CN103430433A - 用于操作具有最佳效率的电机的方法和装置 - Google Patents

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CN103430433A
CN103430433A CN2012800137319A CN201280013731A CN103430433A CN 103430433 A CN103430433 A CN 103430433A CN 2012800137319 A CN2012800137319 A CN 2012800137319A CN 201280013731 A CN201280013731 A CN 201280013731A CN 103430433 A CN103430433 A CN 103430433A
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English (en)
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罗德里克·A·海德
乔丁·T·卡勒
托马斯·A·韦弗
小洛厄尔·L·伍德
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Abstract

一种系统和方法可以包括根据温度而改变效率的一台电机和一个电机冷却系统。该电机冷却系统可以被驱动来将由该电机和该冷却系统消耗的能量的和最小化。根据一个实施例，一个冷却的电机包括根据温度而改变效率的一台电机和被配置成用于可变地冷却该电机的一个电机冷却装置。该电机冷却装置可以可变地冷却该电机，这样使得电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗的一个组合与一个非零动力能量输出相比被最小化。

Description

用于操作具有最佳效率的电机的方法和装置
发明人：罗德里克A.海德（Roderick A.Hyde），约尔丁T.卡尔（Jordin T.Kare），托马斯A.韦弗（Thomas A.Weaver）和小洛厄尔L.伍德（Lowell L.Wood,Jr.）
发明概述
根据一个实施例，一个冷却的电机包括根据温度而改变效率的一台电机和被配置成用于可变地冷却该电机的一个电机冷却装置。该电机冷却装置可以可变地冷却该电机，这样使得电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗的一个组合与一个非零动力能量输出相比被最小化。
根据一个实施例，一个电机和冷却机系统包括一台电机、一台冷却机（该冷却机被配置成用于根据一个可变的冷却机能量消耗和对应的可变热力学冷却能量冷却该电机或这些电机绕组）、和一个冷却机驱动或耦合（被配置成用于将电机能量消耗加上该冷却机能量消耗的和最小化，并且该和除以一个电机输出能量大于零）。
根据一个实施例，一台电机和冷却机驱动包括一个可变地冷却的电机和一个冷却机驱动或冷却机耦合，该冷却机驱动或冷却机耦合被配置成用于最大化一个系统效率，该系统效率等于一个动力能量输出除以电机能量消耗加上冷却能量消耗的和。
根据一个实施例，一种用于对电机进行冷却的系统包括被配置成用于冷却一台电机的一个电机冷却装置和一个控制器，该控制器包括被配置成用于接收一个参数的一个接口，该参数对应于或预测一个电机操作值，该控制器被操作性地耦合到该电机冷却装置并且被配置成用于驱动该电机冷却装置，以便将由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和最小化。
根据一个实施例，一种用于操作电机的方法包括驱动一台电机产生一个指定的电机性能并且驱动一台电机冷却装置将由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和最小化。该方法可以进一步包括接收对应于或预测该电机的一个温度的至少一个第一参数，并且响应于这个或这些参数确定一个电机冷却装置驱动参数。
根据一个实施例，一种用于确定电机的最佳冷却的计算机方法包括接收对应于或预测一台电机的一个操作值的至少一个第一参数，并且用一台计算机确定对应于根据该第一参数驱动一个电机冷却装置的至少一个第二参数。该第二参数被选择用来将由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该操作值的电机低效率损耗的能量的组合最小化。
根据一个实施例，一种永久性计算机可读介质携带多个计算机指令，这些指令被配置成用于引起一台计算机执行多个步骤，这些步骤包括接收对应于一个当前或未来的电机操作值的第一数据、并且确定对应于（对于一个指定的电机输出）驱动一个电机冷却装置将该电机和该电机冷却装置的组合的能量效率最大化的第二数据。
附图简要说明
图1是根据一个实施例的一个冷却电机的方框图。
图2A是一个曲线图，示出了根据一个实施例对于一个第一操作条件的电机能量消耗、冷却装置能量消耗、和总能量消耗之间的一种关系
图2B是一个曲线图，示出了根据一个实施例对于一个第二操作条件的电机能量消耗、冷却装置能量消耗、和总能量消耗之间的一种关系。
图3是根据一个实施例的一个冷却电机的方框图，该电机被安排成在该电机和一个电机冷却装置的至少一部分之间包括一个耦合。
图4是根据一个实施例的一个控制器的方框图，该控制器根据导致总能量消耗最小化的一个调度被配置成用于响应于参数输入驱动一个电机冷却机。
图5是根据一个实施例的一个流程图，示出了一种用于操作电机冷却装置（并且任选地一个电机）来将效率最大化的方法。
详细说明
在以下详细描述中，参考了这些组成本文的一部分的附图。在附图中，类似的符号通常识别类似的组件，除非上下文另外规定。在详细说明、附图、以及权利要求中所描述的这些示意性实施例并旨在进行限制。在不脱离在此呈现的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施例，并且可做出其他改动。
