专利名称：空调器及其出风温度控制方法
技术领域：
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调器及其出风温度控制方法。
背景技术：
目前，常规的空调器系统在制冷制热时，空调室内机都是直接以最大风速运转。但是，在空调刚开始制冷时，室内的环境温度较高，此时若以最大的循环风量运转，将导致空调实际的送风温度偏高，风吹到用户身上，使用户体感空调制冷舒适性差。比如:空调制冷，用户刚开启空调时，室内温度为33摄氏度，此时，空调室内机以660立方米每小时的循环风量运行，出风温度为27摄氏度，用户在空调前正对着出风口，都感觉不到凉爽，因此，体感舒适性差。同理，空调刚开始制热时，室内的环境温度低，此时空调仍以最大的循环风量运转，导致空调实际的送风温度偏低，风吹到用户身上，导致用户体感的空调制热效果差，制热舒适性差。比如:空调制热，用户刚开启空调时，室内温度为5摄氏度，此时，空调室内机以660立方米每小时的循环风量运行，出风温度为15摄氏度，用户在空调前正对着出风口，都感觉不到温暖，因此，体感的制热舒适性差。此外，当空调系统在使用很长时间后，制冷制热量由于冷媒泄露，或者室外机脏堵而导致空调的实际制冷制热量减小，若空调系统仍以原始设计的大风量运行，也会导致空调在制冷时实际的出风温度偏高，或者在制热时吹出的风温度偏低，让用户体感的舒适性差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种空调器及其出风温度控制方法，旨在提高空调制冷制热舒适感。为了达到上述目的，本发明提出一种空调器，包括:室内机风扇、用于检测室内温度Tn的室内空气温度传感器、用于检测空调出风温度的出风温度传感器以及控制器；所述控制器用于当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以PID算法调节空调室内机风扇的转速N，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值T2。优选地，所述控制器还用于当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，判断空调当前工作模式，以PID算法，在制冷模式下，当所述出风温度Tc小于制冷出风舒适温度值Tl时，调高室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N升高到最高设计工作转速Nmax为止，当所述出风温度Tc大于制冷出风舒适温度值Tl时，调低室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；在制热模式下，当所述出风温度Tc小于制热出风舒适温度值T2时，调低室内风扇的转速，直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；当所述出风温度Tc大于制热出风舒适温度值T2时,调高室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速N达到最高设计工作转速Nmax为止。
优选地，所述控制器以PID算法调节空调室内机风扇的转速N具体用于:制冷模式下，定义制冷出风舒适温度值Tl与出风温度Tc之差为当前误差En，当前误差之先一次的误差为E (η-1)，当前误差之先二次的误差为E (n-2)，当前室内风扇的输入转速为Nn，当前室内风扇的前一次的输入转速为N(n-l)，Kp为风扇转速N的比例调节系数，Kd为风扇转速N的微分调节系数；Ki为风扇转速N的积分调节系数；制冷模式对应的PID 算法为:Nn=N(η-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E (η_2)) +Ki*En ;制热模式下，定义制热出风舒适温度值T2与出风温度Tc之差为当前误差En，其余参数与制冷模式时定义相同，对应的制热模式时的 PID 算法为:Nn=N (η-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E(n-2))-Ki*En。优选地，所述控制器还用于在制冷模式下，当空调出风温度Tc与制冷出风舒适温度值Tl的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行；在制热模式下，当空调出风温度Tc与制热出风舒适温度值T2的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行。优选地，所述控制器还用于当室内温度Tn与用户设定温度Ts之差小于或等于所述设定值时，对于定频空调系统，控制室内风扇和室外压缩机系统停止运行；对于变频空调系统，控制室内风扇在一设定的低转速下运行，以及根据室外环境温度的高低控制室外压缩机机系统在一设定的低频率下运行。优选地，所述空调制冷出风舒适温度值Tl的范围为1(T18° C ;空调制热出风舒适温度值Τ2的范围为42 50° C。优选地，所述室内空气温度传感器位于空调室内机蒸发器的进风口或者空调的遥控器内；所述空调制冷出风舒适温度值Tl为13° C ;空调制热出风舒适温度值Τ2为45。C。本发明还提出一种空调器出风温度控制方法，包括以下步骤:实时检测室内温度Tn和空调出风温度Tc ；当检测的所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以PID算法调节空调室内机风扇的转速，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值Τ2。