CN110063014A - 用于计算机辅助地运行电机的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于计算机辅助地运行电机（M）的方法和设备，该电机在其运行期间受到由于其转子（T）的旋转运动而引起的热负荷。在该方法中，接收在电机（M）运行期间所测量的测量数据。从这些测量数据推导出一个或多个温度值。接着，预测多个具有不同的重新起动时间点（t(TPi)）的温度变化过程（TPi），用于限定用来降低电机（M）的热负荷的冷却时间段，其中从近似的温度值得到的近似的温度值作为用于重新起动的相应的初始值来加入到所要预测的温度变化过程（TPi）中。‑ 在时间‑温度图表中使在过去的温度变化过程（TPi）连同多个所预测的温度变化过程（TPi）可视化，其中所述多个所预测的温度变化过程（TPi）表示电机（M）在相应的重新起动时间点（t(TPi)）以分别确定的初始值的可能的重新起动。针对多个所预测的温度变化过程（TPi），分别确定质量级别（GM）。最后，将质量级别（GM）映射到色标（20）上，该色标在用户界面上可视地被输出，其中作为对通过用户界面（13）来输入的用户交互的响应，输出关于重新起动电机（M）的时间信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于计算机辅助地运行电机的方法和设备，该电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷。该方法和该设备尤其涉及对关于重新起动电机的时间信息的确定。本发明还涉及一种所属的计算机程序产品和一种计算机可读介质。
背景技术
恰好在其转子在起动时受到高的热负荷的大的驱动装置方面，非常重要的是：控制旋转的转子的温度，以便避免由于过热而引起的损坏。恰好大的驱动装置、比如用于天然气、石油或化学工业的大的驱动装置是特别关键的。这里常常将所谓的凸极电机用作驱动装置，所述凸极电机在异步起动时瞬间产生很多热量。如果电机连续地多次这样被起动，则在该电机内部快速地出现很高的温度。如果电机过于频繁地被起动，则面临电机的持久损坏。因而，必须在关断电机与重新起动之间遵守冷却时间。在电机内部的关键区域的温度在技术上不能直接被测量。在这种情况下，如果有的话，只有以很高的花费才可能测量在电机内部的温度。因而，所需的冷却时间到目前为止保守地被确定，以便可靠地排除驱动装置的热损坏。冷却时间常常比会出于技术原因需要的冷却时间长得多。
在研发电机期间，通常形成CAD模型。基于这种模型，可以设立数学模型，这些数学模型把电机的几何形状和材料考虑进去，以便确定驱动装置的特性。通常使用基于数据的方法，以便可以推断出电机的所需的休息时间。然而，这种模型复杂，使得这种模型不能实时计算或者只能困难地实时计算。
因而，对于每个驱动装置来说，由该驱动装置的制造商来限定重新起动的时间间隔，所述时间间隔保证了在遵循所述时间间隔的情况下不可能出现驱动装置的过热。
在使用计算重新起动驱动装置的尽可能早的时间点的数学模型时，必须考虑所有的模型解，这些模型解具有其不确定性。仿真导致很多的解。因而，这些解仅略适合输出和与用户进行交互。此外，这种数学模型可以忽略经验值，使得对于重新起动驱动装置的尽可能早的时间点来说，常常不确定最优的接通时间点。
EP 3 002 871 A1公开了一种用于计算机辅助地运行电机的方法，该电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷。在电机运行期间，接收测量数据。借助于从可预先给定的电机几何中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值。接着预测多个具有重新起动时间点的温度变化过程，用于限定用来降低电机的热负荷的冷却时间段，其中这些温度变化过程分别取决于电机的整体状态和/或电机的配置，其中从至少一个虚构的实际值得到的近似的温度值作为用于重新起动的相应的初始值来加入到所要预测的温度变化过程中。由此，该方法依据温度测量和模型来确定电机的冷却阶段的时长。
DE 10 2009 001 258 A1公开了一种用于计算机辅助地运行电机的方法，该电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷。接收在电机运行期间测量的测量数据，其中这些测量数据是电机的电物理量和/或动力学物理量。借助于从可预先给定的电机几何中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值。紧接着，使温度变化过程可视化。因此，借助于电机电压、电机电流以及转速和模型来确定电机温度。对于热负荷，电机在有限的时间内被关断。当前的热状态被显示。