图1是根据一个实施例的一个冷却电机101的方框图。该冷却电机101可以包括根据温度而改变效率的一台电机102和被配置成用于可变地冷却该电机的一个电机冷却装置104。根据实施例，该电机冷却装置104可以提供一个被优化的冷却量，这样使得电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗的一个组合被最小化（对于一个非零动力能量输出）。
该电机102可以是一台电动机，例如AC感应电机、通用电机、AC同步电机、DC步进电机、DC无电刷电机、DC电刷电机、或扁平形DC电机。该电机可以根据温度而改变效率化，这是由于在该电机的一部分的相对高的温度下电阻的增加。例如，该电机可以在更高的温度下承受电机绕组的电阻增加。
例如，该电机冷却装置104可以包括风扇、循环液体、相变流体、蒸汽压缩制冷设备、蒸汽吸收式制冷设备、珀尔帖效应设备、或热量效应设备中的一个或多个。可选地，该电机102和该电机冷却装置104可以被配置为一个冷却电机组件110。根据各种函数关系，从该电机冷却装置104向该电机102提供冷却，一般称作冷却作用112。例如，该冷却作用112可以经由液体通过该电机102的循环、经由吹到该电机104的多个部分上的气体以提供对流冷却、或经由通过一个散热器的余热传导而发生。
该电机冷却装置104可以被配置成用于根据一个电机操作值和/或该电机的至少一部分的温度把可变的冷却应用于该电机102。可以使用各种方法来驱动该电机冷却装置104。在图3所展示的一个实施例中，一个可变耦合302可以选择性地将电机输出功率耦合到一个冷却装置。根据图1的实施例，一个电子控制器106可以控制该电机冷却装置104。
该控制器106可以被配置成用于接收一个或多个输入108并且响应于该一个或多个输入控制该电机冷却装置。例如，这些输入可以由一个或多个传感器114、或者一个或多个其他输入源116提供。可选地，该一个或多个传感器114可以被集成为该控制器106的多个部分。可选地，该控制器106可以包括该一个或多个输入源116、或者可以被集成到该一个或多个输入源116中。
例如，该一个或多个输入108可以包括电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个。可替代地或另外地，该一个或多个输入108可以包括电机转矩输出、电机转矩需求、电机转动速度、需求的电机转动速度、电机电压、电机电流、电机驱动频率、电池充电、功率可用性、或增加的能量消耗中的一个或多个。该一个或多个输入108还可以包括未来的电机转矩需求或未来的需求电机转动速度中的一个或多个。
可被编程的该控制器106可以包括至少两个输入108并且响应于该至少两个输入108控制该电机冷却装置104。该控制器106可以被配置成用于允许短期非最小的能量消耗。例如，该控制器106可以被配置成用于预期未来电机使用而增加电机102冷却。如果该输入源116被配置成用于提供对应于在转矩需求中即将到来的增加的一个输入108，那么该控制器106可以预期该增加的转矩需求而增加该电机冷却装置104消耗的能量。这可以短期地增加由该电机102和该电机冷却装置104消耗的总能量，但是在该增加的转矩需求实现后，继而减少消耗的总能量。
根据实施例，由该电机冷却装置104应用的该可变冷却不与电机转动速度成正比和/或与温度成正比。
图2A是一个示意图，对于一个第一操作条件201，示出了根据温度（例如电机绕组温度）电机能量消耗202a、电机冷却装置能量消耗204a、和总能量消耗206a之间的一种关系。可选地，x轴可以对应于电机温度（例如外壳温度）、电机绕组温度、或环境温度。例如，图2A的操作特征201可以对应于在一个特定的环境温度下对于一个特定的原动力输出的特征能量消耗曲线。可替代地，可以根据非温度的一个参数示出电机能量消耗、电机冷却装置能量消耗、和总能量消耗之间的关系。更普遍地，X轴可以对应于若干温度测量中的任一个。该套曲线（例如图2A对图2B）可以对应于一套电机操作电平或电机操作电平的函数。
在该示意性示例201中可以看到，对于该给定的操作条件，该电机在相对低的绕组温度T处消耗相对恒定的能量，并且然后（在相同的环境温度和原动力输出处）随着电阻在这些电机绕组中根据温度开始增加，该电机能量消耗202a增加。
冷却装置能量消耗204a示出为由该冷却装置消耗的能量的量值，以便将这些电机绕组冷却到不同的温度T，其中该电机冷却装置要求更多的能量来将这些绕组冷却到更低的温度。冷却装置能量消耗204a示出为由离散圆指示的一个不连续的函数，这样使得四个不同的冷却机设置导致四个离散的、被保持的绕组温度。例如，这样一个不连续函数可以是依次地增加更多冷却阶段或更多冷却装置的一个结果，这个结果可以起因于离散冷却机占空比（在这种情况下，水平轴可以被视为一个平均绕组温度）、或可以起因于可以从一个控制器获得的离散控制设置。可替代地，冷却装置能量消耗204可以是一个连续函数。
消耗的能量的和206a也示出为由离散三角形指示的一个不连续函数。对于一个连续的冷却装置能量消耗函数，消耗的能量的和206a也可以是一个连续函数。消耗的能量的和是根据温度T（或其他合适的x轴）由该电机202a消耗的能量E加上由该电机冷却装置204a消耗的能量的数学和。通过检查可以看出，最低的组合的能量消耗Emina发生在一个点210a处，该点对应于一个温度Tmina和一个电机冷却装置函数208a。相应地，选择一个电机冷却装置能量消耗Cmina可以在图2A的条件201下满足将总能量消耗最小化的目标（并且也可以满足将总电机和冷却装置效率损耗最小化的目标）。
