制冷模式下空调的控制方法及系统与流程

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种制冷模式下空调的控制方法及系统。

背景技术：

随着生活水平的日益提高，人们对于生活质量的要求也越来越高，这种要求在家用电器上体现得尤为明显。以空调为例，为了满足用户快速制冷的需求，从而带来更舒适的使用体验，现有的空调在刚开机时，一般都会使压缩机快速升频至较高的频率运行。在压缩机运行时，压缩机中的制冷剂会被迅速地排出，在管路系统中循环。在循环过程中，润滑油会随着制冷剂一同排出压缩机，进入到管路中，只有排出的这部分润滑油顺利回到压缩机中(即回油)，才能维持整个系统中润滑油的动态平衡，否则，压缩机会因为缺油而损坏。目前市场上大多空调采用油分离器与回油毛细管结合的设置方式，将排出压缩机的润滑油通过油分离器分离出来进而通过回油毛细管回到压缩机中。但是对于变频空调来说，随着压缩机工作频率的升高，润滑油的排出速度/速率也越来越快，当润滑油的排出速度/速率超过回油毛细管的最大回油速度/速率时，便容易产生缺油的现象。因此为了保证正常回油，在压缩机快速升至高频的过程中，通常会强制压缩机在某个或某些固定频率(回油频率)上持续运行一段时间，待回油稳定后继续升频。

上述设置方式虽然保证了正常回油，但是强制压缩机在回油频率上持续运行一段时间的设置方式，使得空调在开机快速制冷过程中，压缩机的升频时间过长，减缓了压缩机达到最大工作频率的速度，也就增加了空调开机后快速制冷的时间，进而影响空调快速制冷的效果，为用户带来不好的使用体验。也就是说，现有的空调开机升频控制方法存在由于升频时间长而导致的快速制冷效果差的问题。

相应地，本领域需要一种新的空调的控制方法来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有空调的开机升频控制方法中存在的由于升频时间长而导致快速制冷效果差的问题，本发明提供了一种制冷模式下空调的控制方法，该控制方法包括以下步骤：

使所述空调的膨胀阀开度调整至第一目标开度；

在膨胀阀开度调整至所述第一目标开度的过程中，使所述空调的压缩机启动；

使所述压缩机按照多个升频速度，分阶段连续升频。

在上述制冷模式下空调的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：

在分阶段连续升频之后，判断压缩机频率是否达到第一目标频率；

在所述压缩机频率达到所述第一目标频率时，使所述压缩机停止升频。

在上述制冷模式下空调的控制方法的优选技术方案中，“使所述空调的膨胀阀开度调整至第一目标开度”的步骤进一步包括：

使所述膨胀阀开度按照设定的关阀速度减小至基准开度；

在所述膨胀阀开度达到所述基准开度时，使所述膨胀阀开度按照设定的开阀速度增加至所述第一目标开度。

在上述制冷模式下空调的控制方法的优选技术方案中，“在膨胀阀开度调整至所述第一目标开度的过程中，使所述空调的压缩机启动”的步骤进一步包括：

在所述膨胀阀达到所述基准开度时，使所述压缩机启动。

在上述制冷模式下空调的控制方法的优选技术方案中，“使所述压缩机按照多个设定速度，分阶段连续升频”的步骤进一步包括：

使所述压缩机按照第一升频速度进行升频；

判断所述压缩机频率是否达到过渡频率；

在所述压缩机频率达到所述过渡频率时，使所述压缩机按照第二升频速度进行升频；

其中，所述过渡频率小于所述第一目标频率。

在上述制冷模式下空调的控制方法的优选技术方案中，所述第一升频速度大于所述第二升频速度；并且/或者所述第一目标频率为所述压缩机的最大工作频率；并且/或者所述第一目标开度为与所述第一目标频率相匹配的膨胀阀开度。

