CN104978493A - 空调系统中ptc电加热器的功率估算方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统中PTC电加热器的功率估算方法和系统，该方法包括：通过多个第一采样模块分别一一对应采样与PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数，并对多个第一变量参数分别进行滤波处理以获得多个第一输入变量；对多个第一输入变量分别进行归一化处理以将多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内；根据归一化处理后的多个第一输入变量对PTC电加热器的运行功率进行建模以估算出PTC电加热器的运行功率的无量纲值；对无量纲值进行反归一化处理以获得PTC电加热器的运行功率的估算值。该方法无需额外添加电流采样电路，通过建模获取PTC的运行功率，以获得制热模式下的耗电，节约了成本，提升了竞争力。

Description

空调系统中PTC电加热器的功率估算方法和装置

技术领域

本发明涉及电器技术领域，尤其涉及一种空调系统中PTC电加热器的功率估算方法和装置。

背景技术

智能空调中智能用电和用电管理是一个重要的功能，智能用电和用电管理的前提是对空调的运行功率和电量进行检测。目前，空调的电量检测采用的是电表模块，电表模块成本高，只有高端的空调产品上才会用到，无法在普通空调器上推广使用，使得智能用电和用电管理无法得到全面的应用。其中阻碍空调功率和电量检测的重要原因是PTC的功率无法准确的得到。

PTC电加热器应用到空调中，可以有效增加空调制热模式下的发热量，提高空调的制热性能。因此，PTC已经是空调中的标配器件。随着节能环保意识的觉醒，消费者对于家用电器的耗电量或者运行功率变得格外的关注。PTC是空调中耗电量较大的器件，如果不能准确的知道PTC的实时运行功率，空调的耗电量在制热模式下就没有办法得到，除非是增加电流采样环节，但是这样就增加了空调的成本，在竞争激烈的家电行业，增加成本是不被允许的，因此，如何通过现有的硬件平台，准确知道PTC的运行功率和耗电量仍然是一个没有得到很好解决的技术难题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种空调系统中PTC电加热器的功率估算方法，该方法能够在不增加任何的硬件成本的前提下获取PTC电加热器的运行功率，节约了成本，提升了空调器的竞争力。

本发明的第二个目的在于提出一种空调系统中PTC电加热器的功率估算装置。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算方法，包括以下步骤：通过多个第一采样模块分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数，并对所述多个第一变量参数分别进行滤波处理以获得多个第一输入变量；对所述多个第一输入变量分别进行归一化处理以将所述多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内；根据归一化处理后的多个第一输入变量对所述PTC电加热器的运行功率进行建模以估算出所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值；对所述无量纲值进行反归一化处理以获得所述PTC电加热器的运行功率的估算值。

根据本发明实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算方法，不需要额外添加电流采样电路，仅利用了现有的采样模块，不增加任何的硬件成本，通过建模的方式来获取PTC电加热器的运行功率，进而可以根据该运行功率获得空调器在制热模式下的耗电情况，该方法节约了成本，提升了空调器的竞争力。

在本发明的一个实施例中，还包括：通过多个第二采样模块分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第二变量参数，并对所述多个第二变量参数分别进行滤波处理以获得多个第二输入变量；根据所述多个第二输入变量获取所述PTC电加热器的运行功率的偏差补偿量，并将所述偏差补偿量叠加到所述PTC电加热器的运行功率的估算值以对所述PTC电加热器的运行功率的估算值进行补偿校正。

在本发明的一个实施例中，所述多个第一变量参数包括所述空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热器的输入电压，所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值根据以下模型估算得到：

y＝f₂(∫Φ*f₁(∫Ε*u+θ₁)+θ₂)，

其中，Ε和Φ分别为所述模型中输入变量的权重参数向量矩阵，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为与所述室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热器的输入电压对应的归一化处理后的输入向量，θ₁和θ₂为所述模型的偏置量，f₁()为输入向量的处理函数σ、β和为给定的参数，f₂()＝f₁()为中间向量的处理函数。

在本发明的一个实施例中，根据以下公式对所述无量纲值进行反归一化处理：

$P_{PTC}^1=y(P_{PTC}^{\max }-P_{PTC}^{\min })+P_{PTC}^{\min },$

其中，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，为反归一化处理后获得的所述PTC电加热器的运行功率的估算值，为所述PTC电加热器的运行功率的最大值，为所述PTC电加热器的运行功率的最小值。

