CN115371338B - 一种冰箱除霜控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于制冷技术领域，特别是涉及一种冰箱除霜控制方法。现有的电加热器定功率除霜过程存在的效率低下。本申请首先通过压缩机运行时间、初始除霜功率以及环温等参数进行阶梯降低功率首个时间步长的计算及修正；随后逐步降低除霜功率，并通过设定除霜传感器温升幅度控制时间步长；最后根据上个时间步长内的运行时间以及温升速率不断调整后续时间步长内的功率以及温升幅度，持续进行电加热器功率阶梯降低除霜，直至达到设定条件退出除霜模式。提升除霜效率，减小冰箱除霜能耗。

Description

一种冰箱除霜控制方法

技术领域

本申请属于制冷技术领域，特别是涉及一种冰箱除霜控制方法。

背景技术

风冷冰箱运行一段时间后，蒸发器不可避免地会积累一定厚度的霜层，增大传热热阻以及翅片间的空气流动阻力，导致冰箱能耗增加，因此风冷冰箱产品本身皆带有自动除霜的装置。位于蒸发器底部的电加热器作为除霜热源可以保证霜层的定期清除，蒸发器除霜方式中电加热除霜因其结构简单、除霜速度快，被广泛应用于风冷冰箱，但其电加热器布置于蒸发器底部，且除霜过程多为定功率除霜。而底置电加热器在定功率除霜过程中，电加热器通过辐射与热空气自然对流与蒸发器及霜层进行换热，且热量自下而上传递。当靠近电加热器的蒸发器底部霜层率先快速融完后，后续吸收的热量都是用于蒸发器翅片管的升温，从而使得定功率除霜过程中大量热量用于蒸发器底部的翅片管升温，中上部霜层融化所需热量减少，导致在时间维度上存在除霜各阶段霜层融化的热量需求与电加热器定功率热量供给不匹配的问题，除霜效率低下、除霜能耗较大。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于电加热器定功率除霜过程存在的效率低下的问题，本申请提供了一种冰箱除霜控制方法。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种冰箱除霜控制方法，所述方法包括如下步骤：

S01：检测冰箱进入除霜模式，计算压缩机累计运行时间t_com，电加热器以初始功率P₁开始进入第一除霜阶段；S02：根据所述t_com和所述P₁初步确定首个时间步长τ’₁；S03：对所述首个时间步长τ’₁进行修正，获得修正后的时间步长τ₁；S04：当电加热器以初始功率P₁运行τ₁时间后，第一除霜阶段结束；将电加热器功率降低ΔP_m；S05：计算温升值ΔT_m；S06：电加热器以P₁-ΔP_m功率持续运行，直至除霜温度传感器检测到温升幅度达到所述ΔT_m，第二除霜阶段结束，统计本阶段除霜时间τ_m；S07：对所述温升值ΔT_m修正得到ΔT_m1；对所述功率降低值ΔP_m进行修正得到ΔP_m1；S08：以所述ΔT_m1和所述功率P₁-ΔP_m1进行本阶段的除霜；S09：若除霜总时间τ_all＞50min或除霜传感器判断除霜结束，则除霜运行结束；否则进入步骤S07。

本申请提供的另一种实施方式为：所述τ’₁＝0.6·t_com·P₁ ^-1。

本申请提供的另一种实施方式为：所述实际所处环温T_s单位为K。

本申请提供的另一种实施方式为：根据冰箱实际所处环温T_s对所述首个时间步长进行环温修正，获得修正后的时间步长τ₁。

本申请提供的另一种实施方式为：根据设定的除霜退出温度T_e、除霜起始温度T₀，以及预测除霜周期数n，计算温升值ΔT_m。

本申请提供的另一种实施方式为：所述当/>时，不再减小除霜功率。

本申请提供的另一种实施方式为：所述ΔP_m＝a·P₁；其中，a为系数，所述a的取值范围为0.05～0.15。

本申请提供的另一种实施方式为：所述温升值ΔT_m的修正方法包括若τ_m-1＜τ_m-2，则将n减小1，进而增大ΔT_m，延长时间步长；若τ_m-1＞1.5·τ_m-2，则将n增大1，进而减小ΔT_m，缩短时间步长；若τ_m-2≤τ_m-1≤1.5·τ_m-2，则n不变，ΔT_m仍与上步保持一致；其中，τ_m-1为本除霜阶段向前第一个阶段的除霜时间，τ_m-2为本除霜阶段向前第二个阶段的除霜时间。

