CN113438752A - 一种加热器加热控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加热器加热控制方法及装置，包括以下步骤：S1、预存加热器的功率控制量、加热器的温升系数和加热器的水温温升值之间的第一对应关系，其中，加热器的温升系数与加热器的功率持续时间对应；S2、在加热器工作时，监测加热器的实时功率控制量、加热器的实时功率持续时间和与其对应的实时出水温度；S3、根据实时功率持续时间获取对应的温升系数，以根据温升系数、实时功率控制量、实时出水温度和第一对应关系获取加热器的进水温度；S4、预存进水温度，以在加热器工作时根据进水温度调节实时出水温度。实施本发明能够实现在高精度控制加热温度的同时，降低了产品的成本。

Description

一种加热器加热控制方法及装置
技术领域
本发明涉及加热器技术领域，更具体地说，涉及一种加热器加热控制方法及装置。
背景技术
当前在加热器在加热目的是为了实现出水口的温度为满足要求的温度，其通常在出水口设置温度检测，以根据出水口的温度进行反馈进行加热功率的调整，通过加热功率的调整调整出水口的温度一满足要求。其还在一些实施例中，在进水口设置温度监测，通过进水口的温度合理的进行加热功率的调整，使得出水口的温度能够快速的调节至满足要求的温度。而为了满足准确快速的调节出水温度，其要在进水口和出水口分别设置温度监测，增加了产品的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种加热器加热控制方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种加热器加热控制方法，包括以下步骤：
S1、预存加热器的功率控制量、所述加热器的温升系数和所述加热器的水温温升值之间的第一对应关系，其中，所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间对应；
S2、在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率控制量、所述加热器的实时功率持续时间和与其对应的实时出水温度；
S3、根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数，以根据所述温升系数、所述实时功率控制量、所述实时出水温度和所述第一对应关系获取所述加热器的进水温度；
S4、预存所述进水温度，以在所述加热器工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度。
优选地，在所述步骤S4中，所述在所述加热器工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度包括：
在所述加热器再次启动时根据所述进水温度调节所述实时出水温度；或
在所述加热器继续工作过程中，根据所述进水温度调节所述实时出水温度。
优选地，
在所述步骤S3中，所述根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数包括：
确认所述实时功率持续时间是否满足预设时长，并在所述实时功率持续时间满足所述预设时长时获取对应的温升系数。
优选地，本发明的加热器加热控制方法，还包括：在所述预设时长内所述加热器的加热功率保持不变。
优选地，在所述步骤S4中，所述根据所述进水温度调节所述实时出水温度包括：
预存加热器的进水温度和加热器的功率调节参数的第二对应关系；
根据所述进水温度和所述第二对应关系获取所述加热器的功率调节参数；
根据所述功率调节参数调节所述加热器的功率控制量以调节所述加热器的实时出水温度。
优选地，所述功率调节参数包括PID调节参数；
所述根据所述功率调节参数调节所述加热器的功率控制量以调节所述加热器的实时出水温度包括：
根据以下公式调节所述加热器的工作电压；
Δu(k)＝Kp(ek-ek-1)+Kiek+Kd(ek-2ek-1+ek-2)
其中，
Δu(k)为当前PWM控制量与相邻的历史PWM控制量的差值；
ek为当前温度测量值与目标温度值的差；
ek-1为相邻的历史温度测量值与目标温度值的差值；
ek-2为间隔相邻的历史温度测量值与目标温度值的差值；
Kp为PID运算的比例参数，其为常数；
Ki为PID运算的积分参数，其为常数；
Kd为PID运算的微分参数，其为常数。
优选地，所述第一对应关系满足：
Δt＝kr2，其中，Δt为所述水温温升值，k为所述温升系数，r为所述功率控制量，Δt＝to-ti，其中to为所述出水温度，ti为所述进水温度。
优选地，所述功率控制量为所述加热器的电压PWM占空比。
优选地，本发明的加热器加热控制方法，还包括：预存所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间的对应关系表；和/或
自所述加热器启动时，执行所述步骤S2。
另，本发明还构造一种加热器加热控制装置，包括：
第一存储单元，用于预存加热器的功率控制量、所述加热器的温升系数和所述加热器的水温温升值之间的第一对应关系，其中，所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间对应；
第一监测单元，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率控制量；
