本發明涉及空調領域，具體涉及一種空調器及其除霜控制方法。

背景技術：

空調器(如家用空調器)作為一種能夠調節室內環境溫度的設備，其工作原理為：通過制冷劑在在循環管路之間通過高壓/低壓/氣態/液態的狀態轉換來使得室內環境溫度降低或者升高，即從空調室內機的角度來看，使空調器處于制冷或者制熱循環。在空調器運行在制熱循環的情形下，空調室外機作為蒸發器(低壓液態的制冷劑在蒸發器內吸熱蒸發后變為低壓氣態)而空調室內機作為冷凝器。當蒸發溫度低于外界環境溫度條件下的露點溫度的時候，空調室外機的盤管便開始結霜，當室外機盤管外壁的霜結到一定的厚度后，空調器的制熱能力會越來越低直至惡化。因此為了保證空調器的制熱效果，必須對空調室外機進行除霜。

為解決空調器的結霜問題，現有技術中一般采用逆循環除霜(使四通閥換向，在除霜期間使空調室內機作為蒸發器而將空調室外機作為冷凝器，即使空調器運行在制冷循環)或者旁通除霜(從壓縮機的高壓端引出單獨的旁通支路至空調室外機)的方式對空調室外機進行除霜。其中，采用逆循環除霜的方式對空調室外機進行除霜時，由于空調器運行在制冷循環，因此室內的環境溫度必然會明顯地下降，也就是說不可避免地會犧牲用戶體驗，不過，逆循環除霜的方式具有較高的除霜效率。而采用旁通除霜方式對空調室外機進行除霜時時，只需要將一部分冷媒旁通至空調室外機內即可，即可以使空調器仍然維持在制熱工況不變。因此室內的環境溫度不會明顯地下降，也就是說在除霜的過程中較好地保證了用戶體驗。但是，旁通除霜的方式的除霜效率相對較低，即需要較長的除霜時間，適合在結霜不嚴重的情形下對空調室外機進行除霜。

為了盡可能地避免假除霜(滿足除霜條件，但由于空氣的濕度比較低等原因，此時的機組實際并沒有結霜)以及除霜過度(滿足繼續除霜的條件，但由于空氣的溫度比較高等原因，此時的機組實際已經完成除霜)等現象的出現，選擇恰當的除霜時機和合理的除霜方式顯得至關重要。如公開號為(cn103411290a)的發明專利公開了一種空調器及其除霜控制方法，該方案采用的是制冷除霜的方式。其中的除霜控制方法是通過判斷室外環境溫度與室外機盤管溫度之間的關系來判定是否進行除霜控制。即在除霜方式確定的前提下，僅通過對比室外環境溫度與室外機盤管溫度之間的關系準確地判斷進入除霜控制的最優化時間點。顯然，在采用設定的除霜方式的情形下，必然無法回避該種除霜方式的技術缺陷。

相應地，本領域需要一種新的除霜控制方法來解決上述問題。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有的空調器除霜控制方法存在的不能夠在需要除霜的時機獲得恰當的除霜模式的問題，本發明提供了一種空調器除霜控制方法，旨在優化空調器的除霜控制機制。該空調器除霜控制方法包括如下步驟：獲取包含空調器所有運行工況的全集；第一分界線和第二分界線將所述全集劃分為第一區域、第二區域和第三區域；在所述空調器處于制熱工況的情形下，獲取所述空調器的當前工況；在所述當前工況處于第一區域的情形下，使所述空調器維持當前制熱工況不變；在所述當前工況處于第二區域的情形下，使所述空調器進入第一除霜模式；在所述當前工況處于第三區域的情形下，使所述空調器進入第二除霜模式。

在上述空調器除霜控制方法的優選技術方案中，所述第一除霜模式為旁通除霜模式，所述第二除霜模式為逆循環除霜模式。

在上述空調器除霜控制方法的優選技術方案中，所述第一分界線為直線，所述第二分界線也為直線。

在上述空調器除霜控制方法的優選技術方案中，所述第一分界線與所述第二分界線的斜率大致相同。

在上述空調器除霜控制方法的優選技術方案中，所述第一分界線的參數方程為：

te＝ctao-α(1)

