸入并基于系統(tǒng)配置和在成像系統(tǒng)中的電流輸入在成像系統(tǒng)內(nèi)分配功率。該方法也可以包括在成像系統(tǒng)中多個(gè)位置上測(cè)量電流和/或電壓。該方法也可以包括基于最近的系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)分配功率。基于在配置和/或超過預(yù)定的極限的電流消耗的變化重新分配功率。其余的電流可以分配給電池充電器。在一種實(shí)施例中，該方法包括維持用于基本成像系統(tǒng)功能的最小的功率級(jí)。該方法也可以包括控制由在成像系統(tǒng)中的部件所吸取的電流量。
在某一實(shí)施例中，用于成像系統(tǒng)的功率管理系統(tǒng)包括給成像系統(tǒng)提供功率的功率輸入、測(cè)量在成像系統(tǒng)內(nèi)的電流和/或電壓的至少一個(gè)測(cè)量單元和在成像系統(tǒng)中的部件之間分配可用的功率的功率管理控制器。功率管理控制器可以允許基于在成像系統(tǒng)中的部件的電流使用以最大的速率對(duì)成像系統(tǒng)的電池充電。測(cè)量單元可以測(cè)量提供給成像系統(tǒng)的功率的電壓和電壓。功率管理控制器可以控制由在成像系統(tǒng)中的部件所吸取的電流。該系統(tǒng)也可以包括檢測(cè)電流和/或電壓使用何時(shí)超過一定的功率極限的極限傳感器。此外，該系統(tǒng)可以包括通過功率管理控制器控制的至少一個(gè)開關(guān)單元。該開關(guān)單元控制發(fā)送給在成像系統(tǒng)中的部件的功率量。
附圖的幾個(gè)視圖的概述附

圖1所示為帶有根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例中使用的適應(yīng)性功率管理的移動(dòng)X-射線系統(tǒng)。
附圖2所示為用于在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中使用的動(dòng)態(tài)功率管理的方法的流程圖。
結(jié)合附圖的閱該將會(huì)更好地理解前文的概述以及本發(fā)明的實(shí)施例的下文的詳細(xì)描述。為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了某些實(shí)施例。但是，應(yīng)該理解的是本發(fā)明不限于在附圖中的結(jié)構(gòu)和手段。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的某些實(shí)施例可以與各種成像系統(tǒng)一起使用，這些成像系統(tǒng)比如有X-射線、超聲、計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)、磁共振(MR)、電子束斷層成像(EBT)、正電子發(fā)射斷層成像(PET)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層(SPECT)成像系統(tǒng)。某些實(shí)施例可以與移動(dòng)和/或固定成像系統(tǒng)一起使用。某些實(shí)施例例如可應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域以及工業(yè)和安全領(lǐng)域。僅為了說明的目的，下文結(jié)合移動(dòng)X-射線成像系統(tǒng)描述某些實(shí)施例。
附圖1所示為帶有在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中使用的自適應(yīng)功率管理100的移動(dòng)X-射線系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括功率輸入105、智能功率控制器110、測(cè)量單元120-124、開關(guān)單元130-133、主系統(tǒng)電源140、電池充電器150和其它的部件比如計(jì)算機(jī)160、馬達(dá)170和打印機(jī)180。測(cè)量單元120-124將數(shù)據(jù)發(fā)送給智能功率控制器110。功率控制器110控制開關(guān)單元130-133，將電流發(fā)送給部件比如電池充電器150、計(jì)算機(jī)160、馬達(dá)170和打印機(jī)180。
功率控制器110例如可以以通用方式實(shí)施(比如通用計(jì)算機(jī))或?qū)Ｓ糜布?shí)施或以軟件實(shí)施。功率控制器110基于電流和/或電壓的測(cè)量將來自功率輸入105的電流分配給系統(tǒng)100的部件。功率控制器110從與系統(tǒng)100的部件關(guān)聯(lián)的測(cè)量單元120-124接收電流和/或電壓信息。功率控制器110基于測(cè)量信息確定電流分配?；跍y(cè)量信息，功率控制器110控制開關(guān)單元130-133以提供電流。
測(cè)量單元120-124測(cè)量在系統(tǒng)100中的不同點(diǎn)上的電流和/或電壓以確定電流消耗。在一種實(shí)施例中，測(cè)量單元120-124位于系統(tǒng)100的每個(gè)部件上。在一種變型實(shí)施例中，可以在功率輸入105上測(cè)量電流和電壓。
