相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年7月23日提交的美國專利申請no.14/338,834的優先權，其全部公開內容通過引用并入本文。

本申請的領域一般涉及電動機，并且更特別地涉及用于與電動機通信的方法和系統。

背景技術：

用于診斷電動機(electricmotor)的已知方法涉及技術人員將待診斷設備插入到發動機(motor)中和/或對發動機進行物理檢查。然而，對于一些應用(例如，可能使用數百個發動機的商用制冷應用)，檢查是耗時的過程。另外，發動機通常被安裝在不易接觸的制冷單元內部。通常，當技術人員將發動機送到服務設施點進行檢查時，他們發現發動機正常運行并且沒有遇到任何故障，例如非計劃停機。針對這些問題提出的一種解決方案包括在發動機內安裝無線通信裝置，從而可以對其遠程訪問和檢查。然而，為發動機添加無線通信裝置的成本通常超過發動機本身的成本。

技術實現要素：

在一方面，本申請描述了一種用于電動機的發動機控制器。發動機控制器被耦接到電力線通信連接，并且包括被耦接到存儲器裝置的通信裝置。發動機控制器被配置為使用通信裝置經由電力線通信連接從服務器計算裝置接收狀態查詢。發動機控制器還被配置為經由電力線通信連接將電動機診斷數據從存儲器裝置發送到服務器計算裝置。發動機控制器進一步被配置為從被無線耦接到發動機控制器的客戶端計算裝置接收發動機配置數據。發動機配置數據用于控制電動機。發動機控制器還被配置為根據發動機配置數據來操作電動機。

在另一方面，本申請描述了一種用于電動機的發動機控制器。發動機控制器被耦接到電力線通信連接，并且包括被耦接到存儲器裝置的通信裝置。發動機控制器被配置為從被無線耦接到發動機控制器的客戶端計算裝置接收發動機配置數據，并且將發動機配置數據存儲在存儲器裝置中。發動機配置數據用于控制電動機。發動機控制器還被配置為根據發動機配置數據來操作電動機。

在另一方面，本申請描述了一種操作電動機的方法。該方法通過被耦接到電動機的發動機控制器而實施，其中發動機控制器被耦接到電力線通信連接，并且包括被耦接到存儲器裝置的通信裝置。方法包括使用通信裝置經由電力線通信連接從服務器計算裝置接收電動機的狀態查詢。方法還包括將對電動機的診斷數據從存儲器裝置發送到服務器計算裝置，以及將用于控制電動機的發動機配置數據存儲在存儲器裝置中。從被無線耦接到發動機控制器的客戶端計算裝置接收發動機配置數據。方法進一步包括根據發動機配置數據操作電動機。

在又一方面，本申請提供了一種電動機通信系統。該系統包括被可通信地耦接到電力線通信連接的多個電動機。多個電動機中的每個電動機包括具有被耦接到存儲器裝置的通信裝置的發動機控制器。發動機控制器被配置為使用通信裝置經由電力線通信連接來接收對電動機的狀態查詢。發動機控制器還被配置為經由電力線通信連接發送電動機診斷數據，以及接收用于控制電動機的發動機配置數據。發動機控制器還被配置為根據發動機配置數據操作電動機。通信系統還包括經由電力線通信連接被可通信地耦接到每個電動機的服務器計算裝置。服務器計算裝置被配置為經由電力線通信連接將電動機的狀態查詢發送到發動機控制器。通信系統進一步包括與多個電動機中的至少一個電動機通信的至少一個客戶端計算裝置。客戶端計算裝置被配置為將發動機配置數據無線地發送到發動機控制器。

附圖說明

圖1是示例性的電動機組件的框圖。

圖2是示例性的電動機診斷和控制網絡的框圖。

圖3是示例性的計算裝置的框圖

圖4是示例性的發動機控制器的框圖。

雖然各實施例的具體特征可能在一些附圖中被示出，而在另一些附圖中未被示出，但這僅僅是為了方便。任意附圖的任意特征均可以與任意其他附圖的任意特征組合起來被引用和/或要求保護。

除非另有說明，本文提供的附圖旨在說明本公開的實施例的特征。這些特征被認為可應用于包括本公開的一個或多個實施例的多種系統中。因此，附圖并不意為包括本領域普通技術人員已知的用于實施本文所公開的實施例所需的所有常規特征。

具體實施方式

如本文所使用的，以單數形式陳述并且前面具有詞語“一”或“一個”的元件或步驟應當被理解為不排除復數元件或步驟，除非明確地陳述了這種排除。此外，對本公開的“示例性實施”或“一個示例”的引用不旨在被解釋為排除并入所述特征的附加實施方式的存在。

