Brevet FR2983970A1 — publié le 20130614

La présente invention concerne un procédé d'alimentation d'un appareil médical, dans lequel une alimentation en énergie a lieu à l'aide d'au moins une batterie, moyennant quoi les batteries subissent un vieillissement calendaire et/ou cyclique. Les appareils médicaux alimentés en énergie électrique par l'intermédiaire du réseau, contiennent en outre des batteries afin, dans le cas d'une panne du secteur, de pouvoir continuer à fonctionner sans interruption. Les batteries délivrent alors l'énergie électrique nécessaire pendant l'interruption. Le temps de fonctionnement des batteries sans alimentation par le secteur est limitée par la consommation de l'appareil médical et de l'énergie stockée dans les batteries. Dans ce mode de fonctionnement, les batteries sont peu utilisées de manière active car une panne de secteur survient seulement exceptionnellement. Des batteries peuvent également être utilisées dans les appareils médicaux lorsque ceux-ci doivent être mobiles. Dans le cadre d'une utilisation mobile des batteries, il n'y a pas d'alimentation à partir du secteur et ce sont exclusivement les batteries qui délivrent l'énergie électrique. Le temps de fonctionnement sans alimentation par le secteur est limitée par la consommation de l'appareil médical et de l'énergie stockée dans les batteries. Dans ce mode de fonctionnement, les batteries sont utilisées de manière fortement active car l'utilisation mobile nécessite de nombreux cycles de charge et de décharge. En utilisation mobile ainsi qu'en utilisation pendant une panne de secteur, la fonctionnalité et donc également la connaissance de la durée de vie prévue et des propriétés de vieillissement d'une batterie sont d'une grande importance. Pour le vieillissement ou la durée de vie de la batterie, on distingue la durée de vie cyclique et la durée de vie calendaire. Dans la durée de vie cyclique interviennent tous les mécanismes qui font vieillir une batterie du fait de sa sollicitation pendant le fonctionnement, ce sont en majeure partie les cycles de charge et de décharge, une certaine fréquence et profondeur de décharge. La durée de vie cyclique indique combien de cycles de charge et de décharge une batterie peut supporter avant qu'elle n'arrête de fonctionner. En plus du simple nombre de cycles, le type de cycles correspondants, et ici plus particulièrement la profondeur avec laquelle la batterie est déchargée ou avec laquelle elle est rechargée, sont d'une grande importance. Le vieillissement calendaire par contre décrit le vieillissement qui survient même si la batterie n'est pas du tout sollicitée. Le vieillissement calendaire et le vieillissement cycliques peuvent se superposer, moyennant quoi, en fonction de l'utilisation de la batterie, c'est le vieillissement calendaire ou le vieillissement cyclique qui est déterminant. Afin de garantir une alimentation fiable des appareils médicaux en énergie électrique, le remplacement des batteries après un temps déterminé est essentiel en plus du maintien en fonctionnement des batteries. Le moment du remplacement, c'est à dire l'intervalle de remplacement, était jusqu'à présent défini comme un moment fixe basé sur l'expérience du fonctionnement des appareils médicaux utilisés dans le monde entier. La définition d'un intervalle de remplacement des batteries dans des appareils médicaux doit prendre en compte des cas d'utilisation pertinents, de façon à prendre en compte également les facteurs aléatoires défavorables pour déterminer la longueur de l'intervalle de remplacement qui peut ainsi être raccourci. Cette pratique courante ne prend cependant pas en compte que des relevés de batteries ont indiqué, à la fin de leur utilisation dans l'appareil médical, c'est à dire à la fin de l'intervalle de remplacement, que les batteries n'étaient pas entièrement vides. Le remplacement de batteries fonctionnelles constitue cependant un gaspillage des ressources et de plus en plus également une nuisance pour l'environnement car les batteries doivent généralement être éliminées. A partir de l'état de la technique ainsi que des inconvénients mentionnés, l'objectif de la présente invention est donc de développer un procédé du type mentionné au début de telle sorte que la durée d'utilisation de batteries dans des appareils médicaux, aussi bien dans le cadre d'une alimentation électrique sans interruption qu'en utilisation mobile, soit prolongée au-delà des intervalles remplacement appliqués jusqu'à présent. A cet effet l'invention concerne un procédé d'alimentation d'un appareil médical, dans lequel une alimentation en énergie a lieu par l'intermédiaire d'au moins une batterie, moyennant quoi les batteries subissent un vieillissement calendaire et/ou cyclique, caractérisé en ce qu'une durée de vie calendaire résiduelle de la batterie est déterminée à partir de la différence entre la durée de vie calendaire de la batterie et la durée de fonctionnement de la