CN112834889A - 空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置及寿命预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置及寿命预测方法。通过基于空调室外机中的压缩机的运行电流以及平滑用电容的周围温度来预测平滑用电容的寿命，从而能向空调用户通知空调室外机中的平滑用电容的寿命情况，进而能及时向空调用户通知进行设有平滑用电容的电路基板的更换等维修操作，确保空调的正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及电容的寿命预测技术，特别涉及空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置及寿命预测方法。
背景技术
空调主要由制冷循环系统、空气循环系统和电气控制系统组成。空调室外机的压缩机将制冷剂压缩为高压蒸汽后，经过室外冷凝器、室内蒸发器的热交换，最后将散热后的冷空气送到室内，达到制冷的目的。制热时，四通阀换向，压缩机将制冷剂压缩为高压蒸汽后，进入室内的冷凝器液化放热，达到制热的目的。目前，空调已从定速空调逐渐转向变频空调，变频空调因其省电、舒适等优势，越来越受消费者的青睐。
在现有的变频空调的空调室外机中，一般通过控制室外基板的变频器来调节频率从而调节压缩机的转速，因此根据室内温度和用户需求来有效地调节制冷、制热的速度，可以实现更舒适、更节能的目的。变频器中通常设置有平滑用电容。平滑用电容的寿命在一定程度上极大地影响了空调室外机的使用寿命。空调室外机的安装方法、状态、地域、环境等都对平滑用电容的寿命有影响。
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，空调室外机的安装方法、状态、地域、环境有无数种可能情况，无法设想包含空调用户的运行操作(运行次数、时间)在内的所有安装情况来事先预测空调室外机中的平滑用电容的寿命。
由于现有的空调室外机中并不具备预测平滑用电容的寿命的功能，因此存在以下问题：无法向空调用户通知空调室外机中的平滑用电容的寿命情况，进而无法及时向空调用户通知进行设有平滑用电容的电路基板的更换等维修操作。而且，在超过平滑用电容寿命而继续使用空调的情况下，会导致电路基板的故障，对用户而言，有可能出现无法使用空调的状况，这可能会导致用户感到不快。因此，在空调室外机中设置预测平滑用电容的寿命的功能显得尤为重要。
另外，现有的空调室外机中，也不具备在达到平滑用电容的寿命时间之前抑制(降低)压缩机的最大运行频率以尽量使得不达到电容的寿命时间的功能。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置及寿命预测方法，能向空调用户通知空调室外机中的平滑用电容的寿命情况，进而能及时向空调用户通知进行设有平滑用电容的电路基板的更换等维修操作，确保空调的正常运行。
解决技术问题的技术方案
本发明涉及一种空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置，该空调室外机包括压缩机和电路基板，所述平滑用电容设置于所述电路基板上，其中，所述寿命预测装置包括：电容内部温度上升特性确定部，该电容内部温度上升特性确定部预先确定所述平滑用电容的内部温度上升值与所述压缩机的运行电流之间的关系；电流检测部，该电流检测部检测所述压缩机的运行电流；温度检测部，该温度检测部检测所述平滑用电容的周围温度；电容内部温度上升值获取部，该电容内部温度上升值获取部基于所述电流检测部检测出的所述压缩机的运行电流，利用电容内部温度上升特性确定部中确定的所述关系，获取所述平滑用电容的内部温度上升值；电容寿命经过时间计算部，该电容寿命经过时间计算部每隔一定时间，基于所述电容内部温度上升值获取部所获取的所述平滑用电容的内部温度上升值和所述温度检测部检测出的所述平滑用电容的周围温度，利用预先确定的电容期待寿命时间特性或电容寿命计算公式，计算电容寿命经过时间，并将所述电容寿命经过时间与上一次的电容寿命经过时间进行相加，以作为新的电容寿命经过时间；以及存储部，该存储部存储有所述电容寿命经过时间计算部所计算出的所述新的电容寿命经过时间。