本申请提供的另一种实施方式为：所述功率降低值ΔP_m的修正方法包括若ΔT_m-1/τ_m-1＞1.2，则将功率降低幅度增大，ΔP_m＝ΔP_m-1+b·P₀，进一步减小该时间步内除霜功率，以减缓温升速率；若ΔT_m-1/τ_m-1＜0.8，则将功率降低幅度减小，ΔP_m＝ΔP_m-1-b·P₀，避免该时间步内功率过低，以提升温升速率；若0.8≤ΔT_m-1/τ_m-1≤1.2，则功率降低幅度仍与上步保持一致ΔP_m＝ΔP_m-1；其中，ΔP_m-1为本除霜阶段向前第一个阶段的除霜功率；b为功率降低修正系，所述b的取值范围为0.02～0.04。

本申请提供的另一种实施方式为：所述除霜传感器设置于所述蒸发器顶部。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的一种冰箱除霜控制方法的有益效果在于：

本申请提供的冰箱除霜控制方法，为一种除霜过程功率自适应地阶梯降低的策略及其控制方式，以适应除霜过程霜量自下而上减少、中上部霜层热量需求逐渐减小的特性，改善除霜各阶段热量需求与供给的匹配性。

本申请提供的冰箱除霜控制方法，通过在电加热器除霜过程不断自适应地降低除霜功率，以适应除霜过程霜量自下而上减少、中上部霜层融化所需热量逐渐减小的特性，提升除霜效率，减小冰箱除霜能耗。

本申请提供的冰箱除霜控制方法，通过对各阶段除霜预设温升值进行自适应修正，以适应除霜过程中自下而上减少、中上部霜层融化所需热量逐渐减小的特性，动态改变各个除霜阶段的除霜时间，提高除霜效率。

附图说明

图1是本申请的电加热器功率阶梯降低示意图；

图2是本申请的除霜功率自适应阶梯降低过程控制方法流程示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

本申请主要包括翅片管蒸发器以及单段底置的除霜电加热器。

参见图1～2，本申请提供一种冰箱除霜控制方法，所述方法包括如下步骤：

S01：检测冰箱进入除霜模式，计算压缩机累计运行时间t_com，电加热器以初始功率P₁开始进入第一除霜阶段；S02：根据所述t_com和所述P₁初步确定首个时间步长τ’₁；S03：对所述首个时间步长τ’₁进行修正，获得修正后的时间步长τ₁；为除霜开始后的第一个阶段，该阶段以修正后的时间步长τ₁作为第一阶段的结束信号。设置首个时间步长的意义是为了快速高效地融化蒸发器底部霜层，避免过多热量用于蒸发器底部翅片管升温。S04：当电加热器以初始功率P₁运行τ₁时间后，第一除霜阶段结束；将电加热器功率降低ΔP_m；S05：计算温升值ΔT_m；S06：电加热器以P₁-ΔP_m功率持续运行，直至除霜温度传感器检测到温升幅度达到所述ΔT_m，第二除霜阶段结束，统计本阶段除霜时间τ_m；S07：对所述温升值ΔT_m修正得到ΔT_m1；对所述功率降低值ΔP_m进行修正得到ΔP_m1；S08：以所述ΔT_m1和所述功率P₁-ΔP_m1进行本阶段的除霜；S09：若除霜总时间τ_all＞50min或除霜传感器判断除霜结束，则除霜运行结束；否则进入步骤S07。

一般是根据蒸发器出口温度和连续工作时间时间判断冰箱是否需要进入除霜模式。压缩机累计运行时间t_com为从上个除霜工况结束到现在压缩机的启动运行时间的累加值。

首先通过压缩机运行时间、初始除霜功率以及环温等参数进行阶梯降低功率首个时间步长的计算及修正；随后逐步降低除霜功率，并通过设定除霜传感器温升幅度控制时间步长；最后根据上个时间步长内的运行时间以及温升速率不断调整后续时间步长内的功率以及温升幅度，持续进行电加热器功率阶梯降低除霜，直至达到设定条件退出除霜模式。