第二监测单元，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率持续时间；
第三监测单元，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的与所述实时功率持续时间对应的实时出水温度；
第一执行单元，用于根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数，以根据所述温升系数、所述实时功率控制量、所述实时出水温度和所述第一对应关系获取所述加热器的进水温度；
第二存储单元，用于预存所述进水温度，
第二执行单元，用于在所述加热器的工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度。
优选地，本发明的加热器加热控制装置，还包括：第三存储单元，用于预存所述温升系数与所述加热器的功率持续时间的第二对应关系。
实施本发明的一种加热器加热控制方法，具有以下有益效果：其在高精度控制加热温度的同时，降低了产品的成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种加热器加热控制方法一实施例的程序流程图；
图2是本发明一种加热器加热控制装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，在本发明的一种加热器加热控制方法第一实施例中，包括以下步骤：S1、预存加热器的功率控制量、所述加热器的温升系数和所述加热器的水温温升值之间的第一对应关系，其中，所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间对应；具体的，预先获取加热器的功率控制量与其温升系数和水温温升值的对应关系。其中功率控制量用来控制加热器的加热功率，其为可调节量。温升系数与功率控制器量为对应，其用来表征温度上升的速度，其具体的可以与加热器的功率持续时间对应。加热器的功率持续时间与当前功率控制量对应。其最终根据当前的功率控制量和当前对应的温升系数，可以得到对应的水温温升值。在一实施例中，该对应关系可以通过实验数据获取。
S2、在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率控制量、所述加热器的实时功率持续时间和与其对应的实时出水温度；具体的，在加热器工作时，监测该加热器在加热时的实时功率控制量，获取该加热器以该功率控制量工作的持续时间即实时功率持续时间，以及与该功率持续时间对应的出水口的出水温度。
S3、根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数，以根据所述温升系数、所述实时功率控制量、所述实时出水温度和所述第一对应关系获取所述加热器的进水温度；具体的，根据该实时功率控制量的持续时间获取对应的温升系数，根据获取的温升系数和与该温升系数对应的功率控制量，从第一对应关系中获取对应的水温温升值，即获取在该功率控制量控制下，该持续时间对应的温升值。在获取温升值后可以根据此时的出水温度获取加热器的进水温度。
S4、预存所述进水温度，以在所述加热器工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度。具体的，在获取到加热器的进水温度后，可以根据加热器的进水温度在加热器工作时调节其功率调节其出水温度。可以理解，其最终目的为调节该加热器对应的出水温度为目标温度。
可选的，在所述步骤S4中，所述在所述加热器工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度包括：在所述加热器再次启动时根据所述进水温度调节所述实时出水温度；即，在一些加热器工作环境变化小的使用场景，其可以预存进水温度后，在加热器下次启动工作时，直接根据预存的进水温度直接进行功率调节。
可选的，在所述步骤S4中，所述在所述加热器工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度包括：在所述加热器继续工作过程中，根据所述进水温度调节所述实时出水温度。其加热器工作时，其先通过上述步骤获取进水温度，然后在后续工作过程中，根据该进水温度调节功率控制量以控制其出水温度。其可以理解，在加热器工作时，可以先以一个预设的功率控制量控制加热器工作，并在获取到进水温度后，在该预设的功率控制量的基础上进行功率调节。
可选的，在所述步骤S3中，所述根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数包括：确认所述实时功率持续时间是否满足预设时长，并在所述实时功率持续时间满足所述预设时长时获取对应的温升系数。具体的，其中温升系数与功率持续时间关系可以预设设置，只有在实时功率持续时间满足一个预设的时长值时，根据预设的时长值获取对应的温升系数。其可以理解。设置的预设时长值可以为多组，不同的预设时长值对应不同的温升系数。
可选的，本发明的一种加热器加热控制方法还包括：在所述预设时长内所述加热器的加热功率保持不变。为了保证温升系数获取准确，其在该预设的时长值内，加热器的加热功率保持不变，也可以理解为，该加热器的功率控制量不变。
