CN108626935B - 冰箱及其压缩机频率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冰箱及其压缩机频率控制方法，其中方法包括：将压缩机的运行周期分为多个运行阶段，在每个运行阶段判断所述侧板的温度是否满足该运行阶段的所述压缩机的升频条件，在满足升频条件的情况下提升压缩机的频率。在本发明中，压缩机的整个制冷运行周期被分为多个运行阶段，每个运行阶段内，压缩机的频率保持固定，在运行阶段的末段时刻，压缩机的频率上升。通过多阶段的频率提升，压缩机频率最终达到最大阈值频率。本发明针对现有技术中一次性控制压缩机达到较高频率而造成能量损失的缺陷。在压缩机刚开启时，控制压缩机以低频运行，并逐渐提高压缩机运行频率，减少了压缩机在刚开启时造成的摩擦功率损耗，提高了能源利用效率。

Description

冰箱及其压缩机频率控制方法

技术领域

本发明涉及冷藏冷冻领域，特别涉及一种冰箱及其压缩机频率控制方法。

背景技术

在冰箱初次上电时，冰箱的压缩机要连续不停机运行一段时间(一般为4小时)，为间室提供冷量，冷藏间室和冷冻间室的温度一直处于下降状态，直到达到间室的设定温度之后，冰箱压缩机开始进入停机阶段。

现有的冰箱在压缩机刚启动时就控制压缩机以较高的转速运行。由于压缩机的润滑系统没有完全运转好，压缩机的输入功率，有一大部分转化为压缩机的摩擦功率，只有一小部分对制冷剂做功。因此这段时间中，压缩机的COP(即制冷性能系数)将是最低的，低COP会造成电能损耗。同时压缩机的摩擦功率基本上用于压机内部的发热，影响了压缩机的寿命，而其中的一部分热量传递给了制冷剂，导致制冷剂的温度升高，侧板冷凝器的温度升高，影响制冷效率。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的冰箱及其压缩机频率控制方法。

本发明的一个目的是为了提高冰箱能源利用效率。

本发明的另一个目的是为了确定压缩机升频的最佳时间点。

一方面，本发明提供了一种冰箱的压缩机频率控制方法，冰箱包括由压缩机、蒸发器和冷凝器组成的制冷循环系统，冷凝器设置于冰箱箱体的侧板内，压缩机频率控制方法包括：将压缩机的运行周期分为多个运行阶段，每个运行阶段内压缩机的频率保持不变；在每个运行阶段开始的预设时间段内持续检测侧板的温度，并判断侧板的温度是否满足该运行阶段的压缩机的升频条件；若是，在上一个运行阶段的基础上提升压缩机的频率，并进入下一个运行阶段；若否，保持当前运行阶段的压缩机频率运行。

可选地，在每个运行阶段开始的预设时间段内持续检测侧板的温度，并判断侧板的温度是否满足该运行阶段的压缩机的升频条件的步骤包括：获取预设时间段内侧板达到的温度最大值；等待预设时间段结束，获取预设时间段结束时刻侧板温度；计算温度最大值与预设时间段结束时刻侧板温度的差值；判断差值是否大于阈值差值；若是，则满足该运行阶段的升频条件；若否，则不满足该运行阶段的升频条件。

可选地，保持当前运行阶段的压缩机频率运行的步骤之后还包括：等待侧板温度继续降低，直至温度最大值与侧板温度的差值大于阈值差值；在上一个运行阶段的基础上提升压缩机的频率，并进入下一个运行阶段。

可选地，在上一个运行阶段的基础上提升压缩机的频率的步骤之后还包括：判断压缩机的运行频率是否达到最高阈值频率；若是，保持压缩机以最高阈值频率持续运行，并停止进入下一个运行阶段。