batterie. Selon un aspect de l'invention, la durée de vie calendaire résiduelle est comparée à un intervalle de temps qui décrit le temps entre le début du fonctionnement de la batterie et le remplacement de la batterie. Selon un aspect de l'invention, une température moyenne Tmoyenne de la batterie est déterminée. La présente invention concerne également un procédé d'alimentation d'un appareil médical, dans lequel une alimentation en énergie a lieu par l'intermédiaire d'au moins une batterie, moyennant quoi les batteries subissent un vieillissement calendaire et/ou cyclique, caractérisé en ce qu'une durée de vie cyclique résiduelle de la batterie est déterminée à partir du produit de la durée de fonctionnement de la batterie et du rapport entre la capacité restante Crest de la batterie et la capacité consommée Cconsommée de la batterie. Selon un aspect de l'invention, le vieillissement cyclique résiduel est comparé à un intervalle de temps qui décrit le temps entre le début du fonctionnement de la batterie et le remplacement de la batterie. Selon un aspect de l'invention une capacité restant Crest de la batterie est déterminée à partir de la différence entre la capacité totale C total de la batterie et la capacité consommée Cconsommée de la batterie. La présente invention concerne également un dispositif permettant de réaliser le procédé, avec au moins une batterie et un appareil médical, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de courant et de tension. Selon un aspect de l'invention, le dispositif comprend un capteur de température. Selon un aspect de l'invention, le capteur de courant et de tension 25 est assigné à un enregistreur de données. Selon un aspect de l'invention le capteur de température est assigné à un enregistreur de données. Selon l'invention, cet objectif est atteint grâce au fait qu'une durée de vie calendaire de la batterie est déterminée à partir de la différence entre la 30 durée de vie totale de la batterie et la durée de fonctionnement de la batterie. Dans le cas où la batterie subit un vieillissement cyclique, cet objectif est atteint, selon l'invention, par le fait qu'une durée de vie cyclique résiduelle de la batterie est déterminée à partir du produit entre la durée de fonctionnement de la batterie et le rapport entre la capacité résiduelle Crest de la 35 batterie et la capacité consommé Cconsommé de la batterie. L'idée centrale de l'invention est de prolonger l'intervalle de remplacement de la batterie d'une durée de vie calendaire ou cyclique résiduelle. En plus de l'écoulement du temps, qui influence la durée de vie calendaire, d'autres facteurs peuvent intervenir dans la durée de vie calendaire de la batterie. Un facteur important est la température. En outre, des études ont démontré que la dépendance d'une durée de vie d'une batterie spécifiée par le fabricant en fonction de la température est décrite à l'aide d'une fonction logarithmique. La température d'une batterie peut donc être attribuée de manière unique à un temps qui correspond à la durée de vie de la batterie. La durée de vie calendaire d'une batterie est donc une grandeur spécifique à un fabricant qui peut varier d'une batterie à l'autre. Une documentation détaillée du rapport entre la durée de vie calendaire ainsi que le temps et la température peut par exemple être 15 consultée dans la référence "Panasonic Value Regulated Lead-Acide Batteries Technical Handbook 2007, Chapitre 3". Du fait que la température peut changer en fonction de l'endroit où l'appareil médical est installé, c'est de préférence la température moyenne de la batterie qui est utilisée, qui est déterminée, en utilisation non stationnaire de 20 la batterie, à partir du calcul de la moyenne des températures locales. Le calcul de la température moyenne Tmoyenne est donc effectué à l'aide de l'équation suivante : Tmoyenne = Tsomme nT 25 Dans cette équation, Tsomme représente les valeurs de températures additionnées, alors que nT représente le nombre de valeurs de températures déterminées. Afin, dans le cadre de la surveillance calendaire, de déterminer la durée de fonctionnement de la batterie, il est avantageux de déterminer la 30 différence entre le temps actuel 1' -aujourd'hui et le moment du début de fonctionnement de la batterie tdébut à l'aide de l'équation : tfonctionnement = taujourd'hui tdébut 35 La durée de vie calendaire résiduelle t .rest de la batterie résulte donc de la différence entre la durée de vie calendaire spécifiée par le fabricant tdurée de vie de la batterie et la durée de fonctionnement tfonctionnement de la batterie selon l'équation : trest = tdurée de vie - tdurée de fonctionnement La durée de vie cyclique résiduelle de la batterie est par contre déterminée en extrapolant l'utilisation des batteries jusqu'à présent en tenant compte de la capacité encore disponible, c'est à dire à partir du produit de la durée de fonctionnement tfonctionnement de la batterie et du rapport entre la capacité