圖1是示例性的電動機組件100的框圖。發動機控制器102被耦接到發動機104。在本說明書中，“耦接到”意為包括在另一部件內，與另一部件集成，物理連接到另一部件，或與另一部件電連通。在一些實施方式中，發動機104是電動機。在一些實施方式中，發動機104是變速電動機，例如電子換向電動機(ecm)。發動機104驅動負載106，例如加熱、通風和空調(hvac)系統或制冷系統中的風扇，或泵中的葉輪。發動機104通過軸108被耦接到負載106。

發動機控制器102被配置為根據存儲在發動機控制器102的存儲器裝置310(圖3)中的設定來操作發動機104。設定可以包括操作模式，其中每個模式與時間段和速度相關聯。另外，發動機控制器102將診斷數據存儲在存儲器裝置310中。診斷數據包括發動機104的狀態的至少一個記錄。例如，診斷數據可以包括一條故障記錄，諸如不響應于用戶初始命令而執行關閉發動機的發動機104的關閉。例如，由于過熱條件、過電流條件、過電壓條件或其他超過針對發動機104設計的操作參數，發動機104可能關閉。診斷數據可另外或替代地包括另一異常的記錄，例如指示發動機104在預定操作參數以外操作的異常的記錄以及可指示發動機104的安裝問題的異常的記錄。診斷信息可進一步包括：例如，輸入功耗、操作速度、操作扭矩水平、操作溫度、恒溫器循環的頻率、電動機104的故障的總數(故障事件計數)、發動機104已經接通電力的總時間長度(總供電時間)、發動機104已經在預設閾值或高于預設閾值操作的總時間長度(總操作時間)、發動機104以超過預設速率的速度操作的總時間長度(在縮減區域(cutbackregion)中的總時間)、發動機104在底盤溫度超過預設熱限制下的總操作時間(超過熱限制的總時間)、和/或發動機104已經啟動的總次數(總操作周期)。

圖2是示例性的電動機通信系統200的框圖。在示例性實施例中，系統200包括多個電動機202，例如電動機104(圖1所示)，至少一個服務器計算裝置204，以及至少一個客戶端計算裝置206。如本文中詳細描述的，電動機202被可通信地耦接到服務器計算裝置204以用于報告診斷數據，并且被耦接到客戶端計算裝置206，使得技術人員可以發送程序指令和/或發動機配置數據到發動機202。客戶端計算裝置206經由因特網207被可通信地耦接到服務器計算裝置204，用于通信關于發動機202的信息。

在示例性實施例中，發動機202用作商用制冷系統中的風扇和/或鼓風機發動機。因此，發動機202被耦接到至少一個冷卻器單元208或至少一個冷凍箱210上。可替代地，電動機202可以被實施在潔凈室過濾系統、風扇過濾器單元、可變風量系統、制冷系統、爐系統、空調系統、和/或住宅或商用供熱、通風、空調(hvac)系統、和/或使電動機診斷和控制網絡200能夠如本文所述起作用的任何其它應用中。電動機202還可以用于驅動除了風扇和/或鼓風機之外的機械部件，包括混合器、齒輪、輸送機和/或踏車。

每個發動機202包括發動機控制器214，該發動機控制器214控制電動機202的操作，并促進電動機202、服務器計算裝置204和客戶端計算裝置206之間的通信，如下面所詳細描述的。在示例性實施例中，電動機控制器214向服務器計算裝置204發送信號以及從服務器計算裝置204接收信號。服務器計算裝置204與發動機202同位(on-location)，并且被配置為與發動機控制器214通信以從發動機202獲得識別數據和診斷數據。客戶端計算裝置206是由服務技術人員使用的便攜式計算裝置，其與服務器計算裝置204進行無線通信以接收關于發動機202的服務請求、標識數據和/或診斷數據。客戶端計算裝置206還被配置為向發動機控制器214發送警報請求信號和/或發動機配置數據。

圖3是示例性的計算裝置300的框圖。例如，發動機控制器214、客戶端計算裝置206和服務器計算裝置204可以是計算裝置300的實施方式。計算裝置300包括用于執行指令的處理器305。在一些實施方式中，可執行指令被存儲在存儲器裝置310中，以使計算裝置300能夠執行本文所述的過程。處理器305可以包括一個或多個處理單元(例如，在多核配置中)。存儲器裝置310是允許諸如可執行指令和/或其他數據的信息被存儲和檢索的任何裝置。存儲器裝置310可以包括數據庫312。例如，關于服務器計算裝置204，數據庫312可以包括由特定制造商制造的發動機(例如，發動機202)的客戶賬號和識別數據。在一些實施方式中，數據庫312可以替代地在計算裝置300外部，并且與計算裝置300通信，而不是包括在計算裝置300內。在一些實施方式中，存儲器裝置310可以被分成多個存儲器裝置。