如上面所指示的，图2A的能量消耗图对应于一个第一操作条件。图2B示出了在另一个操作条件211下的能量消耗函数。例如，图2B的该操作条件211可以对应于一个不同的电机操作电平，例如更高的转矩、更高的转动速度等。函数202b、204b、和206b分别对应于在该条件211下的电机能量消耗、冷却装置能量消耗、和总能量消耗。可以看出，该电机能量消耗202b是绕组温度T在条件211下比在条件201下的一个更强的函数。还可以看出，该冷却装置可以要求更多的能量E来维持这些不同的电机绕组温度。在图2B的情况下，最小的组合的能量消耗在对应于一个总能量消耗Eminb的点210b处发生。为了达到这个最小总能量消耗，该冷却装置在其对应于Cminb的一个冷却装置能量消耗和一个温度Tminb的能量消耗函数上、在点208b处被操作。
可以看到在一个更高的能量消耗处操作该冷却装置导致比图2A的情况下更低的总能量消耗。相应地，选择一个电机冷却装置能量消耗Cminb可以在图2B的条件211下满足将总能量消耗最小化的目标（并且也可以满足将总电机和冷却装置效率损耗最小化的目标）。
通常，每一组条件201、211可以被称为该电机的一个操作值。该操作值可以包括电机转矩输出、电机转矩需求、电机转动速度、需求的电机转动速度、电机电压、电机电流、电机驱动频率、电池充电、功率可用性、或增加的能量消耗中的一个或多个。该一个或多个输入108还可以包括未来的电机转矩需求或未来的需求电机转动速度中的一个或多个。
对于每个操作值，该组合的能量消耗206a、206b是由该电机202a、202b消耗的能量加上由该电机冷却装置204a、204b消耗的能量的和。例如，允许该电机在一个相对低负载条件下、在一个更高的温度处操作，以及在一个相对高负载条件下、在一个更低的温度处操作可以是有利的，后者条件提供了一个更大的冷却装置能量预算，该预算产生于在电机能量消耗中的更大的节约。
根据实施例，在此描述的这些装置可以被配置成用来选择或提供电机冷却装置操作参数，这些参数引起该电机和电机冷却装置在最小的组合的能量消耗处进行操作，示为Emina和Eminb，分别用于图2A和图2B的条件。
根据实施例，电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗的组合与其他可用电机冷却装置能量消耗相比可以被最小化。在图2A和图2B的这些示意性示例中，该组合的能量消耗206a、206b被描绘成一个不连续函数，该函数对应于不是无限可调的离散的可用电机冷却装置能量消耗。当由该电机和该电机冷却装置消耗的组合的能量小于在不同的电机冷却装置能量消耗处的组合的能量时，该电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗可以被认为是最小化的。以另一种方式看，当能量消耗的和小于在该电机冷却装置被驱动成与电机转动速度成比例或该电机冷却装置被恒温控制为开启或关闭的情况下的和时，该电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗可以被认为是最小化的。另一方面，当由该电机和该电机冷却装置消耗的组合的能量在用来实现该非零动力能量输出的一个潜在最小消耗容差内时，该电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗可以被认为是最小化的。例如，容差可以是10%。从另一方面看，当由该电机和电机冷却装置消耗的能量小于由该电机和电机冷却装置消耗的第二能量（这是用一个固定的能量消耗驱动的一个电机冷却装置的结果）时，电机效率能量损耗和电机冷却装置能量消耗的组合被最小化。
根据一个实施例，参见图3，该冷却电机301可以被安排成包括在该电机102和该电机冷却装置104的至少一部分之间的一个耦合302。该耦合302可以被配置成用于根据温度将能量可变地从该电机102传输到该电机冷却装置104。该耦合302可以被配置成用于改变从该电机102到该电机冷却装置104的能量传输。该冷却机驱动302可以包括一个恒温的或在该电机102和该电机冷却机104之间耦合的其他设备，该设备根据一个热力学的、流体的、或导致总能量消耗最小化的其他机构渐进地占用该电机冷却机104。例如，该冷却机驱动302可以响应于例如依赖温度的热传导率变化、液体膨胀、固体膨胀、黏性变化、压力变化、体积变化、或摩擦变化中的一个或多个而进行操作。可选地，如所示，该耦合302在一个组件304中对该冷却装置104是不可或缺的。可替代地，该耦合302对该电机102可以是不可或缺的。该电机冷却装置104被配置成用于经由可以采取多种形式的一个操作性耦合112、依赖该电机冷却装置104和该电机102的物理实施例冷却该电机102。
可替代地，该冷却机驱动可以包括一个电子控制器，该电子控制器根据程控逻辑是可操作的以便驱动该电机冷却机104。
图4是根据一个实施例包括一个控制器106的系统401的方框图，该控制器被配置成用于根据一个调度响应于参数输入来驱动一个电机冷却机104，该调度导致该电机102和冷却机104组合的最小化的总能量消耗（属于上面给出的“最小”的拓宽的含义）。该控制器106可以包括耦合到存储器404和非易失存储器或存储装置406的一个微处理器或微控制器（例如，一个ARM内核）402，这样使得被保持在该存储装置406中的该永久性计算机可执行指令可以引起该微处理器402和存储器404响应于在参数输入线路108a、108b上的参数输入协作性地提供冷却机104控制数据或信号。
例如，一条或多条参数输入线路108a可以被操作性地耦合到一个或多个传感器114，这些传感器反过来被操作性地耦合到该电机102和/或其他感测到的条件，如环境温度、被驱动的装置的重量等。可选地，该一个或多个传感器114可以被集成到该控制器106中。根据另一个示例，或与该参数输入线路108a相结合，一个第二参数输入线路108b可以经由一个数据接口410（如一个串口数据接收器或收发器）接口连接到该控制器106上。该数据接口410可以被操作性地耦合到不同的参数源中。一个电机控制器412可以输出对应于一个电机冷却需求或未来的电机冷却需求的数据或信号。可替代地或另外地，该第二数据线路108可以将控制输入吸入到该电机控制器412或由该电机控制器412输出的电机驱动信号。
