CN102620515A - 包括制冷装置和控制器的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括制冷装置和控制器的系统。所述系统包括：制冷装置，所述制冷装置连接至动力源；和控制器，用于控制所述制冷装置，其中所述控制器适用于基于动力源的一个或更多个特性来控制所述制冷装置。本发明还公开了一种用于控制连接至动力源的制冷装置的方法，所述方法包括步骤：确定与由动力源所供给的动力相关的至少一个特性；和基于所述至少一个特性来控制所述制冷装置。

Description

包括制冷装置和控制器的系统

技术领域

本发明涉及一种系统，所述系统包括：与动力源连接的制冷装置；和用于控制制冷装置的控制器。本发明尤其涉及一种系统，在所述系统中，控制器适用于基于动力源的一个或更多个特性来控制制冷装置。另外，本发明涉及一种用于所述系统的控制器。另外，本发明涉及一种用于所述系统的制冷装置。另外，本发明涉及用于基于动力源的一个或更多个特性来控制制冷装置的方法。

背景技术

当制冷装置电连接至电池且所述电池在一些时间段中电连接至外部动力源(例如干线)而在其他时间段制冷装置不连接至这种电池时，期望以智能的方式使用电池中的动力以使得电池可使用的时间段尽可能长。例如，设置在小船上的制冷装置将仅在船处于港口中时连接至干线而该电池在船处于海上时可能是仅有的动力源。如果制冷装置以常规方式工作，则电池可能很快耗尽电能。

因此，本发明的一个或更多个实施例的目的在于提供一种系统，在所述系统中，电池被智能地使用以尽可能多地延长电池的使用时间。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种系统，所述系统包括：

制冷装置，所述制冷装置连接至动力源；和

控制器，用于控制所述制冷装置，

其中所述控制器适用于基于动力源的一个或更多个特性来控制所述制冷装置。

在本发明的情形中，术语“制冷装置”应当被理解为包括绝热隔间和用于将热能从所述隔间传递至其周围的装置的设备。典型地，制冷装置将适用于将所述隔间冷却至10摄氏度之下的温度，例如比凝固点高几度的温度。

在一个实施例中，制冷装置包括冷凝器、蒸发器、压缩机和膨胀阀。这些元件可以彼此流体连接且两相冷却介质可以设置在所述系统中。

在本发明的情形中，术语“寒冷或冷量(clodness)”应当表示热能缺失的程度。相应地，为了在一区域(例如制冷装置的隔间)中建立冷量，必须去除热能。所去除的热能越多，就可以说存储了更大的寒冷或冷量。

在一个实施例中，动力源是连接至制冷装置的压缩机的电动力源。在一个实施例中，制冷装置是使用热量来驱动冷却系统的吸收式制冷装置。在后一实施例中，动力源可以是可燃气体，例如液化石油气体。

在一个实施例中，动力源是电动力源，且其中所述一个或更多个特性包括以下特性中的至少一个：电压水平、电流水平、电力价格和关于电力是如何生成的信息，例如是否借助于可再生能量、煤动力工厂、核能等来发电。其它的示例是可燃气体的价格、可燃气体的类型。

另外，制冷装置可以包括压缩机，控制器可以适用于以正常动力模式工作，在所述正常动力模式中，压缩机在制冷装置中的内部温度处于第一上温度阈值之上时工作。另外，控制器可以适用于在内部温度处于第一下温度阈值之下时或在压缩机已经工作第一预定时间段时终止工作。相应地，制冷装置可以适用于被操作以具有介于第一下温度阈值和第一上温度阈值之间的温度。在一个实施例中，这些阈值被关于由使用者所设定的预设温度设定。于是，当使用者已经设定了所述预设温度时，控制器可以适用于计算第一下温度阈值和第一上温度阈值，其可以例如分别是减小2度和增加2度。

在一个实施例中，所述内部温度被设定成制冷装置内部的绝对温度，例如2摄氏度。可替代地，所述内部温度相对于制冷装置的周围环境的温度来设定，例如比制冷装置的周围环境温度低20度。于是，如果制冷装置位于具有24摄氏度的温度的室中，则制冷装置被控制成使得制冷装置内部的温度低20度，即为4摄氏度。