在一些實施方式中，計算裝置300還包括用于向用戶301呈現信息的至少一個媒體輸出部件315。媒體輸出部件315是能夠向用戶301傳達信息的任何部件。在一些實施方式中，媒體輸出部件315包括諸如視頻適配器和/或音頻適配器的輸出適配器。輸出適配器被可操作地耦接到處理器305，并且被可操作地耦接到輸出裝置，例如顯示裝置(例如，液晶顯示器(lcd)、一個或多個發光二極管(led)、有機發光二極管(oled)顯示器、陰極射線管(crt)或“電子墨水”顯示器)或者音頻輸出裝置(例如，揚聲器或耳機)。

在一些實施方式中，計算裝置300包括用于從用戶301接收輸入的輸入裝置320。輸入裝置320可以包括例如一個或多個按鈕、小鍵盤、觸摸敏感面板(例如，觸摸板或觸摸屏)和/或麥克風。諸如觸摸屏的單個部件可以用作媒體輸出部件315的輸出裝置和輸入裝置320兩者。

計算裝置300還可以包括通信裝置325，其被可通信地耦接到另一個裝置。例如，客戶端計算裝置206可以使用通信裝置325與發動機控制器102和服務器計算裝置204可通信地耦接。通信裝置325可以包括例如與移動電話網絡(例如，全球移動通信系統(gsm)、3g、4g)一起使用的有線或無線網絡適配器或無線數據收發器，短程無線網絡(例如藍牙)或其他移動數據網絡(例如，全球微波接入互操作性(wimax))。在一些實施方式中，特別是在通信裝置325無線通信的實施方式中，通信裝置325被耦接到天線326。在一些實施方式中，特別是關于發動機控制器214和客戶端計算裝置206，通信裝置325能夠執行近場通信(nfc)。另外，在一些實施方式中，如本文所述，計算裝置300可以使用通過天線326接收的電力來執行操作，而不接收或依賴于來自任何其他電源的電力。例如，在一些實施方式中，天線326被直接連接到存儲器裝置310。在該實施方式中，存儲器裝置310和/或通信裝置325從天線326獲得電力，并且從而能夠在發動機202、發動機控制器214和處理器305不具有電力時進行調試和編程操作。這允許客戶和維修技術人員在無主機系統電力時或甚至在為了裝運而對發動機202包裝或裝箱時與發動機202和/或發動機控制器214通信。如本文所述，在任何時間(具有或不具有電力)可以與存儲器裝置310進行無線通信，并且處理器305僅在施加電力時才訪問存儲器裝置310。在施加電力的情況下，處理器305訪問存儲器裝置310并確定是否存在新的信息、命令等。與發動機202的電子通信以及在發動機202之間的電子通信可以包括但不限于發動機故障警告和警報、可能由于冰和/或堵塞的過濾器造成的系統阻塞氣流警告、可能由于門打開和/或不良密封造成的系統空氣泄漏檢測、以及對具有一個以上發動機的機柜中的弱的或阻塞的發動機的補償空氣輸送(make-upairdelivery)。

圖4是示例性的發動機控制器400的框圖。在示例性實施例中，發動機控制器400類似于發動機控制器214(圖2所示)。發動機控制器400經由電力線通信連接402被耦接到電源401并從電源401接收電力。電力線通信連接402被配置為電力線通信，使得發動機控制器400能夠彼此間通信以及與服務器計算裝置204通信。微處理器404從存儲器(例如，存儲器裝置310(圖3中所示))檢索所存儲的編程數據，并將控制信號發送到電源切換裝置406。電源切換裝置406基于從微處理器404接收的控制信號來調節所接收的電力，以便應用到發動機202(圖2所示)。

無源濾波器410將電力開關406的輸出耦接到電力線通信連接402，僅傳輸由發動機控制器400發送的輸出高頻通信。輸出通信經由電力線通信連接402被發送到一個或多個其他發動機控制器400和/或服務器計算裝置204。輸入通信具有相對于ac電源輸入的高頻率。輸入通信由無源濾波器410濾波，并由分頻器412分頻。然后將經過濾波和分頻的輸入通信發送到微處理器406進行處理。