如图1所示，在除霜功率自适应阶梯降低的控制过程中，参数调控主要为首个时间步长后续时间步长以及功率步长的确定。

1)首个时间步长τ₁：

首个时间步长的调整意义是为了快速高效地融化蒸发器底部霜层，避免过多热量用于蒸发器底部翅片管升温。由于阶梯降低功率是针对定功率除霜过程中存在的问题进行改善，因此在除霜功率自适应阶梯降低过程中，初始功率P₁即为定功率除霜过程的功率。首个时间步长主要与蒸发器底部霜量、除霜功率有关，而蒸发器霜量主要与压缩机运行时间相关，因此拟合出压缩机累计运行时间t_com、初始功率P₁与首个时间步长的关系式。并且蒸发器霜量还与环境温度T_s相关，故对首个时间步长进行环温修正。

2)后续时间步长τ_m

在首个时间步长内快速高效地将蒸发器底部霜层融化后，为避免过多热量用于蒸发器底部翅片管升温，需在后续除霜过程中逐步降低除霜功率。在根据实验数据初步确定首个功率步长ΔP_m后，通过蒸发器顶部的除霜传感器的温度变化判定除霜功率进一步降低的切入点。而每个后续时间步长内的温升幅度ΔT_m是根据除霜传感器初始温度T₀、除霜退出温度T_e以及除霜功率阶梯降低次数n来确定的，在确定了温升幅度ΔT_m后，可得出该时间步长内的除霜时间τ_m，并得知该时间步长内的温升速率ΔT_m/τ_m。

3)功率步长ΔP_m及温升幅度ΔT_m自适应调整

通过上个时间步长内的除霜参数τ_m、ΔT_m/τ_m，对下一个功率步长ΔP_m及温升幅度ΔT_m进行自适应调整，以求不断改善阶梯降低功率除霜效率。

若上个时间步长内τ_m过长，则增大除霜功率阶梯降低次数n，减小温升幅度ΔT_m，缩短下个时间步长，反之则相反。

若上个时间步长内ΔT_m/τ_m过快，则表明除霜功率过大，功率降低幅度较小，故增大功率步长ΔP_m，反之则相反。

进一步地，所述首个时间步长主要与蒸发器底部霜量、除霜功率有关，而蒸发器霜量主要与压缩机运行时间相关，因此拟合出压缩机累计运行时间、初始功率与首个时间步长的关系式。

进一步地，所述实际所处环温T_s单位为K。蒸发器霜量还与冰箱所处环境温度有关，故需要对首个时间步长进行环温修正。

进一步地，根据冰箱实际所处环温T_s对所述首个时间步长进行环温修正，获得修正后的时间步长τ₁。

进一步地，根据设定的除霜退出温度T_e、除霜起始温度T₀，以及预测除霜周期数n，计算温升值ΔT_m。

进一步地，所述n初步设定为6，即假定除霜功率阶梯降低6次后结束除霜，共进行了7个时间步长。而后续时间步长内的参数是根据上个时间步内的除霜情况进行调整的，故在后续每个时间步长内n是可能变化。

进一步地，所述ΔP_m＝a·P₁；其中，a为系数，所述a的取值范围为0.05～0.15。为了使得除霜功率与除霜阶段在时间上进行匹配，需要对各阶段的除霜功率进行阶梯降低，示意图如图1所示。

进一步地，所述温升值ΔT_m的修正方法包括若τ_m-1＜τ_m-2，则将n减小1，进而增大ΔT_m，延长时间步长；若τ_m-1＞1.5·τ_m-2，则将n增大1，进而减小ΔT_m，缩短时间步长；若τ_m-2≤τ_m-1≤1.5·τ_m-2，则n不变，ΔT_m仍与上步保持一致；其中，τ_m-1为本除霜阶段向前第一个阶段的除霜时间，τ_m-2为本除霜阶段向前第二个阶段的除霜时间。