当制冷装置连接至比电池电压更高的动力源时，可以期望使用该动力在制冷装置中存储冷量。相应地，在一个实施例中，控制器适用于确定电压水平和/或电流水平何时处于上电压水平阈值之上，和何时在蓄能模式中工作，在所述蓄能模式中，压缩机在内部温度处于第二下温度阈值之上时工作或工作持续第二预定时间段，所述第二下温度阈值小于第一下温度阈值。上电压水平阈值可以是在该电池未与外部动力源连接时电池的最高可能电压。可替代地，或作为补充，上电压水平阈值可以是用于对电池进行充电的充电电压。由于第二下温度阈值低于第一下温度阈值，所以内部温度被冷却至比在正常工作过程中的温度更低的温度。因此，冷量被存储在制冷装置中的物品中。

在相反的情况下，即在电池低电力运行的情况下，可以期望控制器适用于在节能模式下运行。于是，在一个实施例中，控制器适用于确定电压水平和/或电流水平何时处在下电压水平阈值之下，和何时在节能模式下工作，在所述节能模式中，压缩机在以下阶段中工作：

初始阶段，在所述初始阶段中，压缩机以初始容量模式工作初始时间段；和如果在所述初始时间段结束时内部温度未处于第一下温度阈值之下，则进行后续阶段，

后继阶段，在所述后继阶段中，压缩机以后继容量模式工作持续后继时间段，

其中所述后继容量模式具有比所述初始容量模式更大的容量。

应当理解，控制器可以适用于在另外的后继阶段(例如一个后继阶段、诸如两个、或三个、或五个或六个或七个或八个或九个或十个后继阶段)中控制制冷装置。在每个阶段中，压缩机的容量模式可以具有比在之前的阶段中的容量更高的容量，藉此，压缩机的容量逐渐增加。增加容量的过程可以持续直至到达所需的内部温度为止。在一个实施例中，压缩机在每个阶段中工作的时间段的长度对于每个阶段是相同的。可替代地，所述长度可以变化以使得第一阶段比后继阶段更长。一旦达到第一下温度阈值的温度，控制器就可以适用于存储关于容量模式的信息，以使得该容量模式在压缩机在仅被供给来自电池的电力的情况下工作的下一时刻被使用。

在一个实施例中，压缩机是可变转速压缩机，其中所述压缩机的容量通过改变其转速来改变。在本发明的情况下，术语“可变转速压缩机”应当被理解成适用于在多种转速下工作的压缩机。在一个实施例中，可变转速压缩机适用于以预定数量的转速工作，例如3500rpm、3000rpm、2500rpm和2000rpm。在另一实施例中，可变转速压缩机适用于在预定范围中(例如在2000至35000rpm的范围中)的无数个不同的转速数下工作。