在一種實(shí)施例中，測(cè)量單元120-124包括均方根(RMS)測(cè)量裝置。RMS測(cè)量裝置測(cè)量電流和/或電壓。在一種實(shí)施例中，RMS測(cè)量裝置測(cè)量電流和/或電壓因?yàn)殡娏骱碗妷嚎梢圆槐乇舜送?。此外，RMS測(cè)量裝置可以測(cè)量電流和/或電壓，因?yàn)槿绻?20V AC入口電壓降低則電流消耗增加。在一種實(shí)施例中，電壓恒定，根據(jù)部件的使用電流處于“on”或“off”。從功率輸入105中計(jì)算實(shí)功率負(fù)載比如壁出口AC功率輸入。為更加精確地測(cè)量和功率管理，RMS測(cè)量裝置可以測(cè)量在系統(tǒng)100的單個(gè)部件上的電流和電壓。
可替換地，一個(gè)或多個(gè)測(cè)量單元120-124可以包括驅(qū)動(dòng)負(fù)載以測(cè)量電壓的電流互感器(例如在線圈中的幾匝導(dǎo)線)、內(nèi)嵌電阻器和/或電流或電壓測(cè)量裝置。測(cè)量單元120-124可以在系統(tǒng)100中獲得隔離的電流/電壓測(cè)量。
在一種實(shí)施例中，電源線在60赫茲的頻率下在120V的額定電壓下的額定容量為15或20安。歐洲的系統(tǒng)的額定值可能是在50赫茲下220或110伏特下。在一種實(shí)施例中，測(cè)量單元120-124例如將入口105電壓和電流測(cè)量、主系統(tǒng)電源140、馬達(dá)170功率、計(jì)算機(jī)160功率、打印機(jī)180功率和/或其它的附件功率發(fā)送給功率控制器110。功率控制器110控制給部件比如馬達(dá)170、計(jì)算機(jī)160、打印機(jī)180和其它可選件或附件的功率/電流和電池充電器150速率以使系統(tǒng)100以所需的功能操作而不超過電源線的極限。
功率控制器110也可以控制給不間斷電源(UPS)或系統(tǒng)100的UPS電池充電器的功率。測(cè)量單元120-124可以收集UPS和/或UPS充電器的數(shù)據(jù)。UPS有助于確保主系統(tǒng)電源140穩(wěn)定。
功率控制器110根據(jù)在系統(tǒng)100中的電流需求和/或功率可用性啟動(dòng)開關(guān)單元130-133或?qū)⒅噶畎l(fā)送給開關(guān)單元。在一種實(shí)施例中，在系統(tǒng)100中的部件的電流極限是可編程的。功率控制器110例如基于功率輸入105和其它的限制條件確定部件電流極限或者例如對(duì)電流極限進(jìn)行編程或者預(yù)設(shè)。功率控制器110可以對(duì)開關(guān)單元130-133進(jìn)行編程以基于電流極限和電流/電壓測(cè)量拉一定量的電流。功率控制器110也可以接通或切斷開關(guān)單元130-133。例如，在打印機(jī)180和/或計(jì)算機(jī)160不使用時(shí)可以被切斷以用于提供用于成像和電池充電的更大電流。接通或切斷開關(guān)單元130-133可以將連接到開關(guān)單元的部件接通或切斷。功率控制器110控制通過開關(guān)單元130-133拉出供應(yīng)部件(比如電池充電器150、計(jì)算機(jī)160、馬達(dá)170和打印機(jī)180)的功率/電流。在一種實(shí)施例中，主系統(tǒng)電源140可以不必通過功率控制器110切斷或關(guān)閉以便提供基本功率量以維持基本系統(tǒng)功能。
功率控制器110可以允許更高功率的系統(tǒng)100在額定電壓(例如120伏特)下15或20安的電源線內(nèi)運(yùn)行。測(cè)量單元120-124監(jiān)測(cè)在系統(tǒng)100內(nèi)的實(shí)際電流消耗。功率控制器110可以消除或減小在該時(shí)刻沒有使用的部件可用的電流并將該功率重新分配給在該時(shí)刻正使用的部件和/或增加電池充電器150的電流。功率控制器110允許基于當(dāng)前的環(huán)境和操作動(dòng)態(tài)地滿足系統(tǒng)100的電流需求。在一種實(shí)施例中，系統(tǒng)100的用戶構(gòu)造系統(tǒng)100或選擇配置，功率控制器110確定是否可能給該配置吸取的最大的電流的限制。功率控制器110可以由此構(gòu)造系統(tǒng)100。
系統(tǒng)100也可以包括限制傳感器。限制傳感器可以并入在功率控制器110或者位于在系統(tǒng)100內(nèi)的任何地方。如果電流消耗超過上限，則極限傳感器有助于確保不超過該極限大于一定量的時(shí)間(例如一個(gè)脈動(dòng)周期)。極限傳感器可以通過功率控制器110或另一外部源啟動(dòng)或者基于電流/電壓測(cè)量自動(dòng)啟動(dòng)。極限傳感器監(jiān)測(cè)在限定的時(shí)間周期上的過量的電流。如果系統(tǒng)100的吸取的電流超過電源線大于所限定的時(shí)間周期，則極限傳感器可以啟動(dòng)被關(guān)閉的部件或系統(tǒng)100。