进一步地，所述功率降低值ΔP_m的修正方法包括若ΔT_m-1/τ_m-1＞1.2，则将功率降低幅度增大，ΔP_m＝ΔP_m-1+b·P₀，进一步减小该时间步内除霜功率，以减缓温升速率；若ΔT_m-1/τ_m-1＜0.8，则将功率降低幅度减小，ΔP_m＝ΔP_m-1-b·P₀，避免该时间步内功率过低，以提升温升速率；若0.8≤ΔT_m-1/τ_m-1≤1.2，则功率降低幅度仍与上步保持一致ΔP_m＝ΔP_m-1；其中，ΔP_m-1为本除霜阶段向前第一个阶段的除霜功率；b为功率降低修正系，所述b的取值范围为0.02～0.04。

进一步地，所述除霜传感器设置于所述蒸发器顶部。为了能够获得最不易化霜部位温度并准确判断除霜是否完成，将除霜温度传感器安装在蒸发器顶部位置。

当时，不再减小除霜功率。避免在除霜后期功率降得过低，导致温升缓慢，进而导致除霜时间过长，不符合产品设计标准，影响用户体验；其中P_m为除霜功率值。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (6)

1.一种冰箱除霜控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S01：检测冰箱进入除霜模式，计算压缩机累计运行时间t_com，电加热器以初始功率P₁开始进入第一除霜阶段；

S02：根据所述t_com和所述P₁初步确定首个时间步长τ,₁；

S03：根据冰箱实际所处环境温度T_s对所述首个时间步长τ,₁进行环境温度修正，获得修正后的时间步长τ₁；

S04：当电加热器以初始功率P₁运行τ₁时间后，第一除霜阶段结束；将电加热器功率降低ΔP_m；

S05：根据设定的除霜退出温度T_e、除霜起始温度T₀，以及预测除霜周期数n，计算温升值ΔT_m；

S06：电加热器功率P_m以P₁-ΔP_m功率持续运行，直至除霜温度传感器检测到温升幅度达到所述ΔT_m，第二除霜阶段结束，统计本阶段除霜时间τ_m；所述ΔP_m＝a·P₁；其中，a为系数，所述a的取值范围为0.05～0.15；

S07：对所述温升值ΔT_m修正得到ΔT_m1；对所述功率降低值ΔP_m进行修正得到ΔP_m1；

S08：以所述ΔT_m1和所述功率P₁-ΔP_m1进行本阶段的除霜；

S09：若除霜总时间τ_all＞50min或除霜传感器判断除霜结束，则除霜运行结束；否则进入步骤S07；

所述温升值ΔT_m的修正方法包括若τ_m-1＜τ_m-2，则将n减小1，进而增大ΔT_m，延长时间步长；若τ_m-1＞1.5·τ_m-2，则将n增大1，进而减小ΔT_m，缩短时间步长；若τ_m-2≤τ_m-1≤1.5·τ_m-2，则n不变，ΔT_m仍与上步保持一致；其中，τ_m-1为本除霜阶段向前第一个阶段的除霜时间，τ_m-2为本除霜阶段向前第二个阶段的除霜时间；所述功率降低值ΔP_m的修正方法包括若ΔT_m-1/τ_m-1＞1.2，则将功率降低幅度增大，ΔP_m＝ΔP_m-1+b·P₀，进一步减小该时间步内除霜功率，以减缓温升速率；若ΔT_m-1/τ_m-1＜0.8，则将功率降低幅度减小，ΔP_m＝ΔP_m-1-b·P₀，避免该时间步内功率过低，以提升温升速率；若0.8≤ΔT_m-1/τ_m-1≤1.2，则功率降低幅度仍与上步保持一致ΔP_m＝ΔP_m-1；其中，ΔP_m-1为本除霜阶段向前第一个阶段的除霜功率；b为功率降低修正系，所述b的取值范围为0.02～0.04。

2.如权利要求1所述的冰箱除霜控制方法，其特征在于：所述τ,₁＝0.6·t_com·P₁ ^-1。

3.如权利要求1所述的冰箱除霜控制方法，其特征在于：所述实际所处环温T_s单位为K。

4.如权利要求1所述的冰箱除霜控制方法，其特征在于：所述

5.如权利要求1所述的冰箱除霜控制方法，其特征在于：当时，不再减小除霜功率。

6.如权利要求1～5中任一项所述的冰箱除霜控制方法，其特征在于：所述除霜传感器设置于蒸发器顶部。