CN108627711B - 用于制冷系统的故障检测系统和方法以及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于制冷系统的故障检测系统和方法以及制冷系统，其中故障检测方法包括：获取所述电源输出电流或输出功率并且计算电源理论输出电流或输出功率，将所述电源输出电流或输出功率与所述电源理论输出电流或输出功率进行比较，以判断系统是否存在异常；以及在系统存在异常时，改变至少一个设备的工作状态，将所述至少一个设备的工作状态改变前和改变后的所述电源输出电流或输出功率进行比较，以判断所述至少一个设备是否存在异常。根据本发明的实施例的系统和方法能够及时且准确地检测制冷系统中大功率设备的故障。

Description

用于制冷系统的故障检测系统和方法以及制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷系统技术领域，更具体地，本发明涉及用于制冷系统的故障检测系统和方法以及制冷系统，尤其是运输制冷系统。

背景技术

在现有制冷系统，如运输制冷系统的设计中，大功率设备，例如冷凝风机电机或蒸发风机电机直接与电源连接。为避免经受大电流，控制器借助于如外部继电器等控制单元来控制各个大功率设备。控制器并未连接至电源与大功率设备之间的供电电路中，故无法监控大功率设备的工作状态。这就导致故障发生时，使用者无法及时获知从而使得冷箱温度失去控制或机组长时间运行在异常工况,降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制冷系统的故障检测系统和方法以及时且准确地检测到制冷系统中大功率设备的故障。

本发明的目的还在于提供一种能够及时且准确检测到大功率设备的故障的制冷系统，尤其是运输制冷系统。

本发明的目的还在于解决或至少缓解现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种用于制冷系统的故障检测方法，所述方法包括：

获取所述电源输出电流或输出功率并且计算电源理论输出电流或输出功率，将所述电源输出电流或输出功率与所述电源理论输出电流或输出功率进行比较，以判断系统是否存在异常；以及

在系统存在异常时，改变至少一个设备的工作状态，将所述至少一个设备的工作状态改变前和改变后的所述电源输出电流或输出功率进行比较，以判断所述至少一个设备是否存在异常。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于制冷系统的故障检测系统和制冷系统，其中运用了根据本发明的实施例的方法。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：

图1为带有根据本发明的实施例的故障检测系统的制冷系统的电路示意图；

图2示出了根据根据本发明的实施例的用于制冷系统的故障检测方法的基本流程；

图3示出了根据根据本发明的实施例的用于制冷系统的故障检测方法的初检流程；

图4示出了根据根据本发明的实施例的用于制冷系统的故障检测方法的细检流程的一部分；以及

图5示出了根据根据本发明的实施例的用于制冷系统的故障检测方法的细检流程的另一部分。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

参考图1，其示出了带有根据本发明的实施例的故障检测系统的制冷系统的电路示意图。根据本发明的实施例的制冷系统基本包括电源1，控制器2，电瓶3，部件4，并联的多个设备，包括第一设备5，第二设备6，第三设备7以及第四设备8。这些设备5,6,7,8可为大功率的设备，例如冷凝风机电机或蒸发风机电机。在一些实施例中，电源1可为运输车连给制冷系统供电的直流或交流发电机，在电动车或其它的实施例中，电源1可为给制冷系统供电的动力电池及其变压设备。在本实施例中，第一设备5和第二设备6为冷凝风机电机，第三设备7和第四设备8为蒸发风机电机。由于在各个设备的支路上存在大的电流，熔断保护装置包括第一熔断保护装置52，第二熔断保护装置62，第三熔断保护装置72以及第四熔断保护装置82提供在各个支路上。各个设备5,6,7,8的支路上还设置有用于各个设备的控制单元，包括第一控制单元51，第二控制单元61，第三控制单元71以及第四控制单元81。控制器2与各个控制单元控制连接。在一些实施例中，各个控制单元中的一个或更多可为继电器，控制器2可通过继电器来控制各个设备的开关。在一些实施例中，各个控制单元中的一个或更多可为高低速控制线，控制器可通过选择性地使高低速控制线连通，来使风机电机在不同转速下运行。在一些实施例中，各个控制单元中的一个或更多可为控制电路板，控制器可通过控制电路板来调节风机电机的转速。电源1与各个设备5，6,7,8电联接以形成供电回路向各个设备供电。可选地，电源1还与控制器2电联接以便向控制器2供电。电瓶3与电源1电联接，其提供系统启动时所需的电力并在系统正常工作时储存电力。控制器2可获得电源1的输出电流或输出功率。在一些实施例中，控制器2与电源1通讯，例如借助于LIN网络与电源1通讯以实时地获取电源1的输出电流或输出功率，这可通过获取电源1的激励电流，并基于实验数据拟合的激励电流与输出电流或输出功率的关系式来推算出电源1的输出电流或输出功率。控制器2还与制冷系统里的部件4控制连接以控制这些部件4，部件4可包括系统中的各种阀等等。控制器2还与各个设备的控制单元51,61,71,81控制连接以便控制各个设备。由于各个设备的支路上存在大的电流，未将控制器2直接连接在各个支路上，因此，尽管控制器2给各个控制单元发送控制指令，但控制器2无法直接获取各个设备的工作状态反馈。举例而言，即使在第一熔断保护装置52发生熔断时，控制器2也无法直接获知第一设备5停止工作。为了检测此类故障，控制器2执行以下所详述的步骤。

