一种快热式电热水器石英加热管均衡选择方法与流程

本发明涉及电热水器技术领域，特别涉及一种快热式电热水器石英加热管均衡选择方法。

背景技术：

快热式电热水器，通过石英加热管对流过其中的水进行加热，以满足用户厨房或浴室的用热水需求。为方便进行温度控制和减小电热水器的体积，通常采用多支(假设有n支)石英加热管回形串联的形式，对流过其中的冷水进行加热。每支石英加热管开关可独立控制，开关闭合时石英加热管工作，对水加热；开关断开时该段石英加热管仅作为水管使用，如图1所示为一个由六支石英加热管串联的电热水器。

用户用热水时，通过调节功率档级，确定石英加热管使用的数量(在0～n中选择)，从而达到控制出水温度的目的。冬天进水温度低，需要使用较多的石英加热管才能保证舒适的出水温度；而夏天进水温度高，则只需要少数石英加热管就能满足用户的热水使用需求。如此以来，电热水器使用过程中总有一部份石英加热管处于闲置状态。如果采用固定的石英加热管选择方法，必然造成一部分石英加热管过度使用，而另一部分石英加热管闲置的问题，缩短了电热水器的维修周期或整体使用寿命。

因此，设计一种石英加热管的动态均衡选择算法，使各石英加热管的使用时间大致相同，对延长产品的使用寿命，提高产品质量有重要作用。

技术实现要素：

本发明提供了一种快热式电热水器石英加热管均衡选择方法，解决了现有电热水器存在部分石英加热管过度使用，而另一部分石英加热管闲置的技术问题，实现了使各石英加热管的使用时间大致相同，延长产品的使用寿命，提高产品质量的技术效果。

本发明所提供的一种快热式电热水器石英加热管均衡选择方法，包括：

通过计时单元获得所述电热水器的各个加热管的累积工作时间；

时间存储单元存储各个所述加热管的累积工作时间；

单片机根据各个所述加热管的累积工作时间来控制其中特定数量的所述加热管进行加热工作；

其中，当需要所有的所述加热管工作时，所述特定数量为全部；当需要部分所述加热管工作时，所述特定数量为其中累积工作时间较少的部分。

作为优选，当所述电热水器通水开始工作时，一个或多个所述加热管的继电器闭合，对应所述加热管的所述计时单元清零并开始计时；

当所述电热水器断水停止工作时，之前处于工作的所述加热管的继电器断开，对应所述加热管的所述计时单元终止计时，并将计时所得时间累加到所述时间存储单元中。

作为优选，所述电热水器的功率档级可调，所述档级的数字与所述加热管的数量对应，当功率调整为其中一数字的所述档级时，对应数量的所述加热管的继电器闭合。

作为优选，当所述电热水器未通水时，所有所述加热管都处于断电状态，此时，调整所述功率档级为m档级后，

所述单片机读取所述时间存储单元中所有n个所述加热管对应的累计工作时间，选择其中累计工作时间较少的m个所述加热管，以备下次通水加热时使用。

作为优选，当所述电热水器通水时，没有或部分所述加热管处于断电状态，此时，假定所述加热管的数量为n，调整前所述功率档级为m档级，调整所述功率档级为m+1档级后，

所述单片机保持当前开启的m个所述加热管的工作状态不变，将所述计时单元的计时值累加并存储在所述时间存储单元中，从剩余的n-m个闲置的所述加热管中选择累计工作时间最小的一个所述加热管，使其继电器闭合，所述加热管开始工作加热，所述计时单元清零并重新开始对m+1个正在使用的所述加热管进行计时。

作为优选，当所述电热水器通水时，没有或部分所述加热管处于断电状态，此时，假定所述加热管的数量为n，调整前所述功率档级为m档级，调整所述功率档级为m-1档级后，

通过所述计时单元将当前开启的m个所述加热管的计时值累加并存储在所述时间存储单元中，在m个工作的所述加热管中选择累计工作时间最大的一个所述加热管，使其继电器断开，所述加热管开始停止加热，所述计时单元清零并重新开始对m-1个正在使用的所述加热管进行计时。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过计时单元累计每支加热管的使用时间，并将该时间保存到时间存储单元中；每次选择加热管时，参考加热管的已使用时间，根据功率要求，选择所有加热管中使用时间最少的n支加热管(n是功率档级，由功率调节按钮设定)进行加热。该均衡选择方法能够使电热水器在整个生命周期保持各加热管的使用时间大致相同，有利于延长电热水器的使用寿命。这样，解决了现有电热水器存在部分石英加热管过度使用，而另一部分石英加热管闲置的技术问题，实现了使各加热管的使用时间大致相同，延长产品的使用寿命，提高产品质量的技术效果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的石英管电热水器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用户调节功率档触发的加热管均衡选择的算法流程示意图；