优选的，寿命预测装置中，所述温度检测部为用于检测外部环境的温度的外部环境温度传感器。
优选的，寿命预测装置中，所述温度检测部为用于检测所述电路基板的温度的电路基板温度传感器。
优选的，寿命预测装置中，所述存储部中初始的电容寿命经过时间设置为0。
优选的，寿命预测装置中，所述存储部为EEPROM。
本发明还涉及一种空调室外机，该空调室外机包括上述的平滑用电容的寿命预测装置。
优选的，空调室外机将规定时间设定作为所述平滑用电容的寿命结束时间。
优选的，空调室外机还包括：运行模式设定部，该运行模式设定部基于所述平滑用电容的寿命结束时间，将电容寿命经过时间划分成多个时间范围，对应于每一时间范围设定有不同的运行模式；以及运行模式判定部，该运行模式判定部从所述平滑用电容的寿命预测装置接收最新的电容寿命经过时间，判定所述最新的电容寿命经过时间处于所述运行模式设定部中设定的所述多个时间范围中的哪一个时间范围，并使所述空调室外机采用对应的运行模式。
优选的，空调室外机将由所述平滑用电容的寿命预测装置得到的最新的电容寿命经过时间发送给空调室内机。
本发明还涉及一种空调室内机，该空调室内机从上述的空调室外机接收由所述平滑用电容的寿命预测装置得到的最新的电容寿命经过时间。
优选的，空调室内机包括显示部，该显示部根据所述最新的电容寿命经过时间，显示不同的通知消息。
本发明还涉及一种空调室外机中的平滑用电容的寿命预测方法，该空调室外机包括压缩机和电路基板，所述平滑用电容设置于所述电路基板上，其中，所述寿命预测方法包括以下步骤：电容内部温度上升特性确定步骤，该电容内部温度上升特性确定步骤中预先确定所述平滑用电容的内部温度上升值与所述压缩机的运行电流的关系；电流检测步骤，该电流检测步骤中检测所述压缩机的运行电流；温度检测步骤，该温度检测步骤中检测所述平滑用电容的周围温度；电容内部温度上升值获取步骤，该电容内部温度上升值获取步骤中基于所述电流检测步骤中检测出的所述压缩机的运行电流，利用所述电容内部温度上升特性确定步骤中确定的所述关系，获取所述平滑用电容的内部温度上升值；电容寿命经过时间计算步骤，该电容寿命经过时间计算步骤每隔一定时间，基于所述电容内部温度上升值获取步骤中获取的所述平滑用电容的内部温度上升值和所述温度检测步骤中检测出的所述平滑用电容的周围温度，利用预先确定的电容期待寿命时间特性或电容寿命计算公式，计算电容寿命经过时间，并将所述电容寿命经过时间与上一次的电容寿命经过时间进行相加，以作为新的电容寿命经过时间；以及存储步骤，该存储步骤中存储所述电容寿命经过时间计算步骤中计算出的所述新的电容寿命经过时间。
本发明还涉及一种便携式设备，该便携式设备中设置有存储应用程序的存储介质，该应用程序由所述便携式设备执行时执行以下步骤：以无线通信的方式从上述的空调室外机接收由所述平滑用电容的寿命预测装置得到的最新的电容寿命经过时间的步骤；以及将所述最新的电容寿命经过时间显示给用户的步骤。
优选的，便携式设备中，所述应用程序由所述便携式设备执行时还执行以下步骤：基于所述最新的电容寿命经过时间，在离到达寿命前还有规定时间时，向用户发出更换空调室外机电路基板的通知消息。
发明效果
根据本发明的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置及寿命预测方法，通过基于空调室外机中的压缩机的运行电流以及平滑用电容的周围温度来预测平滑用电容的寿命，从而能向空调用户通知空调室外机中的平滑用电容的寿命情况，进而能及时向空调用户通知进行设有平滑用电容的电路基板的更换等维修操作，确保空调的正常运行。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置的结构框图。
图2是表示本发明所涉及的寿命预测装置的动作的流程图。
