CN107642876B - 用于控制空调出风量的方法及控制器、空调 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于控制空调出风量的方法，属于空调领域。该方法包括：获得设定温度与室内实际温度的温差；根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；按计算结果设置空调内换向阀的开度。根据上述技术方案，换向阀用于控制室内风道的结构及出风量，当温差值大时，可以控制空调的出风量大，空调的换热能力提高，当温差值小时，可以控制空调的出风量小，降低空调的换热能力，可以解决空调电化学氢泵只能控制改变空调系统的送风通道，无法控制空调送风通道风量的问题。本发明还提供一种控制器及空调。
Description
本申请基于申请号为201610576701.9、申请日为2016年07月21日的中国专利申请提出，并要求该中国专利申请的优先权，该中国专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种用于控制空调出风量的方法及控制器、空调。
背景技术
现有技术公开了一种电化学空调系统，如图1所示，电化学氢泵1两极分别与第一金属氢化物换热器2和第二金属氢化物换热器3连接，当检测到金属氢化物换热器的氢气浓度无法满足空调制冷或者制热的需求时，电化学氢泵1电压换向，控制空调的送风通道发生变化。
当电化学空调系统处于制冷状态，且电化学氢泵施加正压时，此时第一三通阀10的AB口连通，AC口断开，第二三通阀11的AC口连通，AB口断开，第一金属氢化物换热器2放氢吸热，作为蒸发器来使用，第二金属氢化物换热器3吸氢放热，作为冷凝器来使用，部分室内空气经电化学空调系统的第一风口之后进入空调系统内，与第一金属氢化物换热器2进行换热降温后，在第一风机4的作用下被吸入第一风机4的进风口，经第一三通阀10后进入到第一风道6内，然后经第一风道6从室内连通口流出，对室内进行制冷降温。同时，室外空气经电化学空调系统的第二风口之后进入空调系统内，与第二金属氢化物换热器3进行换热，吸收第二金属氢化物换热器3释放的热量之后，在第二风机5的作用下被吸入第二风机5的进风口，经第二三通阀11后进入到第四风道9内，然后经第四风道9从室外连通口排出，从而将换热后的热量排出室内。
当电化学氢泵施加负压时，此时第一三通阀10的AB口断开通，AC口连通，第二三通阀11的AC口断开，AB口连通，第二金属氢化物换热器3放氢吸热，作为蒸发器来使用，第一金属氢化物换热器2吸氢放热，作为冷凝器来使用。部分室内空气经电化学空调系统的第一风口之后进入空调系统内，与第一金属氢化物换热器2进行吸热升温后，在第一风机4的作用下被吸入第一风机4的进风口，经第一三通阀10后进入到第二风道7内，然后经第二风道7从室外连通口排出室内，从而将第一金属氢化物换热器2的放热释放到室外。同时，室外空气经电化学空调系统的第二风口之后进入空调系统内，与第二金属氢化物换热器3进行换热，经第二金属氢化物换热器3吸热降温之后，在第二风机5的作用下被吸入第二风机5的进风口，经第二三通阀11后进入到第三风道8内，然后经第三风道8从室内连通口排放至室内，从而继续对室内进行降温制冷。空调室内制热与制冷相似，在此不再赘述。
上述空调的金属氢化物换热器在电化学氢泵电压刚换向后，通过改变空调系统的送风通道来实现室内持续制冷，当空调的换热能力不满足室内的换热需求时，控制改变空调系统的送风通道，存在无法控制空调送风通道风量的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于控制空调出风量的方法及控制器、空调。旨在解决现有技术中空调的换热能力不满足室内的换热需求时，控制改变空调系统的送风通道，存在无法控制空调送风通道风量的问题。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种用于控制空调出风量的方法，包括：
获得设定温度与室内实际温度的温差；
根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；
按计算结果设置空调内换向阀的开度；
在一些实施方式中，换向阀用于控制室内风道的结构及出风量。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种控制器，包括：
温差获取单元，用于获得设定温度与室内实际温度的温差；
计算单元，用于根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；
设置单元，用于按计算单元的计算结果设置空调内用于控制室内风道风量的换向阀的开度。