US 9 496 817 B1公开了一种用于计算机辅助地运行电机的方法，该电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷。接收在电机运行期间测量的测量数据，其中这些测量数据是电机的电物理量和/或动力学物理量。借助于从可预先给定的电机几何中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值。预测多个温度，其中这些温度分别取决于电机的整体状态和/或电机的配置。由此，计算电机中的将来的热发展。
DE 10 2010 063 148 A1公开了一种用于计算机辅助地运行电机的方法，该电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷。接收在电机运行期间测量的测量数据，其中这些测量数据是电机的电物理量和/或动力学物理量。借助于从可预先给定的电机几何中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值。然后确定切断时长。由此，电机的温度借助于该电机的电机电流、转速、脉冲宽度调制比和蓄电池电压来确定，根据该蓄电池电压可以计算电机电压。电机的切断时长和温度在重新接通电机时才被确定。
发明内容
本发明的任务是：说明一种方法和一种设备，该方法或该设备能够以更高的精度来实现对关于重新起动电驱动装置的信息的确定。
这些任务通过按照专利权利要求1的特征的方法、按照专利权利要求14的特征的计算机程序产品和按照专利权利要求15的特征的设备来解决。有利的设计方案从专利从属权利要求中得到。
为了解决该任务，提出了一种用于计算机辅助地运行电机的方法。该电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷。该方法包括如下步骤：
- 接收在电机运行期间测量的测量数据，其中这些测量数据是电机的电物理量和/或动力学物理量。尤其是，接收直接测量到的温度、转速、转子的出现的力，作为电机的电物理量和/或动力学物理量。
- 借助于从可预先给定的电机几何中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值。按照该步骤，除了所接收到的电物理量和/或动力学物理量之外，还确定所谓的软传感器值和/或预测，这些软传感器值从直接测量到的传感器值或者其它传感器值推导出。预测例如可以借助于对将来可能的情形的仿真来确定。
- 预测多个具有不同的重新起动时间点的温度变化过程，用于限定用来限定电机的热负荷的冷却时间段，其中这些温度变化过程分别取决于电机的整体状态和/或电机的配置，其中从至少一个虚构的实际值得到的近似的温度值作为用于重新起动的相应的初始值来加入到所要预测的温度变化过程中。在该上下文中，在预测开始与相应的重新起动时间点之间的时间段被理解为冷却时间段。依据所预测的多个温度变化过程，可以针对不同的重新起动时间点来确定由此造成的热负荷。
- 在时间-温度图表中使在过去的温度变化过程连同多个所预测的温度变化过程可视化，其中所述多个所预测的温度变化过程表示电机在相应的重新起动时间点以分别确定的初始值的可能的重新起动。在过去的温度变化过程例如可以根据电机的电物理量和/或动力学物理量和/或上面提及的软传感器值来确定。
- 确定针对所述多个所预测的温度变化过程的相应的质量级别，其中该质量级别是对重新起动时间点关于所要预期的热负荷和冷却时间段的最小值方面有多好的效率的量度。
- 将质量级别映射到色标上，该色标在用户界面上可视地被输出，其中作为对通过用户界面来输入的用户交互的响应，输出关于重新起动电机的时间信息。
针对多个所预测的温度变化过程确定相应的质量级别并且将所述质量级别映射到色标上能够以简单的方式实现与解空间进行交互。尤其可以使预测不确定性和预测值在没有信息损失的情况下在色标上可视化。这能够实现没有错误的交互和电机的高效的运行。
质量级别在色标上的可视化和对通过用户界面输入的用户交互的分析能够实现快速并且高效的求解，以便确定关于热负荷能力和冷却时间的时长方面最优的重新起动时间点。
使用质量级别并且将所述质量级别映射到色标上使对确定重新起动时间点的质量的确定变得容易。在关于正确的重新起动时间点的确定性过低的情况下，作为对通过用户界面输入的用户交互的响应，可以执行进一步的计算，直至最优的求解。
使用色标来呈现可能的解空间能够快速地并且精确地确定下一个重新起动时间点而且尤其是能够评价相应的不确定性。
关于重新起动电机的时间信息可以直接被传输给所连接的控制单元，用于控制电机。
该方法的一个扩展方案规定：针对每个所预测的温度变化过程，确定所预期的温度变化过程、具有置信上限的第一温度变化过程和具有置信下限的第二温度变化过程。第一和第二温度变化过程例如借助于不确定性估计器来确定。通过在第一温度变化过程与第二温度变化过程之间形成的间隔，形成预期带（所谓的预测区域），在该预期带之内，所预期的温度变化过程处在最差的情况下或处在最好的情况下。
