CN107810373B - 针对可变容量压缩机控制系统的诊断和方法 - Google Patents

针对可变容量压缩机控制系统的诊断和方法 Download PDF

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Abstract

一种系统，包括：可变容量压缩机，其能够以第一容量和以比第一容量高的第二容量操作；以及室外空气温度传感器。控制模块接收来自恒温器的需求信号，并且当与室外空气温度传感器的通信并未中断时以第一模式操作可变容量压缩机以及当与室外空气温度传感器的通信已经中断时以故障模式操作可变容量压缩机。在第一模式下，控制模块基于需求信号和室外空气温度数据在第一容量与第二容量之间切换可变容量压缩机。在故障模式下，控制模块通过基于需求信号以第一容量和第二容量中的至少之一操作可变容量压缩机来操作可变容量压缩机。

Description

针对可变容量压缩机控制系统的诊断和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年4月26日提交的美国发明专利申请第15/138,937号的优先权并且还要求于2015年4月27日提交的美国临时申请第62/153,209号的权益以及于2016年3月16日提交的美国临时申请第62/309,247号的权益。以上申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容涉及具有可变容量压缩机的气候控制系统，尤其涉及针对可变容量压缩机控制系统的诊断和方法。
背景技术
本部分提供与本公开内容有关的背景信息并且不一定是现有技术。
气候控制系统例如热泵系统、制冷系统或空气调节系统可以包括流体回路，其具有室外热交换器、室内热交换器、设置在室内热交换器与室外热交换器之间的膨胀装置以及使室内热交换器与室外热交换器之间的工作流体(例如，制冷剂或二氧化碳)循环的压缩机。改变压缩机的容量可以影响系统的能量效率以及系统能够加热或冷却房间或空间的速度。
发明内容
本部分提供对本公开内容的总体概述，并且不是对其全部范围或其全部特征的全面公开。
以一种形式，本公开内容提供了一种系统，其包括能够以第一容量和以比第一容量高的第二容量操作的可变容量压缩机。系统还包括室外空气温度传感器，其生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据。系统还包括控制模块，其接收来自恒温器的需求信号，其确定与室外空气温度传感器的通信是否已经中断，以及，其响应于确定与室外空气温度传感器的通信并未中断而以第一模式操作可变容量压缩机以及响应于确定与室外空气温度传感器的通信已经中断和由室外空气温度数据指示的室外空气温度在预定温度范围之外中的至少之一而以故障模式操作可变容量压缩机。控制模块通过基于需求信号和室外空气温度数据在第一容量与第二容量之间切换可变容量压缩机来以第一模式操作可变容量压缩机，以及通过基于需求信号以第一容量和第二容量中之一操作可变容量压缩机来以故障模式操作可变容量压缩机。
在一些配置中，故障模式包括仅以第一容量来操作可变容量压缩机。
在一些配置中，故障模式包括仅以第二容量来操作可变容量压缩机。
在一些配置中，故障模式包括以第一容量操作可变容量压缩机达第一预定时段以及以第二容量操作可变容量压缩机达第二预定时段。
在一些配置中，控制模块响应于确定与室外空气温度传感器的通信已经中断并且可变容量压缩机正以故障模式操作而生成警报。
在一些配置中，控制模块向以下中的至少之一输出警报：控制模块上的指示可变容量压缩机正以故障模式操作的图形显示器；显示可变容量压缩机正以故障模式操作的恒温器；包括可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括可变容量压缩机的气候控制系统的子控制器。
在一些配置中，当以故障模式控制可变容量压缩机时，控制模块接收并且使用从在线天气数据源和具有wifi功能的恒温器中的至少之一直接获得的本地小时天气数据。
在一些配置中，当以故障模式控制可变容量压缩机时，控制模块响应于确定与室外空气温度传感器的通信已经重新建立以及确定由室外空气温度数据指示的室外空气温度在预定温度范围内中的至少之一而切换至第一模式，并且随后将预定运行时间用于基于室外空气温度数据以第一容量和第二容量操作可变容量压缩机的。
以另一形式，本公开内容提供了一种方法，其包括：利用控制模块接收来自恒温器的需求信号。方法还包括：利用控制模块确定以下中的至少之一：与生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据的室外空气温度传感器的通信已经中断；以及由室外空气温度数据指示的室外空气温度在预定温度范围之外。该方法还包括：利用控制模块操作能够以第一容量和以比第一容量高的第二容量操作的可变容量压缩机，控制模块响应于确定存在与室外空气温度传感器和控制模块的通信以及由室外空气温度数据指示的室外空气温度在预定范围内而以第一模式操作可变容量压缩机，控制模块响应于确定与室外空气温度传感器的通信已经中断以及由室外空气温度数据指示的室外空气温度在预定温度范围之外中的至少之一而以故障模式操作可变容量压缩机。控制模块通过基于需求信号和室外空气温度数据在第一容量与第二容量之间切换可变容量压缩机来以第一模式操作可变容量压缩机，以及通过基于需求信号以第一容量和第二容量中之一操作可变容量压缩机来以故障模式操作可变容量压缩机。
在一些配置中，故障模式包括仅以第一容量来操作可变容量压缩机。
在一些配置中，故障模式包括仅以第二容量来操作可变容量压缩机。
在一些配置中，故障模式包括以第一容量操作可变容量压缩机达第一预定时段以及以第二容量操作可变容量压缩机达第二预定时段。
在一些配置中，方法还包括：利用控制模块响应于确定与室外空气温度传感器的通信已经中断并且可变容量压缩机正以故障模式操作而生成警报。
在一些配置中，方法还包括利用控制模块向以下中的至少之一输出警报：控制模块上的指示可变容量压缩机正以故障模式操作的图形显示器；显示可变容量压缩机正以故障模式操作的恒温器；包括可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括可变容量压缩机的气候控制系统的子控制器。
在一些配置中，方法还包括：当以故障模式控制可变容量压缩机时，利用控制模块接收并且使用从在线天气数据源和具有wifi功能的恒温器中的至少之一直接获得的本地小时天气数据。
在一些配置中，当以故障模式控制可变容量压缩机时，控制模块响应于确定与室外空气温度传感器的通信已经重新建立以及确定由室外空气温度数据指示的室外空气温度在预定温度范围内中的至少之一而切换至第一模式，并且随后将预定运行时间用于基于室外空气温度数据以第一容量和第二容量操作可变容量压缩机的。
以另一形式，本公开内容提供了一种系统，其包括能够以第一容量和以比第一容量高的第二容量操作的可变容量压缩机。系统还包括生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据的室外空气温度传感器。系统还包括生成与传送至压缩机的电流对应的电流数据的电流传感器。系统还包括控制模块，其接收室外空气温度数据、电流数据和来自恒温器的需求信号，其基于室外空气温度数据和需求信号在第一容量与第二容量之间切换可变容量压缩机，其确定当可变容量压缩机在第一容量与第二容量之间切换时电流数据是否指示正传送至压缩机的电流的期望变化。响应于确定当可变容量压缩机在第一容量与第二容量之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化，控制模块执行以下中的至少之一：以故障模式操作可变容量压缩机；生成指示可变容量压缩机正以故障模式操作的警报；以及，缓解措施。
在一些配置中，电流传感器测量传送至包括可变容量压缩机的室外冷凝单元的电流。
在一些配置中，控制模块响应于确定当可变容量压缩机在第一容量模式与第二容量模式之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化来以故障模式操作可变容量压缩机，以及其中，控制模块确定可变容量压缩机被卡在以第一容量操作的状态还是被卡在以第二容量操作的状态。
在一些配置中，控制模块响应于确定当可变容量压缩机在第一容量与第二容量之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化而生成警报，并且其中，控制模块向以下中的至少之一输出警报：控制模块上的指示可变容量压缩机正以故障模式操作的图形显示器；指示可变容量压缩机正以故障模式操作的恒温器；包括可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括可变容量压缩机的气候控制系统的子控制器。
在一些配置中，控制模块响应于确定当可变容量压缩机在第一容量与第二容量之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化而执行缓解措施，缓解措施包括以下中的至少之一：响应于室外空气温度在预定温度范围内而在预定时段之后使可变容量压缩机循环；操作室内风扇以吹动空气通过连接至可变容量压缩机的蒸发器旋管；以及，增加室内风扇的风扇速度以吹动空气通过连接至可变容量压缩机的蒸发器旋管。
在一些配置中，控制模块确定可变容量压缩机被卡在以第一容量操作的状态还是被卡在以第二容量操作的状态，并且基于可变容量压缩机被卡在以第一容量操作的状态还是被卡在以第二容量操作的状态来确定要执行的缓解措施。