在本发明的一个实施例中，所述多个第二变量参数包括室内环境温度、室内环境湿度和所述空调系统中室内机的导风条的角度，所述偏差补偿量根据以下公式获取：

其中，α₁、α₂、ρ₁、ρ₂、γ₁、γ₂和为通过模式识别法进行补偿校正的模型参数，T1、H和A为与所述室内环境温度、室内环境湿度和所述导风条的角度对应的第二输入变量，ΔP_PTC为所述偏差补偿量。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算装置，包括：多个第一采样模块，用于分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数；与所述多个第一采样模块相对应的多个第一滤波模块，所述多个第一滤波模块用于对所述多个第一变量参数分别进行滤波处理以获得多个第一输入变量；多个归一化模块，所述多个归一化模块分别与所述多个第一滤波模块一一对应相连，所述多个归一化模块用于对所述多个第一输入变量分别进行归一化处理以将所述多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内；估算模块，用于根据归一化处理后的多个第一输入变量对所述PTC电加热器的运行功率进行建模以估算出所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值；反归一化模块，用于对所述无量纲值进行反归一化处理以获得所述PTC电加热器的运行功率的估算值。

根据本发明实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算装置，不需要额外添加电流采样电路，仅利用了现有的采样模块，不增加任何的硬件成本，估算模块通过建模的方式来获取PTC电加热器的运行功率的无量纲值，反归一化模块50对该无量纲值进行反归一化处理以获得PTC电加热器的运行功率的估算值，进而可以根据该运行功率的估算值获得空调器在制热模式下的耗电情况，该装置节约了成本，提升了空调器的竞争力。

在本发明的一个实施例中，还包括：多个第二采样模块，用于分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第二变量参数；与所述多个第二采样模块相对应的多个第二滤波模块，所述多个第二滤波模块用于对所述多个第二变量参数分别进行滤波处理以获得多个第二输入变量；补偿校正模块，用于根据所述多个第二输入变量获取所述PTC电加热器的运行功率的偏差补偿量，并将所述偏差补偿量叠加到所述PTC电加热器的运行功率的估算值以对所述PTC电加热器的运行功率的估算值进行补偿校正。

在本发明的一个实施例中，所述多个第一变量参数包括所述空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热器的输入电压，所述估算模块根据以下模型估算所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值：

y＝f₂(∫Φ*f₁(∫Ε*u+θ₁)+θ₂)，

其中，Ε和Φ分别为所述模型中输入变量的权重参数向量矩阵，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为与所述室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热器的输入电压对应的归一化处理后的输入向量，θ₁和θ₂为所述模型的偏置量，f₁()为输入向量的处理函数σ、β和为给定的参数，f₂()＝f₁()为中间向量的处理函数。

在本发明的一个实施例中，所述反归一化模块根据以下公式对所述无量纲值进行反归一化处理：

$P_{PTC}^1=y(P_{PTC}^{\max }-P_{PTC}^{\min })+P_{PTC}^{\min },$

其中，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，为反归一化处理后获得的所述PTC电加热器的运行功率的估算值，为所述PTC电加热器的运行功率的最大值，为所述PTC电加热器的运行功率的最小值。

在本发明的一个实施例中，所述多个第二变量参数包括室内环境温度、室内环境湿度和所述空调系统中室内机的导风条的角度，所述补偿校正模块根据以下公式获取所述偏差补偿量：

其中，α₁、α₂、ρ₁、ρ₂、γ₁、γ₂和为通过模式识别法进行补偿校正的模型参数，T1、H和A为与所述室内环境温度、室内环境湿度和所述导风条的角度对应的第二输入变量，ΔP_PTC为所述偏差补偿量。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算装置的方框图；

图3是根据本发明另一个实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算装置的方框图。

附图标记：

第一采样模块10、第一滤波模块20、归一化模块30、估算模块40、反归一化模块50、多个第二采样模块60、多个第二滤波模块70和补偿校正模块80。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是根据本发明一个实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算方法，包括以下步骤：

S1，通过多个第一采样模块分别一一对应采样与PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数，并对多个第一变量参数分别进行滤波处理以获得多个第一输入变量。