只要没有或者不曾确定用户交互，就在对所预测的温度变化过程的可视化中呈现相应的所预期的温度变化过程。在确定有包括对所预测的温度变化过程之一的选择的交互时，在可视化中呈现该所预测的温度变化过程的所预期的温度变化过程、该所预测的温度变化过程的第一温度变化过程和该所预测的温度变化过程的第二温度变化过程。有交互和没有交互的不同的可视化一方面能够清楚地呈现所预测的温度变化过程而另一方面能够精确地输出分别通过用户交互来选择的所预测的温度变化过程的预期带。
该方法的一个扩展方案规定：规定温度上限和温度下限，该温度上限表示电机的硬件极限，该温度下限是电机的高效运行的极限，其中针对多个所预测的温度变化过程的相应的质量级别根据所规定的温度上限和温度下限来确定。
按照该方法的一个扩展方案，温度上限和温度下限在可视化中被显示而且能通过用户交互在它们的数值方面被改变。经此，例如可以通过如下方式影响重新起动时间点：温度上限基于经验值通过用户交互在一定的极限内被适配。借助于温度下限可以影响电机的运行效率。一般，通过在温度上限与温度下限之间的较大的间隔，可以提高电机的运行效率并且使计算机辅助的求解变得容易。在此，对温度下限的适配同样可以基于用户的经验值通过用户交互以适合的方式来影响。
该方法的另一扩展方案规定：通过用户交互来规定多个所预测的温度变化过程。通过多个所预测的温度变化过程及其在可视化中的输出，可以积极地影响找到用于确定最优的重新起动时间点的解的速度。
还可以规定：针对相应的所预测的温度变化过程，确定温度的预测区域，其方式是确定第一温度变化过程和第二温度变化过程的相应的温度最大值之差，在电机关断时达到该温度最大值。
预测区域伸入到如下区域中的一个或多个区域内或者处在所述区域内：
- 上方区域，该上方区域高于温度上限；
- 中间区域，该中间区域在温度上限与温度下限之间；
- 下方区域，该下方区域低于温度下限。
在此，根据预测区域与上方区域和/或中间区域和/或下方区域的重叠的相应的份额来确定质量级别。
另一设计方案规定：上方区域、中间区域和下方区域分别分派有预先给定的色彩空间的色彩，其中相应的色彩是预先给定的色彩空间的圆周角的预先给定的色彩、尤其是纯色。例如，可以使用色彩空间HSI作为色彩空间。原则上，任何其它已知的或所限定的色彩空间也适合于实现该方法。色彩空间例如可以公知地以圆形来呈现，其中圆周角包括处在色彩空间的圆形边缘上的色彩。
在此，尤其规定：质量级别是预先给定的色彩空间的圆周角的混合色彩。
质量级别的混合色彩通过确定预测区域以怎样的份额处在上方区域和/或中间区域和/或下方区域内而得到。根据在温度上限与温度下限之间的所选择的间隔，预测区域也可以只处在上方区域和中间区域内或者处在中间区域和下方区域内或者仅仅处在上方区域内或者仅仅处在中间区域内或者仅仅处在下方区域内。
另一设计方案规定：在色标中，在两个相邻的质量级别之间的区域是色彩梯度，该色彩梯度根据色彩空间的处在预先给定的色彩空间的色彩角上的混合色彩的最短连接的色彩而得到。根据在两个相邻的质量级别之间的最短连接延伸经过哪些色彩，得到更纯的（更饱和的）或者更不饱和的色彩梯度。依据色彩的色彩梯度和饱和度，可以可视地、同样计算机辅助地推断出温度变化过程是否适合于下一次重新起动。因此，混合色彩、尤其是该混合色彩的纯度或饱和度给出了关于某个所预测的温度变化过程有多适合于重新起动的情况。
因此，按照另一设计方案规定：依据中间区域的色彩的色彩饱和度来确定关于重新起动电机的时间信息。
本发明还提出了一种计算机程序，该计算机程序具有如下装置，所述装置用于当该计算机程序在设备上或在随后描述的类型的设备的装置中实施时执行上文和随后描述的方法。
按照另一设计方案，本发明提出了一种用于计算机辅助地运行电机的设备，该电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷。该设备至少包括控制单元和用户界面。该控制单元构造为：
- 接收在电机运行期间测量的测量数据，其中这些测量数据是电机的电物理量和/或动力学物理量；
- 借助于从可预先给定的电机几何中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值；
- 预测多个具有不同的重新起动时间点的温度变化过程，用于限定用来降低电机的热负荷的冷却时间段，其中这些温度变化过程分别取决于电机的整体状态和/或电机的配置，其中从至少一个虚构的实际值得到的近似的温度值作为用于重新起动的相应的初始值来加入到所要预测的温度变化过程中；
- 将质量级别映射在色标上；而且
- 确定针对多个所预测的温度变化过程的相应的质量级别，其中该质量级别是对重新起动时间点关于所要预期的热负荷和冷却时间段的最小值方面有多好的效率的量度。
该用户界面构造为：
