具有超級電容器和電池的供電裝置、醫(yī)療器械和ct機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及供電技術(shù)，特別是醫(yī)療器械的供電。
【背景技術(shù)】
[0002]許多電氣設(shè)備的負(fù)載具有脈沖式的短時間高功率需求。以CT機為例，一般待機狀態(tài)時的功率需求<5kVA，但是在曝光時的瞬態(tài)功率需求在70KVA左右，因此就需要三相高功率電力配置。而且由于這個高功率需求，CT上不會設(shè)置PFC (三相70kVA等級的PFC造價昂貴，而且現(xiàn)在法律法規(guī)并未對此有強行要求，所以CT的供應(yīng)商們不會設(shè)置PFC。)，其功率因數(shù)也比較低，僅為0.7左右，會造成了大量的無功損耗。美國專利申請US2005/0281377A1、US2008/0112537A1和中國發(fā)明申請CN102611188A分別公開了一種C形臂、CT機和X光機，其具有基于超級電容器的功率緩沖器。中國實用新型專利CN201393172Y公開了一種X光機大功率儲能裝置，其具有并聯(lián)的超級電容器組和蓄電池組。美國專利US6169782B1公開了一種基于電池和電容的供電裝置，電池通過一升壓電路(boost circuit)為電容充電，該供電裝置用于一 X射線系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本實用新型提出了一種供電裝置、醫(yī)療器械和CT機，用以簡化電路。
[0004]根據(jù)本實用新型的第一方面，提供一種供電裝置，包括:一電池，其具有一第一正極和一第一負(fù)極；一超級電容器，其具有一第二正極和一第二負(fù)極，所述第二負(fù)極與所述電池的第一負(fù)極連接；一二極管，其具有一第三正極和一第三負(fù)極，所述第三正極與所述電池的第一正極連接，所述第三負(fù)極與所述超級電容器的第二正極連接。
[0005]在一實施例中，所述供電裝置還包括一第一充電器和一第二充電器，所述第一充電器連接至所述電池并為其充電，所述第二充電器連接至所述超級電容器并為其充電。
[0006]在一實施例中，所述第一充電器具有一第一門限，所述第二充電器(110 ;210)具有一第二門限，所述第一充電器被設(shè)置為在所述電池的電壓小于或等于所述第一門限時為所述電池充電，所述第二充電器被設(shè)置為在所述超級電容器的電壓小于或等于所述第二門限時為所述超級電容器充電，其中所述第一門限小于所述第二門限。
[0007]根據(jù)本實用新型的第二方面，提供一種醫(yī)療器械，包括:一負(fù)載，其具有一第一端和一第二端；一如上文所述的供電裝置，所述超級電容器的第二正極和第二負(fù)極分別連接至所述負(fù)載的第一端和第二端。
[0008]在一實施例中，所述負(fù)載包括一高壓發(fā)生器和一 X射線管，所述高壓發(fā)生器具有一第三端和一第四端，所述X射線管連接至所述高壓發(fā)生器的第三端和第四端。
[0009]在一實施例中，所述醫(yī)療器械還包括一控制單元，所述控制單元接收所述電池、超級電容器的電能信息以及所述負(fù)載的電能需求，所述控制單元被設(shè)置為在根據(jù)所述電池和超級電容器的電能和所述負(fù)載的電能需求的關(guān)系來控制所述高壓發(fā)生器的工作時間。
[0010]根據(jù)本實用新型的第三方面，提供一種CT機，包括:一旋轉(zhuǎn)部分，其具有一高壓發(fā)生器和一 X射線管；一如上文所述的供電裝置，所述超級電容器的第二正極和第二負(fù)極連接至所述高壓發(fā)生器，所述供電裝置固定于所述旋轉(zhuǎn)部分。
[0011]在一實施例中，所述CT機還包括一控制單元，所述控制單元接收所述電池、超級電容器的電能信息以及所述高壓發(fā)生器與所述X射線管的電能需求，所述控制單元被設(shè)置為在根據(jù)所述電池和超級電容器的電能和所述電能需求的關(guān)系來控制所述高壓發(fā)生器的工作時間。
[0012]從上述方案中可以看出，本實用新型的供電裝置具有使用周期長、功率密度高和能量密度大的優(yōu)點，并且結(jié)構(gòu)簡單。
【附圖說明】
[0013]下面將通過參照附圖詳細描述本實用新型的優(yōu)選實施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本實用新型的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中:
[0014]圖1為根據(jù)本實用新型的一第一實施例的醫(yī)療器械的示意圖。
[0015]圖2A為根據(jù)本實用新型的一第二實施例的CT機的示意圖。
[0016]圖2B為圖2A所示的CT機的供電裝置的示意圖。
[0017]在上述附圖中，所采用的附圖標(biāo)記如下:
[0018]100醫(yī)療器械112 ；212供電裝置
[0019]200CT機114單相電源
[0020]101 ；201第一正極115 ；215第一端
[0021]102 ；202電池116 ;216高壓發(fā)生器
[0022]103 ；203第一負(fù)極117 ;217第二端
[0023]104 ；204超級電容器 118 ;218X射線管
[0024]105 ；205第三正極119 ;219第三端