所述第二分界線的參數方程為：

te＝te-δt(2)

其中：tao為外界環境溫度，te為外界環境溫度對應于第一控制直線的室外機盤管溫度，te為外界環境溫度對應于第二控制直線的室外機盤管溫度，δt為同一外界環境溫度分別對應于第二控制直線的第一控制直線的室外機盤管溫度的差值。c和α為引入的兩個參數。

在上述空調器除霜控制方法的優選技術方案中，c和α的取值范圍如下：

te＜0時，c在0.7-0.8之間取值；

te≥0時，c在0.5-0.6之間取值；

α在6-8之間取值。

在上述空調器除霜控制方法的優選技術方案中，所述全集的形成過程包括如下步驟：構建以外界環境溫度為橫坐標、所述空調室外機的室外機盤管溫度為縱坐標的二維坐標系；以所述外界環境溫度的最低閾值作為原點的橫坐標，以所述室外機盤管溫度的最低閾值作為原點的縱坐標；以所述二維坐標系的第一象限作為所述全集。

在上述空調器除霜控制方法的優選技術方案中，所述第一分界線的截距大于所述第二分界線。

本發明還提供了一種空調器，包括壓縮機、空調室外機、空調室內機、節流機構和四通閥，所述壓縮機、所述空調室外機和所述空調室內機依次相連形成閉環，所述節流機構設置于所述空調室外機和所述空調室內機之間，所述四通閥能夠通過換向的方式使所述空調器處于制冷工況或者制熱工況，所述空調器還包括：旁通支路，其設置于所述壓縮機和所述空調室外機之間，且所述旁通支路上設置有旁通單向閥；以及控制部，其用于：在所述空調器處于制熱工況的情形下，獲取所述空調器的當前工況；判斷所述當前工況處于全集的第一區域、第二區域還是第三區域；并且在所述當前工況處于第一區域的情形下，使所述空調器維持當前制熱工況不變；在所述當前工況處于第二區域的情形下，使所述空調器進入第一除霜模式；在所述當前工況處于第三區域的情形下，使所述空調器進入第一除霜模式。

在上述空調器的優選技術方案中，所述第一除霜模式為旁通除霜模式，所述第二除霜模式為逆循環除霜模式。

本發明的除霜控制方法中，通過第一分界線和第二分界線對包含空調器所有工況的全集進行分區，使得空調器在處于制熱循環期間，根據工況點落入全集中的位置即可直接確定除霜與否，以及在需要除霜的情形下直接確定具體的除霜策略，優化了除霜控制機制，即通過本發明的除霜控制方法能夠迅速地在恰當的除霜時機確定出合理的除霜方式。

根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說明

圖1是空調器的結構示意圖(在壓縮機和空調室外機之間設置旁通支路，可采用逆循環除霜或者旁通除霜)；

圖2是本發明的空調器除霜控制方法的區域劃分的原理示意圖；

圖3是本發明一種實施例的空調器除霜控制方法的區域劃分的示意圖。

附圖標記列表

1、壓縮機；2、空調室內機；3、空調室外機；4、四通閥；5、節流閥；6、旁通支路；61、旁通單向閥。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細說明本發明的各種示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。并且，本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發明的技術原理，并非旨在限制本發明的保護范圍。

需要說明的是，在本發明的描述中，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。另外，為了更好地說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。在一些實例中，對于本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本發明的主旨。

首先參照圖1，圖1是本發明空調器的結構示意圖。如圖1所示，空調器主要包括壓縮機1、空調室內機2、空調室外機3、四通閥4、節流機構(如節流閥5)和旁通支路6。其中，壓縮機1、空調室內機2和空調室外機3依次相連形成閉環。通過四通閥4切換制冷劑在閉環中的流向，可以使空調器處于制冷或者制熱循環。在空調器當前處于制熱循環(非旁通除霜的正常制熱工況)的情形下，通過切換四通閥4的方式使空調器轉為制冷循環，即可實現對空調室外機3的逆循環除霜。節流閥5設置于空調室內機2和空調室外機3之間，主要用于調節制冷劑的流量。旁通支路6被配置于壓縮機1的排氣口和空調室外機3的進風口之間，且旁通支路6中設置有能夠使旁通支路6在導通狀態和非導通狀態之間切換的旁通單向閥61，在旁通支路6導通的情形下，即可對空調室外機3進行旁通除霜。