参考图2，控制器2所执行的检测方法大致包括：步骤S0开始检测，步骤S1初步检测，步骤S2精细检测以及步骤S3发出警报。

继续参考图3来详细介绍初步检测步骤，在初步检测步骤中主要比较电源输出电流或输出功率与理论输出电流或输出功率之间的差异，并在该差异显著时认为系统中存在设备异常。在一些实施例中，在根据本发明的故障检测方法的初步检测步骤中包括：步骤S11开始。步骤S12判断系统参数是否稳定，在制冷系统刚启动时或非稳定状态下，电源的输出电流或输出功率可能发生波动，为避免存在波动时的误诊断，在步骤S12内控制器2可设置一些参数来判断系统是否稳定。在一些实施例中，控制器2判断输出电流或输出功率是否稳定在一定区间内且持续一定时间，如输出电流或输出功率在正负百分之10内且持续30秒以上等，又例如，控制器2判断是否系统温度保持在一定区间内且持续一定时间等等。应当理解，系统参数不限于上述具体实施例。在控制器2判断系统参数未稳定时，则进入步骤S17，延迟一定时间如第一预定时间后再进行步骤S12的判断，例如延迟1分钟等。在控制器2判断系统参数稳定时，则进入步骤S13，获取电源的输出电流或输出功率。控制器2可通过LIN网络与电源1连接，并获取电源1的激励电流，并基于激励电流与输出电流或输出功率的关系来推算出电源1的输出电流或输出功率。备选地，控制器2也可通过其他方式获取电源1的输出电流或输出功率。在步骤S14中，控制器2根据系统的工作状态来计算出电源的理论输出电流或输出功率。由于系统中的各个大功率设备的工作状态由控制器2所发出的控制指令控制，因此控制器2可根据这些控制指令来预估各个设备的工作状态，并计算电源在此状态下的理论输出电流或输出功率，例如，控制器2可控制第一设备，第三设备在高转速下运行，第二设备，第四设备在低速下运行，则控制器2可计算出此工作状态下电源的理论输出电流或输出功率，也即在此状态下设备正常工作时各设备的消耗的电流或功率之和。应当理解，步骤S13和S14的先后可颠倒或可同时执行。随后在步骤S15中，将所述电源输出电流或输出功率与所述电源理论输出电流或输出功率进行比较，以判断系统是否存在异常。在一些实施例中，可基于电源输出电流或输出功率与电源理论输出电流或输出功率差值或比值来判断系统是否存在异常。以差值为例，在所述差值大于某一预定值时，则认为系统中存在设备未正常工作，则进入步骤S16，标记系统异常，若所述差值在预定范围内，则认为系统内不存在异常，进入步骤S18，延迟一定时间如1分钟后，重新进入步骤S12，再次检测。在步骤S15中，除基于电源输出电流或输出功率与电源理论输出电流或输出功率差值和比值来判断系统异常外，还可基于其他数学方法来处理电源输出电流或输出功率与电源理论输出电流或输出功率以获得参照标准并判断系统是否存在异常。此外，应理解，在步骤S16中标记系统异常仅意味着系统可能存在异常，而非系统必然存在异常，因此，在该步骤中可以不向用户发出警报。