也可以使用其它形式的可变容量压缩机。例如，活塞行程可以被改变的活塞压缩机。

在第二方面中，本发明涉及一种用于根据本发明的第一方面的系统中的控制器。

在第三方面中，本发明涉及一种用于根据本发明的第一方面的系统中的制冷装置。

在第四方面中，本发明涉及一种用于控制连接至动力源的制冷装置的方法，所述方法包括步骤：

确定与由动力源所供给的动力相关的至少一个特性；和

基于所述至少一个特性控制所述制冷装置。

对本发明的第一方面的上述描述也适用于根据第四方面的本发明。于是，根据该第四方面的本发明可以包括根据该第一方面的本发明的特征、元件和方法步骤的任何组合。

作为示例，动力源可以是电动力源且所述一个或更多个特性可以包括以下特性中的至少一个：电压水平、电流水平、电力价格和关于电力是被如何生成的信息。

在一另外的示例中，制冷装置包括压缩机且控制所述制冷装置的步骤包括以下步骤：

确定制冷装置中的内部温度；

如果所述内部温度在第一上温度阈值之上，则使压缩机在正常动力模式下工作；

当所述内部温度在第一下温度阈值之下或当压缩机已经工作持续第一预定时间段时，则终止压缩机的工作。

在另一示例中，根据该第四方面的方法包括以下步骤：

确定电压水平和/或电流水平何时在上电压水平阈值之上，如果是这种情况，则

使压缩机在贮冷模式下工作直至所述内部温度处于第二下温度阈值之下或持续工作第二预定时间段为止，所述第二下温度阈值小于第一下温度阈值。

在另一示例中，所述方法还包括以下步骤：

确定电压水平和/或电流水平何时在下电压水平阈值之下，如果是这种情况，则

使压缩机在节能模式下工作，在所述节能模式下，压缩机在以下阶段中工作：

初始阶段，在所述初始阶段中，压缩机以初始容量模式工作持续初始时间段；和如果在所述初始时间段结束时内部温度未处于第一下温度阈值之下，则进行后续阶段，

后继阶段，在所述后继阶段中，压缩机以后继容量模式工作持续后继时间段，

其中所述后继容量模式比所述容量模式速度更高，或所述后继容量模式具有比所述初始容量模式更大的容量。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，在附图中：

图1公开了制冷装置在启动模式中的操作；

图2公开了制冷装置在节能模式中的操作；

图3公开了制冷装置在贮冷模式中的操作；

图4公开了制冷装置在贮冷模式和节能模式中的操作；

图5公开了在制冷装置电连接至干线的情况下制冷装置在正常模式中的操作；和

图6和7公开了制冷装置在节能模式中操作的替代的方式。

具体实施方式

图1公开了制冷装置(未示出)在启动模式中的操作。最初，在时刻点t_start101处，制冷装置内部的温度100在第一上温度阈值102之上。为了将该温度降低至第一下温度阈值104，使压缩机(未示出)工作。压缩机的工作持续直至温度100达到第一下温度阈值104为止，其发生于时刻点t_stop106处。当达到该温度时，压缩机停止工作并确定启动时间段。在一个实施例中，所述启动时间段是从启动压缩机直至温度到达第一下温度阈值104为止所经过的时间，即t_stop-t_start(t_stop减去t_start)。在一些实施例中，其可以与t_start处的温度100是在第一上温度阈值102之上还是在其之下无关。在可替代的实施例中，所述启动时间段是从时刻点t_upper108直至温度100达到第一下温度阈值104为止经过的时间，在时刻点t_upper108温度100达到第一上温度阈值104，藉此，所述启动时间段被计算成t_stop-t_upper(t_stop减去t_upper)。启动时间段的功能/用途将在下文被进一步详细描述。从附图可知，当压缩机停止工作时，其从最大转速126变化至无转速。另外，应当理解，一旦压缩机停止工作，温度100将重新逐渐上升，如图右部所示。在温度100重新达到第一上温度阈值102的时刻点处，压缩机将重新工作。然而，依赖于动力供给装置的电压水平，压缩机可以以不同方式工作。这将在下文中进一步详细描述。

在图2的实施例中，温度100在时刻点t_upper-1110达到第一上温度阈值102。由控制器控制制冷装置的第一步骤是确定动力供给装置的电压。在该实施例中，动力供给装置的电压用作从动力供给装置可获得的能量的指示器。尤其是，如果动力被从电池供给，则动力供给装置的电压随着电池放电(在电池中剩余的能量越来越少)而逐渐变低，且对于以可能的最有效的方式使用所述剩余的能量是有利的。在图2的实施例中，电压恰好在下电压水平112之上，所述下电压水平112是仅仅依赖于电池运行的制冷装置的指示，即制冷装置不与干线(例如220V)电连接。当电压在上电压水平113之下时，压缩机的完全工作将导致电池(未示出)过快地放电。于是，为了节能，控制器最初使压缩机以第一转速114工作，在图2的实施例中第一转速114是2000rpm(每分钟的转数)。这持续了第一预定时间段t₁116，在该实施例中，第一预定时间段t₁116是60分钟。如果在第一时间段t₁116的末端或结束时，温度100还没有达到第一下温度阈值104，则压缩机的转速在第二时间段t₂120被增加至第二转速118。在一个实施例中，第一时间段t₁116和第二时间段t₂120是相同的，而在另一些实施例中，第一时间段t₁116比第二时间段t₂120长，反之亦然。如果在第二时间段t₂120的末端或结束时，温度100还没有达到第一下温度阈值104，则转速被增加至第三转速124。然后，压缩机工作直到温度100已经达到第一下温度阈值104为止，并在控制器的存储器中存储：在当前电压水平，压缩机必须以第三转速124工作，用于达到第一下温度阈值104。该信息之后在温度100下一次到达第一上温度阈值102时被使用，如图所示，藉此，当压缩机以第三转速124启动时，省略掉如增加转速的步骤。