- 在时间-温度图表中使在过去的温度变化过程连同多个所预测的温度变化过程可视化，其中所述多个所预测的温度变化过程表示电机在相应的重新起动时间点以分别确定的初始值的可能的重新起动；而且
- 在用户界面上可视地输出色标，并且作为对通过用户界面输入的用户交互的响应，将关于重新起动电机的时间信息输出给控制单元。
按照一个适宜的设计方案，该设备可包括其它装置，用于执行上文和随后描述的方法。
附图说明
本发明的其它优点、细节和扩展方案从随后结合附图对实施例的描述中得到。其中：
图1示出了按照本发明的用于计算机辅助地运行电机的示意图；
图2示出了用于确定关于重新起动电机的时间信息的所预测的温度变化过程的可视化的示意图，其中这些所预测的温度变化过程都不适合于重新起动电机；
图3示出了来自图2的被补充了多个所预测的温度变化过程的可视化；
图4示出了在图3中示出的温度-时间图表的可视化，其中在图3中示出的所预测的温度变化过程之一被选择用于进一步分析；
图5示出了温度-时间图表，在该温度-时间图表中，依据所选择的所预测的温度变化过程示意性地图解说明了对质量级别的确定；
图6示出了预先给定的色彩空间，该色彩空间用于确定所要产生的色标的色彩梯度；
图7示出了借助于在图6中示出的色彩空间来产生的色标；
图8示出了温度-时间图表，该温度-时间图表具有在存在温度上限和温度下限的情况下所选择的所预测的温度变化过程；和
图9示出了温度-时间图表连同在相对于图8中的图示发生变化的温度下限的情况下的发生变化的色标。
具体实施方式
在图1中示出了电机M，该电机的在该附图中未进一步示出的可旋转的转子可以通过同样未进一步示出的开关来接通或关断。通过开启单元14来控制电机M，该开启单元用于电机M的运行管理。电机M中的电机几何以及必要时电机配置通过模型、例如CAD模型（CAD=计算机辅助设计（Computer Aided Design））来知道。这种模型在传统的仿真中通常是3D模型，使得仿真计算是密集计算的而且因此常常没有实时能力。
电机M配备有未进一步示出的传感器，用于检测不同的电物理量和/或动力学物理量，例如温度、转速、力以及诸如此类的，其中由传感器检测到的测量值被存放在存储器12中。至少一个与虚构的实际值近似的温度值由与存储器12连接的控制单元11根据这些测量值借助于从电机几何推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型来确定。所检测到的测量值和被称作软传感器值的所推导出的参量被输送给用户界面13用于进行可视化。用户界面13至少包括显示器和输入设备，用于用户交互，然而也还可以拥有未进一步示出的计算单元。用户界面13构造为：例如作为对用户交互的响应，要求其它软传感器值和控制单元11的预测。此外，用户界面13与开启单元14耦合，以便将对电机M的重新起动决定传输给该开启单元。开启单元14在被传输给它的时间点实施电机M的重新起动，其方式是该开启单元将所涉及的开关接通。
包括这种电机M的技术设备在每个接通过程中都发热。在此，由于接通过程而引起的温度升高比在正常运行时高得多，使得在每次接通之后都出现温度峰值，该温度峰值接着在正常运行时又缓慢降低。在重复接通和关断时导致：温度峰值加和并且因此可能超过针对电机M限定的、容许的最大温度极限。超过该容许的温度极限可能导致电机M的损坏。
本方法能够判断出电机M可以在将来什么时候没有风险地重新被接通。由此，可以消除到目前为止在使用数学模型时存在的不确定性。过长的等待直至电机M的重新起动又导致技术设备的停机时间并且由此降低了该技术设备的效率。这导致不经济的计划。
本方法能够计算机辅助地确定重新起动时间点，其中可以考虑用户偏好和用户知识来确定重新起动时间点。为此，该方法使用可视化，该可视化描绘了模型解，这些模型解具有其不确定性。该可视化能够实现用户交互，其中针对多个为了电机M的可能的重新起动所预测的温度变化过程，确定质量级别并且借助于色标来使该质量级别可视化。作为对通过用户界面13输入的用户交互的响应，输出关于重新起动电机的时间信息。
该方式随后依据图2至9进一步予以阐述。在此，图2至4以及8和9分别示出了温度-时间图表（T-t图表），在该温度-时间图表中，温度的历史变化过程TV作为线条来示出。历史温度变化过程TV可以通过对所接收到的测量数据的处理和从中推导出的软传感器值来实现。借助于这些软传感器值，可能的是：例如确定在电机M的如下这种部位上的温度，在所述部位上，对温度传感器的物理安装是不可能的。
在该温度-时间图表中，还示出了所考虑的预测时间段，该预测时间段开始于时间点t0而结束于时间点tende。该预测时间段在温度-时间图表中通过色彩梯度来强调。用色彩强调的预测时间段能够实现经简化的用户交互，用于确定最优的重新起动时间点。
通过预测时间段的色彩梯度，表征了在t0与tende之间的时间区间内的时间点关于其适合于重新起动与否的适合性。例如，在当前的实施例中所选择的色彩方案下，红色意味着：在处在红色区域内的时间点接通时，超过温度上限TSo。温度上限TSo是电机M的硬件极限，在超过该硬件极限时，可能损坏电机M。在当前的实施例中，温度上限TSo约为T = 1250℃。