以另一形式，本公开内容提供了一种方法，其包括：利用室外空气温度传感器生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据。方法还包括：利用电流传感器生成与传送至压缩机的电流对应的电流数据。方法还包括：利用控制模块接收室外空气温度数据、电流数据和来自恒温器的需求信号。方法还包括：利用控制模块基于室外空气温度数据和需求信号来在第一容量下的操作与比第一容量高的第二容量下的操作之间切换可变容量压缩机。方法还包括：利用控制模块确定当可变容量压缩机在第一容量模式与第二容量模式之间切换时电流数据是否指示正传送至压缩机的电流的期望变化。方法还包括：利用控制模块响应于确定当可变容量压缩机在第一容量与第二容量之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化而执行以故障模式操作可变容量压缩机、生成指示可变容量压缩机正以故障模式操作的警报以及缓解措施中的至少之一。
在一些配置中，电流传感器测量传送至包括可变容量压缩机的室外冷凝单元的电流。
在一些配置中，控制模块响应于确定当可变容量压缩机在第一容量模式与第二容量模式之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化而以故障模式操作可变容量压缩机，并且其中，控制模块确定可变容量压缩机被卡在以第一容量操作的状态还是被卡在以第二容量操作的状态。
在一些配置中，控制模块响应于确定当可变容量压缩机在第一容量模式与第二容量模式之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化而生成警报，方法还包括利用控制模块向以下中的至少之一输出警报：控制模块上的指示可变容量压缩机正以故障模式操作的图形显示器；指示可变容量压缩机正以故障模式操作的恒温器；包括可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括可变容量压缩机的气候控制系统的子控制器。
在一些配置中，控制模块响应于确定当可变容量压缩机在第一容量与第二容量之间切换时电流数据未指示正传送至压缩机的电流的期望变化而执行缓解措施，缓解措施包括以下中至少之一：响应于室外空气温度在预定温度范围内而在预定时段之后使可变容量压缩机循环；操作室内风扇以吹动空气通过连接至可变容量压缩机的蒸发器旋管；以及，增加室内风扇的风扇速度以吹动空气通过连接至可变容量压缩机的蒸发器旋管。
在一些配置中，控制模块确定可变容量压缩机被卡在以第一容量操作的状态还是被卡在以第二容量操作的状态，并且基于可变容量压缩机被卡在以第一容量操作的状态还是被卡在以第二容量操的状态作来确定要执行的缓解措施。
以另一形式，本公开内容提供了一种系统，其包括能够以第一容量和以比第一容量高的第二容量操作的可变容量压缩机。系统还包括生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据的室外空气温度传感器。系统还包括控制模块，其接收来自恒温器的需求信号，其响应于接收到需求信号而确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以而可变容量压缩机是否已经被激活，其响应于确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来可变容量压缩机尚未被激活而以第二容量操作可变容量压缩机达至少预定时段，以及，其响应于确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来可变容量压缩机已经被激活而基于需求信号和当前室外空气温度在第一容量与第二容量之间切换可变容量压缩机。
在一些配置中，系统还包括生成与传送至压缩机的电流对应的电流数据的电流传感器，其中，控制模块响应于基于电流数据确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来可变容量压缩机尚未被激活而验证可变容量压缩机正以第二容量操作并且输出指示控制模块验证可变容量压缩机正以第二容量操作的警报。
以另一形式，本公开内容提供了一种方法，其包括：利用室外空气温度传感器生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据。方法还包括：利用控制模块接收来自恒温器的需求信号。方法还包括：利用控制模块响应于接收到需求信号而确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来可变容量压缩机是否已经被激活，所述可变容量压缩机能够以第一容量和以比第一容量高的第二容量操作。方法还包括：利用控制模块响应于确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来可变容量压缩机尚未被激活来以第二容量操作可变容量压缩机达至少预定时段。方法还包括：利用控制模块响应于确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来可变容量压缩机已经被激活来基于需求信号和当前室外空气温度在第一容量与第二容量之间切换可变容量压缩机
在一些配置中，方法还包括：利用电流传感器生成与传送至压缩机的电流对应的电流数据的电流传感器。方法还包括：响应于基于电流数据确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来可变容量压缩机尚未被激活而验证可变容量压缩机正以第二容量操作。方法还包括：利用控制模块输出指示控制模块验证可变容量压缩机正以第二容量操作的警报。
根据本文中提供的描述，适用性的其他方面将变得明显。本发明内容中的描述和具体示例旨在仅出于说明的目的，并不旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅出于对所选实施方式而非所有可能实现方式的说明性目的，并且并不旨在限制本公开内容的范围。
图1是具有根据本公开内容的原理的可变容量压缩机的热泵系统的示意图；
图2是示出了用于控制图1的可变容量压缩机的另一方法和算法的状态图；
图3是图2的方法和算法中可以使用的查找表；
图4是在图2的方法和算法中可以使用的另一查找表；
图5是描绘了对于示例性地理位置的室外环境温度和室外环境相对湿度与一天中的时间的关系的曲线图；
图6是示出了对于示例性气候类型的相对可感知负荷和潜在负荷的表；
图7是提供对于第一气候类型在一天中的各个时间的数据的表；
图8是提供对于第二气候类型在一天中的各个时间的数据的表；
图9是提供对于第三气候类型在一天中的各个时间的数据的表；
图10是提供对于第四气候类型在一天中的各个时间的数据的表；
图11是示出了用于根据本公开内容的原理的可变容量压缩机的诊断算法的流程图；
图12是示出了用于根据本公开内容的原理的可变容量压缩机的另一诊断算法的流程图；以及
图13是示出了用于根据本公开内容的原理的可变容量压缩机的控制算法的流程图。
贯穿附图中的若干图，相应附图标记指示相应部件。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。
提供示例实施方式以使得本公开内容将是全面的，并且将范围完整地传达给本领域技术人员。阐述许多具体细节例如特定部件、装置和方法的示例以提供对本公开内容的实施方式的全面了解。对于本领域技术人员而言明显的是，不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同形式来实现并且不应当被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例实施方式中，未详细描述公知的过程、公知的装置结构以及公知的技术。
本文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，并且不旨在限制。如本文中使用的，单数形式“一(a、an)”以及“该(the)”可以旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含”和“具有”是包括性的，从而指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。本文所描述的方法步骤、处理和操作不应解释为必须要求以所讨论或者示出的特定顺序执行，除非具体地被标识为执行顺序。还应当理解，可以采用附加的或者替选的步骤。
当元件或层被称为“在其上”、“啮合至”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，其可以直接在另一元件或层上、啮合、连接或耦接至另一元件或层，或可以存在中间元件或层。反之，当元件被称为“直接在其上”、“直接啮合至”、“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词应当以类似的方式解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。正如本文所使用的那样，术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任何和全部组合。
虽然本文可能使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些术语不应当限制这些元件、部件、区域、层和/或部分。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与其他区域、层或部分区分开来。当在本文使用诸如“第一”、“第二”和其他数值术语等的术语时不暗指次序或顺序，除非上下文清楚地指出。因此，在不偏离示例实施方式的教导的情况下，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
在本文中，为了描述一个元件或特征与另一个(另一些)元件或特征如图所示的关系，可能为了容易描述使用空间相对术语例如“内”、“外”、“之下”、“以下”、“低于”、“之上”、“上方”等。空间相对术语可以意图包括除了附图中所示的取向之外的在使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为其他元件或特征“以下”或“之下”的元件将被定向在其他元件或特征“之上”。因此，示例术语“以下”可以包括上下方向二者。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或其他取向)，并且对应地解释本文所使用的空间相对描述符。
