冷媒存量检测方法、装置和热水器

技术领域

本发明涉及电器技术领域，具体涉及一种冷媒存量检测方法、装置和热水器。

背景技术

对于内部存在冷媒换热的系统或装置，例如空气能热泵热水器等，冷媒一般用于为内部压缩机等组件散热，以及保证水箱水温正常升高等。但在一些情况下，冷媒可能发生泄漏，当冷媒泄漏较为严重时，压缩机等组件无法正常散热，进而导致压缩机等组件损坏以及水温无法正常升高，因此检测冷媒存量，对于保证装置或系统安全运行，具有重要意义。

现有技术中，一般首先检测装置或系统内各处的温度，例如换热器进出口温度、排气温度，以及检测环境温度等，再基于各温度数据之间的差异计算冷媒存量。

但是，上述方法中，当冷媒泄露非常严重，例如冷媒存量不足10％时，因为装置或系统内部没有冷媒循环传热，上述各个温度变化很小，之间的关系不明显，因此无法根据上述方法计算判断冷媒存量，进而无法保护机组运行安全。因此急需一种能够针对各种情况均能检测冷媒存量的方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冷媒存量检测方法、装置和热水器，以克服目前当系统冷媒存量较低时，无法检测冷媒存量的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种冷媒存量检测方法，包括：

获取预设系统的当前运行参数和所述预设系统中压缩机的实际消耗功率；

基于所述当前运行参数，计算所述压缩机的理论消耗功率；其中，所述理论消耗功率为基于所述当前运行参数和目标冷媒存量预估的消耗功率；

若所述实际消耗功率小于所述理论消耗功率，则确定当前冷媒存量小于所述目标冷媒存量。

可选地，所述基于所述当前运行参数，计算所述压缩机的理论消耗功率，包括：

基于所述当前运行参数和第一预设计算公式，计算所述压缩机的第一理论消耗功率，和/或，基于所述当前运行参数和第二预设计算公式，计算所述压缩机的第二理论消耗功率；

其中，所述第一预设计算公式为基于第一目标冷媒存量构建的，所述第二预设计算公式为基于第二目标冷媒存量构建的，所述第一目标冷媒存量大于所述第二目标冷媒存量。

可选地，所述基于所述当前运行参数，计算所述压缩机的理论消耗功率，包括：

基于用户需求指令，确定目标计算公式，计算所述理论消耗功率，所述目标计算公式为所述第一预设计算公式或所述第二预设计算公式。

可选地，所述基于所述当前运行参数，计算所述压缩机的理论消耗功率，包括：

基于所述当前运行参数和第一预设计算公式，计算所述压缩机的第一理论消耗功率，和基于所述当前运行参数和第二预设计算公式，计算所述压缩机的第二理论消耗功率；

所述若所述实际消耗功率小于所述理论消耗功率，则确定当前冷媒存量小于所述目标冷媒存量，包括：

若所述实际消耗功率小于所述第一理论消耗功率，则确定当前冷媒存量小于所述第一目标冷媒存量；

若所述实际消耗功率小于所述第二理论消耗功率，则确定当前冷媒存量小于所述第二目标冷媒存量。

可选地，所述预设计算公式的构建过程包括：

确定目标冷媒存量；

获取所述预设系统在所述目标冷媒存量状态下的多组历史数据，每组所述历史数据包括同一时刻的预设系统运行参数和压缩机消耗功率；

确定在目标冷媒存量状态下，所述预设系统运行参数与所述压缩机消耗功率之间的关系，得到所述预设计算公式。

可选地，所述当前运行参数包括压缩机运行频率、水温变化量和环境温度变化量中的至少一种。

可选地，所述第一预设计算公式为：

P(f)＝a×f+b+c×dTw+d×dTe；

其中，P为所述理论消耗功率；dTw为水温变化量；dTe为环境温度变化量；a为第一常量，所述第一常量为0～10之间的常数；b为第二常量，所述第二常量为大于0的常数；c为第三常量，所述第三常量为0.005～0.03之间的常数；d为第四常量，所述第四常量为0.002～0.01之间的常数。