此外，在该温度-时间图表中，绘制了温度下限TSu，其中温度下限TSu的温度（这里：大约1150℃）被选择得低于温度上限TSo的温度。温度下限TSu表示电机M的高效运行的极限。被选择为使得结果是电机M的不高效的运行的重新起动时间点在当前的色彩方案中用蓝色来表征。
预测时间段的极限被选择为使得预测时间段在时间点t0的开始通常分派有红色色调，而预测时间段的结束tende分派有蓝色色调。根据所选择的色彩方案，在这些色彩之间得到色彩梯度，该色彩梯度在当前的实施例中从红色经由橙色、黄色、绿色转变为蓝色。适合于重新起动的重新起动时间点例如将会通过绿色色调来表示。适合的重新起动时间点是在预测时间段之内的时间点（也就是说在t0与tende之间的时间点），其中所预测的温度变化过程的温度最大值不超过温度上限TSo而且不低于温度下限TSu。
在该温度-时间图表的预测时间段内示出的色彩梯度还在直线形的色标20中放大地示出。在该温度-时间图表下方示出的该色标20中，基于该色标的被放大的图示，放大了用户交互的色彩转变并且借此能使该色彩转变更容易觉察到。色标20开始于时间点t0而结束于时间点tende。
在图2的温度-时间图表中，示例性地绘制了三个所预测的温度变化过程TP0、TP2和TPn。所预测的温度变化过程的TP0的重新起动时间点在时间点t(TP0)（参见色标20），所预测的温度变化过程TP2的重新起动时间点在时间点t(TP2)（参见色标20），而所预测的温度变化过程TPn的重新起动时间点在所考虑的预测时间段的结束t(TPn) = tende。
在色标20中，相应的重新起动时间点t(TPi)（其中i = 0、2、n）分别作为垂直的实线来示出，使得能容易地看出相应的重新起动时间点t(TPi)处在色彩梯度的哪个区域内。如能轻而易举地看出的那样，所预测的温度变化过程TP0的重新起动时间点t(TP0)处在红色色调（也就是说在色标最左边），因为所预测的温度变化过程的最大值高于温度上限TSo。经此，由于过热而会存在损坏的危险。所预测的温度变化过程TPn的重新起动时间点t(TPn)具有蓝色色调（也就是说在色标最左边），因为该所预测的温度变化过程的最大温度值低于温度下限TSu。经此，会存在电机的不高效的运行。与此相应地，所预测的温度变化过程TP2的重新起动时间点t(TP2)为取在绿色与蓝色之间的混合色彩的色调。这意味着：所预测的温度变化过程虽然将不超过温度上限TSo，但是似乎导致不高效的运行。这也可以在如下方面被看出：所预测的温度变化过程TP2的温度最大值处在极限上或者刚好低于温度下限TSu。
因此，色标20能够直观地并且简单地嵌入计算机辅助地确定的所预测的温度变化过程是具有适合的重新起动时间点还是具有不适合的重新起动时间点。
原则上，在图2中示出的色标20可以被用户用于：借助于用户交互从被可视化的所预测的温度变化过程TPi（其中i = 1...n）中选择看来适合的所预测的温度变化过程，使得由用户界面13输出该所预测的温度变化过程的用于重新起动电机M的初始值t(TPx)。色标20首要用于使用户交互变得容易。确定哪些所预测的温度变化过程TPi和与之相关联的重新起动时间点t(TPi)原则上计算机辅助地被确定，其中适合的所预测的温度变化过程TPi和所分配的重新起动时间点t(TPi)相对应地被表征。
在图2中示出的所预测的温度变化过程TP0、TP2和TPn中，不能确定适合的重新起动时间点。因而，借助于用户交互，用户可以开始确定其它所预测的温度变化过程TPi。这在图3中示意性地示出，其中在所考虑的预测时间段内，在温度-时间图表中示出了多个所预测的温度变化过程TPi。创建所预测的温度变化过程TPi的位置可以通过如下方式被影响：借助于用户交互、例如在使用输入设备（例如鼠标）的情况下，在直线形的色标20中执行相对应的交互。例如，用户为此可以在色标中选择色调并且由此开始在相对应的重新起动时间点产生所预测的温度变化过程。接着，在已由用户做出选择的位置创建相应的所预测的温度变化过程TPi。为了简洁起见，不仅在温度-时间图表中而且在直线形的色标20中一般都用TPi来表征所预测的温度变化过程中的仅仅一个唯一的所预测的温度变化过程，该仅仅一个唯一的所预测的温度变化过程的重新起动时间点在直线形的色标20中为ti = t(TPi)。
通过添加一个或多个其它的所预测的温度变化过程TPi，重新确定色彩梯度。为此，针对被分配给所预测的温度变化过程的每个重新起动时间点ti，计算质量级别，该质量级别是来自所使用的预先给定的色彩空间的混合色彩。该方式在下文继续详细地予以描述。此外，重新确定在所分配的所预测的温度变化过程的分别两个相邻的重新起动时间点之间的色彩梯度。创建了越多个所预测的温度变化过程，在两个相邻的重新起动时间点之间的色彩梯度就可以被计算得越精确。由此，一方面对于用户来说得到关于适合作为重新起动时间点与否的明确的信息。另一方面，类似于迭代优化方法，通过不断的近似能够实现对适合的重新起动时间点的计算机辅助的确定。