根据上述技术方案，获得设定温度与室内实际温度的温差；根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；按计算结果设置空调内换向阀的开度；换向阀用于控制室内风道的结构及出风量，当温差值大时，可以控制空调的出风量大，空调的换热能力提高，当温差值小时，可以控制空调的出风量小，降低空调的换热能力，可以解决空调电化学氢泵只能控制改变空调系统的送风通道，无法控制空调送风通道风量的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统的装置的框图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种用于控制空调出风量的方法的流程示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种控制器的装置的框图。
附图标记说明：1、电化学氢泵；2、第一金属氢化物换热器；3、第二金属氢化物换热器；4、第一风机；5、第二风机；6、第一风道；7、第二风道；8、第三风道；9、第四风道；10、第一三通阀；11、第二三通阀；12、第三三通阀；13、第四三通阀；201、温差获取单元；202、计算单元；203、设置单元。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本发明实施例提供了一种用于控制空调出风量的方法，包括：
S101、获得设定温度与室内实际温度的温差；
S102、根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；
S103、按计算结果设置空调内换向阀的开度。
在一些实施方式中，换向阀用于控制室内风道的结构及出风量。
在一些实施方式中，设定温度为空调控制室内温度所要达到的目标温度，一般可以通过空调的遥控器来设置，室内实际温度可以通过温度传感器来测量。
在一些实施方式中，温差为正值，温差为设定温度减室内实际温度的绝对值。
在一些实施方式中，温差值大，说明室内实际温度与设定温度的偏差大，温差小，说明室内实际温度与设定温度的偏差小，可以根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；当温差值大时，根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度大；按计算的开度控制空调的出风量，空调的出风量大，空调的换热能力增加；当温差值小时，根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度小，按计算的开度控制空调的出风量，空调的出风量小，空调的换热能力降低。
根据上述技术方案，获得设定温度与室内实际温度的温差；根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；按计算结果设置空调内换向阀的开度；换向阀用于控制室内风道的结构及出风量，当温差值大时，可以控制空调的出风量大，空调的换热能力提高，当温差值小时，可以控制空调的出风量小，降低空调的换热能力，可以解决空调电化学氢泵只能控制改变空调系统的送风通道，无法控制空调送风通道风量的问题。
本发明实施例的用于控制空调出风量的方法，空调包括具有第一电极和第二电极的电化学氢泵。其中，加于第一电极和第二电极的电压周期性换向。
其中，电化学氢泵的第一电极和第二电极的电压换向，是指电化学氢泵的两个电极发生正负极互换。更具体地，换向前电化学氢泵第一电极为正电极，第二电极为负电极，电压换向后，电化学氢泵第一电极变为负电极，第二电极变为正电极。
在一些实施方式中，第一电极和第二电极的电压的换向周期性由空调的换热能力来决定，当空调的换热能力不能满足室内换热需求时，控制电化学氢泵的第一电极和第二电极的电压换向，空调的出风通道换向，室内换热器与室外换热器换向，保证室内持续制冷或者制热。空调的换热能力可以通过设定温度与室内实际温度的温差来体现，也可以通过空调的进风口和出风口的温差来体现，还可以通过空调的进风口和出风口的温差变化速率来体现。例如第一电极和第二电极的电压换向周期为15分钟。
其中电化学氢泵或称为电化学氢压缩机是一种新型的制冷动力原件。它的结构类似于质子交换膜燃料电池，但采用电解模式，可以在阳极氧化氢气再在阴极还原氢气。主要由阳极、阴极和质子交换膜组成，其中每一极都由气体扩散层以及催化层构成。电化学氢泵的工作原理，当氢气进入电化学氢泵的阳极室后，氢气分子会经过气体扩散层到达催化层，在反应气体、催化剂和电解质膜的三相界面上发生氧化反应，使氢气分子氧化为质子和电子，随后质子在外加电压的作用下通过电解质膜往阴极传递，电子通过催化层和多孔扩散层以及导电的双极板传导到外电路。阳极电极反应式如下：