在组合时，这些参数输入线路108a和/或108b可以提供一个或多个输入108并且该控制器106可以响应于该一个或多个输入108控制该冷却机104。该一个或多个输入108可以包括电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个。可替代地或另外地，该一个或多个输入108可以提供电机转矩输出、电机转矩需求、电机转动速度、需求的电机转动速度、电机电压、电机电流、电机驱动频率、电池充电、功率可用性、和/或增加的能量消耗中的一个或多个。可选地，该一个或多个输入108可以提供未来的电机转矩需求和/或未来需求的电机转动速度。
一个或多个传感器114可以包括一个被配置成用于检测对应于或预测该电机温度的参数的传感器。例如，该一个或多个传感器可以包括被配置成用于测量电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个的一个温度传感器。可选地，该一个或多个传感器114可以包括一个电机转矩输出传感器、一个电机转矩需求传感器、一个电机转动速度传感器、需求的电机转动速度传感器、一个电机电压传感器、一个电机电流传感器、一个电机驱动频率传感器、或一个电池充电传感器。
该电机控制器106可以通过在这个或这些参数输入线路108a和/或108b上接收这些参数进行操作，可选地进行变换或处理，并且将这些参数（或变换或处理后的参数）载入该存储器404中。该微处理器402（或可选地一个状态机（未示出））可以执行一个进程，以便从存储器中读取当前参数值。该进程可以在一个算法中使用这些读取的参数值，或者可选的访问一个查找表（LUT）或数据库来检索一个电机冷却机104驱动参数。例如，这些参数值可以充当或被变换为地址值以便在该存储器406中访问一个LUT。然后一个定址数据值可以被用来驱动该电机冷却机104，或者可以被变换或处理用来驱动该电机冷却机104。随着参数在这些参数输入线路108a、108b上被接收，可以同步或异步执行该电机冷却机参数确定过程。
该控制器106可以被配置成用于从多个离散的电机冷却装置104设置中进行选择。因此，驱动该电机冷却装置104来最小化由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置104消耗的能量的和包括从该多个离散的电机冷却装置104设置中进行选择。
根据一些实施例，该电机冷却机104可以被间歇地操作。例如，该电机冷却机驱动参数可以包括一个频率或占空比，使用该频率或占空比该电机冷却机104被开启或关闭，或者该电机冷却机104在冷却输出值之间被切换。该占空比和/或频率自身可以构成最高效的电机冷却机驱动。该控制器106可以被配置成用于从该多个离散的电机冷却装置104设置中周期性地进行选择。将由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置104消耗的能量的和最小化可以通过选择用于在两个或更多个离散电机冷却装置104设置之间进行切换的一个调度来执行。
可选地，该控制器106可以被配置成用于允许短期非最大的系统效率（或等价地，非最小的能量消耗）。例如，该控制器106可以被配置成用于预期未来电机使用而增加冷却能量消耗或动力能量输出。
通常，由该控制器106提供的冷却能量消耗可以既不与电机转动速度成正比（如在一个轴耦合的风扇的情况下），也不与温度（如一个恒温控制的电机冷却机）成正比或是其一个严格的函数。该电机冷却装置104被配置成用于经由可以采取多种形式的一个操作性耦合112、依赖该电机冷却装置104和该电机102的物理实施例来冷却该电机102。如上面结合图2A和图2B所描述的，该冷却能量消耗可以包括多个离散的冷却能量消耗而非无限可调的。根据实施例，该系统效率被该控制器106最大化，并且在该存储器设备406中携带的这些计算机指令与至少一个第二预期的冷却能量消耗相比。换言之，由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和与其他可用电机冷却装置能量消耗相比被最小化。与具有一个冷却能量消耗的至少一个第二系统效率相比，该系统效率可以被最小化，该冷却能量消耗被驱动成与电机转动速度成比例或被恒温控制为打开或关闭。
换言之，一个电机能量消耗加上该冷却机能量消耗的和、以及被一个大于零的电机输出能量相除的和与一个电机能量消耗加上固定的冷却机能量消耗的至少一个第二预期的和、以及被大于零的相同电机输出能量相除的和相比可以被最小化。等价地，一个电机能量消耗加上该冷却机能量消耗的和、以及被一个大于零的电机输出能量相除的和与该电机能量消耗的至少一个第二和加上预期的冷却机能量消耗（被驱动成与电机转动速度成比例或被恒温控制为打开或关闭）、以及被大于零的相同电机输出能量相除的和相比可以被最小化。
可选地，该控制器106可以包括被配置成用于致动该电机冷却装置104的一个或多个继电器、螺线管、阀门、或其组合（未示出）。可选地，该存储器406可以接收对应于一个希望的控制器106行为的编程。例如，该控制器106可以通过动态地接收对应于一个相对变化缓慢的操作电平或操作条件的编程进行操作，然后使用在此描述的这些方法来响应变化更快的输入。
图5是一个流程图，示出了根据一个实施例的一种用于操作电机和电机冷却装置来将系统效率最大化的方法501。可选地，该方法501可以包括或基本上由一种方法或包括两个步骤504和506的方法部分502组成，这在下文中将更加充分地进行描述。
可选地，该方法501可以包括以下多个额外的步骤：在步骤508中接收编程、在步骤510中驱动一个电机、以及在步骤512中以一种最优方法驱动一个电机冷却机。在步骤508中接收编程可以包括接收指令来选择一种运行方式。可选地，在步骤508中接收编程可以包括接收一个电机冷却装置参数和对应于一个电机操作值的一个所接收的参数之间的一种关系。