对具有所分配的重新起动时间点的相应的温度变化过程的预测取决于电机M的整体状态和/或电机的配置。在此，确定用来降低电机的热负荷的冷却时间段，其中该冷却时间段确定在所预测的重新起动时间点与预测时间段的开始、也就是说t0之间的时长。在所确定的重新起动时间点的近似的温度值根据至少一个软传感器值和/或之前所确定的测量值来得到。接着，该近似的温度值可以被分配给初始值，该初始值是所预测的温度变化过程的重新起动时间点。
根据在温度-时间图表中呈现了多少个所预测的温度变化过程TPi，对于用户来说也许困难的是：掌握所预测的时间变化过程中的哪个时间变化过程具有适合于重新起动电机M的重新起动时间点。为了该目的，用户可以借助于交互在直线形的色标20中选择所预测的温度变化过程之一。这一点通过如下方式来实现：例如借助于鼠标指针来点击被分配给所预测的温度变化过程之一的虚线。在图4中选择在绿色区域内的从右侧数的第二条线。由此，未被选择的所预测的温度变化过程在温度-时间图表的相关的预测时间段内被隐藏。仅仅示出了已被选择的所预测的温度变化过程TPi。
在此，所预测的温度变化过程TPi包括：所预期的温度变化过程ΤPi,e；具有置信上限的第一（上方的）温度变化过程TPi,o；和具有置信下限的第二（下方的）温度变化过程TPi,u。所预期的温度变化过程ΤPi,e对应于如下温度变化过程，该温度变化过程会以常见的预测确定为基础来得到。第一和第二温度变化过程表示所预期的温度变化过程向上和向下的可能的偏差。在此能良好地看出：第一（上方的）温度变化过程TPi,o的温度最大值o_max高于温度上限TSo。与此相应地，所预测的温度变化过程TPi的第二（下方的）温度变化过程的下方的温度最大值u_max低于温度下限TSu。即使所预期的温度变化过程ΤPi,e的温度最大值处在温度上限与温度下限之间，所选择的所预测的温度变化过程TPi也会由于以其置信上限超过温度上限TSo而不适合作为重新起动时间点。因而，即使重新起动时间点ti具有在绿色区域内的色调也会选择该重新起动时间点ti的用户会大概率地执行不高效的起动。因为计算机辅助的确定自动地考虑每个所预测的温度变化过程TPi的置信上限和置信下限，所以这里示出的所选择的所预测的温度变化过程TPi将不会被建议作为适合的重新起动时间点。
为了计算机辅助地确定质量级别和与之相关联的色调，对预测区域EW进行处理，该预测区域根据第一温度变化过程TPi,o的温度最大值o_max与第二温度变化过程TPi,u的温度最大值u_max之差来计算。在图5的温度-时间图表中图解说明了预测区域EW。
在该图表中，示出了所预测的温度变化过程TPi的片段。在下文中确定：预测区域EW关于通过温度上限TSo和温度下限TSu来划分的区域Bo、Bm和Bu处在怎样的位置。用Bo来表征高于温度上限TSo的上方区域。Bm表征在温度上限TSo与温度下限TSu之间的中间区域。用Bu来表征低于温度下限TSu的下方区域。上方区域Bo、中间区域Bm和下方区域Bu分别分派有预先给定的色彩空间的色彩。例如，上方区域Bo分派有红色，中间区域Bm分派有绿色而下方区域Bu分派有蓝色。所分派的色彩尤其是预先给定的色彩空间的圆周角的纯色。
在下文中，现在确定：预测区域EW以怎样的比例份额处在相应的区域Bo、Bm和Bu内。在这里当前的实施例中，预测区域EW部分地处在上方区域Bo内而且部分地处在中间区域Bm内。例如，以如下情况为出发点：预测区域EW的为2/3的份额An1处在上方区域Bo内而为1/3的份额An2处在中间区域Bm内。基于被分派给上方区域Bo和中间区域Bm的预先给定的色彩空间的色彩角的色彩，根据份额An1和An2得到表示质量级别的混合色彩。例如，通过将红色和蓝色以2:1的比例混合来得到橙色。通过所描述的方式得到的色调处在预先给定的色彩空间的色彩角、也就是说圆周线上，该色彩空间在图6中示范性地示出。
如在图5中示出的那样已经被确定的所考虑的所预测的温度变化过程GM(TPi)的质量级别是在预先给定的色彩空间21的色彩角22上的点，该色彩空间在图6中示出。为了确定直线形的色标20，以如上所述的方式针对相应的所预测的温度变化过程TPi计算其质量级别GM并且将该质量级别登记在色彩空间21的色彩角22上。在图6中示出的实施例中示出了五个所预测的温度变化过程TPi-1、TPi、TPi+1、TPi+2和TPi+3。分别被分配的质量级别GM(TPi-1), GM(TPi), ...以其所分配的色调在图7的直线形的色标20中示出。在两个相邻的质量点GM之间得到的色彩梯度根据在分别相邻的质量点GM之间的相应最短连接Cn得到，其中n = 1 ...m。图6中的最短连接C1将质量级别GM(TPi-1)与GM(TPi)连接。连接C2将质量级别GM(TPi)与GM(TPi+1)连接，等等。处在相应的最短连接Cn上的色调是在直线形的色标20中在相邻的质量级别GM之间的色彩梯度。