此外，空調器還設置有控制部(圖中未示出)，本發明中主要描述控制部在除霜方面的功能，即控制部主要用于使空調器在恰當的除霜時機能夠獲得合理的除霜方式。具體而言，控制部能夠根據預設的第一判定條件(是否需要除霜)，在空調室外機的室外機盤管需要除霜的情形下使空調器進入除霜模式，而在除霜結束之后使空調器退出除霜模式。并且能夠根據預設的第二判定條件(采用哪種除霜模式)，使旁通支路6的旁通單向閥61導通以進行旁通除霜，或者使四通閥4換向以進行逆循環除霜。第一判定條件和第二判定條件的限定的合理與否，直接決定了除霜控制方法能夠確定出恰當的除霜時機和合理的除霜方式。恰當的除霜時機能夠保證空調室外機3的室外機盤管在結霜的情形下能夠獲得及時的除霜策略，從而避免了由于室外機盤管結霜導致的制熱效率下降甚至惡化的現象，保證了空調器的運行可靠性。而合理的除霜方式能夠在除霜可靠性和用戶體驗之間取得平衡，因此可以在最大程度上優化空調器的使用性能。

旁通除霜(不停機除霜)和逆循環除霜(停機除霜)相結合的物理意義在于，在空調器處于制熱循環期間，在結霜不嚴重或者不十分嚴重的情形下，使壓縮機的排氣(高壓端)大部分直接輸送到空調室內機(冷凝器)的入口，而少量排氣通過旁通支路進入空調室外機，使室外機盤管的結霜可以在較短時間內被及時化掉。而在由于環境氣候以及天氣等外部原因以及空調器制熱循環運行時間過長以及上次化霜不干凈等內部原因導致結霜嚴重或者非常嚴重的情形下，利用旁通除霜的方式在短時間內很難或者不能將既存的結霜及時而可靠地化掉。具體而言，旁通除霜本質上是缺少蒸發器的制熱循環，因此長時間運行將會導致壓縮機的吸氣溫度和排氣溫度很低，產生的熱量不足以繼續進行化霜或者制熱，因此當達到設定的上限條件時要進行逆循環除霜，即以舍棄用戶體驗的方式在短時間內迅速化霜，換取良性的制熱循環。

參照圖2，圖2是本發明的空調器除霜控制方法的區域劃分的原理示意圖。如圖2所示，可以首先獲取空調器的若干個可以檢測或者計算出的參數，并分別確定各個參數的最大范圍，基于該最大范圍，獲得至少能夠涵蓋空調器所有運行工況的全集。通過對全集中的參數進行分析，劃分出除霜與否以及采用何種除霜方式進行除霜的區域。其中，若干個參數可以是空調器自身的運行參數，也可以是與空調器的運行相關的外界參數。并且，該若干個參數需要與空調器實際的工況點相關，即運行參數和/或外界參數和/或運行參數與外界參數的對應關系需要隨著工況點的變化而變化。

本領域的技術人員應當理解，全集i可以參考空調器的設計、根據仿真實驗或者參照產品的歷史運行數據參數確定。當然也可以通過其他任意合理且可獲取的途徑來確定，只要保證確定出的全集i能夠包含空調器的所有運行工況即可。此外，關于如何劃分出“除霜與否以及采用何種除霜方式進行除霜”的區域的方式，也可以根據實際情況進行合理調整。如參考引入現有的算法/模型計算得出、根據研發人員的經驗確定、參考歷史運行數據與空調器的使用性能的對應關系分析得出等。