在上述制冷模式下空调的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：

获取环境参数；

在所述环境参数达到目标参数时，使所述压缩机降频至第二目标频率，并且使所述膨胀阀开度减小至第二目标开度；

其中，所述环境参数为环境温度或环境湿度，所述目标参数对应地为目标温度或目标湿度。

本发明还提供了一种制冷模式下空调的控制系统，该控制系统主要包括：

第一控制模块，其用于使所述空调的膨胀阀开度按照设定的关阀速度减小至基准开度，并且在所述膨胀阀开度达到所述基准开度时，使所述膨胀阀按照设定的开阀速度增加至第一目标开度；

第二控制模块，其用于在所述膨胀阀达到所述基准开度时，使所述空调的压缩机启动，并使所述压缩机按照多个设定速度，分阶段连续升频，以及在压缩机频率达到第一目标频率时，使所述压缩机停止升频；

判断模块，其用于判断所述膨胀阀是否达到基准开度，以及所述压缩机频率是否达到所述第一目标频率。

在上述制冷模式下空调的控制系统的优选技术方案中，所述第二控制模块按照下列方式使所述压缩机按照多个设定速度分阶段连续升频：

所述第二控制模块使所述压缩机按照第一升频速度进行升频；

所述判断模块判断所述压缩机频率是否达到过渡频率；

在所述压缩机频率达到所述过渡频率时，所述第二控制模块使所述压缩机按照第二升频速度进行升频；

其中，所述过渡频率小于所述第一目标频率；并且/或者

所述第一升频速度大于所述第二升频速度。

在上述制冷模式下空调的控制系统的优选技术方案中，所述控制系统还包括：

采集模块，其用于获取环境参数；

所述判断模块还用于判断所述环境参数是否达到目标参数；

所述第一控制模块还用于在所述环境参数达到所述目标参数时，使所述膨胀阀开度减小至第二目标开度；

所述第二控制模块还用于在所述环境参数达到所述目标参数时，使所述压缩机降频至第二目标频率；

其中，所述环境参数为环境温度或环境湿度，所述目标参数对应地为目标温度或目标湿度。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，制冷模式下空调的控制方法包括：使空调的膨胀阀开度快速调整至第一目标开度，优选地膨胀阀先减小至基准开度再由基准开度增大至第一目标开度；在膨胀阀开度调整至基准开度时，使压缩机启动；使压缩机按照多个设定速度，分阶段连续升频；判断压缩机频率是否达到第一目标频率；在压缩机频率达到第一目标频率时，使压缩机停止升频。通过取消压缩机升频过程中在回油频率上的持续运行阶段，转而使压缩机在启动后以不同的升频速度分阶段连续升频，本发明可以大幅度缩短压缩机的升频时间，进而达到快速制冷的目的，提升空调的舒适性，改善用户体验。而通过在压缩机启动之前使膨胀阀开度减小至基准开度，可以使膨胀阀开度在压缩机启动时与压缩机匹配，避免膨胀阀随压缩机一同启动而导致的膨胀阀开度与压缩机匹配度不佳的情况出现，进一步提高压缩机启动后的制冷效果。

具体而言，膨胀阀达到基准开度时压缩机启动，压缩机启动后首先按照第一升频速度进行升频，在压缩机频率达到过渡频率时，使压缩机按照第二升频速度进行升频，在压缩机频率达到第一目标频率时，使压缩机停止升频。其中，过渡频率小于第一目标频率，第一升频速度大于第二升频速度。优选地，第一目标频率为压缩机的最大工作频率。本申请的发明人经过反复实验发现，在膨胀阀快速达到基准开度时使压缩机以先快后慢的升频速度分两个或更多个阶段进行升频，本发明不仅能通过升频速度的阶段性变化保证压缩机正常回油，同时还能大幅度缩短压缩机升频至最大工作频率的时间，满足用户快速制冷的需求。

附图说明

下面参照附图并结合空调以制冷模式运行来描述本发明的制冷模式下制冷模式下空调的控制方法及系统。附图中：

图1为本发明的制冷模式下制冷模式下空调的控制方法的流程示意图；

图2为本发明的制冷模式下制冷模式下空调的控制方法与现有技术的升频过程的对比示意图；

图3为本发明的制冷模式下空调的控制方法的压缩机、外风机和膨胀阀的控制逻辑示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明是结合压缩机设置两个升频阶段的实施方式进行描述的，但是这种设置方式并非一成不变，在不偏离本发明原理的情形下，本领域技术人员还可以将本发明方法应用于其他的应用场景，如压缩机还可以设置三个甚至更多的升频阶段。