極限傳感器例如可以作為功率控制器110的一部分實(shí)施或者可以是單獨(dú)的控制器或者是關(guān)于場(chǎng)可編程陣列(FPGA)的狀態(tài)機(jī)。極限傳感器可以將安全斷路開關(guān)加入到系統(tǒng)100。功率控制器110也可以具有硬件和/或軟件檢查以確保安全且適當(dāng)?shù)碾娏飨摹?br> 例如，在操作中，用戶將系統(tǒng)100比如移動(dòng)X-射線系統(tǒng)連接到電源比如壁AC電源引出口。功率控制器110確定功率輸入105和系統(tǒng)100的線電流容量限制。測(cè)量單元120-124測(cè)量在功率輸入105、主系統(tǒng)電源140、電池充電器150、計(jì)算機(jī)160、馬達(dá)170、打印機(jī)180上的電流和電壓。用戶選擇系統(tǒng)100的配置比如熒光成像。功率控制器110基于可用的電流和用戶配置給在系統(tǒng)100中的部件分配功率。如果用戶試圖在成像的過程中接通計(jì)算機(jī)160，則功率控制器110管理給系統(tǒng)100的功率并由此控制開關(guān)單元130-133。如果沒有足夠的電流可用于給主系統(tǒng)電源140提供熒光X-射線成像，則功率控制器110可以減小電流和或停止計(jì)算機(jī)160。類似地，如果用戶在成像的過程中試圖使用打印機(jī)180打印并且沒有足夠的電流可用或者如果使用超過電流極限，則功率控制器110暫時(shí)使打印機(jī)180禁止?？扇〉氖牵β士刂破?10維持主系統(tǒng)電源140和至少最小電流電平給電池充電器150以繼續(xù)對(duì)用于成像的電池充電。
可替換的是，計(jì)算機(jī)160可以仍然保持打開以運(yùn)行用于智能功率控制和其它的成像系統(tǒng)功能的軟件。如果附加的功率被發(fā)送以提供主系統(tǒng)電源140，則電池充電速率降低而不停止計(jì)算機(jī)160。
本發(fā)明的某些實(shí)施例監(jiān)測(cè)實(shí)際的電流消耗并控制在某一時(shí)間部件所沒有使用的功率。某些實(shí)施例代表動(dòng)態(tài)的、可適應(yīng)的功率分配和管理系統(tǒng)100。某些實(shí)施例動(dòng)態(tài)地分配可用電流給電池充電器高達(dá)所允許的極限150。
附圖2所示為在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中使用的動(dòng)態(tài)功率管理的方法200的流程圖。首先，在步驟210中，功率輸入到成像系統(tǒng)。功率可以是來自電源的AC或DC功率，比如壁式引出口或其它的電源。然后，在步驟220中，在成像系統(tǒng)和連接的附件中的不同點(diǎn)上測(cè)量電流和/或電壓。在功率輸入和/或系統(tǒng)的多個(gè)點(diǎn)上測(cè)量電流，比如到系統(tǒng)中的部件和可選件的功率連接(例如開關(guān))。部件和可選件例如可以包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、馬達(dá)和電池充電器。
在步驟230中，適應(yīng)性功率控制器比如功率控制器110接收成像系統(tǒng)的電流測(cè)量。然后，在步驟240中，功率控制器110基于電流測(cè)量、配置信息和其它的系統(tǒng)因素分配功率給成像系統(tǒng)和部件。例如，功率控制器110例如基于所選擇的成像的操作模式、被使用的多個(gè)部件、部件電流消耗、可用的輸入電流和線電流容量極限分配功率給系統(tǒng)部件。
接著，在步驟250中，開關(guān)或其它的電流發(fā)送單元允許在系統(tǒng)中所選擇的部件吸取由適應(yīng)性功率控制器所確定的電流。在步驟260中，如果成像系統(tǒng)的配置改變或者啟動(dòng)和/或停止不同的部件，則適應(yīng)性功率控制器重新分配在成像系統(tǒng)中的功率。此外，如果達(dá)到了電流極限，則功率控制器重新分配在成像系統(tǒng)中的功率。
因此，本發(fā)明的某些實(shí)施例提供了一種用于成像系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)功率管理的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)和方法可用于多個(gè)成像系統(tǒng)模態(tài)和平臺(tái)。某些實(shí)施例考慮實(shí)際的系統(tǒng)功率要求和消耗給電池充電提供最大的功率。某些實(shí)施例允許基于電流使用和成像系統(tǒng)的配置動(dòng)態(tài)地調(diào)整功率分配。某些實(shí)施例測(cè)量電流、電壓和/或功率以分配輸入電流。某些實(shí)施例允許在輸入電流和/或電壓和在系統(tǒng)中的電源線的安全限內(nèi)分配和管理功率。某些實(shí)施例允許不受最壞情況的電流方案限制的成像系統(tǒng)的智能功率管理。