图3是表示压缩机的运行电流与平滑用电容的内部温度上升值的关系的图。
图4是表示空调室外机中的平滑用电容的电容寿命特性图。
图5是表示空调室外机中的平滑用电容的电容寿命计算公式的图。
具体实施方式
下面，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。
首先，参照图1来说明本实施方式所涉及的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置的具体结构。
图1示出本发明所涉及的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置1的结构。寿命预测装置1设置于空调室外机。空调室外机中通常包括压缩机、冷凝器、换向阀、换热器以及电路基板等，该电路基板上设置有变频器，变频器中设置有平滑用电容。寿命预测装置1用于预测该平滑用电容的寿命。
关于平滑用电容的寿命，根据电容的内部温度上升值(ΔT)和电容的周围温度，具有图4所示的电容期待寿命时间特性或图5所示表格中记载的电容寿命计算公式。根据图4所示的电容期待寿命时间特性和图5所示的电容寿命计算公式均可知，电容的内部温度上升值越高，或者周围温度越高，寿命时间越下降。
对于空调室外机中的平滑用电容的内部温度上升值，作为该平滑用电容的最大负载的压缩机的运行电流具有决定性影响。而且，压缩机的运行电流与压缩机的运行频率有关。因此，压缩机的运行状态对平滑用电容的寿命时间影响较大。例如在压缩机以较高频率连续运行等条件下，平滑用电容的寿命时间变短，无法达到期待的寿命时间(例如15年)。
另外，对于空调室外机中的平滑用电容的周围温度，设置空调室外机的地域、环境等具有很大影响。例如在海南岛等气温较高的地方，平滑用电容的寿命时间变短，无法达到期待的寿命时间。
本申请发明中，基于空调室外机中的平滑用电容的内部温度上升值与压缩机的运行电流之间的关系、以及平滑用电容的周围温度来预测平滑用电容的寿命。
寿命预测装置1构成为包括电容内部温度上升特性确定部11、电流检测部12、温度检测部13、电容内部温度上升值获取部14、电容寿命经过时间计算部15、以及存储部16。
电容内部温度上升特性确定部11预先确定如图3所示那样的平滑用电容的内部温度上升值与压缩机的运行电流之间的关系。电容内部温度上升特性确定部11可以将得到的关系记录在室外空调机的微型计算机(MICOM)的程序中。
电流检测部12连接到电路基板中的压缩机驱动电路，用于检测压缩机的运行电流。
温度检测部13检测平滑用电容的周围温度。具体而言，温度检测部13可以为用于检测外部环境(外部空气等)的温度的外部环境温度传感器，也可以为用于检测电路基板的温度的电路基板温度传感器。
电容内部温度上升值获取部14基于电流检测部12检测出的压缩机的运行电流，利用电容内部温度上升特性确定部11中确定的关系，获取平滑用电容的内部温度上升值。
电容寿命经过时间计算部15每隔一定时间，基于电容内部温度上升值获取部14获取的平滑用电容的内部温度上升值和温度检测部13检测出的平滑用电容的周围温度，利用预先确定的电容期待寿命时间特性或电容寿命计算公式(例如图4所示的电容期待寿命时间特性或图5所示表格中记载的电容寿命计算公式)，计算电容寿命经过时间变化量ΔClife。
具体而言，例如假设寿命结束时间Clife-end为15年，每隔1分钟间隔，利用内部温度上升值和周围温度，根据例如图4所示的电容期待寿命时间特性或图5所示表格中记载的电容寿命计算公式，求得期待寿命。然后，求出这1分钟所消耗的寿命所占整体寿命的比率，再乘以设定的寿命结束时间15年，得到这1分钟已消耗的电容的寿命时间、即电容寿命经过时间变化量ΔClife(即，
)。
然后，将该电容寿命经过时间变化量ΔClife与后述的存储部16中存储的上一次的电容寿命经过时间Clife进行相加，以作为新的电容寿命经过时间Clife。