首先参照图1，图1为本发明的制冷模式下制冷模式下空调的控制方法的流程示意图。

如图1所示，为了解决现有空调的开机升频控制方法中存在的由于升频时间长而导致快速制冷效果差的问题，本发明提供了一种制冷模式下空调的控制方法，该控制方法主要包括以下步骤：

s100、使空调的外风机启动，并按照设定的加速度升速至第一目标转速，如用户按动空调的启动开关使空调开机并且选择制冷模式后使外风机按照每秒钟提高1000r/min的加速度启动，并且在3秒钟达到3000r/min的第一目标转速，优选地，第一目标转速为外风机的最大工作转速；

s200、在外风机开始升速的同时、之前或之后，使空调的膨胀阀开度快速调整至第一目标开度，如外风机启动的同时，膨胀阀从480步先按照关阀速度减小至基准开度，再从基准开度按照开阀速度增大至第一目标开度，优选地，膨胀阀为电子膨胀阀或其他可以控制开度的膨胀阀；

需要说明的是，电子膨胀阀的开度调节是由步进电机带动的，步进电机转动的最小角度范围称为一步，因此，电子膨胀阀的开度调节一般都是按“步”来衡量。比如膨胀阀的开度为200步。即步进电机带动膨胀阀转动到第200个角度单位。通常在空调处于关闭状态时，为平衡系统压力，膨胀阀都会处于较大的开度，如本发明中膨胀阀在空调处于关闭状态时的开度可以为480步。而基准开度则是根据运行模式设置的与室外温度和压缩机频率相应的开度，基准开度的设置有助于系统压差建立，实现空调器速冷及速热。如本发明基准开度可以为280步。也就是说，在空调启动后，膨胀阀开度先从480步按照关阀速度如200p/s(即200步/秒)减小至280步，然后再从280步按照开阀速度如40p/s增大至第一目标开度。

s300、在外风机和/或膨胀阀达到设定条件时，使空调的压缩机启动，如在外风机的转速升速至第一目标转速、并且/或者膨胀阀开度调整至第一目标开度的过程中，使空调的压缩机启动，优选地，在外风机达到第一目标转速，同时膨胀阀达到基准开度时，使空调的压缩机启动，此时膨胀阀从基准开度升高至第一目标开度的过程与压缩机启动的过程相重合，其目的是使膨胀阀的开度时刻保持与压缩机的工作频率相匹配；

s400、使压缩机按照多个设定速度，分阶段连续升频，如在压缩机启动后，使压缩机按照第一升频速度进行升频，运行至某一频率后或运行一段时间后立即切换至第二升频速度继续升频；

s500、判断压缩机频率是否达到第一目标频率，如实时获取压缩机的当前频率，并将当前频率与第一目标频率进行比较；

s600、在压缩机频率达到第一目标频率时，使压缩机停止升频，如在当前频率达到第一目标频率时，使压缩机维持在第一目标频率继续工作。优选地，第一目标开度为与压缩机的第一目标频率相匹配的膨胀阀开度，也就是说，在压缩机启动分阶段连续升频至第一目标频率的过程中，膨胀阀开度也恰好从基准开度增加至第一目标开度。