继续参考图4和图5来详细介绍精细检测步骤，在图4所示的精细检测步骤中，改变至少一个设备的工作状态并比较改变工作状态前后的电源输出电流或输出功率，从而确定该至少一个设备是否存在异常。在一些实施例中，精细检测步骤包括步骤S20开始。在步骤S21中判断是否有系统异常标记，如没有则回到初步检测的步骤S11重新进行初步检测，如果有则进入步骤S22。在步骤S22中，类似于初步检测的步骤S12再次判断系统参数是否稳定，系统参数包括但不限于电源输出电流或输出功率，控制器的控制参数，制冷系统模式，制冷系统本身温度以及冷箱区域温度等等。在选取的判断标准参数保持稳定的情况下则进入步骤S24，否则则进入步骤S23延迟一定时间并重新开始精细检测。在步骤S24中判断当前状态是否满足改变至少一个设备工作状态的条件。例如，假设在制冷系统处于化霜模式，则不适合改变如冷凝风机电机和蒸发风机电机的工作状态。应当理解，该步骤的目的在于确保检测不会实质地影响制冷系统的正常运行。应当理解，步骤S22和步骤S24可颠倒或同时进行。因此，在当前状态不满足改变设备工作状态的条件时，则进入步骤S25，延迟第二预定时间如1分钟并重新进入步骤S21，如果当前状态满足改变工作状态的条件，则进入步骤S26。在步骤S26以及S28等步骤中判断各个设备是否检查完成，并逐个对各个设备进行检测，其中检测步骤S27可例如如图5所示的流程进行。

在针对第一设备的检查中，步骤S271记录改变设备工作状态前的电源输出电流或输出功率数据，其中控制器可例如同样通过LIN网络获取电源输出电流或输出功率。在S272中，控制器2通过第一控制单元51改变第一设备5的工作状态，例如，关闭第一设备5或者改变第一设备5的功率。在第一设备5为风机电机的情况下，可改变第一设备5的转速。在步骤S273中记录改变后电源的输出电流或输出功率。在步骤S274中，将第一设备的工作状态改变前和改变后的电源输出电流或输出功率进行比较，以判断第一设备是否存在异常。在一些实施例中，基于所述电机的工作状态改变前和改变后的所述电源输出电流或输出功率的差值或比值来判断所述电机是否存在异常。正常情况下，在改变第一设备工作状态后，电源的输出电流或输出功率将显著改变，在电机的工作状态改变前和改变后的电源输出电流或输出功率将存在变化，即它们的差值将大于预定值。然而，当它们的差值基本为零或小于预定值时可认为该第一设备已发生异常，即可能第一熔断保护装置52已熔断，使得第一设备断开。在一些实施例中，还可以基于其他数学方法来对第一设备的工作状态改变前和改变后的所述电源输出电流或输出功率进行处理，以获得参照标准并判断第一设备是否存在异常。在第一设备发生异常时，则进入步骤S31，发出第一设备异常警报，标记第一设备已检测，并重新回到步骤S24，如第一设备未发生异常，则进入步骤S275，标记第一设备已检测并回到步骤S24，并进入下一设备检测步骤。

在一些实施例中，控制器2设置成对制冷系统中的所有设备逐一进行检测。在另一些实施例中，控制器2可仅对部分设备进行检测，例如，在第一设备5和第二设备6为冷凝风机电机，而第三设备7和第四设备8为蒸发风机电机的情况下，可仅对第一设备5和第二设备6执行上述检测步骤。当初检提示系统存在异常，而已经进行的细检步骤提示第一设备5和第二设备6不存在异常时，可以不再对蒸发风机电机逐一检测，而是直接发出蒸发风机异常警报。