雖然參考某些實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)理解的是在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下可以做出各種改變和等效替代。此外，可以做出許多修改以使特定的情況和部件適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，希望本發(fā)明并不限于所公開的特定的實(shí)施例，而是本發(fā)明包括在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有的部件清單附圖1具有適應(yīng)性功率管理的移動(dòng)X-射線系統(tǒng)100功率輸入105智能功率控制器110測(cè)量單元120測(cè)量單元121測(cè)量單元122測(cè)量單元123測(cè)量單元124開關(guān)單元130開關(guān)單元131開關(guān)單元132開關(guān)單元133主系統(tǒng)電源140電池充電器150計(jì)算機(jī)160馬達(dá)170打印機(jī)180附圖2流程圖給成像系統(tǒng)輸入功率210測(cè)量在成像系統(tǒng)中的功率220接收功率測(cè)量230在成像系統(tǒng)中分配功率240允許所選擇部件吸取功率250基于變化重新分配功率260
權(quán)利要求
1.一種適應(yīng)性功率管理系統(tǒng)(100)，所說的系統(tǒng)(100)包括測(cè)量在成像系統(tǒng)中的電流的測(cè)量單元(120-124)；給成像系統(tǒng)提供功率以用于核心系統(tǒng)功能的主系統(tǒng)電源(140)；對(duì)用于成像的電池進(jìn)行充電的電池充電器(150)；和基于來自測(cè)量單元(120-124)的電流測(cè)量在主系統(tǒng)電源(140)和電池充電器(150)之間分配功率的功率控制器(110)。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中功率控制器110在功率極限內(nèi)動(dòng)態(tài)地分配功率。
3.一種用于成像系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)功率管理的方法(200)，所說的方法包括測(cè)量在成像系統(tǒng)中的電流輸入(220)；和基于系統(tǒng)配置和在成像系統(tǒng)中的電流輸入在成像系統(tǒng)中分配功率(240)。
4.權(quán)利要求3所述的方法(200)，其中分配步驟進(jìn)一步包括基于系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)地分配功率(240)。
5.權(quán)利要求3所述的方法(200)，進(jìn)一步包括基于配置的變化在成像系統(tǒng)中重新分配功率(260)。
6.權(quán)利要求3所述的方法(200)，進(jìn)一步包括給電池充電器分配可用電流(240)。
7.權(quán)利要求3所述的方法(200)，進(jìn)一步包括至少維持用于基本成像功能的最小的功率級(jí)。
8.權(quán)利要求3所述的方法(200)，進(jìn)一步包括控制由在成像系統(tǒng)中的部件吸取的電流量(250)。
9.一種用于成像系統(tǒng)的功率管理系統(tǒng)(100)，包括給成像系統(tǒng)提供功率的功率輸入(105)；測(cè)量在成像系統(tǒng)中的電流的至少一個(gè)測(cè)量單元(120-124)；和在成像系統(tǒng)中的部件之間分配可用的功率的功率管理控制器(110)。
10.權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(100)，其中功率管理控制器110基于在成像系統(tǒng)中的部件的電流消耗允許用于成像系統(tǒng)的電池以最大的速率充電。
全文摘要
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及動(dòng)態(tài)功率管理系統(tǒng)(100)。系統(tǒng)(100)包括給成像系統(tǒng)提供功率的功率輸入(105)、測(cè)量在成像系統(tǒng)中的電流和/或電壓的測(cè)量單元(120－124)和在成像系統(tǒng)中的部件之間分配可用功率的功率管理控制器(110)。功率管理控制器(110)基于通過成像系統(tǒng)部件所使用電流允許電池以最大的速率充電。測(cè)量單元(120－124)可以測(cè)量提供給成像系統(tǒng)的功率的電壓和電流。功率管理控制器(110)可以控制由成像系統(tǒng)部件吸取的電流。系統(tǒng)(100)也可以包括檢測(cè)電流消耗何時(shí)超過某一極限的極限傳感器。此外，系統(tǒng)(100)可以包括由功率管理控制器(110)所控制的至少一個(gè)開關(guān)單元(130－133)。開關(guān)單元(130－133)控制發(fā)送給成像系統(tǒng)部件的功率大小。
文檔編號(hào)A61B5/055GK1579332SQ20041005884
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者J·J·阿爾雷德, M·K·烏里, S·E·庫爾蒂斯, D·L·布斯 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司