熱水器和熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，包括以下步驟：獲取熱水器的初始參數(shù)；根據(jù)初始參數(shù)確定二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以建立二維數(shù)據(jù)模型；根據(jù)二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以及溫度分布估計(jì)方法估算熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布；根據(jù)熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布采用溫度迭代方法計(jì)算熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度；以及根據(jù)熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度和二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)計(jì)算熱水器的剩余洗浴時(shí)間。本發(fā)明的熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，可以大幅度提高熱水器剩余熱水的預(yù)測(cè)精度，同時(shí)不需要額外增加元件，且具有一定的自適應(yīng)能力，可以大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品效率。本發(fā)明還公開(kāi)了一種熱水器。
【專利說(shuō)明】熱水器和熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，以及 一種熱水器。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，常用儲(chǔ)水式電熱水器都有剩余熱水量顯示功能，但是，剩余熱水量只是根據(jù) 出水口的熱水溫度進(jìn)行簡(jiǎn)單的換算得出，只有參考意義，實(shí)用性不強(qiáng)。例如，相關(guān)技術(shù)中公 開(kāi)了一種方案：在內(nèi)膽表面上設(shè)置若干溫度傳感器，傳感器的設(shè)置位置與傳感器到內(nèi)膽中 心軸線的距離有關(guān)。然后，根據(jù)預(yù)先建立的溫度變化值與熱水量之間的映射表來(lái)確定膽內(nèi) 的熱水量，并通過(guò)顯示裝置顯示出來(lái)。上述根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)出來(lái)的表格主要為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 但是熱水器實(shí)際使用時(shí)的剩余熱水情況本身取決于多個(gè)因數(shù)，上述方案與傳統(tǒng)的熱水量方 式基本相近，而且根據(jù)不同機(jī)型增加的傳感器數(shù)量也不一樣，不具有可操作性。另外相關(guān) 專利中描述了一種基于內(nèi)膽三個(gè)傳感器采集的水溫將內(nèi)膽分成三層做熱水量計(jì)算，同時(shí)采 集進(jìn)出水溫度和流量的系統(tǒng)，通過(guò)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算得出剩余熱水量可使用時(shí)間的一種控制辦 法，該專利只是將熱水器簡(jiǎn)單進(jìn)行了分層做了個(gè)大概的近似估計(jì)，由于熱水器本身的流量 傳感器，加熱設(shè)備和箱體的自身誤差以及不同環(huán)境下的溫度變化并非線性，所以上述方法 也無(wú)法得出較為準(zhǔn)確的剩余熱水時(shí)間。
[0003] 可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)都是對(duì)于剩余熱水量的一個(gè)大致估計(jì)，即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行簡(jiǎn)單的 數(shù)學(xué)計(jì)算，對(duì)于產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，只具有參考價(jià)值，實(shí)際使用意義不大。另外，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值得出 剩余熱量數(shù)據(jù)，但是不同機(jī)型，不同傳感器，不同加熱設(shè)備都需要重新進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)以得出 數(shù)據(jù)結(jié)論，在產(chǎn)品應(yīng)用上效率低，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，該計(jì)算 方法可以大幅度提高熱水器剩余熱水的預(yù)測(cè)精度，同時(shí)不需要額外增加元件，且具有一定 的自適應(yīng)能力，可以大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品效率。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種熱水器。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一方面實(shí)施例提出一種熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方 法，該計(jì)算方法包括以下步驟：獲取熱水器的初始參數(shù)；根據(jù)所述初始參數(shù)確定二維數(shù)據(jù) 模型參數(shù)以建立二維數(shù)據(jù)模型；根據(jù)所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以及溫度分布估計(jì)方法估算所 述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布；根據(jù)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布采用溫度迭代方法計(jì) 算所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度；以及根據(jù)所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度和所述二維數(shù)據(jù) 模型參數(shù)計(jì)算所述熱水器的剩余洗浴時(shí)間。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，根據(jù)熱水器的初始數(shù)據(jù)建 立二維數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而根據(jù)二維數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行溫度迭代計(jì)算，從而可以將熱水器內(nèi)膽中熱 水的溫度的動(dòng)態(tài)過(guò)程較準(zhǔn)確地反應(yīng)出來(lái)，進(jìn)而在目前產(chǎn)品匹配的零部件誤差范圍內(nèi)可以實(shí) 現(xiàn)熱水器剩余洗浴時(shí)間計(jì)算精度在10%以內(nèi)。其中，在熱水器使用過(guò)程通過(guò)獲取初始參數(shù) 可以對(duì)元件例如傳感器參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，可以大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品效 率。此外，不需要增加額外的元部件，成本低。