可选地，所述第二预设计算公式为：

P(f)＝a×f+b；

其中，P为所述理论消耗功率；a为第一常量，所述第一常量为0～10之间的常数。

第二方面，本申请还提供一种冷媒存量检测装置，包括：

采集模块，用于获取预设系统的当前运行参数和所述预设系统中压缩机的实际消耗功率；

计算模块，用于基于所述当前运行参数，计算所述压缩机的理论消耗功率；其中，所述理论消耗功率为基于所述当前运行参数和目标冷媒存量预估的消耗功率；并在所述实际消耗功率小于所述理论消耗功率，确定当前冷媒存量小于所述目标冷媒存量。

第三方面，本申请还提供一种热水器，包括处理器和用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器被配置为用于执行上述任一项的方法。

本申请提供冷媒存量检测方法，包括首先获取预设系统的当前运行参数和系统内压缩机实际消耗功率；然后基于当前运行参数，计算压缩机对应当前运行参数和目标冷媒存量状态下的消耗功率，即理论消耗功率；若实际消耗功率小于计算得到的理论消耗功率，则确定当前冷媒存量小于目标冷媒存量。如此，无论冷媒存量为多少，均能判断当前冷媒存量与目标冷媒存量的关系，检测冷媒泄露事件，从而及时保护预设系统，解决了现有技术中，当冷媒含量过少无法循环传热时，无法进行冷媒存量检测的问题，提高了预设系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中空气能热泵热水器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的冷媒存量检测方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的冷媒存量检测方法中构建预设计算公式的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的冷媒存量检测方法的具体流程图；

图5为本申请另一实施例提供的冷媒存量检测方法的具体流程图；

图6为本申请实施例提供的冷媒存量检测装置的结构示意图。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

申请概述：

在内部存在冷媒换热的装置或系统中，包括各种空调和热水器以及相关系统中，以空气能热泵热水器为例，如图1所示，其内部系统包括水箱1、水侧换热器2、毛细管或电子膨胀阀3、室外蒸发器4和压缩机5。冷媒如氟等在该系统内循环，通过吸收环境空气热量，在换热器处进行热交换，实现升高水温的目的。而且在此过程中，压缩机5也可以通过流经的冷媒进行散热，从而保证自身良好的运行状态。

但在实际使用中，冷媒可能会发生泄漏，当冷媒发生泄漏，冷媒存量较少时，由于冷媒不能正常循环换热，会导致系统内水温无法正常升高，而且，压缩机会产生空转，并且因为无法通过冷媒散热而发热严重，严重时会导致不可逆的损坏。

现有技术中，主要通过检测系统内各位置温度数据之间的关系，计算判断冷媒的存量，但当冷媒泄露较为严重时，系统中没有冷媒循环，系统各位置处的温度关系不明显，无法基于温度准确计算冷媒存量，无法保护系统内的组件。

方法实施例：

图2为本申请实施例提供的冷媒存量检测方法的流程示意图，如图2所示，本实施例可以包括以下步骤：

S201、获取热泵系统的当前运行参数和热泵系统中压缩机的实际消耗功率。

具体的，以热泵系统为例，获取的系统的当前运行参数用于代入预设计算公式，计算压缩机在该当前运行参数状态下的理论消耗功率，因此，当前运行参数的具体种类基于理论消耗功率的计算方法而决定，例如可以包括压缩机的运行参数、预设系统中除压缩机以外的其他组件的运行参数、以及各点的温度数据等。压缩机的实际消耗功率，可以通过压缩机驱动控制板上的数据直接计算得到，或者直接从预设计算单元中获取。

S202、基于当前运行参数，确定压缩机的理论消耗功率。

其中，理论消耗功率为基于当前运行参数和目标冷媒存量预估的压缩机的消耗功率。

具体的，在预设系统冷媒存量已知时，即冷媒存量为目标冷媒存量时，通过获取大量预设系统的运行参数和压缩机的消耗功率，确定预设系统运行参数与压缩机消耗功率之间的关系，得到用于计算压缩机消耗功率的计算公式。需要说明的是，该计算公式为目标冷媒存量状态下，预设系统运行参数与压缩机消耗功率的计算公式。