在图2的实施例中，提速过程遵循以下模式：

应当理解，可以为第一转速114、第二转速118和第三转速124中的每一个选择其它的转速。例如，这些转速可以是1800rpm、2200rpm、2600rpm。另外，在一些实施例中，可以使用另外的步骤，例如使得限定1至10个转速。

类似地，时间段的长度可以不同。例如，时间段可以是40分钟。可替代地，时间段中的每个或仅仅一些可以具有不同的长度。例如，第一时间段t₁116可以是20分钟，第二时间段t₂120可以是40分钟，第三时间段t₃132可以是60分钟。

在图3中，温度100在时刻点t_upper-1110处再次达到第一上温度阈值102。再者，控制器最初确定动力供给装置的电压水平，且在图3的情况下，所述电压水平在上电压水平113之上，其表示制冷装置不仅供给有来自电池的电力而且供给有来自外部动力源的电力。该外部动力源可以是干线(例如220伏)或用于产生电能的发电机。于是，与图2的实施例相反，不需要节省动力。相反，期望通过将温度100降低至在第一下温度阈值104之下的水平而将寒冷或冷量(coldness)存储在制冷装置或冰箱中。其的作用是，当外部动力供给装置被终止时(例如当船离港并因此不与干线连接时)，在制冷装置必须操作压缩机之前将耗费较长的时间。于是，图3中的目标是推迟电池必须被使用的时间点，并因此延长电池可以被使用的时间段。

当已经确定温度100处于第一上温度阈值102之上且所供给的电压处于上电压水平113之上时，压缩机以其最大转速126工作。为了存储冷量，压缩机在温度100达到第一下温度阈值104时不停止工作。相反，压缩机工作直到温度100达到第二下温度阈值128为止，与图中的x轴相符。第二下温度阈值128低于第一下温度阈值104，因而制冷装置内部的温度100降低得比所必需的要多，藉此，在制冷装置中存储冷量。

可替代地，压缩机在温度100已经达到第一下温度阈值104之后工作预定时间段129。其效果是温度100降低至第一下温度阈值104之下的水平。在一个实施例中，所述预定时间段129是预设时间段。可替代地，该时间段基于参照图1描述的启动时间段的长度来计算。例如，所述预定时间段129可以是启动时间段的预定的百分比，例如80％，例如60％，例如50％，例如40％，例如20％。

图4是图2和图3的组合，其中动力供给装置最初处于上电压水平113之上，藉此，压缩机工作以存储冷量。于是，当温度100在时刻点t_upper-1110达到第一上温度阈值102时，压缩机工作以将温度100冷却至第一下温度阈值104之下，如参照图3所述。随后，外部动力供给装置被中止，以使得制冷装置仅被供给来自电池的动力。因此，当温度100在时刻t_upper-2131重新达到第一上温度阈值102时，压缩机在参照图2所述的节能模式中工作。

在图5中，制冷装置电连接至干线(例如110伏AC)。使用者选择预设温度130，所述预设温度130是制冷装置内部的期望温度。控制器控制压缩机的工作以使得制冷装置内部的实际温度100围绕预设温度130波动。相应地，压缩机在温度100达到第一上温度阈值102时工作，在温度100达到第一下温度阈值104时停止工作。在图5中，压缩机工作使得最初其以第二转速118工作，并在短时间段之后压缩机以最大转速126工作。

图6公开了图2的实施例的替代方案。然而，不是提升转速以确定可以在依赖电池运行时达到第一下温度阈值104时的可能的最小转速，而是使转速降低。

相应地，压缩机最初以第一转速114工作一短时间段。

随后地，转速被增加至最大转速126，持续第一时间段t₁116或直到达到预定温度为止。在图6的实施例中，压缩机以最大转速126工作直至温度达到第一上温度阈值102为止。

随后，压缩机以第三转速124工作，持续第二时间段t₂120或直至温度100达到预定温度为止。

然后，压缩机以第二转速118工作，持续第三时间段t₃132或直至温度100达到另一预定温度为止。在图6的实施例中，压缩机以第二转速118工作直至温度100已经达到预设温度130为止。