易于理解的是：色标的色彩或色彩梯度的纯度或饱和度越大，针对所预测的温度变化过程TPi所确定的质量级别的数目就越多。换言之，如果预测的数目被提高，则可以提高直线形的色标的饱和度并且借此提高关于所要找到的重新起动时间点方面的说服力。
如果在这样描述的做法中不能找到至少一个具有所属的重新起动时间的ti的所预测的温度变化过程TPu，其中保证了无论如何都不超过温度上限TSo而且同时保证了高效运行，也就是说不低于温度下限TSu，则可以通过改变温度上限TSo和/或温度下限TSu来提高该方法的收敛。这在图8和9中示意性地示出，其中在图8中示出了仅仅一个所选择的所预测的温度变化过程TPi，该所预测的温度变化过程虽然处在直线形的色标20的绿色区域内，但是该所预测的温度变化过程的置信极限高于温度上限TSo和温度下限TSu。接着，通过例如降低温度下限TSu的值，可以立即找到具有所属的所预测的温度曲线的三个可能的重新起动时间点ti-1(TPi-1)、ti(TPi)和ti+1(TPi+1)，在这三个可能的重新起动时间点的情况下，合理的重新起动是可能的。多个可能的重新起动时间点在直线形的色标20中例如通过对自从执行预测以来的时长的相对应的标记（这里：三角形）和说明来可视化。通过选择标记之一，将被分配给该标记的时间信息从用户界面传输给开启单元14，而且例如在执行所描述的方法之后400s重新起动电机M。
直线形的色标通过色彩饱和度的程度来表明：判断是否足够确定或是否已使用了足够的预测，以便可以执行对适合的重新起动时间点的确定。针对色彩饱和度过低、也就是说相邻地处在预先给定的色彩空间21的色彩角22上的点彼此离得太远的情况，通过用户交互可以在直线形的色标上开始产生一个或多个其它的所预测的温度变化过程。接着，这些所预测的温度变化过程直接在交互的色标的可视化中予以考虑。在计算机辅助地做出判断之后，通过用户交互来针对重新起动和重新起动的时间点做出正确的决定并且将该决定传送给开启单元14。
Claims (15)
1.一种用于计算机辅助地运行电机（M）的方法，所述电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷，所述方法具有如下步骤：
- 接收在所述电机（M）运行期间测量的测量数据，其中所述测量数据是所述电机（M）的电物理量和/或动力学物理量；
- 借助于从可预先给定的电机几何中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值；
- 预测多个具有不同的重新起动时间点（t(TPi)）的温度变化过程（TPi），用于限定用来降低所述电机（M）的热负荷的冷却时间段，其中所述温度变化过程（TPi）分别取决于所述电机（M）的整体状态和/或所述电机（M）的配置，其中从至少一个虚构的实际值得到的近似的温度值作为用于重新起动的相应的初始值来加入到所要预测的温度变化过程中；
- 在时间-温度图表中使在过去的温度变化过程（TV）连同多个所预测的温度变化过程（TPi）可视化，其中所述多个所预测的温度变化过程（TPi）表示所述电机（M）在相应的重新起动时间点以分别确定的初始值的可能的重新起动；
- 确定针对所述多个所预测的温度变化过程（TPi）的相应的质量级别（GM(TPi)），其中所述质量级别（GM(TPi)）是对重新起动时间点关于所要预期的热负荷和冷却时间段的最小值方面有多好的效率的量度；而且
- 将质量级别（GM(TPi)）映射到色标（20）上，所述色标在用户界面（13）上可视地被输出，其中作为对通过所述用户界面（13）来输入的用户交互的响应，输出关于重新起动所述电机（M）的时间信息。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，针对每个所预测的温度变化过程（TPi），确定所预期的温度变化过程（TPi,e）、具有置信上限的第一温度变化过程（TPi,o）和具有置信下限的第二温度变化过程（TPi,u）。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，只要没有或者不曾确定用户交互，就在对所预测的温度变化过程（TPi）的可视化中呈现相应的所预期的温度变化过程（TPi,e）。