优选地，所述当检测的所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以PID算法调节空调室内机风扇的转速，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值Τ2的步骤包括:当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，判断空调当前工作模式；在制冷模式下，当所述出风温度Tc小于制冷出风舒适温度值Tl时，以PID算法调高室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速N升高到最高设计工作转速Nmax为止,当所述出风温度Tc大于制冷出风舒适温度值Tl时，以PID算法调低室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；在制热模式下，当所述出风温度Tc小于制热出风舒适温度值Τ2时，以PID算法调低室内风扇的转速，直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；当所述出风温度Tc大于制热出风舒适温度值Τ2时，以PID算法调高室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N达到最高设计工作转速Nmax为止。
优选地，所述以PID算法调节空调室内机风扇的转速N具体包括:制冷模式下，定义制冷出风舒适温度值Tl与出风温度Tc之差为当前误差En，当前误差之先一次的误差为E (η-1)，当前误差之先二次的误差为E (n-2)，当前室内风扇的输入转速为Nn，当前室内风扇的前一次的输入转速为N(n-l)，Kp为风扇转速N的比例调节系数，Kd为风扇转速N的微分调节系数；Ki为风扇转速N的积分调节系数；制冷模式对应的PID 算法为:Nn=N(η-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E (n-2)) +Ki*En ;制热模式下，定义制热出风舒适温度值T2与出风温度Tc之差为当前误差En，其余参数与制冷模式时定义相同，对应的制热模式时的 PID 算法为:Nn=N (η-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E(n-2))-Ki*En。优选地，该方法还包括:在制冷模式下，当空调出风温度Tc与制冷出风舒适温度值Tl的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行；在制热模式下，当空调出风温度Tc与制热出风舒适温度值T2的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行。优选地，该方法还包括:当室内温度Tn与用户设定温度Ts之差小于或等于所述设定值时，对于定频空调系统，控制室内风扇和室外压缩机系统停止运彳丁 ；对于变频空调系统，控制室内风扇在一设定的低转速下运行，以及根据室外环境温度的高低控制室外压缩机机系统在一设定的低频率下运行。优选地，所述空调制冷出风舒适温度值Tl的范围为1(T18° C ;空调制热出风舒适温度值Τ2的范围为42 50° C。本发明提出的一种空调器系统及其出风温度控制方法，根据空调室内机出风口的实际出风温度、室内环境温度，通过PID算法动态调节空调室内机风扇的转速N，进而调节空调室内机循环风量的大小，保证制冷制热时，空调室内机的实际出风温度在一特定的舒适且相对恒定的温度下运行，提升用户体感的空调制冷制热舒适性，同时具有节能环保，经济实用的优点。
图1是本发明空调器的一种结构示意图，其中室内空气温度传感器位于室内机蒸发器的进风口；图2是本发明空调器的另一种结构示意图，其中室内空气温度传感器位于遥控器内；图3是本发明空调器出风温度控制方法较佳实施例的流程示意图；图4是本发明空调器出风温度控制方法一种具体流程示意图。为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施例方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1及图2所示，本发明较佳实施例提出一种空调器:包括控制器1、室内空气温度传感器2、空调出风温度传感器3、室内机蒸发器4、室内机风扇5、遥控器6以及空调室外压缩机系统7等，其中:室内空气温度传感器2可以位于空调室内机蒸发器4的进风口(如图1所示)或者位于遥控器6内(如图2所示)，遥控器6通过红外线与控制器I无线通讯。室内空气温度传感器2用于检测室内温度Tn，该室内温度Tn为空调室内机蒸发器4进风口位置的室内温度或者是遥控器6所在位置的室内温度。出风温度传感器3用于检测空调出风温度。用户可以通过遥控器6设定自己想要的温度Ts。所述控制器I用于当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以PID (Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)算法调节空调室内机风扇5的转速N，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值T2。具体地，制冷状态时，当室内空气温度传感器2检测到的室内温度Tn高于用户设定温度Ts时，空调器系统通过控制器I调节室内风扇5的转速N，保证空调出风温度传感器3检测到的空调出风温度Tc不高于制冷出风舒适温度值Tl ;制热状态时，当室内空气温度传感器2检测到的室内温度Tn低于用户的设定温度Ts时，空调器系统通过控制器I调节室内风扇5的转速N，保证空调出风温度传感器3检测到的空调出风温度Tc不低于制热出风舒适温度值T2。其中，空调制冷出风舒适温度值Tl的范围为1(Γ18° C，其优选值为13° C ;空调制热出风舒适温度值Τ2的范围为42飞0° C，其优选值为45° C。本实施例室内风扇5转速的调节通过PID控制算法实现。