可选的，在所述步骤S4中，所述根据所述进水温度调节所述实时出水温度包括：
A1、预存加热器的进水温度和加热器的功率调节参数的第二对应关系；
A2、根据所述进水温度和所述第二对应关系获取所述加热器的功率调节参数；
A3、根据所述功率调节参数调节所述加热器的功率控制量以调节所述加热器的实时出水温度。
具体的，可以预存加热器的进水温度与加热器的功率调节参数之间的对应关系。通常的，加热器工作时，其不同的进水温度，基于其出水温度，其需要采用不同的功率控制过程以实现快速的出水温度的调节。即，在不同的进水温度下，其对应的采用不同的功率调节参数进行功率调节。其在获取到加热器的进水温度后，根据进水温度与功率调节参数之间的对应关系获取对应的功率调节参数，通过该调节参数调节加热器的功率控制量即可以快速的实现出水温度的准确调节以达到需要的目标出水温度。
进一步的，所述功率调节参数包括PID调节参数；所述根据所述功率调节参数调节所述加热器的功率控制量以调节所述加热器的实时出水温度包括：
根据以下公式调节所述加热器的工作电压；
Δu(k)＝Kp(ek-ek-1)+Kiek+Kd(ek-2ek-1+ek-2)
其中，
Δu(k)为当前PWM控制量与相邻的历史PWM控制量的差值；
ek为当前温度测量值与目标温度值的差；
ek-1为相邻的历史温度测量值与目标温度值的差值；
ek-2为间隔相邻的历史温度测量值与目标温度值的差值；
Kp为PID运算的比例参数，其为常数；
Ki为PID运算的积分参数，其为常数；
Kd为PID运算的微分参数，其为常数。
具体的，加热器工作时，其功率调节可以通过上述PID公式进行加热器的工作电压调节，其中，ek为当前实时的出水温度的测量值与目标出水温度值的差；ek-1为相邻的历史温度测量值对应的与目标温度值的差值，其中相邻的历史温度测量值即本次功率调整之前的功率控制量对应的出水温度。ek-2为间隔相邻的历史温度测量值与目标温度值的差值，其中，间隔相邻的历史温度测量值为上次功率调整之前的功率控制量对应的出水温度。在一实施例中，PID参数调节周期为20S，则相邻的历史温度测量值为上一个20S的周期内的出水温度测量值，间隔相邻的历史温度测量值则为间隔一个20S周期的20S周期内的出水温度测量值。依此可以选用合适的PID参数Kp、Ki和Kd，让温升更快、更适合的达到目标温度，达到较好的用户体验。
可选的，所述第一对应关系满足：Δt＝kr2，其中，Δt为所述水温温升值，k为所述温升系数，r为所述功率控制量，Δt＝to-ti，其中to为所述出水温度，ti为所述进水温度。具体的，根据大量的实验数据，可以设置加热器的功率控制量与水温温升值的关系满足上述公式。
进一步的，所述功率控制量为所述加热器的电压PWM占空比。即，对加热器的控制，其主要是控制加热器的工作电压的PWM占空比，以调节其PWM占空比最终调节其输出功率。
在一个具体的实施例中，单位时间为20s时，测得出水口温度为40℃，pwm占空比为50％，则根据第一关系式40＝10.9/1600*502+ti，可得ti＝23℃。其中功率控制量为PWM占空比。
可选的，本发明的一种加热器加热控制方法还包括：预存所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间的对应关系表；其中，加热器的温升系数和功率持续时间也可以通过预存的方式实现，即通过实验数据获取不同的温升系数与不同的功率持续时间之间的对应关系，在实际处理过程中，对功率持续时间进行记录，根据功率持续时间获取对应的温升系数。
可选的，本发明的一种加热器加热控制方法，还包括：自所述加热器启动时，执行所述步骤S2。即，可以从加热器开始启动时，执行步骤S2及其后面的动作，以获取加热器的进水温度并根据进水温度调节加热器的功率控制量。
另，本发明的一种加热器加热控制装置，包括：
第一存储单元110，用于预存加热器的功率控制量、所述加热器的温升系数和所述加热器的水温温升值之间的第一对应关系，其中，所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间对应；
第一监测单元210，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率控制量；
第二监测单元220，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率持续时间；
第三监测单元230，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的与所述实时功率持续时间对应的实时出水温度；
第一执行单元310，用于根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数，以根据所述温升系数、所述实时功率控制量、所述实时出水温度和所述第一对应关系获取所述加热器的进水温度；
第二存储单元120，用于预存所述进水温度，
第二执行单元320，用于在所述加热器的工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度。
可选的，本发明的一种加热器加热控制装置，还包括：第三存储单元，用于预存所述温升系数与所述加热器的功率持续时间的第二对应关系。