具体地，多个第一采样模块是并行的，相互之间没有联系，多个第一采样模块分别一一对应采样与PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数，即负责采集影响PTC运行功率的主要因子数据。然后，通过与多个第一采样模块相对应的多个第一滤波模块对多个第一变量参数进行滤波处理(例如，滤除采样噪声，排除干扰)，以获得多个第一输入变量，其中，第一滤波模块可以是一阶滤波器或者二阶滤波器。

其中，多个第一采样模块是空调器中现有的采样模块，无需额外增加。

S2，对多个第一输入变量分别进行归一化处理以将多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内。

具体地，对多个第一输入变量分别进行归一化处理以将多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内。例如，经过归一化后，第一输入变量的值都被限定在0到1之间。

其中，对多个第一输入变量进行归一化的作用有两点：其一，由于多个第一输入变量，不同维的第一输入变量之间在数值上可能会差异很大，数据的评价标准也不一样，因此，需要对其归一化(又叫无量纲化)，以统一评价标准；其二，在同一维的第一输入变量中，由于采样可能受到干扰等情况，会出现输入数据出现特别大或者特别小的奇异数据，若不进行归一化，可能导致后续建模的软件模型无法收敛。

更具体地，归一化的公式表达如下：其中，u为归一化处理后的第一输入变量的数值，其范围在0到1之间，x为归一化处理前的第一输入变量，x_min为归一化处理前的第一输入变量可能出现的最小值，x_max为归一化处理前的第一输入变量可能出现的最大值。

在本发明的一个实施例中，多个第一变量参数包括空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和PTC电加热器的输入电压。

其中，上述三个参数的最大值、最小值分别如下：室内换热器的温度的最小值设定为10摄氏度，最大值为80摄氏度，囊括了室内换热器的温度可能出现的范围；PTC电加热器的输入电压有效值的最小值为150V，最大值为280V，限定了我国电网可能出现的电压上下限；风机的功率的最小值取为2W，最大值取为30W。

S3，根据归一化处理后的多个第一输入变量对PTC电加热器的运行功率进行建模以估算出PTC电加热器的运行功率的无量纲值。

具体地，根据归一化处理后的多个第一输入变量对PTC电加热器的运行功率进行建模，其中，所建立的数字模型可以表示为：y＝f(u)，其中，y代表该模型输出的无量纲值，即估算出的PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为归一化后的输入向量，u＝(u₁,u₂,...,u_m)，是一个多维度的输入，这些输入变量即为上述的那些主要影响PTC运行功率的采样值，也就是多个第一输入变量。

在本发明的一个实施例中，多个第一变量参数包括空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和PTC电加热器的输入电压，PTC电加热器的运行功率的无量纲值根据以下模型估算得到：

y＝f₂(∫Φ*f₁(∫Ε*u+θ₁)+θ₂)，                       (1)

其中，Ε和Φ分别为模型中输入变量的权重参数向量矩阵，y为PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为与室内换热器的温度、风机的功率和PTC电加热器的输入电压对应的归一化处理后的输入向量，θ₁和θ₂为模型的偏置量，f₁()为输入向量的处理函数σ、β和为给定的参数，f₂()＝f₁()为中间向量的处理函数。

下面对第一变量参数对PTC电加热器的运行功率的影响进行说明。

具体地，多个第一变量参数影响PTC电加热器实际运行功率的一些主要变量。其中，室内换热器的温度是最靠近PTC电加热器的温度，室内换热器的温度越大，PTC电加热器所需发热量就越小，即室内换热器的温度越大，PTC电加热器的运行功率越小，反之，PTC电加热器的运行功率越大；风机的功率影响到PTC电加热器的散热，风机的功率越大，PTC电加热器的散热越好，PTC电加热器要维持温度就要发出更多的热量，即风机的功率越大，PTC电加热器的运行功率越大，反之，PTC电加热器的运行功率越小；PTC电加热器的输入电压直接影响PTC电加热器的发热功率，输入电压越大，PTC电加热器的运行功率越大，反之，PTC电加热器的运行功率越小。

S4，对无量纲值进行反归一化处理以获得PTC电加热器的运行功率的估算值。

在本发明的一个实施例中，根据以下公式对无量纲值进行反归一化处理：

$P_{PTC}^1=y\·(P_{PTC}^{\max }-P_{PTC}^{\min })+P_{PTC}^{\min },---\left(2\right)$

其中，y为PTC电加热器的运行功率的无量纲值，为反归一化处理后获得的PTC电加热器的运行功率的估算值，为PTC电加热器的运行功率的最大值，为PTC电加热器的运行功率的最小值。