可选地，将压缩机的运行周期分为多个运行阶段的步骤之前还包括：启动压缩机，驱动压缩机以初始频率运行；其中初始频率根据冰箱储物空间的容积进行确定。

另一方面，本发明还提供了一种冰箱，包括：箱体，其内部形成储物空间；由压缩机、蒸发器和冷凝器组成的制冷循环系统，冷凝器设置于冰箱箱体的侧板内；温度检测装置，设置于侧板上，用于在每个压缩机的运行阶段内持续检测侧板的温度；和控制装置，与压缩机电连接，配置成在每个运行阶段内控制压缩机的频率保持不变；以及在侧板的温度满足运行阶段的升频条件的情况下，在上一个运行阶段的基础上提升压缩机的频率；在侧板的温度不满足运行阶段的升频条件的情况下，控制压缩机保持当前运行阶段的频率运行。

可选地，控制装置还包括：温度获取模块，配置成获取每个运行阶段开始的预设时间段内侧板达到的温度最大值；以及等待预设时间段结束，获取预设时间段结束时刻侧板温度；计算模块，配置成计算温度最大值与预设时间段结束时刻侧板温度的差值；以及判断模块，配置成在差值大于阈值差值的情况下，确定满足运行阶段的升频条件；以及成在差值小于或等于阈值差值的情况下，确定不满足升频条件。

可选地，控制装置还配置成：等待侧板温度继续降低，直至温度最大值与侧板温度的差值大于阈值差值后，在上一个运行阶段的基础上提升压缩机的频率，并进入下一个运行阶段。

可选地，控制装置还配置成：在压缩机的运行频率达到最高阈值频率的情况下，保持压缩机以最高阈值频率持续运行，并停止进入下一个运行阶段。

可选地，控制装置还配置成：启动压缩机，驱动压缩机以初始频率运行；其中初始频率根据冰箱储物空间的容积进行确定。

本发明提供了一种冰箱的压缩机频率控制方法，包括：将压缩机的运行周期分为多个运行阶段，在每个运行阶段判断所述侧板的温度是否满足该运行阶段的所述压缩机的升频条件，在满足升频条件的情况下提升压缩机的频率。在本发明中，压缩机的整个制冷运行周期被分为多个运行阶段，每个运行阶段内，压缩机的频率保持固定，在运行阶段的末段时刻，压缩机的频率上升。通过多阶段的频率提升，压缩机频率最终达到最大阈值频率。本发明针对现有技术中，一次性控制压缩机达到较高频率而造成能量损失的缺陷。在压缩机刚开启时，控制压缩机以低频运行，并逐渐提高压缩机运行频率，减少了压缩机在刚开启时造成的摩擦功率损耗，提高了能源利用效率。

进一步地，本发明的控制方法还包括：获取预设时间段内侧板达到的温度最大值以及预设时间段结束时刻所述侧板温度。计算所述温度最大值与所述预设时间段结束时刻所述侧板温度的差值。根据上述差值判断侧板温度是否达到升频条件。根据发明人研究发现，压缩机的制冷效率和箱体侧板温度(即冷凝器的温度)相关，在压缩机的润滑系统尚未运转好的情况下，压缩机一部分功率转化为摩擦热功率，并导致制冷剂和冷凝器(即侧板)温度升高，而在润滑系统运转好的情况下，冷凝器(即侧板)温度将会降低。因此压缩机的制冷效率和侧板的温度相关。在本发明的方法中，根据侧板温度确定压缩机的升频时间点，在压缩机的制冷效率提升至一定程度后再对压缩机进行升频。防止润滑系统尚未运转好的情况下就提升压缩机频率，从而进一步避免了压缩机的功率损失。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的冰箱的结构示意框图；