4.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，在确定有包括对所述所预测的温度变化过程（TPi）之一的选择的交互时，在可视化中呈现所述所预测的温度变化过程的所预期的温度变化过程（TPi,e）、所述所预测的温度变化过程的第一温度变化过程（TPi,o）和所述所预测的温度变化过程的第二温度变化过程（TPi,u）。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，规定温度上限（TSo）和温度下限（TSu），所述温度上限表示所述电机（M）的硬件极限，所述温度下限是所述电机（M）的高效运行的极限，其中针对所述多个所预测的温度变化过程（TPi）的相应的质量级别（GM(TPi)）根据所规定的温度上限和温度下限（TSo、TSu）来确定。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，所述温度上限和温度下限（TSo、TSu）在可视化中被显示而且能通过用户交互在所述温度上限和温度下限的数值方面被改变。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，通过用户交互来规定所述多个所预测的温度变化过程（TPi）。
8.根据权利要求2至7之一所述的方法，
其特征在于，针对相应的所预测的温度变化过程（TPi），确定温度的预测区域（EW），其方式是确定第一温度变化过程和第二温度变化过程的相应的温度最大值（o_max、u_max）之差，在所述电机（M）关断时达到所述温度最大值。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，所述预测区域（EW）伸入到如下区域中的一个或多个区域内或者处在所述区域内：
- 上方区域（Bo），所述上方区域高于温度上限；
- 中间区域（Bm），所述中间区域在温度上限与温度下限之间；
- 下方区域（Bu），所述下方区域低于温度下限，
其中所述质量级别（GM(TPi)）根据所述预测区域（EW）与所述上方区域（Bo）和/或所述中间区域（Bm）和/或所述下方区域（Bu）的重叠的相应的份额来确定。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，所述上方区域、中间区域和下方区域（Bo、Bm、Bu）分别分派有预先给定的色彩空间（21）的色彩，其中相应的色彩是所述预先给定的色彩空间的圆周角的预先给定的色彩、尤其是纯色。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，所述质量级别是所述预先给定的色彩空间（22）的圆周角（22）的混合色彩。
12.根据权利要求9至11之一所述的方法，
其特征在于，在所述色标（20）中，在两个相邻的质量级别（GM(TPi)）之间的区域是色彩梯度，所述色彩梯度根据质量级别的处在所述预先给定的色彩空间（21）的色彩角上的混合色彩的最短连接（Cn）的色彩而得到。
13.根据权利要求9至12之一所述的方法，
其特征在于，依据所述中间区域（Bm）的色彩的色彩饱和度来确定关于重新起动所述电机（M）的时间信息。
14.一种计算机程序，所述计算机程序具有如下装置，所述装置用于当所述计算机程序在设备上或在根据上述设备权利要求之一所述的设备的装置中实施时执行根据方法权利要求1至13之一所述的方法。
15.一种用于计算机辅助地运行电机（M）的设备，所述电机在其运行期间受到由于其转子的旋转运动而引起的热负荷，所述设备包括：
控制单元，所述控制单元构造为：
- 接收在所述电机（M）运行期间测量的测量数据，其中所述测量数据是所述电机（M）的电物理量和/或动力学物理量；
- 借助于从可预先给定的电机几何（G）中推导出的针对电机的整体状态的物理量的数学模型以及根据所接收到的作为输入数据的测量数据来确定至少一个与虚构的实际值近似的温度值；
- 预测多个具有不同的重新起动时间点（t(TPi)）的温度变化过程（TPi），用于限定用来降低所述电机（M）的热负荷的冷却时间段，其中所述温度变化过程（TPi）分别取决于所述电机（M）的整体状态和/或所述电机（M）的配置，其中从至少一个虚构的实际值得到的近似的温度值作为用于重新起动的相应的初始值来加入到所要预测的温度变化过程中；
- 将质量级别（GM）映射在色标上；而且
- 确定针对多个所预测的温度变化过程（TPi）的相应的质量级别（GM(TPi)），其中所述质量级别（GM(TPi)）是对重新起动时间点（t(TPi)）关于所要预期的热负荷和冷却时间段的最小值方面有多好的效率的量度；
用户界面（13），所述用户界面构造为：
- 在时间-温度图表中使在过去的温度变化过程（TPi）连同多个所预测的温度变化过程可视化，其中所述多个所预测的温度变化过程（TPi）表示所述电机（M）在相应的重新起动时间点（t(TPi)）以分别确定的初始值的可能的重新起动；
- 在所述用户界面（13）上可视地输出所述色标（20），并且作为对通过所述用户界面（13）输入的用户交互的响应，将关于重新起动所述电机（M）的时间信息输出给所述控制单元。
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