résiduelle Crest et la capacité consommée Cconsommée selon l'équation : trest = tfonctionnement x Crest Ctotal Cette extrapolation implique une utilisation continuelle de la batterie par l'utilisateur. La durée de fonctionnement tfonctionnement est déterminée par la différence entre le temps actuel t -aujourd'hui et le moment tdébut du début de fonctionnement de la batterie. La capacité résiduelle Crest résulte à son tour de la différence entre la capacité totale et la capacité consommée selon l'équation : Crest = Ctotal Cconsommée La capacité totale Ctotal est la capacité que la batterie peut consommer pendant la durée de vie cyclique spécifiée par le fabricant de la batterie. Une documentation détaillée des facteurs et le calcul de la capacité totale se trouve également dans la référence "Panasonic Value Regulated Lead-Acide Batteries Technical Handbook 2007, Chapitre 3". Pour vérifier dans quelle mesure une batterie utilisée dans l'appareil médical peut continuer d'être utilisée, il est avantageux de comparer la durée de vie calendaire résiduelle et/ou la durée de vie cyclique résiduelle avec un intervalle de temps qui indique le temps entre le début du fonctionnement de la batterie et le remplacement de la batterie. Si la durée de vie calendaire ou cyclique résiduelle est suffisante pour un intervalle de temps supplémentaire pour le remplacement de la batterie, les batteries ne sont pas encore remplacées et elles continuent d'être utilisées. En outre, l'invention prévoit un dispositif de réalisation du procédé, moyennant quoi le dispositif équipé d'une batterie et d'un appareil médical comprend, en plus d'un capteur de température, également un capteur de courant et de tension. Le capteur de courant et de tension ainsi que le capteur de température sont assignés à un enregistreur de données. Dans la suite, l'invention est expliquée de manière plus détaillée à l'aide de la figure, qui montre, de manière schématique : Fig. 1 un organigramme du procédé de l'invention Le procédé représenté sur la figure 1 sert à déterminer, à partir de l'historique des batteries 5, un vieillissement calendaire ainsi qu'un vieillissement cyclique, afin d'évaluer, à partir du vieillissement calendaire déterminé et du vieillissement cyclique déterminé ainsi que la durée de vie calendaire résiduelle et la durée de vie cyclique résiduelle, à partir de la durée de vie spécifiée par le fabricant de la batterie 5 pour une utilisation comparable. La durée de vie calendaire résiduelle et la durée de vie cyclique résiduelle sont alors comparées à la durée d'un intervalle de service. L'intervalle de service indique le moment maximum pour la vérification ainsi que le contrôle et pour un remplacement éventuel des batteries 5. Si les valeurs de temps déterminées des durées de vie calendaire et cyclique sont encore suffisantes pour un intervalle de service supplémentaire, les batteries 5 ne sont pas encore remplacées. Les blocs représentés sur la figure 1 sont des modules fonctionnels qui ne doivent pas correspondre nécessairement à des sous-ensembles physiques distincts. un module fonctionnel peut également être constitué de plusieurs sous-ensembles physiques. En outre, il est possible de mettre en oeuvre plusieurs groupes fonctionnels avec un composant physique. Le procédé représenté sur la figure 1 est divisé en deux variantes. La première variante, qui prévoit le fonctionnement de l'appareil 4 avec une alimentation par le secteur, commence par le fait que l'unité d'alimentation 2 est alimentée en énergie électrique par l'intermédiaire du branchement sur le secteur 1. L'unité d'alimentation 2 est reliée, par un câble d'alimentation, dans laquelle se trouvent le chargeur de batterie et le commutateur 3, à l'appareil médical 4. Afin de pouvoir continuer à alimenter l'appareil médical 4 en énergie électrique dans le cas d'une panne de secteur, les batteries 5 délivrent, pendant l'interruption, l'énergie électrique pour l'appareil médical 4. Dans cette variante du procédé, les batteries 5 subissent un vieillissement calendaire, c'est-à-dire que les facteurs déterminants qui exercent une influence sur le vieillissement des batteries 5 sont le temps et la température. Afin de déterminer la durée de vie calendaire résiduelle dans le cadre du procédé de l'invention, au début du procédé, les batteries 5 sont d'abord insérées dans l'appareil médical 4 dans un état neuf et la date actuelle ainsi que l'heure est stockée dans l'enregistreur de données 8 assigné à l'appareil médical 4 et aux batteries 5. Ces moments initiaux constituent le début de l'intervalle de service. Aux batteries 5 est également assigné un capteur de température 7 qui relève, de manière connue, la température moyenne des batteries 5. Les températures moyennes mesurées sont utilisées pour le calcul de la durée de vie calendaire. Pour cela, une spécification est mise à disposition par le fabricant des batteries 5 sous la forme d'une dépendance fonctionnelle