应当理解，在图5的实施例中，仅在步骤S272中对第一设备5的工作状态进行了一次改变，在备选实施例中，可对第一设备5的工作状态进行多次改变，例如两次或三次改变以更准确地确定第一设备5是否存在异常。例如，可执行以下步骤，记录电源输出电流或输出功率数据；控制器2通过第一控制单元51来关闭第一设备5；第二次记录电源输出电流或输出功率数据；控制器2通过第一控制单元51打开第一设备5；并第三次记录电源输出电流或输出功率数据。由此可获得两次改变设备工作状态前后的三组电源输出电流或输出功率数据。在一些实施例中，可基于前两组数据来判断，而基于后两组数据来复核，在另一些实施例中，可基于这三组数据来判断第一设备是否发生异常，例如，在一些实施例中，可基于这三组数据的均方差来判断第一设备存在异常。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种故障检测系统，其执行根据本发明的各个实施例的故障检测方法。此外，还提供了一种制冷系统，其中包括控制器，该控制器具有根据本发明的实施例的故障检测系统。

以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本发明的专利保护范围之内。

Claims (19)

1.一种用于制冷系统的故障检测方法，所述方法包括：

初步检测步骤，所述初步检测步骤包括：

在系统参数稳定时获取电源的输出电流或输出功率，并且在系统参数未稳定时延迟第一预定时间后再判断所述系统参数是否稳定；

计算所述电源的理论输出电流或输出功率；

将所述电源的输出电流或输出功率与所述电源的理论输出电流或输出功率进行比较，以判断系统中是否存在异常；以及

在系统中存在异常时标记系统异常；以及

精细检测步骤，所述精细检测步骤包括：

判断是否有系统异常标记，其中，如没有系统异常标记，则所述方法回到所述初步检测步骤；

再次判断系统参数是否稳定，其中，如所述系统参数未稳定，则延迟一定时间并重新开始所述精细检测；以及

改变至少一个设备的工作状态，并且将所述至少一个设备的工作状态改变前和改变后的所述电源输出电流或输出功率进行比较，以判断所述至少一个设备是否存在异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述电源输出电流或输出功率与所述电源理论输出电流或输出功率的差值或比值来判断系统是否存在异常。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述设备的工作状态改变前和改变后的所述电源输出电流或输出功率的差值或比值来判断所述设备是否存在异常。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备包括多个并联的冷凝风机电机和/或蒸发风机电机。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在系统存在异常时，逐个改变每个设备的工作状态以逐个判断每个设备是否存在异常。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，改变至少一个设备的工作状态包括打开或关闭所述至少一个设备。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，改变至少一个设备的工作状态包括降低或提高所述至少一个设备的转速。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过LIN网络与所述电源通讯以获取所述电源的激励电流，并基于所述激励电流来推算所述电源输出电流或输出功率。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述系统参数稳定的情况下获取所述电源输出电流或输出功率；当所述系统参数不稳定时，延迟第一预定的时间再次判断系统参数是否稳定。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在改变至少一个设备的工作状态之前判断系统当前状态是否满足改变条件；当系统当前状态不满足改变条件时，延迟第二预定的时间再次判断系统当前状态是否满足改变条件。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在改变至少一个设备的工作状态之前判断系统当前是否处于化霜模式。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括多次改变同一设备的工作状态。

13.一种用于制冷系统的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。

14.一种制冷系统，其包括：

电源；

与所述电源电联接的多个并联的设备，各个设备的支路上设置有控制单元；以及

控制器，所述控制器能够获取所述电源的输出电流或输出功率并与所述各个设备的控制单元控制连接；

其特征在于，所述控制器包括如权利要求13所述的用于制冷系统的故障检测系统。

15.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述各个设备的控制单元为继电器，所述控制器通过所述继电器来控制各个设备的开关。

16.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述各个设备的控制单元为控制电路板，所述控制器通过所述控制电路板来控制各个设备的转速。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述控制器通过LIN网络与所述电源通讯以获取所述电源的激励电流，并基于所述激励电流来获取所述电源输出电流或输出功率。

18.根据权利要求14-16中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述多个并联的设备包括蒸发风机电机和/或冷凝风机电机。

19.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统是运输制冷系统。

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