在对预设系统进行冷媒存量判断时，将当前时刻的当前运行参数代入到上述计算公式中，即可得到在压缩机在当前运行参数和目标冷媒存量状态下的消耗功率，即理论消耗功率。

S203、判断实际消耗功率是否小于理论消耗功率，若小于，则确定当前冷媒存量小于目标冷媒存量。

具体的，当实际消耗功率小于上述计算得到的理论消耗功率时，说明压缩机在预设系统当前冷媒存量状态下，消耗比压缩机在预设系统目标冷媒存量状态下的消耗小，证明压缩机可能发生了空转等异常，因此确定预设系统中的冷媒存量小于目标冷媒存量，从而开始保护预设系统，保证系统安全。

本申请提供冷媒存量检测方法，首先获取预设系统的当前运行参数和系统内压缩机实际消耗功率；然后基于当前运行参数，计算压缩机对应当前运行参数和目标冷媒存量状态下的消耗功率，即理论消耗功率；若实际消耗功率小于计算得到的理论消耗功率，则确定当前冷媒存量小于目标冷媒存量。如此，无论冷媒存量为多少，均能判断当前冷媒存量与目标冷媒存量的关系，检测冷媒泄露事件，从而及时保护预设系统，解决了现有技术中，当冷媒含量过少无法循环传热时，无法进行冷媒存量检测的问题，提高了预设系统的安全性。

图3为本申请实施例提供的冷媒存量检测方法中构建预设计算公式的流程示意图，如图3所示，包括：

S301、确定目标冷媒存量。

具体的，目标冷媒存量可以根据实际需求进行确定，例如将5％～10％冷媒存量确定为目标冷媒存量，从而判断当前冷媒存量是否小于5％～10％，以及在当检测到预设系统的当前冷媒存量小于5％～10％时，开始对预设系统进行保护。

S302、获取预设系统在目标冷媒存量状态下的多组历史数据。

其中，每组历史数据包括同一时刻的预设系统运行参数和压缩机消耗功率。

具体的，在预设系统的冷媒存量为已知的目标冷媒存量时，将同一时刻获取压缩机消耗功率(可以通过驱动控制板上的数据计算得到)和预设系统运行参数作为一组历史数据，获取多组上述数据。

S303、确定在目标冷媒存量状态下，预设系统运行参数与压缩机消耗功率之间的关系，得到预设计算公式。

具体的，通过已知的多组历史数据确定压缩机消耗功率与预设系统运行参数之间的关系，构建根据预设系统运行参数计算压缩机消耗功率的计算公式。例如，将压缩机消耗功率作为因变量，将上述预设系统运行参数作为自变量，通过为自变量设置未知的系数，以及添加常数项，构建函数关系，得到预设计算公式。

如此，在实际检测时，只需要将与预设计算公式对应的预设系统的运行参数代入预设计算公式，就可以直接得到压缩机在当前运行参数和目标冷媒存量状态下的消耗功率，即理论消耗功率。

在本申请一些实施例中，用于构建预设计算公式的预设系统运行参数可以包括压缩机运行频率、水温变化量和环境温度变化量。

具体的，压缩机运行频率可以直接从压缩机运行电路或控制组件中获得，水温变化量指水箱中水温的变化量，环境温度变化量为环境温度的变化量。其中，上述温度变化量可以是以某个温度为基准，实测温度与基准温度的差值。例如，水温变化量可以是以0℃为基准的水温的变化量，此时水温变化量等于检测时的水温与0℃的差值，即与检测时的水温值相等；环境温度变化量可以是以-30℃为基准的环境温度的变化量，此时环境温度变化量等于检测时的环境温度+30℃得到的值。

需要说明的是，虽然本申请实施例也涉及到了温度数据，但是因为只是检测某一时刻的温度值，并不需要检测一段时间内各个温度之间的关系，所以并不存在现有技术中的温度，尤其是当各点温度自身变化不明显，差别更明显。

在本申请一些实施例中，用于计算压缩机理论消耗功率的计算公式可以是如下形式：

P(f)＝a×f+b+c×dTw+d×dTe；-----(1)