图2是根据本发明一个实施例的冰箱的压缩机频率控制方法的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的冰箱的压缩机频率控制方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例首先提供了一种冰箱，该冰箱包括：箱体、压缩机100、蒸发器300、冷凝器200、温度检测装置600和控制装置500。箱体内部形成储物空间，储物空间进一步包括：冷藏间室和冷冻间室。压缩机100、蒸发器300和冷凝器200通过冷媒管路串联组成制冷循环系统，冰箱的制冷循环原理是本领域技术人员所熟知的，这里不再详细描述。冷凝器200设置于冰箱箱体的侧板110的发泡层内，以便于冷凝器200能够与箱体外侧的空气接触换热。因此在本实施例中，侧板110的温度与冷凝器200温度具有直接关联，通过检测侧板110的温度可以在一定程度上获知冷凝器200的温度大小。在本实施例中，压缩机100为变频压缩机100，即其运行频率可以受控地发生改变，在本实施例中，在压缩机100初次上电启动的一段时间内，压缩机100的运行频率逐渐上升。具体地，压缩机100的整个制冷运行周期被分为多个运行阶段，每个运行阶段内，压缩机100的频率保持固定，在运行阶段的末端时刻，压缩机100的频率上升并进入下一个运行阶段。通过多阶段的频率提升，压缩机100频率最终达到最大阈值频率并保持恒频运行。在每个运行阶段中，压缩机100的制冷效率由高到低变化，因此侧板110的温度会先到达一最大值，然后开始下降。

温度检测装置600设置于侧板110上，用于在每个压缩机100的运行阶段内持续检测侧板110的温度。在本实施例中，温度检测装置600可以为一温度传感器。

控制装置500与压缩机100电连接，配置成在每个运行阶段内控制压缩机100的频率保持不变；以及在侧板110的温度满足运行阶段的升频条件的情况下，在上一个运行阶段的基础上提升压缩机100的频率；在侧板110的温度不满足运行阶段的升频条件的情况下，控制压缩机100保持当前运行阶段的频率运行。

具体地，控制装置500还包括：温度获取模块510、计算模块520和判断模块530。温度获取模块510配置成获取每个运行阶段开始的预设时间段内侧板110达到的温度最大值；以及等待预设时间段结束，获取预设时间段结束时刻侧板110温度。在本实施例中，温度获取模块510与温度检测装置600电路连接，以接收温度检测装置600检测到的数据。例如：在本实施例中，压缩机100运行周期分为低频阶段、中频阶段和高频阶段共三个运行阶段，其中在低频阶段内，预设时间段可以设定为60min，即在低频阶段刚开始的60min分钟内，温度获取模块510分别获取60min内侧板110温度达到的最大值以及在60min结束时刻侧板110的瞬时温度值。在中频阶段和高频阶段，温度获取模块510同样接收上述两个数据。

计算模块520配置成计算上述温度最大值与预设时间段结束时刻侧板110温度的差值。例如，在本实施例中的低频阶段，温度获取模块510分别获取60min内侧板110温度达到的最大值T_max以及在60min结束时刻侧板110的瞬时温度值T，计算模块520计算得到差值ΔT＝T_max-T。

判断模块530配置成在上述差值大于阈值差值的情况下，确定满足运行阶段的升频条件；以及成在上述差值小于或等于阈值差值的情况下，确定不满足升频条件。该升频条件主要用于判断侧板110温度是否降低到足够低的温度，以确保压缩机的制冷效率已经上升至允许其升频的程度。在本实施例中，上述阈值差值设置为2℃，当ΔT>2℃，即侧板110温度降低至小于其最高温度2℃的低温时，确定达到升频条件，即开始对压缩机100进行升频。若ΔT≤2℃，则确定未达到升频条件。

若判断模块530确定达到升频条件时，控制装置500即控制压缩机100升频。在本实施例中，控制装置500控制压缩机100由低频阶段进入中频阶段，或由中频阶段进入高频阶段。若判断模块530确定侧板110温度未达到升频条件时，控制装置500还配置成：等待侧板110温度继续降低，直至温度最大值与侧板110温度的差值大于阈值差值后，在上一个运行阶段的基础上提升压缩机100的频率，并进入下一个运行阶段。若定侧板110温度未达到升频条件，控制装置500暂缓压缩机100升频，等待侧板110温度进一步地降低，并最终满足升频条件时，控制装置500再控制压缩机100升频。

在本实施例中，压缩机100设置有最高阈值频率，当压缩机100的运行频率达到最高阈值频率时，控制装置500保持压缩机100以最高阈值频率持续运行，并停止进入下一个运行阶段，以避免压缩机100超负荷运行。