通过上述描述可以看出，本发明的空调的控制方法通过使外风机达到最大工作转速时启动压缩机可以提前为压缩机创造良好的散热条件，通过在膨胀阀达到基准开度时启动压缩机可以使膨胀阀开度在压缩机启动时与压缩机的工作频率相匹配，避免膨胀阀随压缩机一同启动而导致的膨胀阀开度与压缩机匹配速度过慢的情况出现。而使压缩机在启动后以不同的升频速度分阶段连续升频的设置方式，又可以大大缩短压缩机的升频时间，提高压缩机启动后的制冷效果，进而达到快速制冷的目的。换句话说，本发明取消了压缩机升频过程中在回油频率上持续运行的过程，转而通过提前开启外风机进行散热、同时调整膨胀阀开度至基准开度以及控制压缩机升频速度的方式，保证了压缩机正常回油的同时，还能够完成压缩机的快速升频，解决了现有的开机升频控制方法中存在的由于升频时间长而导致快速制冷效果差的问题，提升了空调的舒适性，改善了用户体验。

当然，第一目标转速并非只限于最大工作转速一种形式，在能提高压缩机散热条件的情形下，本领域技术人员可以将该第一目标转速设置为任何合理的数值，以便其满足更加具体的应用场景，如第一目标转速还可以为接近外风机最大工作转速的某一转速值或外风机在外界环境温度下能够达到的最大转速值。

下面参照图2，进一步阐述本发明的原理。其中，图2为本发明的制冷模式下空调的控制方法的压缩机与现有技术的压缩机的升频过程对比示意图。图2中，实线表示本发明的控制方法中压缩机的升频过程，虚线表示现有技术中压缩机的升频过程。

如图2所示，在现有技术中，压缩机启动后一般采用固定的升频速度v(如1hz/s)进行升频，并且升频过程中为了保证压缩机的正常回油，设置有第一回油频率f1和第二回油频率f2，当压缩机升频至第一回油频率f1时，压缩机中的润滑油处于或即将处于缺油状态，因此压缩机在此频率维持一段时间，保证压缩机的稳定回油之后再继续以升频速度v继续升频。同样地，在压缩机升频至第二回油频率f2，并在此频率维持一段时间，保证压缩机稳定回油后继续升频，直至压缩机达到最大频率fmax后停止升频。如背景技术所述，这样的升频方式由于在第一回油频率f1和第二回油频率f2维持一段时间，因此严重影响了压缩机的升频速度，虽然保证了压缩机的稳定回油，但是不能很好地满足快速制冷的需求。

继续参照图2，作为本发明的优选实施方式，可以将压缩机的连续升频过程分为两个阶段，其中，第一阶段压缩机以第一升频速度v1进行升频，待升频至过渡频率时进入第二阶段。第二阶段压缩机以第二升频速度v2进行升频，升频至第一目标频率时，停止升频。优选地，过渡频率可以设置为第一回油频率f1。第一升频速度v1大于第二升频速度v2，如可以将第一升频速度设置为1.2hz/s，第二升频速度设置为0.5hz/s。

也就是说，本发明的协同控制方法中，s400又可以进一步包括如下步骤：

s410、使压缩机按照第一升频速度v1进行升频，如空调的控制系统使压缩机按照1.2hz/s的升频速度进行升频；

s420、判断压缩机频率是否达到过渡频率，如将过渡频率设置为第一回油频率f1，控制系统判断压缩机的当前频率是否达到第一回油频率f1；

s430、在压缩机频率达到过渡频率f1时，使压缩机按照第二升频速度v2进行升频，如在控制系统判断压缩机的当前频率达到f1时，使压缩机按照0.5hz/s的升频速度继续升频，以保证压缩机的稳定回油的前提下连续升频，完成空调的快速制冷。

优选地，过渡频率f1小于第一目标频率，且第一目标频率设置为压缩机的最大工作频率fmax。

以上设置方式的优点在于：通过控制压缩机升频过程中的升频速度，使得压缩机在以不同的升频速度升频的过程中，排出压缩机的润滑油的速度/速率也相应地发生变化，进而适应回油毛细管的回油速度/速率，保证压缩机的回油稳定。具体而言，通过使压缩机在过渡频率f1改变升频速度，也就是以先快后慢的升频速度分两个阶段进行升频的设置方式，使得压缩机在以第一升频速度v1升频时，润滑油的排出压缩机的速度/速率达到或超过回油毛细管的回油速度/速率，压缩机中的润滑油逐渐减少。当达到过渡频率f1时，压缩机转而按照第二升频速度v2进行升频，此时流出压缩机的润滑油大大减少，润滑油排出压缩机的速度/速率小于回油毛细管的回油速度/速率，进而压缩机中的润滑油量得以保证。也就是说，本发明可以通过升频速度的变化保证压缩机正常回油，同时通过取消回油频率上持续运行阶段的控制方式相应地加快了压缩机的升频速度，使压缩机能够更快地升频至最大工作频率，进而以最大工作频率运行，满足用户快速制冷的需求。参照图2可以明显地看出，经发明人反复实验，本发明的压缩机达到最大工作频率的时间明显少于现有技术中压缩机达到最大工作频率的时间。