其中，为PTC电加热器的运行功率可能出现的最大值，为PTC电加热器的运行功率可能出现的最小值。

在本发明的一个实施例中，还包括：

S5，通过多个第二采样模块分别一一对应采样与PTC电加热器的运行功率相关联的多个第二变量参数，并对多个第二变量参数分别进行滤波处理以获得多个第二输入变量。

S6，根据多个第二输入变量获取PTC电加热器的运行功率的偏差补偿量，并将偏差补偿量叠加到PTC电加热器的运行功率的估算值以对PTC电加热器的运行功率的估算值进行补偿校正。

具体地，第二变量参数为影响PTC电加热器的运行功率的次要因素，将第二变量参数考虑进来，可以提高PTC电加热器的运行功率的估算值的精度。偏差补偿量的数学表达式如下：ΔP_PTC＝ξ(u_m+1,…,u_n)，其中，u_m+1、…、u_n即为多个第二输入变量，ξ()是补偿校正函数。

其中，可以通过大量的实验得到影响PTC电加热器的运行功率的主要因素(第一变量参数)、次要因素(第二变量参数)和具体的影响数据。

在本发明的一个实施例中，多个第二变量参数包括室内环境温度、室内环境湿度和空调系统中室内机的导风条的角度，偏差补偿量根据以下公式获取：

其中，α₁、α₂、ρ₁、ρ₂、γ₁、γ₂和为通过模式识别法进行补偿校正的模型参数，T1、H和A为与室内环境温度、室内环境湿度和导风条的角度对应的第二输入变量，ΔP_PTC为偏差补偿量。

下面对第二变量参数对PTC电加热器的运行功率的影响进行说明。

其中，室内环境温度会直接地影响室内换热器的温度的大小，从而间接地影响到PTC电加热器的运行功率，室内环境温度越小则室内换热器的温度也会相对变小，从而PTC电加热器的运行功率会变大，即室内环境温度越小，PTC电加热器的运行功率越大，反之，PTC电加热器的运行功率越小。

室内环境湿度也会影响到PTC电加热器的散热，室内环境湿度越大，空气中的水分越多，通过室内换热器和PTC电加热器时会带走更多的热量，因此，室内环境湿度越大，PTC电加热器的运行功率会变大，反之，PTC电加热器的运行功率变小，当然，室内环境湿度的影响不会那么明显。

导风条的角度影响到空调风道出口的结构，处于标准90度角时，风道出风量最大，散热最好，0度或者180度时，导风条挡住了出风口，风道出风量最小，散热最差，即导风条的角度在90度时，PTC电加热器的运行功率相对其他角度最大，越偏离90度，PTC电加热器的运行功率越小。

进一步地，上面已经获得了PTC电加热器的运行功率的估算值，那么后续将所获得的PTC电加热器的运行功率进行积分运算，即可得到PTC电加热器的耗电量。

本发明实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算方法，不需要额外添加电流采样电路，仅利用了现有的采样模块，不增加任何的硬件成本，通过建模的方式来获取PTC电加热器的运行功率，进而可以根据该运行功率获得空调器在制热模式下的耗电情况，该方法节约了成本，提升了空调器的竞争力。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种空调系统中PTC电加热器的功率估算装置。

图2是根据本发明一个实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算装置的方框图。如图2所示，本发明实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算装置，包括：多个第一采样模块10、多个第一滤波模块20、多个归一化模块30、估算模块40和反归一化模块50。

多个第一采样模块10用于分别一一对应采样与PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数。

具体地，多个第一采样模块10是并行的，相互之间没有联系，多个第一采样模块10分别一一对应采样与PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数，即负责采集影响PTC运行功率的主要因子数据。

其中，多个第一采样模块10是空调器中现有的采样模块，无需额外增加。

与多个第一采样模块10相对应的多个第一滤波模块20，多个第一滤波模块20用于对多个第一变量参数分别进行滤波处理以获得多个第一输入变量。

具体地，多个第一滤波模块20分别与多个第一采样模块10对应衔接，第一滤波模块20之间也是相互独立的，多个第一滤波模块20对多个第一变量参数进行滤波处理(例如，滤除采样噪声，排除干扰)，以获得多个第一输入变量，其中，第一滤波模块20可以是一阶滤波器或者二阶滤波器。