本发明还提供了一种冰箱的压缩机100频率控制方法。图2是根据本发明一个实施例的冰箱压缩机100的频率控制方法的示意图。该方法一般性地包括：

步骤S202，将压缩机100的运行周期分为多个运行阶段，每个运行阶段内压缩机100的频率保持不变。上述多个运行阶段是指压缩机100的不同运行频率阶段，在本实施例中，每个压缩机100的运行周期可分为低频阶段(即压缩机100以较低的频率运行)、中频阶段(即压缩机100以中等的频率运行)和高频阶段(即压缩机100以较高的频率运行)。在冰箱的实际运行过程中，压缩机100由低频阶段逐渐进入到高频阶段，也就是说压缩机100的频率会随运行时间逐渐上升。

步骤S204，在每个运行阶段开始的预设时间段内持续检测侧板110温度。在本实施例中，每个运行阶段内，只有当侧板110温度满足该运行阶段的升频条件的情况下，才控制压缩机100升频。由于在压缩机100刚开启时，润滑系统没有完全运转好，压缩机100的输入功率，有一大部分转化为压缩机100的摩擦功率，只有一小部分对制冷剂做功。其中的一部分摩擦功率以热量的形式传递给了制冷剂，导致制冷剂的温度升高，冷凝器200以及侧板110的温度较高。随着制冷过程的进行，润滑系统转好，制冷效率会逐渐提升，冷凝器200以及侧板110的温度会逐渐降低。因此，在冷凝器200或侧板110温度较高时，压缩机100的制冷效率较低，此时不宜提高压缩机100的频率，而应该控制压缩机100以较低的频率运行。在冷凝器200或侧板110温度降低至一定程度后，再控制压缩机100升频。

步骤S206，判断侧板110的温度是否满足该运行阶段的压缩机100的升频条件。基于上述思想，在本实施例中设置升频条件。当检测到侧板110的温度达到升频条件时，压缩机100制冷效率上升，压缩机100开始升频。在本实施例中，上述升频条件根据每个运行阶段开启的预设时间段内侧板110出现的温度最大值与预设时间段结束时刻侧板110温度的差值进行设定。在本实施例中，压缩机100运行周期分为低频阶段、中频阶段和高频阶段。以低频阶段为例，低频阶段的预设时间段设置为60min，在低频阶段刚开始的60min分钟内，分别获取60min内侧板110温度达到的最大值T_max以及在60min结束时刻侧板110的瞬时温度值T，并计算得到差值ΔT＝T_max-T。低频阶段的升频条件为ΔT>2℃。中频阶段和高频阶段的运行过程和低频阶段类似，这里不再进行赘述。另外，需要说明的是，每个阶段的预设时间段可以不一样，比如中频阶段的预设时间段可以设置为120min。升频条件也可以设置为不同，比如在另外一些实施例中，升频条件可以为ΔT>3℃。

步骤S208，若步骤S206的判断结果为是，在上一个运行阶段的基础上提升压缩机100的频率，并进入下一个运行阶段。若侧板110温度达到升频条件，证明压缩机100的制冷效率已提高至可以进行升频的程度，此时在上一个运行阶段的运行频率的基础上进一步提升压缩机100的频率。上述升频过程在短时间内完成，升频后压缩机100进入下一个运行阶段。在本实施例中，若在低频阶段的预设时间段结束时，确定侧板110温度满足升频条件，则控制压缩机100升频，并进入中频阶段。

步骤S210，若步骤S206的判断结果为否，保持当前运行阶段的压缩机100频率运行。若侧板110温度未达到升频条件，证明压缩机100的制冷效率依然很低，此时暂时不进行升频，压缩机100仍按照原有的频率(即上个运行阶段的频率)运行。在本实施例中，若在低频阶段的预设时间段结束时，确定侧板110温度不满足升频条件，则控制压缩机100继续以低频运行。也就是说，低频阶段可能持续60min或更长的时间。

