超前闭环热管理制造技术

在一个电动系统内的热管理需要不时地监测系统内的电能消耗和温度。这样获得的电能消耗和温度数据允许建立系统的有关时间的热模型。在建立了系统的热模型后，将模型与当前感测的电能消耗，和系统温度一同用于预测系统的热趋势。然后把获得的系统预测热趋势用于在电动系统中实施温度控制策略。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及系统的热管理，更具体地讲，涉及超前闭环系统温度控制。当前各种不同类型系统的性能，特别是膝上型或笔记本计算机之类的便携式系统的性能关键地取决于有效地利用系统操作电能，例如可以存储在可再充电电池中的电能。为了尽可能地延长膝上型和笔记本计算机能够操作而不必重新给电池充电的时间，现有的膝上型和笔记本计算机一般都拥有数种断电操作模式。通常这些装置可以被断电，从而使包括在膝上型或笔记本计算机中的中央处理单元(“CPU”)几乎完全关闭，CPU的状态被存储在硬盘驱动器上。为了恢复操作，一般是CPU的一个极低的电能部分或一个辅助电路(例如，键盘控制器)响应键的按动。然后，系统重新启动正常电源，以使CPU能够从硬盘驱动器搜索存储的机器状态，从而把计算机恢复到操作模式。一些已知的省电模式被称为睡眠模式，暂停模式，等等。为了实施不同操作模式之间的变换，CPU执行的一个电源管理例程(“PMR”)周期性地监视外围设备，以评价是否可以暂停一个外围设备的操作。同样，如果需要接入一个已经被暂停操作的外围设备，PMR必须把外围设备恢复到操作状态。不仅设计膝上型或笔记本计算机存在上述的电能管理问题，而且膝上型和笔记本计算机的紧凑的尺寸，紧密的封装，和有限的通风装置也给热管理带来问题。为了实现主动的，而不是被动的，热管理，膝上型和笔记本计算机通常包括一个或多个用于感测各种系统组件的温度的设备，以及一个或多个诸如电加热器或风扇之类的可以响应感测的温度而启动以改变组件的温度的温度控制设备。CPU执行的可比较计算机程序PMR，或可比较的系统硬件组件周期性地监视系统内的温度，然后适当地启动或关闭温度控制设备。很容易理解，膝上型或笔记本计算机这样的便携式系统的较高的操作性能通常伴随着增大的电能消耗，和系统内相应的热量产生。但是，由于在超出某个预定温度范围时关键的系统组件的操作发生故障，因而在某点控制系统温度的需要成为系统操作性能和/或电能保存目标的关键。因此，为了取得高操作性能，由电池供电的便携式系统中存在系统性能、电池供电操作持续时间和系统温度之间的取舍。用于平衡提高的操作性能，较长的电池供电操作，和系统温度之间的竞争需求的现有策略只是简单地启动一个或多个温度控制设备，例如，测量到一个系统组件的温度超过了某个预定范围，开动风扇或加热器。利用以前的热管理策略的一个困难是，关键系统组件的热保护余量的大小。由于包括在系统中的温度传感设备，例如，热敏电阻，并不位于热产生源处，也由于各组件的封装，在系统组件温度上的升高或降低与对应的传感设备温度上的升高和降低之间存在滞后。类似地，滞后也发生在启动温度控制设备，例如开动风扇或加热器，与系统组件内温度改变之间。结果，如果能够预测一个系统组件或整个系统的热趋势，为了保证一个足够的热保护余量需要在离该组件实际需要的组件温度界限更远的一个温度上启动该系统组件的温度控制设备。用实践语言讲，为了利用上述策略保证足够的热保护余量，由于需要在远离实际需要的系统组件温度界限的温度启动温度控制设备，因而浪费电能。此外，在不是真正需要时启动电动冷却设备是双重的浪费，因为不仅它的操作消耗电能，而且它的操作也在系统内产生额外的热。另外，现有热管理策略由于需要额外数量的温度传感设备，温度控制设备，和响应传感设备的温度启动温度控制设备的热控制设备，也可能提高系统制造成本。本专利技术提供了一种系统热管理的改进策略，它降低了系统温度控制设备消耗的电能同时保证了系统的可操作性。本专利技术的一个目的是要降低系统组件所需的热保护余量而不增大由于操作在预定温度范围之外系统发生故障可能性。本专利技术的另一个目的是要降低系统不必要的电能消耗。本专利技术的再一个目的是要能够实现使用热管理的更为简化的系统结构。