参照图1，提供了气候控制系统10，其可以包括可变容量压缩机(或可变容量压缩机组)12、室外热交换器14、室外风机15、第一膨胀装置16、第二膨胀装置17、室内热交换器18、室内风机19。在图1中所示的特定配置中，系统10是具有换向阀20的热泵系统，该换向阀20能够操作以控制流经系统10的工作流体的方向从而在加热模式与冷却模式之间切换系统10。在一些配置中，系统10可以例如是空气调节系统或制冷系统并且可以仅在冷却模式下能够操作。
如以下更详细描述的那样，控制器或控制模块22可以控制压缩机12的操作并且可以基于从室外空气温度传感器24接收的数据、从恒温器26接收的信号、压缩机12的运行时间T与预定低容量运行时间T1之间的比较以及/或者先前高容量运行时间T2与预定值之间的比较来在低容量模式与高容量模式之间切换压缩机12。控制模块22可以将高容量模式操作的采用最小化或减小以使在保持待加热或冷却的空间内的可接受舒适水平时的能量使用最小化或减小。
压缩机12可以是或可以包括例如涡旋式压缩机、往复式压缩机或旋转叶片式压缩机、和/或任何其他类型的压缩机。压缩机12可以是能够以至少低容量模式和高容量模式操作的任何类型的可变容量压缩机。例如，压缩机12可以是或可以包括多级压缩机、一组可独立操作的压缩机、多速或可变速压缩机(具有可变速或多速电动机)、具有经调节的吸入(例如，阻塞吸入)的压缩机、具有流体注入(例如，节能回路)的压缩机、被配置成用于漩涡分离的脉冲宽度调制的涡旋式压缩机(例如，数字涡旋式压缩机)、具有被配置成泄漏中间压力工作流体的可变体积比阀的压缩机、或具有以上容量调节装置中的两种或更多种的压缩机。应当理解，压缩机12可以包括用于改变其容量和/或系统10的操作能力的任何其他附加或替选结构。
将理解的是，低容量模式和/或高容量模式可以是连续的稳态操作模式，或者压缩机12可以在低容量模式的操作期间和/或在高容量模式的操作期间被调制(例如，脉冲宽度调制)。在受让人共同拥有的美国专利第8,816,014号、美国专利第6,679,072号、美国专利第8,585,382号、美国专利第6,213,731号、美国专利第8,485,789号、美国专利第8,459,053号、以及美国专利第5,385,453号中公开了示例性可变容量压缩机，其公开内容通过引用并入本文。
压缩机12、室外热交换器14、室外风机15、第一膨胀装置16和换向阀20可以设置在室外单元28中。第二膨胀装置17、室内热交换器18和室内风机19可以设置在被设置在家里或其他建筑物32内的室内单元30(例如，空气处理器或炉)内。第一止回阀34可以设置在室外热交换器14与第一膨胀装置16之间，并且可以在冷却模式下限制或阻止流经第一膨胀装置16的流体并且可以在加热模式下允许流经第一膨胀装置16的流体。第二止回阀36可以设置在第二膨胀装置17与室内热交换器18之间并且可以在加热模式下限制或阻止流经第二膨胀装置17的流体并且可以在冷却模式下允许流经第二膨胀装置17的流体。
室外空气温度传感器24被设置在建筑物32的外部并且在室外单元28内或外部，并且室外空气温度传感器24被配置成测量室外环境空气温度并且间歇地、连续地或按照需要将室外环境空气温度值传送到控制模块22。在一些配置中，室外空气温度传感器24可以是温度计或与天气监测和/或天气报告系统或实体相关联的其他传感器。在这样的配置中，控制模块22可以例如经由互联网、Wi-Fi、蓝牙
Figure GDA0002271251210000101
紫蜂
Figure GDA0002271251210000102
电力线载波通信(PLCC)或蜂窝连接或任何其他有线或无线通信协议来从天气监测和/或天气报告系统或实体获得(由传感器24测量的)室外空气温度。
例如，控制模块22可以经由与位于建筑物32中或与建筑物32相关联的Wi-Fi路由器的Wi-Fi连接通过互联网来与天气监测和/或天气报告系统或实体通信。恒温器26设置在建筑物32内部且在室内单元30外部，并且被配置成测量待由系统10冷却或加热的房间或空间内的空气温度。恒温器26可以例如是单级恒温器，其响应于房间或空间内的温度升高到设定点温度以上(在冷却模式下)或降低到设定点温度以下(在加热模式下)而生成仅一种类型的需求信号。例如，控制模块22可以设置在任何合适的位置，例如室外单元28的内部或附近或室内单元30的内部或附近。
在冷却模式下，室外热交换器14可以作为冷凝器或气体冷却器进行操作，并且可以例如通过将来自工作流体的热量传递给由室外风机15强制通过室外热交换器14的空气来冷却从压缩机12接收的排放压力工作流体。室外风机15可以包括定速、多速或可变速风扇。在冷却模式下，室内热交换器18可以作为蒸发器进行操作，其中工作流体吸收来自由室内风机19强制通过室内热交换器18的空气的热量，以冷却家里或建筑物32内的空间。室内风机19可以包括定速、多速或可变速风扇。在加热模式下，室外热交换器14可以作为蒸发器进行操作，并且室内热交换器18可以作为冷凝器或气体冷却器进行操作，并且可以将来自从压缩机12排放的工作流体的热量传送到待加热的空间。
现在参照图2，将描述可以由控制模块22执行的方法和控制算法300。算法300可以控制压缩机12的操作并且在低容量模式与高容量模式之间切换压缩机12。在初始状态310，压缩机12可以关闭。恒温器26可以响应于在待由系统10加热或冷却的空间中的空气温度下降到所选设定点温度以下(在加热模式下)或升高到所选设定点温度以上(在冷却模式下)而向控制模块22发送需求信号Y。响应于接收到需求信号Y，控制模块22可以以低容量模式启动压缩机12的操作(状态340)，并且同时在状态320读取(在输入330处的从传感器24接收的)室外空气温度，并且基于来自表345(图3)的数据设置低容量运行时间T1。此后，压缩机12可以继续在低容量模式下运行直到满足冷却需求(即待冷却的空间中的温度下降到由恒温器26指示的所选设定点温度以下并且恒温器将需求信号Y切换成“关闭”)、直到从接收到需求信号Y以来压缩机12的总运行时间T超过在状态320设置的低容量运行时间T1、或者直到压缩机12或系统10被手动关闭或者诊断或保护算法覆盖算法300。
如果在总运行时间T达到预定的低容量运行时间T1之前满足需求，则控制模块22可以关闭压缩机12(状态350)。如果压缩机12运行的时间长于预定的低容量运行时间T1却不满足需求，则控制模块22可以将压缩机12从低容量模式切换成高容量模式(状态360)。压缩机12可以继续在高容量模式下运行，直到满足冷却需求(或直到压缩机12或系统10被手动关闭或者诊断或保护算法覆盖算法100)。当满足需求时，控制模块22可以关闭压缩机12(状态350)。当在通过以高容量模式操作而满足需求之后关闭了压缩机12时，控制模块22可以记录压缩机12在高容量模式下的运行时间T2并且将高容量运行时间T2存储在与控制模块22相关联的存储器模块中。
如上所述，图3描绘了表345，控制模块22根据表345确定低容量运行时间T1。首先，控制模块22基于在输入330处接收的室外环境温度(OAT)值来确定从表345的哪行读取。也就是说，控制模块22从其进行读取的表345的该行是具有包括在输入330处接收的OAT值的OAT范围的行。如果控制模块22在相对较长的预定时间段(例如，几天、几周或更长时间)内没有接收到来自恒温器26的需求信号Y，则控制模块22可以初始地将低容量运行时间T1设置成默认值或在表345的对应OAT行处的基线T1列中列出的基线值。
在低容量运行时间T1被设置成与发起需求信号Y时的OAT对应的基线值的情况下，控制模块22可以使压缩机12在低容量模式下运行(状态340)，直到满足需求或直到压缩机运行时间T超过所设置的低容量运行时间T1。如果运行时间T达到设置的低容量运行时间T1时尚未满足需求，则控制模块22可以将压缩机12切换成高容量模式(状态360)。压缩机12可以继续在高容量模式下操作，直到满足需求。一旦满足需求，则控制器22可以如上所述记录高容量运行时间T2。
在接收到随后的需求信号Y时，控制模块22可以再次根据表345确定低容量运行时间值T1。这时，控制模块22可以确定OAT是否落在多个覆盖范围347中之一内。例如，在冷却模式下的覆盖范围347可以包括85°F至90°F和>90°F，并且在加热模式下的覆盖范围347可以包括40°F至45°F和<40°F。如果在输入330接收到的OAT值落在覆盖范围347中之一内，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置为通过参考对应的OAT行处的覆盖T1列而确定的覆盖值。
可以基于先前高容量运行时间T2n-1来确定对于低容量运行时间T1的覆盖值。例如，如果先前高容量运行时间T2n-1大于预定值(例如，五分钟)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置为第一值(例如，诸如五秒的短时间段)。如果先前高容量运行时间T2n-1小于预定值(例如，五分钟)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置为第二值(例如，诸如二十分钟或四十分钟的更长时间段)。控制模块22然后可以使压缩机12在低容量模式下运行(状态340)，直到满足需求或直到压缩机运行时间T达到低容量运行时间T1，在这时控制模块22可以将压缩机切换成高容量模式(状态360)。
如果OAT落在并非覆盖范围347中之一的OAT范围内，则控制模块22将继续将低容量运行时间T1设置为基线T1列中列出的基线值。如上所述，控制模块22可以使压缩机12在低容量模式下运行，直到满足需求或者直到压缩机运行时间T达到低容量运行时间T1，在这时控制模块22可以将压缩机12切换成高容量模式，直到满足需求。