图3是根据本发明一个实施例的冰箱压缩机100的频率控制方法的流程图。该方法包括以下步骤：

步骤S302，根据储物空间确定压缩机100的初始频率。一般而言，储物空间容积越大，压缩机100设定的初始频率越高。例如400L以下的冰箱可以以40Hz的初始频率启动，400L到600L以46Hz启动，600z以上的冰箱以53Hz启动。这样做的目的是可以保护压缩机100的润滑系统，因为容积越大，冰箱侧板110冷凝器200的面积就越大，散热能力就越好，所以容积越小的冰箱，需要以越小的频率启动。

步骤S304，控制压缩机100以低频运行60min。压缩机100刚开始启动后进入低频阶段，在本实施例中，所谓低频即压缩机100的初始频率，即可以为53Hz。在本发明另外一些实施例中，低频也可为略高于初始频率，例如可以设置为60Hz。在低频运行的60min内，压缩机100的制冷效率逐渐升高，侧板110的温度逐渐降低。

步骤S306，判断侧板110温度T是否满足低频阶段的升频条件：T<T_max1-2。其中T为60min结束时侧板110的瞬时温度，T_max1为60min内侧板110达到的最高温度值。在本实施例中，首先计算60min内侧板110温度最大值与60min结束时刻侧板110温度的差值；通过判断差值是否大于阈值差值确定侧板110温度是否已经满足升频条件。在本实施例中，阈值差值设定为2℃。

步骤S308，若步骤S306的判断结果为是，退出低频运行，进入中频运行。在本实施例中，中频设置为86Hz。

步骤S310，若步骤S306的判断结果为否，控制压缩机100继续以低频运行。

步骤S312，等待侧板110温度T满足：T<T_max1-2退出低频运行，进入中频运行。在压缩机100继续以低频运行的过程中，侧板110的温度会进一步地降低，直至当前的侧板110温度T满足：T<T_max1-2时(上述T_max1仍为前60min出现的侧板110温度最大值)，进入中频运行。

步骤S314，控制压缩机100以中频运行120min。

步骤S316，判断侧板110温度T是否满足中频阶段的升频条件：T<T_max2-2。其中T为120min结束时侧板110的瞬时温度，T_max2为120min内侧板110达到的最高温度值。在本实施例中，首先计算120min内侧板110温度最大值与120min结束时刻侧板110温度的差值；通过判断差值是否大于阈值差值确定侧板110温度是否已经满足升频条件。其具体过程与低频阶段的运行过程相类似，这里不再进行详细描述。

步骤S318，若步骤S316的判断结果为是，退出中频运行，进入高频运行。在本实施例中，高频设置为114Hz。

步骤S320，若步骤S316的判断结果为否，控制压缩机100继续以中频运行。

步骤S322，等待侧板110温度T满足：T<T_max2-2退出中频运行，进入高频运行。在压缩机100继续以中频运行的过程中，侧板110的温度会进一步地降低，直至当前的侧板110温度T满足：T<T_max2-2时(上述T_max2仍为前120min出现的侧板110温度最大值)，进入高频运行。

步骤S324，控制压缩机100以高频运行60min。

步骤S326，进入128Hz恒频率运行。在本实施例中，压缩机100设置有最高阈值频率，即128Hz，当压缩机100的运行频率达到最高阈值频率时，保持以最高阈值频率持续运行，并停止进入下一个运行阶段。在本实施例中，压缩机100在高频阶段进一步升频将会超过128Hz，此时控制压缩机100按照最高阈值频率运行，不再对压缩机100进行升频。

步骤S328，控制压缩机100以128Hz恒频率运行直至间室温度达到目标温度，然后控制压缩机100停机，结束本周期的制冷过程。

在本发明另一些实施例中，压缩机100的每个运行周期不局限于只包括三个运行阶段，还可以包括三个以上的运行阶段。例如：每个运行周期包括：第一阶段、第二阶段、第三阶段、第四阶段……等等。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种冰箱的压缩机频率控制方法，所述冰箱包括由压缩机、蒸发器和冷凝器组成的制冷循环系统，所述冷凝器设置于所述冰箱箱体的侧板内，所述压缩机频率控制方法包括：