存储部16存储有电容寿命经过时间计算部15所计算出的新的电容寿命经过时间Clife，以覆盖上一次的电容寿命经过时间。存储部16可以为例如EEPROM(ElectricallyErasable Programmable read only memory：带电可擦可编程只读存储器)等非易失性存储器。存储部16中，可以对电容寿命经过时间Clife设置初始值。初始值例如设置为0。
以下，结合图2说明本发明所涉及的寿命预测装置1的动作的流程图。
如图2所示，在接通主电源(AC220V)，室外空调机的微型计算机(MICOM)开始动作后，在步骤S1中，预先确定如图3所示那样的平滑用电容的内部温度上升值与压缩机的运行电流之间的关系，并记录在室外空调机的MICOM的程序中。
接着，步骤S2中，室外空调机的MICOM从存储部16读取其所存储的电容寿命经过时间Clife(初始值设为0)，并前进至步骤S3。
步骤S3中，利用电流检测部12检测当前的压缩机的运行电流(运行停止中为0A)，并前进至步骤S4。
步骤S4中，利用温度检测部13检测平滑用电容的周围温度，例如，可以利用外部环境温度传感器检测外部环境(外部空气等)的温度，也可以利用电路基板温度传感器检测电路基板的温度。然后，前进至步骤S5。
步骤S5中，根据步骤S3中检测出的当前的压缩机的运行电流，利用步骤S1中记录于MICOM的程序的如图3所示那样的平滑用电容的内部温度上升值与压缩机的运行电流之间的关系，获取平滑用电容的内部温度上升值，并前进至步骤S6。
步骤S6中，每隔一定时间(例如1分钟间隔)，基于步骤S5中获取的平滑用电容的内部温度上升值和步骤S4中检测出的平滑用电容的周围温度，利用预先确定的电容期待寿命时间特性或电容寿命计算公式(例如图4所示的电容期待寿命时间特性或图5所示表格中记载的电容寿命计算公式)，计算电容寿命经过时间变化量ΔClife，并将该电容寿命经过时间变化量ΔClife与步骤S2中读取的电容寿命经过时间Clife进行相加，以作为新的电容寿命经过时间Clife，然后，前进至步骤S7。
步骤S7中，将步骤S6中得到的新的电容寿命经过时间Clife存储于存储部16中，以覆盖上一次的电容寿命经过时间Clife。然后，返回步骤S2并重复执行上述S2～S7的步骤，以持续对平滑用空调的寿命进行监测。
上述流程图中，步骤的执行顺序并不限于上面描述的执行顺序，例如步骤S2～S5的顺序可以任意变更，步骤S2、S4也可以在步骤S5之后执行。
根据上述结构的平滑用电容的寿命预测装置，通过基于空调室外机中的压缩机的运行电流以及平滑用电容的周围温度来预测平滑用电容的寿命，从而能向空调用户通知空调室外机中的平滑用电容的寿命情况，进而能及时向空调用户通知进行设有平滑用电容的电路基板的更换等维修操作，确保空调的正常运行。
接下来，对设置有上述平滑用电容的寿命预测装置的空调室外机进行说明。
空调室外机中，由于平滑用电容的寿命时间受到压缩机的运行电流的极大影响，而压缩机的运行电流与压缩机的运行频率有关，因此，可以考虑根据平滑用电容的寿命预测装置所得到的电容寿命经过时间来调整压缩机的运行频率，从而延长平滑用电容及空调室外机的寿命时间。
空调室外机中可以包括运行模式设定部和运行模式判定部。室外空调机的MICOM将某个规定时间(例如15年(＝131.4千小时))设定为平滑用电容的寿命结束时间Clife-end。
运行模式设定部基于平滑用电容的寿命结束时间Clife-end，将电容寿命经过时间划分成多个时间范围，对应于每一时间范围设定有不同的运行模式。
运行模式判定部从平滑用电容的寿命预测装置接收最新的电容寿命经过时间Clife，判定电容寿命经过时间Clife处于运行模式设定部中设定的多个时间范围中的哪一个时间范围，并使空调室外机采用对应的运行模式。
具体而言，例如，将寿命结束时间Clife-end设为15年，空调室外机基于平滑用电容的寿命预测装置所得到的电容寿命经过时间Clife，进行以下所示的<表1>的运行动作。
<表1>基于Clife的运行动作
根据表1可知，基于平滑用电容的寿命结束时间Clife-end＝15年，将电容寿命经过时间划分成5个时间范围，并对应设有5个运行模式。