H2(Anode)→2H++2e-
在阴极室，由阳极通过电解质传递过来的质子以及通过外电路传递过来的电子结合，重新组合变为氢分子。阴极电极反应式如下：
2H++2e-→H2(Anode)
以上就是电极反应和传递的全过程，阴、阳极反应的净效果为：温度及压力较低氢分子的阳极气体中被抽到阴极，成为高温高压的阴极气体。
本发明实施例的用于控制空调出风量的方法，预置算法为比例控制算法。在一些实施方式中，比例控制算法将积分运算和微分运算相结合。
根据比例算法，可以实现将设定温度与室内实际温度的温差成比例扩大，以方便利用比例算法计算空调内换向阀的开度，并根据利用比例算法得出的开度来控制空调内换向阀的开度为比例控制，利用比例算法控制空调的出风量更方便。
本领域技术人员还可以根据实际需要来设置其它的预置算法，只要可以体现空调的换热能力，进而可以根据空调的换热能力来计算空调内换向阀的开度即可。
本发明实施例的用于控制空调出风量的方法，比例控制算法为
其中，u(t)为换向阀的开度，e(t)为温差，Kp为预设的比例项系数，Ki为预设的积分项系数，Kd为预设的微分项系数，t为预设的时间值。
在一些实施例中，e(t)＝|T1(t)-T|
其中，t为空调运行的时间，T1为空调运行的时间t时的室内实际温度；T为空调设定温度。
本发明实施例的用于控制空调出风量的方法，t的取值与空调从开机到发生第一次电压换向的时间t1相关联。或者，t的取值与电压换向的周期t2相关联。
在一些实施方式中，t的取值在0～t1之间，或者t的取值在0～t2之间。
当空调从开机到发生第一次电压换向时，t的取值在0～t1之间；当空调继续运行后，t的取值在0～t2之间。通过循环控制使设定温度与室内实际温度的温差控制偏差不断减小，空调控制趋于稳定，空调控制更加准确且应对及时。
在一些实施方式中，t1和t2可以相同，或者也可以不同，可选的，t1和t2相同都为15分钟。
在空调电化学氢泵相邻两次电压换向的周期内，进行一次利用预置算法计算空调内换向阀的开度的控制过程。当空调电压换向后，利用预置算法计算空调内换向阀的开度的过程结束，进入下一次利用预置算法计算空调内换向阀的开度的控制过程。空调工作过程中，利用预置算法计算空调内换向阀的过程周期性重复进行，因此利用预置算法计算空调内换向阀的开度的控制与控制空调电化学氢泵电压换向的控制不冲突。
Kp、Ki和Kd三个参数的取值，可以受空调运行频率、室外环境温度等较多因素影响。
在一些实施方式中，Kp为预设的比例项系数，Kp的取值在190～210之间，可选的Kp为200，Kp具有放大比例控制的作用，因此在计算空调内换向阀的开度时可以阻止换向阀的开度变化速度过快，抑制过度的空调出风量。
在一些实施方式中，Ki为预设的积分项系数，Ki的取值在0～12之间，可选的Ki为5或者10，当设定温度与室内实际温度的温差偏小时，可以通过积分项计算0～t时间段的空调内换向阀的开度，使控制空调总的出风量没有偏差，Ki越大，调节换向阀的开度变化速度越快，因为设定温度与室内实际温度的温差偏小，需要计算一定时间段的温差，因此Ki不能太大。
在一些实施方式中，Kd为预设的微分项系数，Kd的取值在90～110之间，可选的Kd为100，当有外部干扰时、微分项控制可以快速对应、查看设定温度与室内实际温度的温差、当设定温度与室内实际温度的温差与上次获得设定温度与室内实际温度的温差的差偏大时、增大空调内换向阀的开度，以便室内实际温度快速接近设定温度。
利用比例项、积分项和微分项的调节为PID调节，在PID调节中，比例项是基础，起基本的调节作用，并且能够抑制过度的调节量，积分项起消除设定温度与室内实际温度的温差的余差的作用，以提高调节质量，微分调节有超前作用，可以用来克服设定温度与室内实际温度的温差太大，空调反应滞后的现象，得到及时的控制。因此，三者的配合使用可以实现较完善的调节功能，使空调控制的工作更加稳定可靠。
通过上述比例控制算法，当实际温度接近设定温度时，空调控制空调内换向阀的开度的操作量小，可以利用积分控制，把设定温度与室内实际温度的温差按时间累计之后，变为一个较大的设定温度与室内实际温度的温差，增加空调控制空调内换向阀的开度的操作量，使控制空调总的空调出风量没有偏差，而且当有外部干扰时，为了快速对应，先查看设定温度与室内实际温度的温差，当该温差较上次测量的温差较大时，可以增大操作量，即可以利用微分控制，来增大空调的出风量以便快速解决外部干扰，上述的比例控制算法包括了微分控制和积分控制，可以准确的根据设定温度与室内实际温度的温差来控制空调的出风量，进而控制空调的换热能力，通过循环控制使设定温度与室内实际温度的温差控制偏差不断减小，空调控制趋于稳定，空调控制更加准确且应对及时。
本发明实施例还提供了一种控制器，包括：