其中，P为理论消耗功率；dTw为水温变化量；dTe为环境温度变化量；a为第一常量，所述第一常量为0～10之间的常数；b为第二常量，所述第二常量为大于0的常数；c为第三常量，所述第三常量为0.005～0.03之间的常数；d为第四常量，所述第四常量为0.002～0.01之间的常数。此时，目标冷媒存量可以是第一目标冷媒存量即50％～70％，计算得到的理论消耗功率为第一理论消耗功率。如此，当将预设系统当前运行参数代入公式(1)计算得到的压缩机第一理论消耗功率大于压缩机的实际消耗功率时，判断当前热泵系统的冷媒小于50％～70％，以开始保护预设系统。

需要说明的是，以上常数如abcd，与具体预设系统配置相关，如压缩机排量，换热器大小等，针对不同预设系统为不同的值，实际应用中，可以基于预设系统实际情况设置，或者通过多组已知冷媒存量状态下的历史数据计算得到，在此不在明确限制。

图4为本申请提供的冷媒存量检测方法的具体流程图，如图4所示，包括：

首先检测获取预设系统的当前运行参数和预设系统内压缩机的实际消耗功率，当前运行参数包括压缩机运行频率、水温变化量和环境温度变化量；然后基于上述数据和第一预设计算即公式(1)计算压缩机的理论消耗功率；再将计算得到的理论消耗功率和实际消耗功率进行对比，当实际消耗功率小于理论消耗功率时，判断检测时刻的冷媒存量小于目标冷媒存量，对应开始对热泵系统进行保护。

其中，对预设系统进行保护可以是根据预设程序直接对预设系统进行停机保护，自动停止压缩机和风机等组件的运行，也可以通过相关控制组件发出警告以及故障代码，供相关工作人员对预设系统进行断电等操作，以及在故障排出之前阻止预设系统运行，保证预设系统组件安全。

在本申请另一些实施例中，还可以在压缩机运行预设时长h1后，再获取压缩机的运行频率参数，从而避免压缩机初上电，运行参数如运行频率不稳定对检测结果造成误差，同理其他运行参数也可以在预设系统运行预设时长后获取，具体的流程示意图如图5所示，后续检测过程与上述实施例相同，不再赘述。

在本申请另一些实施例中，还可以以较小的冷媒存量作为目标冷媒存量，例如以第二目标冷媒存量如5％～10％的冷媒存量作为目标冷媒存量，构建用于计算压缩机第二理论消耗功率的计算公式。此时若第二理论消耗功率大于实际消耗功率，则判断当前冷媒存量小于第二目标冷媒存量，从而开始对系统进行更直接有效的保护，以避免系统内的组件如压缩机损坏。

需要说明的是，因为该目标冷媒存量较小，当预设系统的冷媒存量接近该目标冷媒存量时，预设系统中几乎不存在换热，此时，压缩机的消耗功率与水温以及环境温度几乎没有关系，所以可以删除上述计算公式(1)中的水温变化量和环境温度变化量，具体如下：

P(f)＝a×f+b；------(2)

其中，P为所述理论消耗功率；a为第一常量，所述第一常量为0～10之间的常数，同样基于预设系统的配置确定。

通过公式(2)可以检测何时必须对预设系统进行保护，并且预设计算公式更简单，算力要求更低。实际检测过程如上述基于第一预设计算公式即公式(1)进行检测和判断的过程相同，在此不再进行赘述。

如上述实施例提到的，在本申请中，因为可以根据不同目标冷媒存量构建计算压缩机理论消耗功率的公式，从而判断当前冷媒存量与不同目标冷媒存量之间的大小关系，所以在本申请一些实施例中，可以根据用户需求指令确定一个目标计算公式，来计算实际冷媒存量与对应目标冷媒存量之间的关系。