多个归一化模块30分别与多个第一滤波模块20一一对应相连，多个归一化模块30用于对多个第一输入变量分别进行归一化处理以将多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内。

具体地，对多个第一输入变量分别进行归一化处理以将多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内。例如，经过归一化后，第一输入变量的值都被限定在0到1之间。其中，对多个第一输入变量进行归一化的作用已在前面的实施例中进行了说明，在此不再赘述。

其中，归一化的公式表达如下：其中，u为归一化处理后的第一输入变量的数值，其范围在0到1之间，x为归一化处理前的第一输入变量，x_min为归一化处理前的第一输入变量可能出现的最小值，x_max为归一化处理前的第一输入变量可能出现的最大值。

在本发明的一个实施例中，多个第一变量参数包括空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和PTC电加热器的输入电压。其中，上述三个参数的最大值、最小值分别如下：室内换热器的温度的最小值设定为10摄氏度，最大值为80摄氏度，囊括了室内换热器的温度可能出现的范围；PTC电加热器的输入电压有效值的最小值为150V，最大值为280V，限定了我国电网可能出现的电压上下限；风机的功率的最小值取为2W，最大值取为30W。

估算模块40用于根据归一化处理后的多个第一输入变量对PTC电加热器的运行功率进行建模以估算出PTC电加热器的运行功率的无量纲值。

具体地，估算模块40对TC电加热器的运行功率进行建模，其中，所建立的数字模型可以表示为：y＝f(u)，其中，y代表该模型输出的无量纲值，即估算出的PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为归一化后的输入向量，u＝(u₁,u₂,...,u_m)，是一个多维度的输入，这些输入变量即为上述的那些主要影响PTC运行功率的采样值，也就是多个第一输入变量。

在本发明的一个实施例中，多个第一变量参数包括空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和PTC电加热器的输入电压，估算模块40根据以下模型估算PTC电加热器的运行功率的无量纲值：

y＝f₂(∫Φ*f₁(∫Ε*u+θ₁)+θ₂)，                           (1)

其中，Ε和Φ分别为模型中输入变量的权重参数向量矩阵，y为PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为与室内换热器的温度、风机的功率和PTC电加热器的输入电压对应的归一化处理后的输入向量，θ₁和θ₂为模型的偏置量，f₁()为输入向量的处理函数σ、β和为给定的参数，f₂()＝f₁()为中间向量的处理函数。

下面对第一变量参数对PTC电加热器的运行功率的影响进行说明。

具体地，多个第一变量参数影响PTC电加热器实际运行功率的一些主要变量。其中，室内换热器的温度是最靠近PTC电加热器的温度，室内换热器的温度越大，PTC电加热器所需发热量就越小，即室内换热器的温度越大，PTC电加热器的运行功率越小，反之，PTC电加热器的运行功率越大；风机的功率影响到PTC电加热器的散热，风机的功率越大，PTC电加热器的散热越好，PTC电加热器要维持温度就要发出更多的热量，即风机的功率越大，PTC电加热器的运行功率越大，反之，PTC电加热器的运行功率越小；PTC电加热器的输入电压直接影响PTC电加热器的发热功率，输入电压越大，PTC电加热器的运行功率越大，反之，PTC电加热器的运行功率越小。

反归一化模块50用于对无量纲值进行反归一化处理以获得PTC电加热器的运行功率的估算值。

在本发明的一个实施例中，反归一化模块50根据以下公式对无量纲值进行反归一化处理：

$P_{PTC}^1=y(P_{PTC}^{\max }-P_{PTC}^{\min })+P_{PTC}^{\min },---\left(2\right)$

其中，y为PTC电加热器的运行功率的无量纲值，为反归一化处理后获得的PTC电加热器的运行功率的估算值，为PTC电加热器的运行功率的最大值，为PTC电加热器的运行功率的最小值。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，还包括：多个第二采样模块60、多个第二滤波模块70和补偿校正模块80。