将压缩机的运行周期分为多个运行阶段，每个所述运行阶段内所述压缩机的频率保持不变；

在每个运行阶段开始的预设时间段内持续检测所述侧板的温度，并判断所述侧板的温度是否满足该运行阶段的所述压缩机的升频条件；

所述在每个运行阶段开始的预设时间段内持续检测所述侧板的温度，并判断所述侧板的温度是否满足该运行阶段的所述压缩机的升频条件的步骤包括：

获取预设时间段内所述侧板达到的温度最大值；

等待所述预设时间段结束，获取所述预设时间段结束时刻所述侧板温度；

计算所述温度最大值与所述预设时间段结束时刻所述侧板温度的差值；

判断所述差值是否大于阈值差值；

若是，则满足该运行阶段的所述升频条件，在上一个所述运行阶段的基础上提升所述压缩机的频率，并进入下一个所述运行阶段；

若否，则不满足该运行阶段的所述升频条件，保持当前所述运行阶段的所述压缩机频率运行。

2.根据权利要求1所述的压缩机频率控制方法，其中保持当前所述运行阶段的所述压缩机频率运行的步骤之后还包括：

等待所述侧板温度继续降低，直至所述温度最大值与所述侧板温度的差值大于所述阈值差值；

在上一个所述运行阶段的基础上提升所述压缩机的频率，并进入下一个所述运行阶段。

3.根据权利要求1所述的压缩机频率控制方法，其中在上一个所述运行阶段的基础上提升所述压缩机的频率的步骤之后还包括：

判断所述压缩机的运行频率是否达到最高阈值频率；

若是，保持所述压缩机以所述最高阈值频率持续运行，并停止进入下一个所述运行阶段。

4.根据权利要求1所述的压缩机频率控制方法，其中将压缩机的运行周期分为多个运行阶段的步骤之前还包括：

启动所述压缩机，驱动所述压缩机以初始频率运行；其中

所述初始频率根据所述冰箱储物空间的容积进行确定。

5.一种冰箱，包括：

箱体，其内部形成储物空间；

由压缩机、蒸发器和冷凝器组成的制冷循环系统，所述冷凝器设置于所述冰箱箱体的侧板内；

温度检测装置，设置于所述侧板上，用于在每个所述压缩机的运行阶段内持续检测所述侧板的温度；和

控制装置，与所述压缩机电连接，配置成在每个所述运行阶段内控制所述压缩机的频率保持不变；以及在所述侧板的温度满足所述运行阶段的升频条件的情况下，在上一个所述运行阶段的基础上提升所述压缩机的频率；在所述侧板的温度不满足所述运行阶段的升频条件的情况下，控制所述压缩机保持当前所述运行阶段的频率运行；

所述控制装置还包括：

温度获取模块，配置成获取每个运行阶段开始的预设时间段内所述侧板达到的温度最大值；以及等待所述预设时间段结束，获取所述预设时间段结束时刻所述侧板温度；

计算模块，配置成计算所述温度最大值与所述预设时间段结束时刻所述侧板温度的差值；以及

判断模块，配置成在所述差值大于阈值差值的情况下，确定满足所述运行阶段的所述升频条件；以及成在所述差值小于或等于所述阈值差值的情况下，确定不满足所述升频条件。

6.根据权利要求5所述的冰箱，其中所述控制装置还配置成：

等待所述侧板温度继续降低，直至所述温度最大值与所述侧板温度的差值大于所述阈值差值后，在上一个所述运行阶段的基础上提升所述压缩机的频率，并进入下一个所述运行阶段。

7.根据权利要求5所述的冰箱，其中所述控制装置还配置成：

在所述压缩机的运行频率达到最高阈值频率的情况下，保持所述压缩机以所述最高阈值频率持续运行，并停止进入下一个所述运行阶段。

8.根据权利要求5所述的冰箱，其中所述控制装置还配置成：

启动所述压缩机，驱动所述压缩机以初始频率运行；其中所述初始频率根据所述冰箱储物空间的容积进行确定。

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