在另一配置中，算法300可以包括基于表445(图4)而非表345来确定低容量运行时间T1。如上所述，控制模块22可以从传感器24连续地或间歇地接收OAT数据并且可以将OAT数据存储在存储器模块中。如上所述，一旦接收到需求信号Y，控制模块22可以在状态320处(从输入330)读取当前的OAT并根据表445设置低容量运行时间T1。
如果控制模块22在相对长的预定时间段(例如、几天、几周或更长的时间)中没有接收到来自恒温器26的需求信号Y，则控制模块22可以初始地将低容量运行时间T1设置成默认值或表445的与在输入330接收到的当前OAT对应的OAT行处的基线T1列446中列出的基线值。在低容量运行时间T1被设置为基线值的情况下，根据上述算法300，控制模块22然后可以使压缩机12在低容量模式下操作(状态340)，直到满足需求或者直到压缩机运行时间T达到设置的低容量运行时间T1，在这时，控制模块22将以高容量模式(状态360)运行压缩机12，直到满足需求。控制模块22可以记录压缩机12的每个运行循环的高容量运行时间T2。
当接收到随后的需求信号Y时，控制模块22可以再次根据表445确定低容量运行时间值T1。这时，控制模块22可以读取当前OAT并且确定OAT在预定时间段(例如在最近二十分钟内，但是可以是适合指示系统状况的任何预定时间段)内的斜率。如果OAT斜率在中性斜率范围内(其中，例如斜率大于每20分钟-0.3度并且小于每20分钟0.3度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的基线T1列446中列出的基线值。如果OAT斜率在正斜率范围内(其中，例如斜率大于每20分钟0.3度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的正OAT斜率列447中列出的值。如果OAT斜率在第一负斜率范围内(其中，例如斜率小于每20分钟-0.3度并且大于每20分钟-0.6度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的负OAT斜率列448中列出的值。如果OAT斜率在第二负斜率范围内(其中，例如斜率小于每20分钟-0.6度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的极负OAT斜率列449中列出的值。
尽管OAT斜率上面被描述为在预定的时间段内被确定，但OAT斜率也可以通过比较在当前压缩机操作循环的开始处(即当接收到当前需求信号Y时)的OAT值和先前压缩机操作循环结束时(即当最近的需求信号Y关闭时)的OAT值来确定。还可以采用用于确定OAT斜率的其他方法。
如图4中所示，列447和列448中的一些行或全部行包括用于基于先前高容量运行时间T2n-1(即，需求信号Y恒定开启或加热或冷却需求恒定存在的先前运行循环的高容量运行时间T2)来确定低容量运行时间T1的步骤。例如，在对应于大于90°F的OAT的正OAT斜率列447的行中：如果先前高容量运行时间T2n-1大于五分钟，则当前低容量运行时间T1n应该设置为5秒；并且如果先前高容量运行时间T2n-1小于或等于五分钟，则当前低容量运行时间T1n应该设置为三十分钟。如图4中所示，上述的时间和温度值可以对于列447和列448的各行变化。
此外，如图4中所示，极负OAT斜率列449可以仅仅包括对于可能不依赖于先前高容量运行时间的每个OAT范围的预定值。在一些配置中，极负OAT斜率列449可以将算法用于针对更冷的OAT范围(例如45°F以下)的负OAT斜率列448。例如，如果OAT斜率小于每20分钟-0.6度并且当前OAT小于45°F，则控制模块22可以根据负OAT斜率列448来设置低容量运行时间T1。
根据上述算法300，在根据表445设置低容量运行时间T1之后，控制模块22可以在低容量模式下操作压缩机12(状态340)，直到满足需求，或者直到压缩机运行时间T达到设置的低容量运行时间T1(此时控制模块22会将压缩机切换成高容量模式直到满足需求)。
OAT斜率总体而言是一天中的时间的良好指标或估计。因此，基于OAT斜率调整低容量运行时间和高容量运行时间有效地调整低容量运行时间和高容量运行时间，以说明昼夜温度分布。也就是说，在一天的过程期间，OAT经常根据相当标准的分布而变化。当在早晨OAT上升时总压缩机运行时间T通常比当在夜晚OAT下降时要短(制冷季节期间)，因为安装了系统10的房屋或建筑物在整个白天累积了热负荷，热负荷在夜晚中仍存在。对于加热模式，负荷转移到清晨，即在正斜率时段或一天中的清晨部分期间高容量运行时间更多，以及在负斜率时段或夜晚低容量运行时间更少，这是因为房屋或建筑物白天期间吸收热量。因此，基于OAT斜率或一天中的时间调整低容量运行时间和高容量运行时间说明房屋或建筑物的热负荷并且这提高居住者的舒适度。
此外，室外环境相对湿度(OARH)通常随着OAT降低而上升，随着OAT增加而下降(如图5所示)。因此，OAT斜率还指示或接近于OARH的斜率。因此，极负OAT斜率(例如小于每20分钟-0.6度的OAT斜率)可以指示例如下午三点左右降雨事件引起的增加的对除湿的需求。因此，确定OAT斜率并基于OAT斜率来调整低容量运行时间和高容量运行时间使得算法300能够说明房屋或建筑物的热负荷以及由于昼夜分布导致的热负荷延迟，并且使得算法300能够说明环境相对湿度的斜率，而无需使用相对湿度传感器。
图5描绘了在给定位置对于给定一天的OAT和OARH分布。如图5中所示，下午三点左右降雨事件会伴随有OAT的急剧下降和OARH的相应急剧增加。因此，即使由于降雨事件导致了OAT降低，但是对冷却的需求可能还保持为高，这是因为增加的湿度和在日落之前OAT返回到其先前高的可能性。因此，有极负OAT斜率的这种事件在表445(图4)中在极负OAT斜率列449处被说明，该列无论任何先前高容量运行时间的长度如何都分配非常短的低容量运行时间T1。
如上所述，室内风机19(图1)可以是可以设置成两个或更多个速度的多速风机。因此，系统10能够在至少四个不同模式下操作。在第一模式下，压缩机12可以以低容量模式操作，并且室内风机19可以以低速操作。在第二模式下，压缩机12可以在低容量模式下操作，并且室内风机19可以以高速操作。在第三模式下，压缩机12可以在高容量模式下操作，并且室内风机19可以以低速操作。在第四模式下，压缩机12可以在高容量模式下操作，并且室内风机19可以以高速操作。
在一些配置中，室内风机19的速度可以(例如由安装承办商)手动设置，并且此后，室内风机19的速度可以固定在该速度。室内风机19的速度可以基于安装有系统10的地区的气候(具体地，温度和湿度水平)来选择。例如，如图6中所示，在具有热且潮湿气候(例如，亚热带气候和热带气候)的地区中，室内风机19可以被设置成低设置，因为较低室内风机速度对于更快除湿是有利的。在具有非常热且干的气候(例如，如美国东南部的沙漠气候)的地区中，室内风机19可以被设置成高设置，因为较高室内风机速度对于快速降低可感知热而言是更有利的。在具有混合温度和温和湿度的地区中，室内风机19可以被设置成低设置或中设置。在具有混合温度和较高湿度的地区中，室内风机19可以被设置成低设置。
在室内风机19的速度在安装时设置并且此后被固定的配置中，系统10(具有可变容量压缩机12)可以在两种模式之间调节：在上述第一模式与第三模式之间或在上述第二模式与第四模式之间。
在其他配置中，控制模块22可以与室内风机19通信并且可以被配置成调节室内风机19的速度。在这样的配置中，控制模块22可以被配置成在第一模式、第二模式、第三模式与第四模式之间切换系统10(即通过在低容量模式与高容量模式之间调节压缩机12并且通过在高速与低速之间调节室内风机19)。控制模块22可以根据例如OAT、OAT斜率、一天中的时间、低容量运行时间T1和高容量运行时间T2、室内相对湿度、室外相对湿度、历史天气数据和/或播报的天气数据来在第一模式、第二模式、第三模式与第四模式之间切换。
将理解的是，表345和表445以及运行时间T1、运行时间T2也可以基于安装有系统10的地区的气候来调节。图7至图10提供了对图6的示例性地区的概述，其包括一天中的各个时间处低容量/高容量(Y1/Y2)压缩机设置、OAT斜率、可感知负荷和潜在负荷。
控制模块22可以包括用于指示压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级的图形显示器。例如，图形显示器可以包括被配置成按照与压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级对应的指定序列来闪烁的诸如LED的一个或更多个灯。例如，对于能够以低容量模式和高容量模式操作的可变容量压缩机，当可变容量压缩机正以低容量模式操作时，图形显示器可以以第一指定模式来闪烁，例如，闪一次然后是长暂停；当可变容量压缩机正以高容量模式操作时，图形显示器可以以第二指定模式来闪烁，例如，快闪两次然后是长暂停。替选地或另外地，图形显示器可以包括字母数字显示器，其可以显示指示压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级的字母或代码。
另外地或替选地，针对压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级的指示可以显示在恒温器26上。例如，控制模块22可以将压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级传送至恒温器25并且恒温器可以包括用于指示压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级的图形显示器。