在步骤510中驱动一台电机可以包括驱动一台电动机，如AC感应电机、通用电机、AC同步电机、DC步进电机、DC无电刷电机、DC电刷电机、或扁平形DC电机。
该方法或方法部分502可以包括在步骤504中接收一个或多个参数。例如，步骤504可以包括接收对应于或预测一台电机的一个操作值的至少一个第一参数。在步骤504中接收至少一个第一参数可以包括操作一个传感器。例如，该传感器可以包括被配置成用于测量电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个的一个温度传感器。可选地，操作一个传感器可以包括操作电机转矩输出传感器、电机转矩需求传感器、电机转动速度传感器、需求的电机转动速度传感器、电机电压传感器、电机电流传感器、电机驱动频率传感器、或电池充电传感器中的一个或多个。
可替代地或另外地，接收对应于或预测一台电机的一个操作值的至少一个第一参数可以包括跨过一个接口接收信号或数据。例如，接收至少一个第一参数可以包括从一个电机控制系统接收一个信号或数据。正如步骤504包括操作一个或多个传感器的实施例，跨过一个接口接收该至少一个第一参数可以包括接收电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个。根据实施例，接收至少一个第一参数可以包括接收电机转矩输出、电机转矩需求、电机转动速度、需求的电机转动速度、电机驱动电压、电机电流、电机驱动频率、或电池充电中的一个或多个。
可选地，接收对应于或预测该电机的一个操作值的至少一个第一参数可以包括接收未来的电机转矩需求或未来的需求电机转动速度中的一个或多个。
进行步骤506，可以根据该第一参数确定对应于驱动一个电机冷却装置的至少一个第二参数。该第二参数可以被选择用来使由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该操作值的电机低效率损耗的能量的和最小化。
基于该电机冷却装置的物理实施例，这个或这些第二参数可以采用不同的形式。例如，该电机冷却装置包括风扇、循环液体、相变流体、蒸汽压缩制冷设备、蒸汽吸收式制冷设备、珀尔帖效应设备、或热量效应设备中的一个或多个。该第二参数可以包括一个量的冷却或者可以包括一个冷却设备驱动参数。例如，就一个风扇而言，该第二参数可以包括一个风扇电机电流、多个有待驱动的风扇、或一个占空比（使用该占空比开启或关闭该风扇（或者这些风扇））。可替代地，该第二参数可以包括用于选择性地驱动多个电机冷却装置的参数。
这些可用第二参数可以包括多个离散的电机冷却装置设置。在步骤606中确定一个冷却机设置可以包括用一台计算机确定对应于驱动一台电机冷却装置的至少一个第二参数包括从多个离散的电机冷却装置设置中进行选择。从多个离散的电机冷却装置设置中进行选择可以包括从该多个离散的电机冷却装置设置中周期性地进行选择。因此，该第二参数可以包括用于在两个或更多个离散的电机冷却装置设置之间进行切换的一个调度。
根据实施例，在步骤504中接收对应于或预测一个电机操作电平的至少一个第一参数可以包括接收至少两个第一参数。确定（例如，用一台计算机）对应于驱动一个电机冷却装置的至少一个第二参数可以包括根据该至少该两个第一参数确定该第二参数。
可选地，对应于驱动一个电机冷却装置的一个或多个第二参数可以包括允许由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的一个短期非最小组合。例如，步骤506可以包括确定对应于由预期未来电机使用而增加的该电机冷却装置消耗的能量的一个临时第二参数。
通常，该第二参数不与电机转动速度成正比并且不与温度成正比。
在步骤506中确定的这个或这些第二（电机冷却装置）参数可以被确定，这样使得由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的该组合与其他可用第二参数相比被最小化。当由该电机低效率损耗的组合能量和由该电机冷却装置消耗的能量小于在该第二参数与电机转动速度成比例或该第二参数对应于该第一参数的一个恒温函数的情况下由该电机低效率损耗的组合能量和由该电机冷却装置消耗的能量时，由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的该组合可以被最小化。换言之，当由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的组合在用来实现一个非零动力能量输出的一个预期的最小消耗量容差内时，由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的该电机低效率损耗的能量的该组合可以被最小化。例如，容差可以是10%。
该方法501可以包括驱动电机产生一个指定的电机性能的一个步骤510、和驱动一个电机冷却装置将由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和最小化的一个步骤512。可以基于该指定的电机性能的一个函数驱动该电机冷却装置。
可选地，上面所示出和描述的这个或这些方法的至少多个部分可以体现为在一个永久性计算机可读介质上携带的计算机指令，其中，这些指令可以使得一台计算机来执行这一种或多种方法的这些步骤。