判断寿命预测装置1中得到的电容寿命经过时间Clife处于上述5个时间范围中的哪一个时间范围，在0＜Clife＜10时，使空调室外机以最大频率运行(mode1)，在10≤Clife＜12时，使空调室外机以最大频率的80％运行(mode2)，在12≤Clife＜14时，使空调室外机以额定频率运行(mode3)，在14≤Clife＜14.92时，使空调室外机以额定频率的80％运行(mode4)，在Clife≥14.92时，寿命还剩1周，使空调室外机以额定频率的50％运行(mode5)。
根据上述结构的空调室外机，能基于平滑用电容的寿命预测装置所得到的电容寿命经过时间来调整压缩机的运行频率，从而在达到平滑用电容的寿命时间之前抑制(降低)压缩机的最大运行频率以尽量使得不达到平滑用电容的寿命时间，由此可延长平滑用电容及空调室外机的寿命时间。
此外，空调室外机还可以将寿命预测装置1中得到的电容寿命经过时间Clife通过内外通信发送给空调室内机。
空调室内机中可以设置有显示部。该显示部根据电容寿命经过时间Clife，显示不同的通知消息。
例如，如上表1所示，空调室内机基于从空调室外机发送来的电容寿命经过时间Clife，在mode4的情况下，在空调室内机的显示部显示“maintenance显示”。该“maintenance显示”表示需要更换空调室外机的电路基板等。另外，在mode5的情况下，寿命还剩1周，在空调室内机的显示部显示需要更换空调的“空调更换显示”。
此外，本发明的寿命预测装置1中得到的电容寿命经过时间Clife还可以有多种用途。例如，可将空调室外机中的平滑用电容的寿命设定为空调寿命，将其反映到例如设置在手机等便携式设备中的空调控制应用程序(APP)上以显示空调预测寿命。该空调控制应用程序可以对家中的多台空调进行管理和控制，实现启动/停止空调运行、设定运行模式、设定温度/湿度、定时开关机设定、场景设定、室温提示设定、运行电量提示等多种功能。
在将本发明的寿命预测装置中得到的电容寿命经过时间Clife应用于空调控制应用程序时，在应用程序中显示内容“本空调还可以使用*****小时”。此外，还可以在离达到寿命前还有规定时间(可由用户设定，例如设为100小时)的情况下，在应用程序中发出“更换空调室外机的电路基板”的通知。
本发明进行了详细的说明，但上述实施方式仅是所有实施方式中的示例，本发明并不局限于此。本发明可以在该发明的范围内对各实施方式进行自由组合，或对各实施方式的任意构成要素进行变形，或省略各实施方式的任意的构成要素。
Claims (14)
1.一种空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置，所述空调室外机包括压缩机和电路基板，所述平滑用电容设置于所述电路基板上，其特征在于，所述寿命预测装置包括：
电容内部温度上升特性确定部，该电容内部温度上升特性确定部预先确定所述平滑用电容的内部温度上升值与所述压缩机的运行电流之间的关系；
电流检测部，该电流检测部检测所述压缩机的运行电流；
温度检测部，该温度检测部检测所述平滑用电容的周围温度；
电容内部温度上升值获取部，该电容内部温度上升值获取部基于所述电流检测部检测出的所述压缩机的运行电流，利用电容内部温度上升特性确定部中确定的所述关系，获取所述平滑用电容的内部温度上升值；
电容寿命经过时间计算部，该电容寿命经过时间计算部每隔一定时间，基于所述电容内部温度上升值获取部获取的所述平滑用电容的内部温度上升值和所述温度检测部检测出的所述平滑用电容的周围温度，利用预先确定的电容期待寿命时间特性或电容寿命计算公式，计算电容寿命经过时间变化量，并将所述电容寿命经过时间变化量与上一次的电容寿命经过时间进行相加，以作为新的电容寿命经过时间；以及
存储部，该存储部存储有所述电容寿命经过时间计算部所计算出的所述新的电容寿命经过时间。
2.如权利要求1所述的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置，其特征在于，