[0009] 其中，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熱水器的初始參數(shù)包括所述熱水器內(nèi)膽的 幾何參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)、設(shè)定參數(shù)以及熱力學(xué)參數(shù)。
[0010] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)包括所述熱水器內(nèi)膽垂直分層 數(shù)量N以及每層的能量塊數(shù)量M、和洗浴截止溫度。
[0011] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以及溫度 分布估計(jì)方法估計(jì)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布，具體包括：實(shí)時(shí)檢測(cè)熱水器內(nèi)膽溫度； 判斷所述熱水器內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化是否小于或等于零；如果所述 熱水器內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化小于或等于零，則根據(jù)保溫溫度分布估 計(jì)方法計(jì)算每個(gè)能量塊的初始溫度，以估計(jì)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度；如果所述熱水器 內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化大于零，則根據(jù)升溫溫度分布估計(jì)方法計(jì)算所 述每個(gè)能量塊的初始溫度，以估計(jì)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度。
[0012] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熱水器包括位于所述內(nèi)膽上部的第一 加熱管和位于所述內(nèi)膽下部的第二加熱管，所述根據(jù)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布采用 溫度迭代方法計(jì)算所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，具體包括：S10,判斷t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂 部的溫度是否大于或等于所述第一加熱管和第二加熱管交替加熱時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫 度；S20,如果t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度大于或等于所述第一加熱管和第二加熱管交替 加熱時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫度，則以第一加熱管加熱時(shí)的溫度迭代方法計(jì)算每個(gè)能量塊在 t+Ι時(shí)刻的溫度；S30,如果t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度小于所述第一加熱管和第二加熱管 交替加熱時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫度，則以第二加熱管加熱時(shí)的溫度迭代方法計(jì)算所述每個(gè) 能量塊在t+Ι時(shí)刻的溫度；S40,根據(jù)t+Ι時(shí)刻所述每個(gè)能量塊的溫度獲得所述內(nèi)膽頂部的 溫度，并判斷所述內(nèi)膽頂部的溫度是否小于或等于所述洗浴截止溫度；S50,如果所述內(nèi)膽 頂部的溫度大于所述洗浴截止溫度，則t = t+Ι，并執(zhí)行步驟S10。
[0013] 其中，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述溫度迭代方法滿足以下公式：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取熱水器的初始參數(shù)； 根據(jù)所述初始參數(shù)確定二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以建立二維數(shù)據(jù)模型； 根據(jù)所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以及溫度分布估計(jì)方法估算所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度 分布； 根據(jù)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布采用溫度迭代方法計(jì)算所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí) 時(shí)溫度；以及 根據(jù)所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度和所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)計(jì)算所述熱水器的剩余 洗浴時(shí)間。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，其特征在于，所述熱水器的 初始參數(shù)包括所述熱水器內(nèi)膽的幾何參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)、設(shè)定參數(shù)以及熱力學(xué)參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，其特征在于，所述二維數(shù)據(jù) 模型參數(shù)包括所述熱水器內(nèi)膽垂直分層數(shù)量N以及每層的能量塊數(shù)量M、和洗浴截止溫度。
4. 如權(quán)利要求3所述的熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述 二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以及溫度分布估計(jì)方法估計(jì)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布，具體包 括： 實(shí)時(shí)檢測(cè)熱水器內(nèi)膽溫度； 判斷所述熱水器內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化是否小于或等于零； 如果所述熱水器內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化小于或等于零，則根據(jù)保 溫溫度分布估計(jì)方法計(jì)算每個(gè)能量塊的初始溫度，以估計(jì)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度； 如果所述熱水器內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化大于零，則根據(jù)升溫溫度 分布估計(jì)方法計(jì)算所述每個(gè)能量塊的初始溫度，以估計(jì)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度。