另外地或替选地，恒温器26可以是能够通过恒温器26附近的Wi-Fi网络，例如与恒温器26相关联的建筑物中的Wi-Fi网络来进行通信的具有Wi-Fi功能的恒温器26。例如，具有Wi-Fi功能的恒温器26可以向与恒温器26的用户相关联的恒温器控制应用提供信息，其中，所述恒温器控制应用例如为移动应用、网络应用和/或网页，所述恒温器26的用户例如为与恒温器26相关联的商业建筑物的私房屋主或管理者。在这样的情况下，压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级可以被传送以显示在恒温器控制应用上。例如，控制模块22可以将压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级传送至具有Wi-Fi功能的恒温器26，该具有Wi-Fi功能的恒温器26转而可以将压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级传送至与恒温器控制应用相关联的服务器。然后，与恒温器控制应用相关联的服务器可以将压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级传送至诸如移动应用、网络应用和/或页面的恒温器控制应用以向恒温器26的用户和相关联的恒温器控制应用显示。
另外地或替选地，压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级可以传送至气候控制系统10的系统控制器或子控制器。例如，压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级可以由控制模块22传送至与气候控制系统10相关联的制冷或HVAC系统控制器，或者传送至屋顶单元控制器、压缩机机架控制器或者气候控制器系统10的其他子控制器，以在图形显示器上向气候控制系统10的用户、操作者、承包商或技术员显示。另外地或替选地，压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级可以传送至与气候控制系统10相关联的建筑物的建筑物自动化系统和/或建筑物自动化系统控制器。
现在参照图11，将描述方法和控制算法1100，该方法和控制算法1100可以由控制模块22执行以用于在与室外空气温度传感器24的通信中断的情况下在故障模式下的操作。例如，如果室外空气温度传感器24损坏或者发生故障，则与室外空气温度传感器24的通信可能中断。在控制模块22与室外空气温度传感器24之间的通信是通过有线连接的情况下，如果有线连接被切断或发生故障，则与室外空气温度传感器24的通信可能中断。在控制模式22与室外空气温度传感器24之间的通信是通过无线连接的情况下，如果室外空气温度传感器24未与控制模块22无线通信，则与室外空气温度传感器24的通信可能中断。另外，如果通过室外空气温度传感器24指示的室外空气温度在预定的正常室外空气温度范围之外，则控制模块22可以确定室外空气温度传感器24发生了故障。例如，如果通过室外空气温度传感器24指示的室外空气温度为200华氏度或更大，则控制模块22可以确定室外空气温度传感器24发生了故障。
方法和控制算法1100在1102处开始。在1104处，控制模块22确定室外空气温度传感器24是否正与控制模块22连接并通信。例如，室外空气温度传感器24可以以预定时间间隔，例如每分钟或每五分钟或十分钟，来发送信号或通信包。如果未按照指定的预定时间间隔或在若干预定时间间隔例如两个或三个预定时间间隔之后接收到信号或通信包，则控制模块22可以确定室外空气温度传感器24未与空气模块22连接并且未通信。另外地或替选地，控制模块22可以周期性地向室外空气温度传感器24发送因特网包探测器(ping)信号或通信包并且等待响应。如果未从室外空气温度传感器24接收到响应，则控制模块22可以确定室外空气温度传感器24未与控制模块连接并且未通信。在1104处，当控制模块22确定室外空气温度传感器24已连接并且正在通信时，控制模块22循环回到1104并且继续监视与室外空气温度传感器24的通信。在1104处，当控制模块22确定室外空气温度传感器24未连接并且未通信时，控制模式22进行至1106。
在1106处，控制模块22进入故障模式下的操作并且生成指示室外空气温度传感器24未连接和/或未通信的警报或通知。例如，故障模式可以包括压缩机的预定默认操作级。例如，预定默认操作级可以是两步压缩机的低级或高级。替选地，预定默认操作级可以是多步压缩机的指定级或容量水平。替选地，预定默认操作级可以是可变速度压缩机的指定级或容量水平。以该方式，当控制模块22从恒温器26接收到针对加热或冷却的请求时，控制模块22可以仅以预定默认操作级来操作，直到针对加热或冷却的请求被满足。
另外地或替选地，故障模式可以包括在不同压缩机容量之间的交替。例如，故障模式可以包括在两步压缩机的低级与高级之间的交替。例如，压缩机可以以低级操作达第一预定时段，例如十五分钟，然后以高级操作达第二预定时段，例如十五分钟。以该方式，具有较低压缩机容量的低级可以利用较低的压缩机功率，但是也可以提供较低的除湿能力。通过在预定时段之后切换至高级，气候控制系统可以切换至具有较高的除湿的较高冷却能力模式。相反地，以高级在低环境条件下运行达较长时间会导致蒸发器旋管冻结以及最终冷却能力的损失。通过从高级切换至低级，可以避免蒸发器旋管冻结。
另外地或替选地，当控制模块22确定室外空气温度传感器24未连接和/或未通信时，控制模块22可以接收并使用直接从在线天气数据源获得的和/或通过具有wifi功能的恒温器获得的本地小时天气数据。在这样的情况下，控制模块22可以通过基于接收到的本地小时天气数据以故障模式控制可变容量压缩机来继续控制压缩机12的容量。
控制模块22还可以使用上面所述的用于指示、显示和/或传送压缩机12或气候控制系统10的当前操作模式或级的方法中的任何方法来生成警报或通知。例如，控制模块22可以包括诸如LED的图形显示器，并且可以用LED来闪烁指定的序列来指示气候控制系统10正以故障模式操作。另外地或替选地，控制模块22可以生成待发送至恒温器26的警报或通知。在这样的情况下，恒温器26可以包括用于指示气候控制系统10正以故障模式操作的图形显示器。另外地或替选地，当恒温器26是具有Wi-Fi功能的恒温器26时，控制模块22可以生成能够通过具有Wi-Fi功能的恒温器26和相关联的服务器来发送至与恒温器26相关联的恒温器控制应用的警报或通知。另外地或替选地，控制模块22可以生成待发送至气候控制系统10的系统控制器或子控制器的警报或通知。另外地或替选地，控制模块22可以生成待发送至与气候控制系统10相关联的建筑物的建筑物自动化系统和/或建筑物自动化系统控制器的警报或通知。在进入故障模式并且生成警报或通知之后，控制模块22进行至1108。
在1108处，控制模块22确定室外空气温度传感器24是否已经被重新连接以及是否已经重新建立与室外空气温度传感器24的通信。在1108处，当室外空气温度传感器24尚未被重新连接并且与室外空气温度传感器24的通信尚未重新建立时，控制模块22循环回到1108并且继续监视室外空气温度传感器24是否已经被重新连接以及与室外空气温度传感器24的通信是否已经重新建立。在1108处，当控制模块22确定室外控制温度传感器24已经被重新连接并且与室外空气温度传感器24的通信已经重新建立时，控制模块22进行至1110。
在1110处，控制模块22退出故障操作模式并且返回至正常操作模式。在1110处，控制模块22还以与上面关于步骤1106描述的一种或多种方式相同的一种或多种方式来生成警报或通知，以指示已经退出故障模式并且气候控制系统10正返回至正常操作模式。然后，控制模块22循环回到步骤1104并且继续监视与室外空气温度传感器24的通信。
以该方式，方法和控制算法1100确保私房屋主和/或建筑物居住者在与室外空气温度传感器24的通信中断的情况下不会感到不适。此外，方法和控制算法1100还确保气候控制系统10不会持续卡在不正确的操作模式下，导致延长的运行时间或者私房屋主和/或建筑物居住者的不适。
现在参照图12，将描述方法和控制算法1200，该方法和控制算法1200可以由控制模块22执行以基于适用于上面参照例如图1至图10描述的压缩机分级和控制的方法和算法来检测压缩机12是否正如期望的那样进行操作。例如，方法和控制算法1200可以确定压缩机12是否未如期望的那样改变模式或级，并且可以生成警报和/或采取措施来缓解或纠正问题。
方法和控制算法1200在1202处开始。在1204处，控制模块22基于适用于压缩机分级和控制的方法和算法以及上述的当前操作参数例如室外环境温度(OAT)、预定低容量运行时间T1、先前高容量运行时间T2、OAT斜率等来确定在压缩机操作或分级中的模式切换是否应当已经发生。在1204处，当控制模块22确定压缩机12应当在其当前状态下继续操作时，控制模块22循环回到1204并且继续监视适用的操作参数并且执行适用于压缩机分级和控制的方法和算法。
在1204处，当控制模块22确定压缩机12的操作模式的变化应当已经发生时，控制模块22进行至1206。例如，控制模块22可以基于对适用的操作参数和适用于压缩机分级和控制的方法和算法的监视来确定压缩机12应当已经从低容量操作级切换至高容量操作级或者从高容量操作级切换至低容量操作级。
在1206处，控制模块22利用电流传感器监视正传送至压缩机12的电流。另外地或替选地，控制模块22可以利用功率计来监视压缩机12的电功率消耗。
在1208处，控制模块22基于预期的压缩机12的模式变化来确定正传送至压缩机12的电流是否存在期望的变化。例如，当压缩机12从低容量操作级变为高容量操作级时，正传送至压缩机12的电流应当增加。类似地，当压缩机从高容量操作级变为低容量操作级时，正传送至压缩机12的电流应当减小。正传送至压缩机12的电流的期望变化的大小可以基于特定气候控制系统10和压缩机12的具体型号预先确定。在1208处，当控制模块22基于压缩机12的操作模式的适用的变化确定正传送至压缩机12的电流如期望的那样变化时，控制模块22循环回到1204并且继续监视压缩机12的任何操作模式切换。
在1208处，当正传送至压缩机12的电流未基于压缩机12的操作模式的适用的变化而如期望的那样变化时，控制模块22进行至1210并且生成警报和/或采取措施以缓解模式变化的缺少。另外地或替选地，控制模块22可以在生成警报和/或采取措施以缓解模式变化的缺少之前一直等待，直到压缩机12未能做出期望的模式变化达预定次数。例如，控制模式22可以在生成警报和/或采取措施以缓解模式变化的缺少之前一直等待，直到压缩机12未能做出期望的模式变化达连续两次、三次或四次。