具体的，这里的加热器加热控制装置各单元之间具体的配合操作过程具体可以参照上述加热器加热控制方法，这里不再赘述。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种加热器加热控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、预存加热器的功率控制量、所述加热器的温升系数和所述加热器的水温温升值之间的第一对应关系，其中，所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间对应；
S2、在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率控制量、所述加热器的实时功率持续时间和与其对应的实时出水温度；
S3、根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数，以根据所述温升系数、所述实时功率控制量、所述实时出水温度和所述第一对应关系获取所述加热器的进水温度；
S4、预存所述进水温度，以在所述加热器工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度。
2.根据权利要求1所述的加热器加热控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述在所述加热器工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度包括：
在所述加热器再次启动时根据所述进水温度调节所述实时出水温度；或
在所述加热器继续工作过程中，根据所述进水温度调节所述实时出水温度。
3.根据权利要求1所述的加热器加热控制方法，其特征在于，
在所述步骤S3中，所述根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数包括：
确认所述实时功率持续时间是否满足预设时长，并在所述实时功率持续时间满足所述预设时长时获取对应的温升系数。
4.根据权利要求3所述的加热器加热控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述预设时长内所述加热器的加热功率保持不变。
5.根据权利要求1所述的加热器加热控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述根据所述进水温度调节所述实时出水温度包括：
预存加热器的进水温度和加热器的功率调节参数的第二对应关系；
根据所述进水温度和所述第二对应关系获取所述加热器的功率调节参数；
根据所述功率调节参数调节所述加热器的功率控制量以调节所述加热器的实时出水温度。
6.根据权利要求5所述的加热器加热控制方法，其特征在于，所述功率调节参数包括PID调节参数；
所述根据所述功率调节参数调节所述加热器的功率控制量以调节所述加热器的实时出水温度包括：
根据以下公式调节所述加热器的工作电压；
Δu(k)＝Kp(ek-ek-1)+Kiek+Kd(ek-2ek-1+ek-2)
其中，
Δu(k)为当前PWM控制量与相邻的历史PWM控制量的差值；
ek为当前温度测量值与目标温度值的差；
ek-1为相邻的历史温度测量值与目标温度值的差值；
ek-2为间隔相邻的历史温度测量值与目标温度值的差值；
Kp为PID运算的比例参数，其为常数；
Ki为PID运算的积分参数，其为常数；
Kd为PID运算的微分参数，其为常数。
7.根据权利要求1所述的加热器加热控制方法，其特征在于，所述第一对应关系满足：
Δt＝kr2，其中，Δt为所述水温温升值，k为所述温升系数，r为所述功率控制量，Δt＝to-ti，其中to为所述出水温度，ti为所述进水温度。
8.根据权利要求7所述的加热器加热控制方法，其特征在于，所述功率控制量为所述加热器的电压PWM占空比。
9.根据权利要求1所述的加热器加热控制方法，其特征在于，所述方法还包括：预存所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间的对应关系表；和/或
自所述加热器启动时，执行所述步骤S2。
10.一种加热器加热控制装置，其特征在于，包括：
第一存储单元，用于预存加热器的功率控制量、所述加热器的温升系数和所述加热器的水温温升值之间的第一对应关系，其中，所述加热器的温升系数与所述加热器的功率持续时间对应；
第一监测单元，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率控制量；
第二监测单元，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的实时功率持续时间；
第三监测单元，用于在所述加热器工作时，监测所述加热器的与所述实时功率持续时间对应的实时出水温度；
第一执行单元，用于根据所述实时功率持续时间获取对应的温升系数，以根据所述温升系数、所述实时功率控制量、所述实时出水温度和所述第一对应关系获取所述加热器的进水温度；
第二存储单元，用于预存所述进水温度，
第二执行单元，用于在所述加热器的工作时根据所述进水温度调节所述实时出水温度。
11.根据权利要求10所述的加热器加热控制装置，其特征在于，还包括：第三存储单元，用于预存所述温升系数与所述加热器的功率持续时间的第二对应关系。
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