所述温度检测部为用于检测外部环境的温度的外部环境温度传感器。
3.如权利要求1所述的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置，其特征在于，
所述温度检测部为用于检测所述电路基板的温度的电路基板温度传感器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置，其特征在于，
所述存储部中，初始的电容寿命经过时间设置为0。
5.如权利要求1至3中任一项所述的空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置，其特征在于，
所述存储部为EEPROM。
6.一种空调室外机，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的平滑用电容的寿命预测装置。
7.如权利要求6所述的空调室外机，其特征在于，
将规定时间设定作为所述平滑用电容的寿命结束时间。
8.如权利要求7所述的空调室外机，其特征在于，
还包括运行模式设定部，该运行模式设定部基于所述平滑用电容的寿命结束时间，将电容寿命经过时间划分成多个时间范围，对应于每一时间范围设定有不同的运行模式；以及
运行模式判定部，该运行模式判定部从所述平滑用电容的寿命预测装置接收最新的电容寿命经过时间，判定所述最新的电容寿命经过时间处于所述运行模式设定部中设定的所述多个时间范围中的哪一个时间范围，并使所述空调室外机采用对应的运行模式。
9.如权利要求6至8中任一项所述的空调室外机，其特征在于，
所述空调室外机将由所述平滑用电容的寿命预测装置得到的最新的电容寿命经过时间发送给空调室内机。
10.一种空调室内机，其特征在于，
所述空调室内机从权利要求6至9中任一项所述的空调室外机接收由所述平滑用电容的寿命预测装置得到的最新的电容寿命经过时间。
11.如权利要求10所述的空调室内机，其特征在于，
包括显示部，该显示部根据所述最新的电容寿命经过时间，显示不同的通知消息。
12.一种空调室外机中的平滑用电容的寿命预测方法，该空调室外机包括压缩机和电路基板，所述平滑用电容设置于所述电路基板上，其特征在于，所述寿命预测方法包括以下步骤：
电容内部温度上升特性确定步骤，该电容内部温度上升特性确定步骤中预先确定所述平滑用电容的内部温度上升值与所述压缩机的运行电流的关系；
电流检测步骤，该电流检测步骤中检测所述压缩机的运行电流；
温度检测步骤，该温度检测步骤中检测所述平滑用电容的周围温度；
电容内部温度上升值获取步骤，该电容内部温度上升值获取步骤中基于所述电流检测步骤中检测出的所述压缩机的运行电流，利用所述电容内部温度上升特性确定步骤中确定的所述关系，获取所述平滑用电容的内部温度上升值；
电容寿命经过时间计算步骤，该电容寿命经过时间计算步骤每隔一定时间，基于所述电容内部温度上升值获取步骤中获取的所述平滑用电容的内部温度上升值和所述温度检测步骤中检测出的所述平滑用电容的周围温度，利用预先确定的电容期待寿命时间特性或电容寿命计算公式，计算电容寿命经过时间变化量，并将所述电容寿命经过时间变化量与上一次的电容寿命经过时间进行相加，以作为新的电容寿命经过时间；以及
存储步骤，该存储步骤中存储所述电容寿命经过时间计算步骤中计算出的所述新的电容寿命经过时间。
13.一种便携式设备，其特征在于，
该便携式设备中设置有存储应用程序的存储介质，该应用程序由所述便携式设备执行时执行以下步骤：
以无线通信的方式从权利要求6至9中任一项所述的空调室外机接收由所述平滑用电容的寿命预测装置得到的最新的电容寿命经过时间的步骤；以及
将所述最新的电容寿命经过时间显示给用户的步骤。
14.如权利要求13所述的便携式设备，其特征在于，
所述应用程序由所述便携式设备执行时还执行以下步骤：
基于所述最新的电容寿命经过时间，在离到达寿命前还有规定时间时，向用户发出更换空调室外机电路基板的通知消息。
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