如基于用户需求指令确定通过第一预设计算公式即公式(1)(此时第一预设计算公式即为为目标计算公式)，计算压缩机的理论消耗功率，进而通过上述方法判断当前冷媒存量与第一目标冷媒存量的大小关系，并在当前冷媒存量小于第一目标冷媒存量时，对预设系统进行保护。或者基于用户需求指令确定通过第二预设计算公式即公式(2)(此时第二预设计算公式即为目标计算公式)，计算压缩机的理论消耗功率，进而通过上述方法判断当前冷媒存量与第二目标冷媒存量的大小关系，并在当前冷媒存量小于第二目标冷媒存量时，对预设系统进行保护等。如此，根据用户的需求，灵活改变触发保护预设系统的条件，可以满足不同用户的需求。

在本申请另一些实施例中，还可以同时通过多个预设计算公式，计算多个压缩机的理论消耗功率，从而判断当前冷媒存量与多个目标冷媒存量之间的关系，根据判断结果执行不同的保护策略。

例如，在获取预设系统的当前运行参数和压缩机的实际消耗功率后，分别将当前运行参数代入第一预设计算公式和第二预设计算公式中，计算得到压缩机的第一理论消耗功率和第二理论消耗功率，将实际消耗功率与第一理论消耗功率和第二理论消耗功率分别进行对比，在实际消耗功率小于第一理论消耗功率时，执行第一保护策略，以及在实际消耗功率小于第二理论消耗功率，执行第二保护策略。

需要说明的是，因为第一预设计算公式基于第一目标冷媒存量构建，第二预设计算公式基于第二目标冷媒存量构建，而第一目标冷媒存量大于第二目标冷媒存量，所以第一保护策略可以设计为较温和的策略，例如可以是发出警告或预警等，而第二保护策略可以设计为直接停机等。如此，可以对不同阶段的冷媒存量进行检测，分层次保护热泵系统，提高保护效果。

另外，还可以增设其他目标冷媒存量，以及改变第一目标冷媒存量和第二目标冷媒存量的数值，以满足更多检测和保护需求，实际检测原理与上述实施例描述的相同，在此不再进行赘述。

本申请提供冷媒存量检测方法，通过预先构建用于基于运行参数计算目标冷媒存量状态下压缩机理论消耗功率的公式，在实际检测时，将当前运行参数代入公式，计算得到压缩机在目标冷媒存量和当前运行参数状态下的理论消耗功率，当判断压缩机的实际消耗功率小于理论消耗功率时，确定热泵系统冷媒存量小于目标冷媒存量，进而对热泵系统进行保护，大大提高了热泵系统的安全性。

装置实施例：

基于同一个发明构思，本申请还提供一种冷媒存量检测装置，如图6所示，包括：

采集模块61，用于获取预设系统的当前运行参数和预设系统中压缩机的实际消耗功率；

计算模块62，用于基于当前运行参数，计算压缩机的理论消耗功率；其中，理论消耗功率为基于当前运行参数和目标冷媒存量预估的消耗功率；并在实际消耗功率小于理论消耗功率，则确定当前冷媒存量小于目标冷媒存量。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请提供的冷媒存量检测装置，预先构建用于基于运行参数计算目标冷媒存量状态下压缩机理论消耗功率的公式，在实际检测时，通过采集模块61获取预设系统的当前运行参数和预设系统中压缩机的实际消耗功率，以及通过公计算控制模块62将当前运行参数代入公式，计算得到压缩机在目标冷媒存量和当前运行参数状态下的理论消耗功率，当判断压缩机的实际消耗功率小于理论消耗功率时，确定预设系统冷媒存量小于目标冷媒存量，解决了现有技术中，当冷媒存量较少，无法准确检测冷媒存量的问题，从而可以在当前冷媒存量小于目标冷媒存量时，对预设系统进行保护，大大提高了预设系统的安全性。

热水器实施例：

基于同一个发明构思，本申请还提供一种热水器，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器；处理器被配置为用于执行上述方法实施例提供的冷媒存量检测方法。

本发明实施例提供的热水器，通过存储器存储处理器的可执行指令，当处理器执行该可执行指令后，能够在各种情况下检测热水器内部的冷媒存量，从而在冷媒存量较少时自动或供相关工作人员对热水器进行保护，大大提高了热水器的安全性。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。