其中，多个第二采样模块60用于分别一一对应采样与PTC电加热器的运行功率相关联的多个第二变量参数。

与多个第二采样模块60相对应的多个第二滤波模块70，多个第二滤波模块70用于对多个第二变量参数分别进行滤波处理以获得多个第二输入变量。

具体地，第二变量参数为影响PTC电加热器的运行功率的次要因素，将第二变量参数考虑进来，可以提高PTC电加热器的运行功率的估算值的精度。

更具体地，多个第二滤波模块70分别与多个第二采样模块60对应衔接，多个第二采样模块60之间是相互独立的，多个第二滤波模块70之间也是相互独立的，多个第二滤波模块70对多个第二变量参数进行滤波处理(例如，滤除采样噪声，排除干扰)，以获得多个第二输入变量，其中，第二滤波模块70可以是一阶滤波器或者二阶滤波器。

补偿校正模块80用于根据多个第二输入变量获取PTC电加热器的运行功率的偏差补偿量，并将偏差补偿量叠加到PTC电加热器的运行功率的估算值以对PTC电加热器的运行功率的估算值进行补偿校正。

具体地，偏差补偿量的数学表达式如下：ΔP_PTC＝ξ(u_m+1,…,u_n)，其中，u_m+1、…、u_n即为多个第二输入变量，ξ()是补偿校正函数。

其中，可以通过大量的实验得到影响PTC电加热器的运行功率的主要因素(第一变量参数)、次要因素(第二变量参数)和具体的影响数据。

在本发明的一个实施例中，多个第二变量参数包括室内环境温度、室内环境湿度和空调系统中室内机的导风条的角度，补偿校正模块根据以下公式获取偏差补偿量：

其中，α₁、α₂、ρ₁、ρ₂、γ₁、γ₂和为通过模式识别法进行补偿校正的模型参数，T1、H和A为与室内环境温度、室内环境湿度和导风条的角度对应的第二输入变量，ΔP_PTC为偏差补偿量。

下面对第二变量参数对PTC电加热器的运行功率的影响进行说明。

其中，室内环境温度会直接地影响室内换热器的温度的大小，从而间接地影响到PTC电加热器的运行功率，室内环境温度越小则室内换热器的温度也会相对变小，从而PTC电加热器的运行功率会变大，即室内环境温度越小，PTC电加热器的运行功率越大，反之，PTC电加热器的运行功率越小。

室内环境湿度也会影响到PTC电加热器的散热，室内环境湿度越大，空气中的水分越多，通过室内换热器和PTC电加热器时会带走更多的热量，因此，室内环境湿度越大，PTC电加热器的运行功率会变大，反之，PTC电加热器的运行功率变小，当然，室内环境湿度的影响不会那么明显。

导风条的角度影响到空调风道出口的结构，处于标准90度角时，风道出风量最大，散热最好，0度或者180度时，导风条挡住了出风口，风道出风量最小，散热最差，即导风条的角度在90度时，PTC电加热器的运行功率相对其他角度最大，越偏离90度，PTC电加热器的运行功率越小。

进一步地，上面已经获得了PTC电加热器的运行功率的估算值，那么后续将所获得的PTC电加热器的运行功率进行积分运算，即可得到PTC电加热器的耗电量。

本发明实施例的空调系统中PTC电加热器的功率估算装置，不需要额外添加电流采样电路，仅利用了现有的采样模块，不增加任何的硬件成本，估算模块通过建模的方式来获取PTC电加热器的运行功率的无量纲值，反归一化模块对该无量纲值进行反归一化处理以获得PTC电加热器的运行功率的估算值，进而可以根据该运行功率的估算值获得空调器在制热模式下的耗电情况，该装置节约了成本，提升了空调器的竞争力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种空调系统中PTC电加热器的功率估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过多个第一采样模块分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数，并对所述多个第一变量参数分别进行滤波处理以获得多个第一输入变量；

对所述多个第一输入变量分别进行归一化处理以将所述多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内；

根据归一化处理后的多个第一输入变量对所述PTC电加热器的运行功率进行建模以估算出所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值；

对所述无量纲值进行反归一化处理以获得所述PTC电加热器的运行功率的估算值。

2.根据权利要求1所述的功率估算方法，其特征在于，还包括：

通过多个第二采样模块分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第二变量参数，并对所述多个第二变量参数分别进行滤波处理以获得多个第二输入变量；

根据所述多个第二输入变量获取所述PTC电加热器的运行功率的偏差补偿量，并将所述偏差补偿量叠加到所述PTC电加热器的运行功率的估算值以对所述PTC电加热器的运行功率的估算值进行补偿校正。