虽然已图示并且描述了本文描述的本主题的特定方面，但将明显的是，基于本文的传授内容，在不脱离本文描述的主题及其较宽方面的情况下可以做出改变以及修改，并且因此，所附权利要求书将在其范围内涵盖属于本文描述的主题的真实精神以及范围内的所有这些改变以及修改。此外，应该理解本发明由所附权利要求书界定。将理解的是，大体上，本文中以及尤其在所附权利要求书（例如，所附权利要求书的主体）中使用的术语大体上意图作为“开放”术语（例如，术语“包括”应该被理解为“包括但不限于”，术语“有”应该被理解为“至少有”，术语“包括”应该被理解为“包括但不限于”，等等）。如果要意图表明所介绍的权利要求陈述的一个特定数目，那么将在权利要求中明确地陈述此意图，并且在不存在此这样的陈述的情况下，不存在此意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求书可能含有介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用来介绍权利要求陈述。然而，这些短语的使用不应当解释为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”介绍的权利要求陈述将包含这样介绍的权利要求陈述的任意具体权利要求限制为只包含一个此类陈述的发明，甚至当相同的权利要求包含该介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”及不定冠词例如“一个”或“一种”（例如，“一个”和/或“一种”应该通常解释为意指“一个或多个”或“至少一个”）时；这同样对于用来介绍权利要求陈述的定冠词的使用有效。另外，即使明确地陈述了一个所介绍的权利要求陈述的特定数目，本领域的普通技术人员会意识到此陈述通常应当解释为意指至少该陈述的数目（例如，没有其他修饰的“两个陈述”的直接陈述通常意味着至少两个陈述，或两个或更多个陈述）。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一项等等”的惯例的情况下，通常，这种构造旨在本领域的普通技术人员应当理解该惯例的意义上（例如，“一个系统具有A、B和C中的至少一项”将包括但是不限于系统单独具有A、单独具有B、单独具有C、A与B一起、A与C一起、B与C一起和/或A、B和C三者一起，等等）。在使用类似于“A、B或C中的至少一项等等”的惯例的情况中，通常，这种构造旨在本领域的普通技术人员应当理解该惯例的意义上（例如，“一个系统具有A、B或C中的至少一项”将包括但是不限于系统单独具有A、单独具有B、单独具有C、A与B一起、A与C一起、B与C一起和/或A、B和C三者一起，等等）。本领域的普通技术人员将进一步理解的是无论是在说明书、权利要求书还是附图中，呈现两个或更多个替代性术语的几乎任何分离性词语和/或短语都应当理解为考虑到了包括这些术语中的一者、这些术语中的任一者或这两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A与B”的可能性。
关于所附权利要求，本领域技术人员应该认识到在此陈述的操作可以通常以任意顺序执行。这样交替顺序的示例可以包括重叠、交叉、中断、重排、增量、预备、补充、同时、逆向或其他不同的顺序，除非上下文另行规定。关于上下文，即使是像“响应于”、“关于”、或者其他过去式形容词的术语通常不是为了排除此类变体，除非上下文另有暗示。
虽然本文已披露各种方面以及实施例，但其他的方面以及实施例也是考虑到的。在此披露的不同方面以及实施例是为了说明的目的，而且不意图进行限制，其中真实的范围以及精神是由以下权利要求书指示的。

Claims (56)

1.一种用于对电机进行冷却的系统，该系统包括：
一个电机冷却装置，该电机冷却装置被配置成用于冷却一台电机；以及
一个控制器，该控制器包括被配置成用于接收一个参数的一个接口，该参数对应于或预测一个电机操作值，该控制器被操作性地耦合到该电机冷却装置并且被配置成用于驱动该电机冷却装置，以使得将由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和最小化。
2.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该电机操作值包括电机温度。
3.如权利要求1所述的用于操作电机的系统，其中，该电机操作值包括电机工作输出、电机转矩输出、电机转矩需求、电机转动速度、需求的电机转动速度、电机电压、电机电流、电机驱动频率、电池充电、功率可用性、或增加的能量成本中的一个或多个。
4.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该电机冷却装置包括风扇、循环液体、相变流体、蒸汽压缩制冷设备、蒸汽吸收式制冷设备、珀尔帖效应设备、或热量效应设备中的一个或多个。
5.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该控制器进一步包括被配置成用于致动该电机冷却装置的一个或多个继电器、螺线管、阀门、或其组合。
6.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，进一步包括：
一个传感器，该传感器操作性地耦合到该接口并且被配置成用于检测对应于或预测该电机温度的参数。
7.如权利要求6所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该传感器包括一个被配置成用于测量电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个的温度传感器。
8.如权利要求6所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该电机温度对应于该电机绕组温度。
9.如权利要求6所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该传感器包括电机转矩输出传感器、电机转矩需求传感器、电机转动速度传感器、需求的电机转动速度传感器、电机电压传感器、电机电流传感器、电机驱动频率传感器、或电池充电传感器中的一个或多个。
10.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该接口包括被配置成用于接收一个信号或数据的一个接口。