[0025]106 ；206二極管120 ；220控制單元
[0026]107 ；207第三負(fù)極121 ；221第四端
[0027]108 ；208第一充電器 122 ;222操作者
[0028]109 ；209第二正極123 ；223負(fù)載
[0029]110 ；210第二充電器 224旋轉(zhuǎn)部分
[0030]111 ；211第二負(fù)極
【具體實施方式】
[0031]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。
[0032]圖1為根據(jù)本實用新型的一實施例的醫(yī)療器械100的示意圖，圖中僅示出了與本實用新型密切相關(guān)的部分。如圖1所示，醫(yī)療器械100包括一負(fù)載123和一供電裝置112。負(fù)載123具有一第一端115和一第二端117。在本實施例中，負(fù)載123包括一高壓發(fā)生器116和一 X射線管118，負(fù)載123還具有一第三端119和一第四端121。X射線管118連接至高壓發(fā)生器116的第三端119和第四端121。
[0033]供電裝置112包括一電池102、一超級電容器104和一二極管106。電池102具有一第一正極101和一第一負(fù)極103。超級電容器104具有一第二正極109和一第二負(fù)極111，第二負(fù)極111與電池102的第一負(fù)極103連接。超級電容器104的第二正極109和第二負(fù)極111分別連接至負(fù)載123的第一端115和第二端117。二極管106具有一第三正極105和一第三負(fù)極107，第三正極105與電池102的第一正極101連接，第三負(fù)極107與超級電容器104的第二正極109連接。在電池102與超級電容器104的電壓差使二極管107導(dǎo)通時，電池102與超級電容器104共同為負(fù)載123供電。在電池102與超級電容器104的電壓差使二極管107截止時，僅超級電容器104為負(fù)載123供電。
[0034]在其他實施例中，二極管107也可以用其他電路替代。
[0035]與電解電容器相比，超級電容器具有壽命長，功率密度高的特點。相比于電池，超級電容器在給定的體積下能提供更高的峰值功率，并且可具有百萬次以上的深度充放電周期。而電池通常只有1000至10，000充放電周期。但相比于超級電容器，電池的能量密度更大。
[0036]因此，供電裝置112具有使用周期長、功率密度高和能量密度大的優(yōu)點。
[0037]采用供電裝置112后，醫(yī)療器械100的峰值功率可大大降低，因此可采用單相電源114。而且，由于供電裝置112能提供全范圍的線電壓，因此在遭遇電壓波動時，醫(yī)療器械100也是穩(wěn)健的。優(yōu)選地，第一充電器108和第二充電器110可集成PFC，以提高功率因子。
[0038]供電裝置112還可包括一第一充電器108和一第二充電器110。第一充電器108連接至電池102并為其充電，第二充電器110連接至超級電容器104并為其充電。
[0039]第一充電器108和第二充電器110分別具有一第一門限A和一第二門限B，第一充電器108被設(shè)置為在電池102的電壓小于或等于第一門限A時為電池102充電，第二充電器110被設(shè)置為在超級電容器104的電壓小于或等于第二門限B時為超級電容器104充電。在本實施例中，第一門限A小于第二門限B。也即，在電池102與超級電容器104均充滿的情況下，超級電容器104的電壓大于電池102的電壓，此時二極管106截止，僅超級電容器104為負(fù)載123供電。若超級電容器104的電壓因負(fù)載123的消耗而降低到某一值而使二極管106導(dǎo)通時，電池102也開始供電。
[0040]電池102與超級電容器104可分別具有一保護電壓C和一保護電壓D。在電池102與超級電容器104的電壓低于各自的保護電壓時，電池102和/或超級電容器104停止供電。在本實施例中，B>A>D>C。
[0041]醫(yī)療器械100還可包括一控制單元120，控制單元120接收電池102、超級電容器104的電能信息以及負(fù)載123的電能需求。假設(shè)系統(tǒng)所需能量是W1，超級電容器上的電量是Wcl，超級電容器上電量的上限是Wc2，電池的電量是Wbl，電池電量的上限是Wb2。設(shè)計要求是系統(tǒng)最大一次曝光所需的能量Wl_max〈Wc2+Wb2 (高壓發(fā)生器116可近似為不耗能)?？刂茊卧?20被設(shè)置為根據(jù)在電池102和超級電容器104的電能和負(fù)載123所需電能的關(guān)系來控制高壓發(fā)生器116的工作時間，具體描述如下:
[0042]若Wl〈Wcl，則即刻可以開始曝光。
[0043]若Wcl〈Wl〈Wc2，則打開第二充電器110，待超級電容器104后開始曝光。
[0044]若Wc2〈Wl〈Wc2+Wbl，則打開第二充電器110，待超級電容器104充滿后開始曝光，前提是超級電容器104和電池102并聯(lián)能滿足負(fù)載123的功率要求。
[0045]若Wc2+Wbl〈Wl〈Wc2+Wb2，則閉合第一充電器108和第二充電器110，待電池102和超級電容器104充滿后開始曝光，前提是電容102和超級電容器104并聯(lián)能滿足負(fù)載123的功率要求。
[0046]控