需要指出的是，上述优选地设置方式及具体数值仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在于限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的前提下，本领域技术人员还可以对上述参数做任意形式的调整，只要调整后的技术方案能够在保证压缩机正常回油的前提下提高升频速度的条件即可。如还可以进一步将升频阶段分为三个阶段，每个阶段以不同的升频速度(如快慢快的方式)进行升频；过渡频率还可以根据第一回油频率进行上下浮动；第一目标频率非压缩机的最大工作频率，而是接近最大工作频率的值等。

此外，为更好地改善用户使用空调的体验，在压缩机以最大工作频率工作时，本发明的空调的控制方法还可以包括以下步骤：

s700、获取环境参数，如获取当前的环境温度(如室内温度)；

s800、在环境参数达到/接近目标参数时，使压缩机降频至第二目标频率，同时使外风机的转速降低至第二目标转速、膨胀阀开度减小至第二目标开度，如在室内温度达到用户设定的目标温度或接近目标温度时，使压缩机降频至额定工作频率或降低至与外界环境温度相匹配的工作频率，同时使外风机的转速降低至额定工作转速或与压缩机相匹配的工作转速，以及使膨胀阀的开度减小至与压缩机的当前工作频率相匹配的开度。

这样设置的优点在于：在空调快速制冷一段时间后，室内温度会相应的下降，当环境温度达到/接近用户设定的温度时，压缩机便不用继续工作在最大工作频率，外风机自然也无需工作在最大转速进行散热，膨胀阀自然也无需工作在与压缩机匹配的第一目标开度上。这时将压缩机降频至额定工作频率或与当前环境(如室外温度)更为匹配的工作频率，并且将外风机的转速降低至额定工作转速或与压缩机相匹配的转速，以及将膨胀阀的开度减小至与压缩机相匹配的开度，不仅可以保证空调的正常工作，而且也有效地延长压缩机和膨胀阀的工作寿命。

当然，环境参数和对应的目标参数并非一成不变，还可以是环境湿度(如室内/室外湿度)和用户设定的目标湿度等。

本发明还提供了一种制冷模式下空调的控制系统，该控制系统主要包括：

第一控制模块，其用于在所述外风机开始升速的同时、之前或之后，使空调的膨胀阀开度按照设定的关阀速度减小至基准开度，并且在膨胀阀开度达到基准开度时，使膨胀阀按照设定的开阀速度增加至第一目标开度；

第二控制模块，其用于在外风机达到所述第一目标转速并且/或者膨胀阀达到基准开度时，使压缩机启动，并使压缩机按照多个设定速度，分阶段连续升频，以及在压缩机频率达到第一目标频率时，使压缩机停止升频；

第三控制模块，其用于使空调的外风机启动，并按照设定的加速度升速至第一目标转速，如空调开机制冷后，第三控制模块使外风机按照设定的加速度升速至最大工作转速；

判断模块，其用于判断外风机是否达到第一目标转速、膨胀阀是否达到基准开度，以及压缩机是否达到第一目标频率。

其中，第二控制模块按照下列方式使压缩机按照多个设定速度，分阶段连续升频：

第二控制模块使压缩机按照第一升频速度v1进行升频；

判断模块判断压缩机频率是否达到过渡频率f1；

在压缩机频率达到过渡频率f1时，第二控制模块使压缩机按照第二升频速度v2进行升频；

优选地，第一升频速度v1大于第二升频速度v2，过渡频率f1小于第一目标频率，并且第一目标频率为压缩机的最大工作频率fmax，第一目标开度为与最大工作频率fmax相匹配的膨胀阀开度。