最后，压缩机以第一转速114工作持续第四时间段t₄134或直至温度100已经达到另一预定温度为止。在图6的实施例中，该预定温度是第一下温度阈值104。

当在图6中供给的电压在下电压水平112之下时，控制器可以也适用于使压缩机工作，然后温度100达到预设温度130。这提供了以下优点：压缩机在每次工作时必须工作较短的时间段，与标记136相比较。

另外，图6在右半幅图中公开了预设温度130升高从而造成第一下温度阈值104和第一上温度阈值102类似地上升的情况。通过提升预设温度130，与往常相比，压缩机较少地工作，并因此节约了动力。

在图7中，示出储存冷量的可替代的方式。在该图中，动力供给装置处于上电压水平113之上，并因此制冷装置首先以第一转速114工作并立即在此后以最大转速126工作。然而，为了存储冷量，预设温度130如图7的右半部所示而被降低，从而造成第一上温度阈值102和第一下温度阈值104降低。效果是如之前所述冷量被存储在制冷装置中。

Claims (13)

1.一种系统，所述系统包括：

制冷装置，所述制冷装置连接至动力源；和

控制器，用于控制所述制冷装置，

其中所述控制器适用于基于动力源的一个或更多个特性来控制所述制冷装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述动力源是电动力源，且其中所述一个或更多个特性包括以下特性中的至少一个：电压水平、电流水平、电力价格和关于电力是如何被生成的信息。

3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述制冷装置包括压缩机，且其中所述控制器适用于以正常动力模式工作，在所述正常动力模式中，压缩机在制冷装置中的内部温度处于第一上温度阈值之上时工作，而在内部温度处于第一下温度阈值之下时或在压缩机已经工作了第一预定时间段时终止工作。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器适用于确定电压水平和/或电流水平何时处于上电压水平阈值之上和何时在蓄能模式中工作，在所述蓄能模式中，压缩机在内部温度处于第二下温度阈值之上时工作或工作持续第二预定时间段，所述第二下温度阈值小于第一下温度阈值。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述控制器适用于确定电压水平和/或电流水平何时处于下电压水平阈值之下和何时在节能模式下工作，在所述节能模式中，所述压缩机在以下阶段中工作：

初始阶段，在所述初始阶段中，压缩机以初始容量模式工作持续初始时间段；和如果在所述初始时间段结束时内部温度未处于第一下温度阈值之下，则进行后续阶段，

后继阶段，在所述后继阶段中，压缩机以后继容量模式工作持续了后继时间段，

其中所述后继容量模式具有比所述初始容量模式更大的容量。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述压缩机是可变转速压缩机。

7.一种用于根据权利要求1-6中任一项所述的系统的控制器。

8.一种用于根据权利要求1-6中任一项所述的系统的制冷装置。

9.一种用于控制连接至动力源的制冷装置的方法，所述方法包括步骤：

确定与由动力源所供给的动力相关的至少一个特性；和

基于所述至少一个特性来控制所述制冷装置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述动力源是电动力源且其中所述一个或更多个特性包括以下特性中的至少一个：电压水平、电流水平、电力价格和关于电力是如何被生成的信息。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述制冷装置包括压缩机，且控制所述制冷装置的步骤包括：

确定制冷装置中的内部温度；

如果所述内部温度在第一上温度阈值之上，则使压缩机在正常动力模式下工作；

当所述内部温度在第一下温度阈值之下或当压缩机已经工作持续了第一预定时间段时，则终止压缩机的工作。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

确定电压水平和/或电流水平何时在上电压水平阈值之上，如果是这种情况，则

使压缩机在贮冷模式下工作直至所述内部温度处于第二下温度阈值之下或持续工作第二预定时间段为止，所述第二下温度阈值小于第一下温度阈值。

13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括以下步骤：

确定电压水平和/或电流水平何时在下电压水平阈值之下，如果是这种情况，则

使压缩机在节能模式下工作，在所述节能模式下，压缩机在以下阶段下工作：

初始阶段，在所述初始阶段中，压缩机以初始容量模式工作持续了初始时间段；和如果在所述初始时间段结束时内部温度未处于第一下温度阈值之下，则进行后续阶段，

后继阶段，在所述后继阶段中，压缩机以后继容量模式工作持续了后继时间段，

其中所述后继容量模式比所述容量模式速度更高。

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