11.如权利要求10所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该接口被配置成用于从一个电机控制系统接收一个信号或数据。
12.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该接口被配置成用于接收未来电机转矩需求、或未来需求的电机转动速度中的一个或多个。
13.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该接口被配置成用于接收至少两个参数，并且该控制器被配置成用于响应于该至少两个参数驱动该电机冷却装置。
14.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该控制器是可编程的。
15.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该控制器被配置成用于允许能量消耗的短期非最小和。
16.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该控制器被配置成用于预期未来电机使用而增加该电机冷却装置消耗的能量。
17.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，由该电机冷却装置消耗的能量不与电机转动速度成正比。
18.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，由该电机冷却装置消耗的能量不与温度成正比。
19.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置能量消耗所消耗的能量的和与其他可用电机冷却装置能量消耗相比被最小化。
20.如权利要求17所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该可用电机冷却装置能量消耗包括多个离散的电机冷却装置设置。
21.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该控制器被配置成用于从多个离散的电机冷却装置设置中进行选择；以及
其中，驱动该电机冷却装置来将由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和最小化包括从该多个离散的电机冷却装置设置中进行选择。
22.如权利要求21所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该控制器被配置成用于从该多个离散的电机冷却装置设置中周期性地进行选择。
23.如权利要求22所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该控制器被配置成用于通过选择用于在两个或更多个离散的电机冷却装置设置中进行切换的一个调度来将由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和最小化。
24.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，当该电机及该电机冷却装置消耗的组合能量小于在该电机冷却装置被驱动成与电机转动速度成比例或该电机冷却装置被恒温控制为开启或关闭的情况下该电机及该电机冷却装置消耗的组合能量时，该电机消耗的能量加上该电机冷却装置消耗的能量的和被最小化。
25.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，当由该电机和该电机冷却装置消耗的组合能量在一个预期的获取非零动力能量输出的最小消耗容差内时，由该电机消耗的能量加上由该电机冷却装置消耗的能量的和是被最小化。
26.如权利要求25所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，容差是10%。
27.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，进一步包括一台电机。
28.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该电机是一台电动机。
29.如权利要求1所述的用于对电机进行冷却的系统，其中，该电机是一台AC感应电机、一台通用电机、一台AC同步电机、一台DC步进电机、一台DC无电刷电机、一台DC电刷电机、或一台扁平形DC电机。
30.一种用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，包括：
接收对应于或预测一台电机的一个操作值的至少一个第一参数；以及
用一台计算机确定对应于根据该第一参数驱动一个电机冷却装置的至少一个第二参数；
其中，该第二参数被选择以便使由该电机冷却装置消耗的能量加上对应于该操作值的电机低效率损耗的能量的组合最小化。
31.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该电机冷却装置包括风扇、循环液体、相变流体、蒸汽压缩制冷设备、蒸汽吸收式制冷设备、珀尔帖效应设备、或热量效应设备中的一个或多个。
32.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，接收对应于或预测一个电机操作值的至少一个第一参数包括操作一个传感器。
33.如权利要求32所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该传感器包括一个被配置成用于测量电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个的温度传感器。
34.如权利要求32所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该传感器测量一个电机绕组温度。