afin de déterminer de manière traditionnelle la durée de vie calendaire. Un capteur de courant et de tension 6, également assigné aux batteries 5, il est possible de déterminer, de manière traditionnelle et connue, à savoir en mesurant la capacité de charge consommée, l'énergie électrique pouvant encore être fournie à l'appareil médical 4 par la batterie 5. Sur la base de la durée de fonctionnement des batteries 5, qui résulte de la différence entre les moments initiaux enregistrés et le temps actuel, ainsi que sur la base de la durée de vie calendaire spécifié par le fabricant des batteries 5, dans le calcul de laquelle est intégrée la température moyenne mesurée par le capteur de température 7, il est possible de déterminer la durée de vie calendaire résiduelle résultant de la différence entre la durée de vie calendaire et la durée de fonctionnement des batteries 5. Dans une autre variante du procédé de l'invention, qui est utilisée lors d'une utilisation mobile des batteries 5, et qui sert à déterminer la durée de vie cyclique, a lieu une extrapolation de la durée de fonctionnement actuelles des batteries 5 en tenant compte de la capacité encore restante des batteries 5. Pour cela, la durée de vie des batteries 5 ainsi que la capacité résiduelle des batteries 5 et la capacité consommée 5 sont déterminées d'une manière déjà décrite. La capacité résiduelle des batteries 5 résulte de la capacité totale indiquée par le fabricant des batteries 5 et de la capacité déjà consommée des batteries 5. Pour la mesure de la capacité déjà consommée des batteries 5, on utilise également le capteur de courant et de tension assigné aux batteries 5, qui mesure la charge consommé des batteries 5 et la durée de la décharge. Les données mesurées sont enregistrées dans l'enregistreur de données 8. Le chargeur de batteries et le commutateur 3 permettent la réalisation des cycles, c'est-à-dire la charge et la décharge des batteries 5 et la liaison entre les batteries 5 et l'appareil médical 4. La présente invention ne se limite pas, dans sa réalisation, à l'exemple de réalisation décrit précédemment. Un grand nombre de variantes sont envisageables, qui emploient la solution décrite à d'autres types de réalisations. Par exemple, les durées de vie calendaires et cycliques résiduelles peuvent être mesurées simultanément. Liste des repères 1 Branchement au secteur 2 Unité d'alimentation 3 Chargeur de batterie et commutateur 4 Appareil médical 5 Batteries 6 Capteur de courant et de tension 7 Capteur de température 8 Enregistreur de données 10 REVENDICATIONS1. Procédé d'alimentation d'un appareil médical (4), dans lequel une alimentation en énergie a lieu par l'intermédiaire d'au moins une batterie (5), moyennant quoi les batteries (5) subissent un vieillissement calendaire et/ou cyclique, caractérisé en ce qu'une durée de vie calendaire résiduelle de la batterie (5) est déterminée à partir de la différence entre la durée de vie calendaire de la batterie (5) et la durée de fonctionnement de la batterie (5). 2. Procédé d'alimentation d'un appareil médical (4), dans lequel une alimentation en énergie a lieu par l'intermédiaire d'au moins une batterie (5), moyennant quoi les batteries (5) subissent un vieillissement calendaire et/ou cyclique, caractérisé en ce qu'une durée de vie cyclique résiduelle de la batterie (5) est déterminée à partir du produit de la durée de fonctionnement de la batterie (5) et du rapport entre la capacité restante Crut de la batterie (5) et la capacité consommée Coonsommée de la batterie (5). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée de vie calendaire 15 résiduelle est comparée à un intervalle de temps qui décrit le temps entre le début du fonctionnement de la batterie (5) et le remplacement de la batterie (5). 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la durée de vie cyclique résiduelle est comparée à un intervalle de temps qui décrit le temps entre le début du 20 fonctionnement de la batterie (5) et le remplacement de la batterie (5). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une température moyenne Tmoyenne de la batterie (5) est déterminée. 25 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une capacité restant Crest de la batterie (5) est déterminée à partir de la différence entre la capacité totale Cmal de la batterie (5) et la capacité consommée Consommée de la batterie (5).. Dispositif permettant de réaliser le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, avec au moins une batterie (5) et un appareil médical (4), caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de courant et de tension (6). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de température (7). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le capteur de courant et de tension (6) est assigné à un enregistreur de données (8). 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le capteur de température (7) est assigné à un enregistreur de données (8).