5. 如權(quán)利要求3所述的熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，其特征在于，所述熱水器包 括位于所述內(nèi)膽上部的第一加熱管和位于所述內(nèi)膽下部的第二加熱管，所述根據(jù)所述熱水 器內(nèi)膽的初始溫度分布采用溫度迭代方法計(jì)算所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，具體包括： S10,判斷t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度是否大于或等于所述第一加熱管和第二加熱管 交替加熱時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫度； S20,如果t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度大于或等于所述第一加熱管和第二加熱管交替 加熱時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫度，則以第一加熱管加熱時(shí)的溫度迭代方法計(jì)算每個(gè)能量塊在 t+Ι時(shí)刻的溫度； S30,如果t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度小于所述第一加熱管和第二加熱管交替加熱時(shí) 的所述內(nèi)膽頂部的溫度，則以第二加熱管加熱時(shí)的溫度迭代方法計(jì)算所述每個(gè)能量塊在 t+Ι時(shí)刻的溫度； S40,根據(jù)t+Ι時(shí)刻所述每個(gè)能量塊的溫度獲得所述內(nèi)膽頂部的溫度，并判斷所述內(nèi)膽 頂部的溫度是否小于或等于所述洗浴截止溫度； S50,如果所述內(nèi)膽頂部的溫度大于所述洗浴截止溫度，則t = t+Ι，并執(zhí)行步驟S10。
6. 如權(quán)利要求5所述的熱水器剩余洗浴時(shí)間的計(jì)算方法，其特征在于，所述溫度迭代 方法滿足以下公式：

為t+1時(shí)刻第（i，j)能量塊的溫度，i為從下向上的層數(shù)，i彡N，j為從左向右的 能量塊，j < M，$為t時(shí)刻第（i，j)能量塊的溫度，為第一加熱管或第二加熱管的加熱 速率，Λ t為第二預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，V(l為初始加熱速率，Q為水流量，Μ為每層的能量塊數(shù)量。
7. -種熱水器，其特征在于，包括： 初始參數(shù)采集和存儲(chǔ)裝置； 控制器，所述控制器根據(jù)所述初始參數(shù)確定二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以建立二維數(shù)據(jù)模型， 并根據(jù)所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)以及溫度分布估計(jì)方法估算所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分 布，以及根據(jù)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫度分布采用溫度迭代方法計(jì)算所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的 實(shí)時(shí)溫度，以及根據(jù)所述熱水器內(nèi)膽內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度和所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)計(jì)算所述熱水 器的剩余洗浴時(shí)間。
8. 如權(quán)利要求7所述的熱水器，其特征在于，所述初始參數(shù)采集和存儲(chǔ)裝置包括： 采集模塊，用于采集所述熱水器的狀態(tài)參數(shù)和設(shè)定參數(shù)； 存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述熱水器的幾何參數(shù)以及熱力學(xué)參數(shù)。
9. 如權(quán)利要求7所述的熱水器，其特征在于，所述二維數(shù)據(jù)模型參數(shù)包括所述熱水器 內(nèi)膽垂直分層數(shù)量Ν以及每層的能量塊數(shù)量Μ、和洗浴截止溫度。
10. 如權(quán)利要求9所述的熱水器，其特征在于，通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)熱水器內(nèi)膽 溫度，所述控制器還用于在所述熱水器內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化小于或 等于零時(shí)，根據(jù)保溫溫度分布估計(jì)方法計(jì)算每個(gè)能量塊的初始溫度，以估計(jì)所述熱水器內(nèi) 膽的初始溫度，以及在所述熱水器內(nèi)膽溫度在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)的溫度變化大于零時(shí)， 根據(jù)升溫溫度分布估計(jì)方法計(jì)算每個(gè)能量塊的初始溫度，以估計(jì)所述熱水器內(nèi)膽的初始溫 度。
11. 如權(quán)利要求9所述的熱水器，其特征在于，所述熱水器還包括： 位于所述熱水器內(nèi)膽上部的第一加熱管；和 位于所述內(nèi)膽下部的第二加熱管。
12. 如權(quán)利要求11所述的熱水器，其特征在于，所述控制器還用于執(zhí)行以下步驟：S10， 判斷t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度是否大于或等于所述第一加熱管和第二加熱管交替加熱 時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫度；S20,如果t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度大于或等于所述第一加熱 管和第二加熱管交替加熱時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫度，則以第一加熱管加熱時(shí)的溫度迭代方 法計(jì)算每個(gè)能量塊在t+Ι時(shí)刻的溫度；S30,如果t時(shí)刻所述內(nèi)膽頂部的溫度小于所述第一 加熱管和第二加熱管交替加熱時(shí)的所述內(nèi)膽頂部的溫度，則以第二加熱管加熱時(shí)的溫度迭 代方法計(jì)算所述每個(gè)能量塊在t+Ι時(shí)刻的溫度；S40,根據(jù)t+Ι時(shí)刻所述每個(gè)能量塊的溫度 獲得當(dāng)前所述內(nèi)膽頂部的溫度，并判斷所述當(dāng)前內(nèi)膽頂部的溫度是否小于或等于所述洗浴 截止溫度；S50,如果所述當(dāng)前內(nèi)膽頂部的溫度大于所述洗浴截止溫度，則t = t+Ι，并執(zhí)行 S10。
13. 如權(quán)利要求12所述的熱水器，其特征在于，所述溫度迭代方法滿足以下公式：

為t+1時(shí)刻第（i，j)能量塊的溫度，i為從下向上的層數(shù)，i彡N，j為從左向右的 能量塊，
為t時(shí)刻第（i，j)能量塊的溫度，為第一加熱管或第二加熱管的加熱 速率，Λ t為第二預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，V(l為初始加熱速率，Q為水流量，Μ為每層的能量塊數(shù)量。
【文檔編號(hào)】F24H9/20GK104112065SQ201410309550
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】吳海濤, 王明, 肖齊云 申請(qǐng)人:蕪湖美的廚衛(wèi)電器制造有限公司