另外地或替选地，在1208处，控制模式22可以基于正传送至压缩机的电流的量来确定压缩机是被卡在例如以低容量操作级操作的状态还是被卡在以高容量操作级操作的状态。
例如，在1210处，控制模块22可以进入上述故障模式，并且可以生成指示压缩机12未如期望的那样改变模式的警报或通知。例如，控制模块22可以使用上面所述的方法中的任何方法来生成警报或通知以指示、显示和/或传送压缩机12未如期望的那样改变模式和/或系统现在正以故障模式操作。例如，控制模块22可以包括诸如LED的图形显示器，并且可以用LED来闪烁指示压缩机12未如期望的那样改变模式以及气候控制系统10正以故障模式操作的指定的序列。另外地或替选地，控制模块22可以生成待发送至恒温器26的警报或通知。在这样的情况下，恒温器26可以包括用于指示压缩机未如期望的那样改变模式和/或气候控制系统10正以故障模式操作的图形显示器。另外地或替选地，当恒温器26是具有Wi-Fi功能的恒温器26时，控制模块22可以生成可以通过具有Wi-Fi功能的恒温器26和相关联的服务器被传送至与恒温器26相关联的恒温器控制应用的警报或通知。另外地或替选地，控制模块22可以生成待发送至气候控制系统10的系统控制器或子控制器的警报或通知。另外地或替选地，控制模块22可以生成待发送至与气候控制系统10相关联的建筑物的建筑物自动化系统和/或建筑物自动化系统控制器的警报或通知。
压缩机12未如期望的那样改变操作模式的故障可能是由于卡住的压缩机模式切换机构或装置，例如螺线管或接触器。在这样的情况下，卡住的压缩机模式切换机构或装置和从而发生的压缩机12在仅单一模式下的长期操作会导致蒸发器旋管冻结。然而，这样的情况下的控制模块22可以向私房屋主、建筑物居住者、承包商和/或监视服务警告卡住的压缩机模式切换机构或装置，使得可以采取合适的维修措施。
在温和的环境温度下，例如小于75至80华氏度，以及/或者在冷却负荷低的情况下，当压缩机12以两步压缩机系统的高容量级或多步压缩机系统的较高容量级中的一个容量级来运行达长的时段时，蒸发器温度会接近冻结温度。在这样的情况下，蒸发器上的冷凝物可以冻结于一点，在该点处整个旋管或旋管的一部分冻结并且空气可能不能通过旋管。冰层会阻碍向蒸发器管内的制冷剂不能充分地转移以蒸发的点的热传递，从而显著降低系统的冷却能力并且在液体进入压缩机12的情况下可能损害压缩机。该现象在较高环境温度或较高冷却负荷的情况下可能不会发生，这是因为返回到蒸发器的空气的温度可能较高。然而，在较低冷却负荷的情况下，来自空气调节空间的返回空气可能处于较低温度。
这样的情况下的控制模块22可以通过向用户警告模式切换机构或装置的潜在故障、压缩机的当前故障模式操作和/或蒸发器旋管冻结的可能性来向私房屋主、建筑物所有者、住宅AC/热泵系统所有者等进行警告。
另外，控制模块22可以采取缓解措施来帮助防止蒸发器旋管冻结。特别地，控制模块22可以在预定的时间量之后使压缩机12循环。例如，在每二十分钟的运行时间之后，如果室外环境温度在预定温和温度范围内则控制模块22可以使压缩机12停止循环达5分钟。虽然压缩机12关闭，但室内风扇可以保持继续吹动空气通过蒸发器旋管。另外，控制模块22可以使压缩机12关闭，直到冷却或加热需求被提出。另外地或替选地，如果使用可变速度风扇，则可以提高蒸发器风扇的风扇速度以增加正被吹动通过蒸发器旋管的空气体积。
另外地或替选地，在1210处，如果控制模块22已经基于正传送至压缩机的电流的量确定压缩机被卡在例如以低容量操作级操作的状态或被卡在以高容量操作级操作的状态，则控制模块22可以基于压缩机12被卡在以哪一容量模式操作的状态来采取不同的缓解措施。替选地，当压缩机22被卡在低容量操作级下时，控制模块22可以不采取任何缓解措施。
例如，如果压缩机12被卡在以低容量操作级操作的状态，则缓解措施或故障模式可以包括降低室内风机风扇速度以增强单元的除湿能力。也可以在交替的基础上来执行对室内风机风扇速度的降低，换言之，在预定运行时间之后，当压缩机12被卡在低容量操作级下时，室内风机气流速率可以被降低达预定时段，然后，将室内风机风扇速度增加至最初的气流速率达另一预定运行时间等。
例如，如果压缩机12被卡在以高容量操作级操作的状态，则缓解措施或故障模式可以包括：在当环境温度低于截止值时在高容量操作级下的预定运行时间例如五十分钟之后，使系统停止循环达预定时间量，例如十五分钟。通过以该方式操作，避免了由于在低环境条件下在高容量操作级下的长期操作而引起的室内旋管可能冻结的潜在情况。虽然压缩机被卡在以单一容量水平操作的状态并且不能在低容量操作级与高容量操作级之间切换，但控制模块22仍能够监视环境温度数据，该环境温度数据可以被利用以避免可能的旋管冻结以及最终的冷却能力的丧失。
现在参照图13，将描述方法和控制算法1300，该方法和控制算法1300可以由控制模块22执行以当承包商向气候控制系统10充制冷剂时协助承包商。
当承包商向气候控制系统10充制冷剂时，对于具有多级压缩机的气候控制系统10，在向气候控制系统10充制冷剂之后气候控制系统10以高容量级进行操作这是重要的。在现有系统中，承包商可能不知道气候控制系统10的压缩机12是正以高容量级还是正以低容量级进行操作，因此可能简单地将恒温器调得尽可能低并希望气候控制系统10将以高容量级进行操作。替选地，在现有系统中，承包商可能使用放大钳(amp-clamp)来确定正传送至压缩机的电流的量，并且根据电流的水平来确定压缩机正以高容量级操作还是正以低容量级操作。
利用图13的方法和控制算法1300，压缩机12在压缩机12的电力循环之后的第一个循环中总是以最大容量操作。以该方式，承包商可以简单地将至压缩机12的电力循环关停并且然后再打开以确保压缩机12将以高容量级操作。方法和控制算法1300在1302处开始。
在1304处，控制模块22确定是否已经存在用于压缩机激活的命令。在1304处，当还不存在用于压缩机激活的命令时，控制模块22循环回到1304并且继续监视是否已经存在用于压缩机激活的命令。在1304处，当已经存在用于压缩机激活的命令时，控制模块22进行至1308。
在1308处，控制模块22确定当前的压缩机激活是否将是电力循环之后的第一个循环。换言之，控制模块22可以确定这是否将是从至压缩机的电力的上一次循环以来压缩机12第一次被激活。电力循环在例如以下情况下会发生：至压缩机的电力断开并且然后通过使压缩机的电力开关或与压缩机相关联的断路器开关循环来使得至压缩机的电力重新连接。压缩机12和/或控制模块22可以具有每当至压缩机的电力循环时被重置的存储标志。在这样的情况下，控制模块22可以监视存储标志以确定当前的压缩机激活是否将是从上一电力循环以来的第一次激活。
在1308处，在当前的压缩机激活将不是从上一电力循环以来的第一次激活时，方法和控制算法1300进行至1310，并且控制模块22循环回到1304并且继续监视循环命令。
在1308处，在当前的压缩机激活将是从上一电力循环以来的第一次激活时，控制模块22进行至1312并且以可获得的最大容量级操作压缩机达预定时段，例如十分钟或十五分钟。另外，如上面详细讨论的，控制模块22可以提供对压缩机12的当前级的图形指示。以该方式，承包商能够通过查看压缩机12的当前级的图形指示来确认压缩机12正以可获得的最大容量级操作。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”来代替。术语“模块”可以指代以下项、是以下项的一部分、或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或组)；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或以上的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
模块可以包括一个或更多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开内容的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块来实现某个功能。
如上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包括结合附加的处理器电路执行来自一个或更多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的提及包括分立晶片上的多个处理器电路、单个晶片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程，或以上的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括结合附加存储器存储来自一个或更多个模块的一些或全部代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质不包括通过介质(例如在载波上)传播的暂态电或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的且非暂态的。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例有非易失性存储器电路(例如闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模型只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以由通过配置通用计算机执行体现在计算机程序中的一个或更多个特定功能而创建的专用计算机来部分地或完全地实现。上述功能块、流程组件和其他元件用作软件说明，其可以通过有经验的技术人员或编程人员的例行工作被译为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或更多个操作系统、用户应用、后台服务和后台应用等。