繼續參照圖2，在一種可能的實施方式中，在全集i確定的基礎上，通過進一步確定的第一分界線(對應于前述的第一判定條件)和確定的第二分界線(對應于前述的第二判定條件)將全集i劃分為三個區域。具體而言，通過第一分界線將全集劃分為兩個區域，即劃分為區域i1和區域i2。其中，區域i1為無需除霜的區域，區域i2為需要除霜的區域。進一步地，通過第二分界線將區域i2劃分為兩個區域，即劃分為區域i21和區域i22。其中，區域i21為采用第一種除霜模式對室外機盤管進行除霜的區域，區域i22為采用第二種除霜模式對室外機盤管進行除霜的區域。如本實施例中，第一種除霜模式為通過使旁通支路導通的方式對室外機盤管進行除霜的旁通除霜模式，第二種除霜模式為通過使四通閥換向的方式對室外機盤管進行除霜的逆循環除霜模式。

可以看出，通過全集、第一分界線和第二分界線的設定，使得空調器的任意當前工況點必然會在全集i內有一個對應的位置。控制部在全集的范圍內，以第一分界線和第二分界線作為控制線，根據任意當前工況點對應的位置落入的區域，直接給出是否除霜的結論，以及在需要除霜的情形下直接獲取采用哪種方式進行除霜的結論。因此，本發明的除霜控制方法能夠使空調器根據當前工況點直接確定是否已達到恰當的除霜時機，以及在達到除霜時機的情形下直接獲取最合理的除霜方式，提高了除霜策略的響應速度，優化了空調器的除霜控制。

需要說明的是，第一分界線和第二分界線的確定方式可以是不包含執行時機的單獨確定的方式，如先以相對獨立的方式分別確定出第一分界線和第二分界線，然后直接在全集中確定出區域(i1、i21、i22)。也可以是包含執行時機的確定方式，如先確定出第一分界線，劃分出區域i1和區域i2，在此基礎上確定出第二分界線，并通過第二分界線將區域i2進一步劃分為區域i21和區域i22。當然，根據實際的應用場景，可以靈活地調整第一分界線和第二分界線的確定方式，只要保證確定出的第一分界線和第二分界線能夠界定出精度達標的除霜策略。

參照圖3，圖3是本發明一種實施例的空調器除霜控制方法的區域劃分的示意圖。如圖3所示，以外界環境溫度為橫坐標(x軸)、以室外機盤管溫度為縱坐標(y軸)構建出二維坐標系，其中，二維坐標系的原點(點o)的橫坐標為包含空調器所有工況點的最低外界環境溫度(即最低閾值)，原點的縱坐標為包含空調器所有工況點的最低室外機盤管溫度(即最低閾值)，這樣一來，則可以定義二維坐標系的第一象限為包含空調器的所有運行工況的全集i。舉例而言，設計出的原點o的坐標為(-30℃，-20℃)。當然，最低閾值的設定可以靈活調整以便使全集能夠更好地覆蓋并制定除霜策略。并且，本領域技人員容易理解是，也可以令原點坐標為(0，0)，不過此時對應的全集i就不是第一象限，而是與前述的第一象限等同的范圍，即前述的原點平移到了第三象限，全集屬于第三象限的一部分。

需要說明的是，此處的“包含空調器的所有運行工況的全集i”應當理解為，在空調器當前處于制熱工況(非旁通除霜)的情形下，無論空調器的實際工況點的各個運行參數如何，該實際工況點對應的室外機盤管溫度和外界環境溫度均包含在全集i內。

本領域技術人員可以理解的是，全集i只是第一象限的一部分，這是因為，根據結霜的機理，在室外機盤管溫度大于外界環境空氣的露點溫度的情形下，室外機盤管便不會結霜，因此無論在x軸正向還是y軸正向，全集i都不會在無限范圍內延伸。但是本發明中可以假設邊界已知，即在不考慮邊界的情形下，對除霜控制方法的(第一、第二)分界線進行分析。

y軸正向的右方和第一分界線的上方圍設成的區域為區域i1，即不除霜區域。第一分界線的下方和第二分界線的上方圍設成的區域為區域i21，即采用旁通回路模式進行除霜的區域。第二分界線的下方和x軸正向的上方圍設成的區域為區域i22，即采用逆循環模式進行除霜的區域。