在示例性實施例中，發動機控制器400被配置為使發動機202產生聲音警報，以幫助技術人員定位和識別網絡150(圖2所示)內的特定發動機。技術人員使用客戶端計算裝置206向發動機202發送警報請求信號。在一個實施例中，警報請求信號通過因特網212從客戶端計算裝置206發送到服務器計算裝置204，并且經由電力線通信連接402從服務器計算裝置204發送到發動機202。在另一實施例中，客戶端計算裝置206使用nfc將警報請求信號發送到發動機控制器400。

當通過發動機控制器400接收警告請求信號時，微處理器406輸出低頻脈寬調制(pwm)波形以產生聲音噪聲或警報。由pwm波形產生的低頻信號(即，20hz-10khz)激勵發動機202的繞組以產生可聽的高音調聲音。發動機繞組可以在正常操作(旋轉)時或在發動機靜止時產生聲音音頻警報。可聽的聲音可以由第三方解譯，諸如技術人員或電子裝置。微處理器406可以使用多個頻率和多個聲音模式(即，高-低-高、或短-長-短)來傳遞不同的信息。在可替代實施例中，當一個或多個預定事件發生時，發動機控制器400被編程以產生聲音警報。在該實施例中，發動機202不必接收警報請求信號和/或不必被耦接到網絡150。例如，當發生發動機故障時，可對發動機控制器編程以自動產生具有指定模式的聲音警報。

在示例性實施例中，在操作期間，將診斷數據存儲在存儲器裝置310(圖3所示)中。在一個實施例中，發動機控制器400使用通信裝置325周期性地向服務器計算裝置204發送關于電動機202的健康狀況和操作狀態的診斷數據。在另一個實施例中，發動機控制器400僅在操作參數落在預定操作范圍外時發送診斷數據。在又一個實施例中，發動機控制器400在接收到來自服務器計算裝置204的診斷查詢時發送診斷數據。診斷數據經由電源線402而發送，并且由服務器計算裝置204和/或其他發動機控制器400接收。

當診斷數據指示在發動機202上需要服務時，技術人員將對發動機202進行服務。在商用制冷環境中，可能存在數百個發動機202，使得很難定位到特定電動機。為了定位和識別受損的發動機202，技術人員使用客戶端計算裝置206經由因特網向服務器計算裝置204發送警報請求信號。依次地，服務器計算裝置204經由電力線通信連接402向受損的發動機202發送警報請求信號。在接收到警報請求信號時，與受損的發動機202相關聯的發動機控制器400產生聲音警報，如上所述。

在定位和識別到受損的發動機202之后，技術人員可以開始維修受損的發動機202。技術人員使用客戶端計算裝置206通過nfc與發動機控制器400通信。在一個實施例中，技術人員可以提供新的或更新的編程指令，以校正受損的發動機202的操作。nfc使技術人員能夠改變發動機202的操作參數，而無需費力的使用物理方式訪問電動機202。在另一個實施例中，如果發動機202被物理損壞，技術人員則可以安裝新的發動機202。技術人員使用客戶端計算裝置206通過nfc對新發動機202提供編程數據，以使得新發動機202以與受損發動機202相同的方式運行。

本文描述的系統和方法的實施例使得一個或多個電動機能夠被中央計算機裝置監測。發動機通過電力線通信連接來通信診斷數據。如果一個或多個發動機發生故障，則要求技術人員檢查發動機。因為可能有數百個發動機在運行，本文描述的系統和方法使得技術人員能夠使用計算裝置(即，智能手機或平板電腦)向特定發動機發送警報請求信號。發動機產生幫助技術人員對發動機進行定位的聲音警報。進一步，技術人員可以使用近場通信來編程和/或診斷發動機，而不必將其物理插入到發動機中。因此，本文所述的系統和方法的實施例可以消除為了編程和/或檢查而對發動機物理訪問的需求。本文所述的系統和方法還使得更容易在發動機出現故障時進行識別，以及更容易識別該特定發動機的定位。

本文描述的方法和系統的技術效果可以包括以下一個或多個：(a)使用通信裝置經由電力線通信連接從服務器計算裝置接收電動機的狀態查詢；(b)將電動機的診斷數據從存儲器裝置發送到服務器計算裝置；(c)從被無線耦接到發動機控制器的客戶端計算裝置接收用于控制電動機的發動機配置數據；以及(d)根據發動機配置數據操作電動機。

本書面描述使用示例來公開本發明(包括最佳模式)，并且還使得本領域的任何技術人員能夠實現包括制造和使用任何裝置或系統以及執行任意結合的方法的本發明。本發明的專利許可范圍由權利要求限定，并且包括本領域技術人員可以想到的其他示例。如果具有與權利要求的字面語言無差異的結構元件，或者包括與權利要求的字面語言無實質差異的等同結構元件，則這些其他示例被認為包括在權利要求的范圍內。