温差获取单元201，用于获得设定温度与室内实际温度的温差；
计算单元202，用于根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；
设置单元203，用于按计算单元202的计算结果设置空调内用于控制室内风道风量的换向阀的开度。
在一些实施方式中，上述设定温度与室内实际温度的温差的含义与用于控制空调出风量的方法实施例相似，在此不再赘述。
根据上述技术方案，温差获取单元201，用于获得设定温度与室内实际温度的温差；计算单元202，用于根据温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；设置单元203，用于按计算单元202的计算结果设置空调内用于控制室内风道风量的换向阀的开度，换向阀用于控制室内风道的结构及出风量，当温差值大时，可以控制空调的出风量大，空调的换热能力提高，当温差值小时，可以控制空调的出风量小，降低空调的换热能力，可以解决空调电化学氢泵只能控制改变空调系统的送风通道，无法控制空调送风通道风量的问题。
本发明实施例的控制器，预置算法为比例控制算法。其中比例控制算法将积分运算和微分运算相结合。
在一些实施方式中，上述比例控制算法的含义与用于控制空调出风量的方法实施例相似，在此不再赘述。
本发明实施例的控制器，比例控制算法为
其中，u(t)为换向阀的开度，e(t)为温差，Kp为预设的比例项系数，Ki为预设的积分项系数，Kd为预设的微分项系数，t为预设的时间值。
上述比例控制算法、及上述比例控制算法中积分项和微分项的含义与用于控制空调出风量的方法实施例相似，在此不再赘述。
Kp、Ki和Kd的设置和含义与用于控制空调出风量的方法实施例相似，在此不再赘述。
在一些实施例中，e(t)＝|T1(t)-T|
其中，t为空调运行的时间，T1为空调运行的时间t时的室内实际温度；T为空调设定温度。
本发明实施例的控制器，t的取值与空调从开机到发生第一次电压换向的时间t1相关联。或者还可以与电压换向的周期t2相关联。
t、t1和t2的设置和含义与用于控制空调出风量的方法实施例相似，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种空调，包括如图1所示的室内风道结构，还可以包括上述实施例的控制器。
本发明实施例的空调，还包括具有第一电极和第二电极的电化学氢泵。其中，加于第一电极和第二电极的电压周期性换向。
其中，第一电极和第二电极的电压换向和换向周期的含义与用于控制空调出风量的方法实施例相似，在此不再赘述。
本发明实施例的空调，还可以包括室外风道结构。
本发明实施例的空调，还可以包括第一金属氢化物换热器和第二金属氢化物换热器。
本发明实施例的空调，还可以包括控制送风通道的第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种用于控制电化学空调出风量的方法，其特征在于，包括：
获得设定温度与室内实际温度的温差；
根据所述温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；
按计算结果设置空调内换向阀的开度；
其中，所述预置算法为比例控制算法，所述比例控制算法为
其中，u(t)为换向阀的开度，e(t)为温差，Kp 为预设的比例项系数，取值为190～210；Ki为预设的积分项系数，取值为0～12；Kd 为预设的微分项系数，取值为90～110；t为预设的时间值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空调包括具有第一电极和第二电极的电化学氢泵。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述t的取值与所述空调从开机到发生第一次电压换向的时间t1相关联。
4.一种电化学空调控制器，其特征在于，包括：
温差获取单元，用于获得设定温度与室内实际温度的温差；
计算单元，用于根据所述温差利用预置算法计算空调内换向阀的开度；
设置单元，用于按计算单元的计算结果设置空调内用于控制室内风道风量的换向阀的开度；
其中，所述预置算法为比例控制算法，所述比例控制算法为
其中，u(t)为换向阀的开度，e(t)为温差，Kp 为预设的比例项系数，取值为190～210；Ki为预设的积分项系数，取值为0～12；Kd 为预设的微分项系数，取值为90～110；t为预设的时间值。
5.一种空调，包括室内风道结构，其特征在于，还包括如权利要求4所述的电化学空调控制器。
6.如权利要求5所述的空调，其特征在于，还包括具有第一电极和第二电极的电化学氢泵。
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