繼續參照圖3，在一種可能的實施方式中，第一分界線和第二分界線分別采用直線(即第一控制直線和第二控制直線)。第一控制直線和第二控制直線的具體參數可以根據前期的空調參數設計確定，也可以借助于仿真數據進行擬合，或者通過對空調器的歷史數據進行分析得出。顯然，第一控制直線的截距(第一控制直線與y軸的交點的縱坐標，界定了在最低外界環境溫度的情形下是否進行除霜的最高室外機盤管溫度)應當大于第二控制直線，這樣才會形成一個旁通除霜的區域，即區域i21。由于第一控制直線和第二控制直線的截距的差值δt為能夠直接影響區域i21范圍的重要參數之一。因此在確定兩條直線的參數的過程中，可以通過比對、分析和反復試驗的方式進行調試和校準。并且，調試的方向應當為：盡量增大δt，以及盡量使第二分界線下移。這是因為，在能夠保證可靠除霜的前提下，旁通除霜的不停機除霜方案對用戶體驗的損壞遠遠小于逆循環除霜。

在一種較佳的實施方式中，且兩條直線的斜率(直線上任一點的縱坐標與橫坐標的比值，決定了除霜時機與除霜模式的精確程度)大致相同，即第一控制直線和第二控制直線大致平行。這樣一來，旁通除霜的區域為由δt以及第一控制直線或者第二控制直線的斜率確定出的均勻寬度的區域。本領域技術人員能夠理解的是，為了進一步優化除霜方式和除霜時機，也可以針對兩條直線分別確定，如可以通過不同的方式確定。伴隨地，斜率也可以有所不同，δt在不同的外界環境溫度下對應的值可以不同，但是第一控制直線和第二控制直線在y方向上的差值，即同一個外界環境溫度對應的室外機盤管溫度的溫差優選為3-8℃之間的某個值。

在一種具體的實施方式中，第一控制直線的參數方程為：

te＝ctao-α(1)

第二控制直線的參數方程為：

te＝te-δt(2)

其中：tao為外界環境溫度，te為外界環境溫度對應于第一控制直線的室外機盤管溫度，te為外界環境溫度對應于第二控制直線的室外機盤管溫度，δt為同一外界環境溫度分別對應于第一控制直線和第二控制直線的室外機盤管溫度的差值。c和α為引入的與控制精度相關的兩個參數。

在空調器出廠之前，考慮到空調器面向的目標銷售地區的常年氣候情形，結合發明人的反復試驗、計算和總結，作為一種優選，c和α的取值范圍如下：

te＜0時，c在0.7-0.8之間取值。即在常年氣溫的平均值在0℃以下的情形下，c的取值可以參考該范圍。

te≥0時，c在0.5-0.6之間取值。即在常年氣溫的平均值在0℃及以上的情形下，c的取值可以參考該范圍。

α一般在6-8之間取值。在實際產品開發中，參考上述的參數范圍設定，可以根據實際情況對參數進行靈活調整以實現除霜時機和除霜方式而對最優化。

需要說明的是，盡管以斜率大致相同一組平行的直線作為第一分界線和第二分界線的示例對全集進行區域劃分，并在此基礎上介紹了空調器除霜控制方法如上，但本領域技術人員能夠理解，本發明應不限于此。事實上，完全可根據實際應用的場景以及結合產品的實驗和擬合精度等情形，靈活地設定第一分界線和第二分界線的線型，以及在線型確定的基礎上確定相應的參數等，如可以將第一分界線和第二分界線設置為差異化的兩種線型，或者將第一分界線和/或第二分界線自身進行差異化的分段(線型、參數)設置等，只要能夠保證基于第一分界線和第二分界線劃分出的區域(i1、i21、i22)能夠準確地反映出空調器的除霜需求即可。

至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發明的保護范圍之內。