计算机程序可以包括：(i)用于解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)；(ii)汇编代码；(iii)由编译器从源代码生成的目标代码；(iv)用于由解译器执行的源代码；(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可以使用来自包括以下的语言的句法来编写：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、
Figure GDA0002271251210000251
Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、
Figure GDA0002271251210000252
HTML5、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、
Figure GDA0002271251210000253
Lua和
Figure GDA0002271251210000254
除非使用短语“用于……的装置”明确记载了一个元件，或者除非在使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”的方法权利要求的情况下，否则权利要求书中记载的元件都不是35 U.S.C§112(f)的含义内的装置加功能(means-plus-function)元件。
出于说明和描述的目的提供了对实施方式的以上描述。其并非旨在是详尽的或限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常并不限于该特定实施方式，而是在适用情况下能够互换并且可以用于所选实施方式，即使未具体示出或描述。这些元件或特征可以以许多方式来变化。这样的变化并不视为脱离本公开内容，而是所有这样的修改旨在被包括在本公开内容的范围内。

Claims (32)

1.一种气候控制系统，包括：
可变容量压缩机，其能够以第一容量和以比所述第一容量高的第二容量操作；
室外空气温度传感器，其生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据；
控制模块，其接收来自恒温器的需求信号，其确定与所述室外空气温度传感器的通信是否已经中断，并且其响应于确定与所述室外空气温度传感器的通信并未中断而以第一模式操作所述可变容量压缩机，并且响应于确定与所述室外空气温度传感器的通信已经中断和由所述室外空气温度数据指示的所述室外空气温度在预定温度范围之外中的至少之一而以故障模式操作所述可变容量压缩机；
其中，所述控制模块通过基于所述需求信号和所述室外空气温度数据在所述第一容量与所述第二容量之间切换所述可变容量压缩机来以所述第一模式操作所述可变容量压缩机，并且通过基于所述需求信号以所述第一容量和所述第二容量中的至少之一操作所述可变容量压缩机来以所述故障模式操作所述可变容量压缩机。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述故障模式包括仅以所述第一容量来操作所述可变容量压缩机。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述故障模式包括仅以所述第二容量来操作所述可变容量压缩机。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述故障模式包括以所述第一容量操作所述可变容量压缩机达第一预定时段以及以所述第二容量操作所述可变容量压缩机达第二预定时段。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制模块响应于确定与所述室外空气温度传感器的通信已经中断并且所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作而生成警报。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制模块向以下中的至少之一输出所述警报：所述控制模块上的指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的图形显示器；显示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的所述恒温器；包括所述可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括所述可变容量压缩机的气候控制系统的子控制器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，当以所述故障模式控制所述可变容量压缩机时，所述控制模块接收并且使用从在线天气数据源和具有wifi功能的恒温器中的至少之一直接获得的本地小时天气数据。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，当以所述故障模式控制所述可变容量压缩机时，所述控制模块响应于确定与所述室外空气温度传感器的通信已经重新建立以及确定由所述室外空气温度数据指示的所述室外空气温度在所述预定温度范围内中的至少之一而切换至所述第一模式，并且随后将预定运行时间用于基于所述室外空气温度数据以所述第一容量和所述第二容量操作所述可变容量压缩机。
9.一种用于气候控制的方法，包括：
利用控制模块接收来自恒温器的需求信号；
利用所述控制模块确定以下中的至少之一：与生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据的室外空气温度传感器的通信已经中断；以及由所述室外空气温度数据指示的所述室外空气温度在预定温度范围之外；
利用所述控制模块操作能够以第一容量和以比所述第一容量高的第二容容量操作的可变容量压缩机，所述控制模块响应于确定存在与所述室外空气温度传感器和所述控制模块的通信以及由所述室外空气温度数据指示的所述室外空气温度在所述预定范围内而以第一模式操作所述可变容量压缩机，所述控制模块响应于确定与所述室外空气温度传感器的通信已经中断以及由所述室外空气温度数据指示的所述室外空气温度在所述预定温度范围之外中的至少之一而以故障模式操作所述可变容量压缩机；
其中，所述控制模块通过基于所述需求信号和所述室外空气温度数据在所述第一容量与所述第二容量之间切换所述可变容量压缩机来以所述第一模式操作所述可变容量压缩机，以及通过基于所述需求信号以所述第一容量和所述第二容量中之一操作所述可变容量压缩机来以所述故障模式操作所述可变容量压缩机。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述故障模式包括仅以所述第一容量来操作所述可变容量压缩机。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述故障模式包括仅以所述第二容量来操作所述可变容量压缩机。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述故障模式包括以所述第一容量操作所述可变容量压缩机达第一预定时段以及以所述第二容量操作所述可变容量压缩机达第二预定时段。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：利用所述控制模块响应于确定与所述室外空气温度传感器的通信已经中断并且所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作而生成警报。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括利用所述控制模块向以下中的至少之一输出所述警报：所述控制模块上的指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的图形显示器；显示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的所述恒温器；包括所述可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括所述可变容量压缩机的所述气候控制系统的子控制器。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括：利用所述控制模块当以所述故障模式控制所述可变容量压缩机时接收并且使用从在线天气数据源和具有wifi功能的恒温器中的至少之一直接获得的本地小时天气数据。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，当以所述故障模式控制所述可变容量压缩机时，所述控制模块响应于确定与所述室外空气温度传感器的通信已经重新建立以及确定由所述室外空气温度数据指示的所述室外空气温度在所述预定温度范围内中的至少之一而切换至所述第一模式并且随后将预定运行时间用于基于所述室外空气温度数据以所述第一容量和所述第二容量操作所述可变容量压缩机。
17.一种气候控制系统，包括：
可变容量压缩机，其能够以第一容量和以比所述第一容量高的第二容量操作；
室外空气温度传感器，其生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据；
电流传感器，其生成与传送至所述可变容量压缩机的电流对应的电流数据；
控制模块，其接收室外空气温度数据、电流数据以及来自恒温器的需求信号，其基于所述室外空气温度数据和所述需求信号在所述第一容量与所述第二容量之间切换所述可变容量压缩机，以及，其确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量与所述第二容量之间切换时所述电流数据是否指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化；