3.根据权利要求1或2所述的功率估算方法，其特征在于，所述多个第一变量参数包括所述空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热器的输入电压，所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值根据以下模型估算得到：

y＝f₂(∫Φ*f₁(∫Ε*u+θ₁)+θ₂)，

其中，Ε和Φ分别为所述模型中输入变量的权重参数向量矩阵，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为与所述室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热器的输入电压对应的归一化处理后的输入向量，θ₁和θ₂为所述模型的偏置量，f₁()为输入向量的处理函数σ、β和为给定的参数，f₂()＝f₁()为中间向量的处理函数。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的功率估算方法，其特征在于，根据以下公式对所述无量纲值进行反归一化处理：

其中，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，为反归一化处理后获得的所述PTC电加热器的运行功率的估算值，为所述PTC电加热器的运行功率的最大值，为所述PTC电加热器的运行功率的最小值。

5.根据权利要求2所述的功率估算方法，其特征在于，所述多个第二变量参数包括室 内环境温度、室内环境湿度和所述空调系统中室内机的导风条的角度，所述偏差补偿量根据以下公式获取：

其中，α₁、α₂、ρ₁、ρ₂、γ₁、γ₂和为通过模式识别法进行补偿校正的模型参数，T1、H和A为与所述室内环境温度、室内环境湿度和所述导风条的角度对应的第二输入变量，ΔP_PTC为所述偏差补偿量。

6.一种空调系统中PTC电加热器的功率估算装置，其特征在于，包括：

多个第一采样模块，用于分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第一变量参数；

与所述多个第一采样模块相对应的多个第一滤波模块，所述多个第一滤波模块用于对所述多个第一变量参数分别进行滤波处理以获得多个第一输入变量；

多个归一化模块，所述多个归一化模块分别与所述多个第一滤波模块一一对应相连，所述多个归一化模块用于对所述多个第一输入变量分别进行归一化处理以将所述多个第一输入变量的数值限定在预设值域的范围内；

估算模块，用于根据归一化处理后的多个第一输入变量对所述PTC电加热器的运行功率进行建模以估算出所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值；

反归一化模块，用于对所述无量纲值进行反归一化处理以获得所述PTC电加热器的运行功率的估算值。

7.根据权利要求6所述的功率估算装置，其特征在于，还包括：

多个第二采样模块，用于分别一一对应采样与所述PTC电加热器的运行功率相关联的多个第二变量参数；

与所述多个第二采样模块相对应的多个第二滤波模块，所述多个第二滤波模块用于对所述多个第二变量参数分别进行滤波处理以获得多个第二输入变量；

补偿校正模块，用于根据所述多个第二输入变量获取所述PTC电加热器的运行功率的偏差补偿量，并将所述偏差补偿量叠加到所述PTC电加热器的运行功率的估算值以对所述PTC电加热器的运行功率的估算值进行补偿校正。

8.根据权利要求6或7所述的功率估算装置，其特征在于，所述多个第一变量参数包括所述空调系统中的室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热器的输入电压，所述估算模块根据以下模型估算所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值：

y＝f₂(∫Φ*f₁(∫Ε*u+θ₁)+θ₂)，

其中，Ε和Φ分别为所述模型中输入变量的权重参数向量矩阵，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，u为与所述室内换热器的温度、风机的功率和所述PTC电加热 器的输入电压对应的归一化处理后的输入向量，θ₁和θ₂为所述模型的偏置量，f₁()为输入向量的处理函数σ、β和为给定的参数，f₂()＝f₁()为中间向量的处理函数。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的功率估算装置，其特征在于，所述反归一化模块根据以下公式对所述无量纲值进行反归一化处理：

其中，y为所述PTC电加热器的运行功率的无量纲值，为反归一化处理后获得的所述PTC电加热器的运行功率的估算值，为所述PTC电加热器的运行功率的最大值， 为所述PTC电加热器的运行功率的最小值。

10.根据权利要求7所述的功率估算装置，其特征在于，所述多个第二变量参数包括室内环境温度、室内环境湿度和所述空调系统中室内机的导风条的角度，所述补偿校正模块根据以下公式获取所述偏差补偿量：

其中，α₁、α₂、ρ₁、ρ₂、γ₁、γ₂和为通过模式识别法进行补偿校正的模型参数，T1、H和A为与所述室内环境温度、室内环境湿度和所述导风条的角度对应的第二输入变量，ΔP_PTC为所述偏差补偿量。