此外，空调的控制系统还包括：

采集模块，其用于获取环境参数，如获取室外/室内温度以及室外/室内湿度等；

在采集模块获取环境参数后，判断模块还用于判断该环境参数是否达到目标参数，如目标参数为用户设定的制冷的目标温度，或设定的目标湿度等；

第一控制模块还用于在环境参数达到目标参数时，使膨胀阀开度减小至第二目标开度；第二控制模块还用于在环境参数达到目标参数时，使压缩机降频至第二目标频率，第三控制模块还用于在环境参数达到目标参数时，使外风机的转速降低至第二目标转速。如在室内温度达到用户设定的目标温度时，第二控制模块使压缩机降频至额定工作频率，第一控制模块使膨胀阀开度减小至与压缩机额定工作频率相匹配的开度，第三控制模块使外风机的转速降至额定工作转速。

本领域技术人员能够理解的是，第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块以及判断模块的物理形式可以是彼此独立的，当然也可以是集成到一个物理模块上的功能单元。如空调的控制系统包括存储器和处理器，以及存储在存储器并且可在处理器上运行的计算机程序，该计算机程序可以完成上述第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和判断模块的功能。

下面结合图3对本发明的制冷模式下空调的控制方法及系统的工作原理做简要说明。图3为本发明的制冷模式下空调的控制方法的压缩机、外风机和膨胀阀的控制逻辑示意图。

如图3所示，空调在制冷模式时，外风机、膨胀阀和压缩机的工作过程可以是：

空调开机制冷→外风机按照加速度a1'提高转速，同时膨胀阀按照关阀速度v21'从开度b1'开始减小开度→经t1时间间隔后外风机达到最大工作转速n1'，膨胀阀同时达到基准开度b'2时，压缩机开机，并按照升频速度v11'升频，外风机保持最大工作转速运行，膨胀阀按照开阀速度v22'增大开度→经t2时间间隔后压缩机频率达到过渡频率f1'时，以升频速度v12'继续升频，膨胀阀继续按照开阀速度v22'增大开度→经t3时间间隔后压缩机频率达到最大工作频率f2'并停止升频，膨胀阀开度达到与f2'匹配的b3'并稳定在此开度→经t4时间间隔后室内温度达到用户的设定温度，压缩机以降频速度v13'降频，同时外风机以加速度a2'降低转速，膨胀阀以关阀速度v23'减小开度→经t5时间间隔后压缩机频率降至额定工作频率f3'并维持在此频率，同时外风机转速降至额定工作转速n1'并维持在此频率，膨胀阀开度减小至与f3'匹配的b'4并维持在此频率。

上述优选的实施方式，空调的控制方法主要包括：使外风机启动并按照设定的加速度升速至最大工作转速；同时使膨胀阀按照设定关阀速度减小开度至基准开度；在外风机达到最大工作转速且同时膨胀阀开度达到基准开度时，使压缩机启动并按照第一升频速度和第二升频速度连续升频，同时使膨胀阀按照开阀速度增大开度；判断压缩机的频率是否达到最大工作频率；当压缩机的频率达到最大工作频率后停止升频，同时膨胀阀达到与最大工作频率相匹配的开度。其中，第一升频速度大于第二升频速度。空调的控制系统包括第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块、判断模块以及采集模块。通过先开启外风机的同时调整膨胀阀，是外风机达到最大转速、同时膨胀阀开度减小至基准开度时，使压缩机启动并且使压缩机以先快后慢的升频速度分两个阶段进行升频，同时使膨胀阀增加开度至第一目标开度的设置方式，使得本发明的压缩机可以通过外风机和膨胀阀提前为压缩机创造良好的工作条件、以及通过压缩机升频速度的变化保证压缩机正常回油，还能够快速升频至最大工作频率，进而以最大工作频率运行，满足用户快速制冷的需求。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。