35.如权利要求32所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该传感器包括电机工作输出传感器、电机转矩输出传感器、电机转矩需求传感器、电机转动速度传感器、需求的电机转动速度传感器、电机电压传感器、电机电流传感器、电机驱动频率传感器、或电池充电传感器中的一个或多个。
36.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，接收对应于或预测一个电机操作值的至少一个第一参数包括跨过一个接口接收信号或数据。
37.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，接收对应于或预测一个电机操作值的至少一个第一参数包括从一个电机控制系统接收一个信号或数据。
38.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，接收对应于或预测一个电机操作值的至少一个第一参数包括接收电机温度、电机绕组温度、或环境温度中的一个或多个。
39.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，接收对应于或预测一个电机操作值的至少一个第一参数包括接收电机工作输出、电机转矩输出、电机转矩需求、电机转动速度、需求的电机转动速度、电机驱动电压、电机电流、电机驱动频率、或电池充电中的一个或多个。
40.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，接收对应于或预测一个电机操作值的至少一个第一参数包括接收未来的电机转矩需求、或未来的需求电机转动速度中的一个或多个。
41.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，接收对应于或预测一个电机操作值的至少一个第一参数包括接收至少两个第一参数；以及
其中，用一台计算机确定对应于驱动一个电机冷却装置的至少一个第二参数包括根据该至少两个第一参数确定该第二参数。
42.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，进一步包括：
接收编程来选择一种操作模式。
43.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，用一台计算机确定对应于驱动一个电机冷却装置的至少一个第二参数包括允许由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的一个短期非最小组合。
44.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，进一步包括：
确定对应于预期未来电机使用而增加的该电机冷却装置消耗的能量的一个临时第二参数。
45.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该第二参数不与电机转动速度成正比。
46.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该第二参数不与温度成正比。
47.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的该组合与其他可用第二参数相比被最小化。
48.如权利要求47所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，这些可用第二参数包括多个离散的电机冷却装置设置。
49.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，用一台计算机确定对应于驱动一个电机冷却装置的至少一个第二参数包括从多个离散的电机冷却装置设置中进行选择。
50.如权利要求48所述的用于确定电机的优化最佳的计算机方法，其中，从多个离散的电机冷却装置设置中进行选择包括从该多个离散的电机冷却装置设置中周期性地进行选择。
51.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该第二参数包括用于在两个或更多个离散的电机冷却装置设置中进行切换的一个调度。
52.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，当由该电机低效率损耗的组合能量和由该电机冷却装置消耗的能量小于在该第二参数与电机转动速度成比例或该第二参数对应于该第一参数的一个恒温函数的情况下由该电机低效率损耗的组合能量和由该电机冷却装置消耗的能量时，由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的该组合被最小化。
53.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，当由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的组合在用来实现一个非零动力能量输出的一个预期的最小消耗容差内时，由该电机冷却装置消耗的能量加上由对应于该温度的电机低效率损耗的能量的该组合被最小化。
54.如权利要求52所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，容差是10%。
55.如权利要求30所述的用于确定电机的最佳冷却的计算机方法，其中，该电机是一台电动机。
56.如权利要求30所述的用于确定电机的优化最佳的计算机方法，其中，该电机是一台AC感应电机、一台通用电机、一台AC同步电机、一台DC步进电机、一台DC无电刷电机、一台DC电刷电机、或一台扁平形DC电机。
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