图3为本申请实施例提供的系统时钟触发的加热管均衡选择的算法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本申请提供了一种快热式电热水器石英加热管均衡选择方法，包括：

通过计时单元获得电热水器的各个加热管的累积工作时间；时间存储单元存储各个加热管的累积工作时间；单片机根据各个加热管的累积工作时间来控制其中特定数量的加热管进行加热工作；其中，当需要所有的加热管工作时，特定数量为全部；当需要部分加热管工作时，特定数量为其中累积工作时间较少的部分。

通过计时单元累计每支加热管的使用时间，并将该时间保存到时间存储单元中；每次选择加热管时，参考加热管的已使用时间，根据功率要求，选择所有加热管中使用时间最少的n支加热管(n是功率档级，由功率调节按钮设定)进行加热。该均衡选择方法能够使电热水器在整个生命周期保持各加热管的使用时间大致相同，有利于延长电热水器的使用寿命。

进一步的，当电热水器通水开始工作时，一个或多个加热管的继电器闭合，对应加热管的计时单元清零并开始计时；当电热水器断水停止工作时，之前处于工作的加热管的继电器断开，对应加热管的计时单元终止计时，并将计时所得时间累加到时间存储单元中。

进一步的，电热水器的功率档级可调，档级的数字与加热管的数量对应，当功率调整为其中一数字的档级时，对应数量的加热管的继电器闭合。

当电热水器未通水时，所有加热管都处于断电状态，此时，调整功率档级为m档级后，单片机读取时间存储单元中所有n个加热管对应的累计工作时间，选择其中累计工作时间较少的m个加热管，以备下次通水加热时使用。

当电热水器通水时，没有或部分加热管处于断电状态，此时，假定加热管的数量为n，调整前功率档级为m档级，调整功率档级为m+1档级后，单片机保持当前开启的m个加热管的工作状态不变，将计时单元的计时值累加并存储在时间存储单元中，从剩余的n-m个闲置的加热管中选择累计工作时间最小的一个加热管，使其继电器闭合，加热管开始工作加热，计时单元清零并重新开始对m+1个正在使用的加热管进行计时。

当电热水器通水时，没有或部分加热管处于断电状态，此时，假定加热管的数量为n，调整前功率档级为m档级，调整功率档级为m-1档级后，通过计时单元将当前开启的m个加热管的计时值累加并存储在时间存储单元中，在m个工作的加热管中选择累计工作时间最大的一个加热管，使其继电器断开，加热管开始停止加热，计时单元清零并重新开始对m-1个正在使用的加热管进行计时。

进一步的，单片机设置有更替阈值k，单片机读取各个加热管的累积工作时间并将其换算成天数t，当t等于k后，若电热水器未通水状态，假设调整功率档级为m档级，选择其中累计工作时间较少的m个加热管，以备下次通水加热时使用。

当t等于k后，若电热水器处于通水加热状态，则暂不更换，等电热水器停止工作后，假设调整功率档级为m档级，选择其中累计工作时间较少的m个加热管，以备下次通水加热时使用。

下面通过具体实施例来详细介绍本方法的具体工作原理：

利用电热水器控制单片机的计时功能和eeprom保存信息掉电不丢失的特性，保存每支加热管的累计使用时间，作为加热管动态均衡选择的依据。

电热水器控制单片机需具备以下功能：

1)单片机能够单独控制每支石英加热管继电器的闭合与断开，以此控制热水器的出水温度；单片机用一个节字的二进制数生成加热管继电器控制指令，最多可控制8个石英加热管继电器的通断；