其中，响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量与所述第二容量之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化，所述控制模块执行以下中至少之一：以故障模式操作所述可变容量压缩机；生成指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的警报；以及，缓解措施。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述电流传感器测量传送至包括所述可变容量压缩机的室外冷凝单元的电流。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制模块响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量模式与所述第二容量模式之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化而以所述故障模式操作所述可变容量压缩机，并且其中，所述控制模块确定所述可变容量压缩机被卡在以所述第一容量操作的状态还是被卡在以所述第二容量操作的状态。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制模块响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量与所述第二容量之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化而生成所述警报，并且其中，所述控制模块向以下中的至少之一输出所述警报：所述控制模块上的指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的图形显示器；指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的所述恒温器；包括所述可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括所述可变容量压缩机的所述气候控制系统的子控制器。
21.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制模块响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量与所述第二容量之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化而执行缓解措施，所述缓解措施包括以下中的至少之一：响应于所述室外空气温度在预定温度范围内而在预定时段之后使所述可变容量压缩机循环；操作室内风扇以吹动空气通过连接至所述可变容量压缩机的蒸发器旋管；以及，增加所述室内风扇的风扇速度以吹动空气通过连接至所述可变容量压缩机的所述蒸发器旋管。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述控制模块确定所述可变容量压缩机被卡在以所述第一容量操作的状态还是被卡在以所述第二容量操作的状态，并且基于所述可变容量压缩机被卡在以所述第一容量操作的状态还是被卡在以所述第二容量操作的状态来确定要执行的所述缓解措施。
23.一种用于气候控制的方法，包括：
利用室外空气温度传感器生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据；
利用电流传感器生成与传送至可变容量压缩机的电流对应的电流数据；
利用控制模块接收所述室外空气温度数据、所述电流数据以及来自恒温器的需求信号；
利用所述控制模块基于所述室外空气温度数据和所述需求信号在第一容量下的操作与比所述第一容量高的第二容量下的操作之间切换所述可变容量压缩机；
利用所述控制模块确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量模式与所述第二容量模式之间切换时所述电流数据是否指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化；
利用所述控制模块响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量与所述第二容量之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化而执行以下中的至少之一：以故障模式操作所述可变容量压缩机；生成指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的警报；以及，缓解措施。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述电流传感器测量传送至包括所述可变容量压缩机的室外冷凝单元的电流。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述控制模块响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量模式与所述第二容量模式之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化而以所述故障模式操作所述可变容量压缩机，并且其中，所述控制模块确定所述可变容量压缩机被卡在以所述第一容量操作的状态还是被卡在以所述第二容量操作的状态。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，所述控制模块响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量模式与所述第二容量模式之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化而生成警报，所述方法还包括利用所述控制模块向以下中的至少之一输出所述警报：所述控制模块上的指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的图形显示器；指示所述可变容量压缩机正以所述故障模式操作的所述恒温器；包括所述可变容量压缩机的气候控制系统的系统控制器；以及，包括所述可变容量压缩机的所述气候控制系统的子控制器。
27.根据权利要求23所述的方法，其中，所述控制模块响应于确定当所述可变容量压缩机在所述第一容量与所述第二容量之间切换时所述电流数据未指示正传送至所述可变容量压缩机的电流的期望变化而执行缓解措施，所述缓解措施包括以下中的至少之一：响应于所述室外空气温度在预定温度范围内而在预定时段之后使所述可变容量压缩机循环；操作室内风扇以吹动空气通过连接至所述可变容量压缩机的蒸发器旋管；以及，增加所述室内风扇的风扇速度以吹动空气通过连接至所述可变容量压缩机的所述蒸发器旋管。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述控制模块确定所述可变容量压缩机被卡在以所述第一容量操作的状态还是被卡在以所述第二容量操作的状态，并且基于所述可变容量压缩机被卡在以所述第一容量操作的状态还是被卡在以所述第二容量操作的状态来确定要执行的所述缓解措施。
29.一种气候控制系统，包括：
可变容量压缩机，其能够以第一容量和以比所述第一容量高的第二容量操作；
室外空气温度传感器，其生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据；
控制模块，其接收来自恒温器的需求信号，其响应于接收到所述需求信号而确定所述可变容量压缩机从所述可变容量压缩机的最近的电力循环以来是否已经被激活，其响应于确定所述可变容量压缩机从所述可变容量压缩机的所述最近的电力循环以来尚未被激活而以所述第二容量操作所述可变容量压缩机达至少预定时段，以及，其响应于确定所述可变容量压缩机从所述可变容量压缩机的所述最近的电力循环以来已经被激活而基于所述需求信号和当前室外空气温度在所述第一容量与所述第二容量之间切换所述可变容量压缩机。
30.根据权利要求29所述的系统，还包括生成与传送至所述可变容量压缩机的电流对应的电流数据的电流传感器，其中，所述控制模块响应于基于所述电流数据确定从所述可变容量压缩机的所述最近的电力循环以来所述可变容量压缩机尚未被激活而验证所述可变容量压缩机正以所述第二容量操作，并且输出指示所述控制模块验证所述可变容量压缩机正以所述第二容量操作的警报。
31.一种用于气候控制的方法，包括：
利用室外空气温度传感器生成对应于室外空气温度的室外空气温度数据；
利用控制模块接收来自恒温器的需求信号；
利用所述控制模块响应于接收到所述需求信号而确定从可变容量压缩机的最近的电力循环以来所述可变容量压缩机是否已经被激活，所述可变容量压缩机能够以第一容量和以比所述第一容量高的第二容量操作；
利用所述控制模块响应于确定从所述可变容量压缩机的所述最近的电力循环以来所述可变容量压缩机尚未被激活而以所述第二容量操作所述可变容量压缩机达至少预定时段；
利用所述控制模块响应于确定从所述可变容量压缩机的所述最近的电力循环以来所述可变容量压缩机已经被激活而基于所述需求信号和当前室外空气温度在所述第一容量与所述第二容量之间切换所述可变容量压缩机。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括：
利用电流传感器生成与传送至所述可变容量压缩机的电流对应的电流数据；
利用所述控制模块响应于基于所述电流数据确定从所述可变容量压缩机的所述最近的电力循环以来所述可变容量压缩机尚未被激活而验证所述可变容量压缩机正以所述第二容量操作；
利用所述控制模块输出指示所述控制模块验证所述可变容量压缩机正以所述第二容量操作的警报。
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