概括地讲，本专利技术在一个实施例中是一种在一个电动系统中的热管理方法。方法的实现需要不时地监测系统内的电能消耗和温度。这样取得的电能消耗和温度数据可以建立一个有关时间的系统热模型。在建立了系统热模型之后，把模型与当前感测的电能消耗以及系统温度一同用于预测系统的热趋势。然后把如此获得的系统的预测热趋势用于实施电动系统内的温度控制策略。通过以下对各附图中示出的优选实施例的详细说明，熟悉本领域的普通技术人员将会理解或明白本专利技术的这些和其它特征，目的和优点。附图说明图1是一个适用于根据本专利技术操作的示例的可用电池供电的系统的方框图；图2是说明在系统操作配置改变之后示例的可用电池供电的系统内可能的热趋势的曲线图；图3是说明在可用电池供电的系统操作期间，为在各种周围温度下的不同操作配置收集的用于建立系统热模型的温度历史数据集的集合的示意图；和图4是说明为温度历史数据收集的一种类型的时间-温度记录的示意图。图1示出了一个适用于根据本专利技术操作的用总序号20表示的可用电池供电的膝上型或笔记本便携式计算机系统的示例。示例的便携式计算机系统20包括各种常用的系统组件，例如，随机存取存储器(“RAM”)21，CPU 22，核心逻辑IC 23，背照液晶显示器(“LCD”)24，PC卡控制器26，硬盘28，CD-ROM驱动器32，和软盘驱动器34。PC卡控制器26连接到一个适用于接受PC卡38的PC卡插座36。熟悉本领域的人员很容易知道，为了便于说明在图1中省略了系统组件21-38之间存在的便携式计算机系统20整体运行所需的各种电连接器件。各系统组件21-38的操作由一个电源经过直流(“DC”)调节电源线44提供电能。调节电源线44经过一个电流传感电阻54耦合到一个脉宽调制(“PWM”)补偿直流到直流(“DC-DC”)转换器52的输出端。DC-DC转换器52的输入端经过一个连接到电源选择开关58a-58c的输入电源线56接收电能。电源选择开关58a-58c可以独立地启动，选择各种电源中的一个，以分别通过几个保护二极管62a-c中的一个耦合到输入电源线56。在图1所示的示例实施例中，便携式计算机系统20的电源包括一对电池64a和64b，和一个经过一个交流(“AC”)电插头68接收电能的交流变直流(“AC-DC”)转换器66。如上所述，为了节省电能，特别是在由电池64a和64b向便携式计算机系统20提供电能操作时的电能，CPU执行的PMR周期性地监测系统组件21-38，以评估是否可以暂停一个特定系统组件的操作。同样，如果一个计算机程序的执行需要接入一个暂停操作的系统组件，PMR必须使该组件恢复到操作状态。因此，根据响应便携式计算机系统20的操作需要的各系统组件21-38的通电量，为了给便携式计算机系统20的操作提供电能而经过调节电源线44提供的电能量，和各系统组件21-38中产生的热量不时地改变。DC-DC转换器52包括一个串联开关72，其具有一个从输入电源线56接收电能的源极72s。如图1中所示，串联开关72最好是一个P-型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。经过PWM信号线76从DC-DC转换器控制器78提供到串联开关72的栅极72g的PWM电信号74反复地首先导通然后截止串联开关72。从输入电源线56接收的电能给DC-DC转换器控制器78的操作提供电力，DC-DC转换器控制器78通常制造成一个集成电路(“IC”)。在DC-DC转换器52内，串联开关72的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在电动系统中的热管理方法，包括步骤： 不时地监测系统内的电能消耗； 不时地监测系统内的温度； 根据监测的电能消耗和系统温度建立系统的一种有关时间的热模型； 利用热模型，当前感测的电能消耗，和系统温度预测系统的热趋势；和 应用系统的预测热趋势实施电动系统内的温度控制策略。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜珣弤，石游玉，郭传炯，叶嗣平，
申请(专利权)人：英属开曼群岛凹凸微系国际有限公司，
类型：发明
国别省市：KY[开曼群岛]