2)单片机有计时功能；

3)单片机有足够的可用于保存各石英加热管累计工作时间的非易失存储器，如eeprom或flash，保证各石英加热管累计工作时间数据掉电不丢失。

当电热水器通水开始加热工作时，单片机计时器清零并开始计时；电热水器断水停止加热时，计时器终止计时，并将计时所得时间累加到此前工作的石英加热管相应的时间寄存器上。

1、石英加热管均衡选择算法设计

电热水器控制单片机在以下几种情况下实施加热管的选择：

用户通过电热水器操作面板上的功率档调节按钮，调整功率档级(即开始加热时使用的加热管数量)时；此情况可进一步细分为两种情况：

1)用户在电热水器未通水时调节功率档按钮，此时所有石英加热管均未处于通电状态，单片机将根据所有n支石英加热管的时间寄存器中保存的累计工作时间，选择m支(即调整后的功率档级)累计工作时间最少的石英加热管，生成并保存新的加热管控制指令，以备一次通水加热时使用；

2)用户在电热水器通水加热时调节功率档按钮，即用户在用热水的过程中调节功率档。假定调节前功率档级为m，调节后功率档级为m+1，即增大一级功率，则单片机保持当前开启的m支石英加热管不变，将工作计时器的计时值累加到这m支石英加热管的时间寄存器中，从剩余的n-m支闲置的石英加热管中选择一支累计工作时间最小的，闭合其对应的继电开关，开始加热；同时更新保存加热管控制指令，以备下次使用，计时器清零并重新开始这m+1支正在使用的加热管进行工作计时。若调节前功率档级为m，调节后功率档级为m-1，即减小一级功率，则单片机停止计时，将工作计时器的计时值累加到这m支石英加热管的时间寄存器中，并从这m支石英加热管中选择累计工作时间最大的一支，断开其对应的继电开关，使其停止加热；同时更新保存加热管控制指令，以备下次使用，计时器清零并重新开始对这m-1支正在使用的加热管进行工作计时。

用户调节功率档按钮时的加热管选择算法流程图如图2所示。

2、当前功率档级和对应使用的石英加热管的工作时间(或工作次数)达到系统设定的阈值时。

1)若电热水器产品有时钟芯片，能够向控制单片机提供系统时间(即当地时间)，则单片机可根据电热水器自安装启动以来工作的天数，来设定石英加热管均衡选择的阈值，比如若设定为每k天更换一次加热管，可设计如下选择算法：单片机设计一个累计工作天数寄存器和一个是否延迟更换加热管的标志位，该标志位初始化为0。在每天的零时零分该寄存器加1，若寄存器值达到k，且电热水器未处于通水加热状态，则单片机将从所有n支石英加热管中选择m(即当前的功率档级)支累计工作时间最短的加热管，生成新的加热管控制指令，以备一次通水加热时使用；累计工作天数寄存器清零。若寄存器值达到k，且电热水器处于通水加热状态，则暂不更换加热管，并将延迟更换加热管的标志位置1，电热水器停止加热时，单片机检测到该标置位清0，则执行加热管均衡选择算法，重新选择m支累计工作时间最短的加热管，生成新的加热管控制指令，以备一次通水加热时使用；同时将累计工作天数寄存器清零，并将延迟更换加热管的标志位清零。算法流程参见附图3。

2)若电热水器产品没有时钟芯片，无法向单片机提供系统运行时间，则可根据当前加热管控制指令的使用次数，来触发加热管的均衡选择算法：单片机设计一个当前控制指令累计使用次数计数器，计数器初始化为0，设定一个阈值l。电热水器每次断水停止加热时，累计使用次数加1，当该计数器次数达到l时，执行加热管均衡选择算法，重新选择m(当前功率档级)支累计工作时间最短的加热管，生成新的加热管控制指令，以备一次通水加热时使用；同时累计使用次数计数器清零。

3、电热水器运行参数保存设计

为实现加热管的均衡选择，控制单片机需要使用flash或eeprom等非易失存储器，来保存各石英加热管从出厂开始的累计使用时间，时间单位为秒，无符号长整型，共需4*n个字节，n最大为8；还需使用1个字节来保存石英加热管的开关命令；1个字节来保存当前石英加热管开关命令使用的次数(无时钟芯片的产品)或天数(有时钟芯片的产品)；1个字节保存当前功率档级信息。

电热水器上电运行时，单片机从flash或eeprom中读出上述运行参数，保存在内存ram中；当用户调节功率档按钮或当前指令使用时间或次数触发加热管均衡选择算法时，单片机把ram中更新后的上述参数写入flash或eeprom中，以防电热水器断电导致这些数据丢失。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。