当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，空调器通过控制器I判断空调当前工作模式，在制冷模式下，当所述出风温度Tc小于制冷出风舒适温度值Tl时，调高室内风扇5的转速N,直至室内风扇5的转速N升高到最高设计工作转速Nmax为止,当所述出风温度Tc大于制冷出风舒适温度值Tl时,调低室内风扇5的转速N,直至室内风扇5的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；在制热模式下，当所述出风温度Tc小于制热出风舒适温度值Τ2时，调低室内风扇5的转速，直至室内风扇5的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；当所述出风温度Tc大于制热出风舒适温度值Τ2时,调高室内风扇5的转速N,直至室内风扇5的转速N达到最高设计工作转速Nmax为止。其中以PID调节空调室内机风扇5的转速N的具体算法为:制冷状态时，定义制冷出风舒适温度值Tl与出风温度Tc之差为当前误差Εη，即:En=Tl-Tc ;当前误差之先一次的误差为E(η-1)，当前误差之先二次的误差为E(η_2)，当前室内风扇5的输入转速为Νη，当前室内风扇5的前一次的输入转速为N(n-l)，Κρ为室内风扇5转速N的比例调节系数，Kd为室内风扇5转速N的微分调节系数；Ki为室内风扇5转速N的积分调节系数；制冷状态时对应的PID算法为:Nn=N(n-l) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (En-2*Ε(η-1)+E(n-2))+Ki*En。制热状态时，定义制热出风舒适温度值T2与出风温度Tc之差为当前误差En，即:En=T2-Tc ;其余参数与制冷状态时定义相同；对应的制热状态时的PID算法为:Nn=N(n-1)+Kp*(En-E(η-1))+Kd*(Εη_2*Ε(η-1)+E(n-2))_Ki*En。
以上PID算法的Kp为室内风扇5转速N的比例调节系数，Kd为室内风扇5转速N的微分调节系数；Ki为室内风扇5转速N的积分调节系数，制冷状态时采用正向调节，制热状态时采用反向调节。积分环节的作用是把温度偏差的积累作为输出。微分环节的作用是阻止温度偏差的变化，它根据温度偏差的变化趋势进行控制，温度偏差变化得越快，微分控制的输出越大，并能在温度偏差值变大之前进行修正。微分作用有助于减少超调量，克服震荡，使出风温度Tc趋于稳定。比例环节的作用是对偏差的瞬间做出快速反应。温度偏差一旦产生，立即产生控制作用，使室内风扇5的转速N向减少出风温度偏差的方向变化。其中，Kp、K1、Kd三个系数的选取原则，是为了保障迅速和准确地调节风扇5的转速N，让出风温度Tc迅速达到目标值温度值(Tl或T2)。防止风扇5的转速N调节时间长，防止风扇5的转速N频繁波动，也防止风扇5的转速N调节时，空调出风温度Tc波动大。为实现对风扇5的快速、准确的调节，上述三个参数是互相牵制和关联的，且可灵活配置，比如，一个参数值可稍微取大一些，另一个参数的值则可以稍微取小一些。对于上述三个参数的具体确定，和空调器的最大制冷制热能力有关，也和风扇5的转速N每变化10转/分钟时，空调对应的风量变化情况和出风温度Tc变化情况有关。比如，风扇转速每变化10转/分钟时，对应的风量变化为5立方米/小时，在空调器制冷制热能力大的情况下，此时出风温度变化小，出风温度只变化0.5摄氏度，则可以取相对较大的积分调节系数Ki (如Ki取值20);在空调器制冷制热能力小的情况下，风扇5的转速N每变化10转/分钟，出风温度变化有2摄氏度，这时可取相对较小的积分调节系数Ki (如Ki取值为5)。另外，对于同一个参数，还可以取多个不同的系数值，以加快调节的稳定性和可靠性。比如，在实际出风温度Tc与目标出风温度(Tl或T2)的差距较大时，可以取相对较大的积分调节系数Ki ;在实际出风温度Tc与目标出风温度(Tl或T2)的差距较小时，可以取相对较小的积分调节系数Ki，比如:当I Tl-Tc I >10。C时，取Ki=25，当I Tl-Tc I >2° C且
Tl-Tc I <10° C时，取Ki=IO,当|T1-Tc|〈2° C时，取Ki=2等等。也就是说，在不同的温差范围时取不同的积分系数，在温度差距大时，取较大的积分系数，在温度差距小时，取较小的积分系数，以加快调节速度，防止温度波动大。总体来说，三个系数在0-50的范围内，积分系数Ki大于比例系数Kp和微分系数Kd。本发明的一个实例中，对于I匹至1.5匹的空调器，可以取Ki=20，Kp=0.5，Kd=0.1。温度调节稳定的时间在2-3分钟内。本实施例通过上述方案，根据空调室内机出风口的实际出风温度、室内环境温度，通过PID算法动态调节空调室内机风扇5的转速N，进而调节空调室内机循环风量的大小，保证制冷制热时，空调室内机的实际出风温度在一特定的舒适且相对恒定的温度下运行，提升用户体感的空调制冷制热舒适性，同时具有节能环保，经济实用的优点。如图3所示，本发明较佳实施例提出一种空调器出风温度控制方法，基于上述实施例的空调器而实施，该方法包括:步骤SlOl，实时检测室内温度Tn和空调出风温度Tc ；通过室内空气温度传感器检测室内温度Tn，该室内温度Tn为空调室内机蒸发器进风口位置的室内温度或者是遥控器所在位置的室内温度。通过出风温度传感器检测空调室内机出口的出风温度，作为空调出风温度Tc。步骤S102，当检测的所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以PID算法调节空调室内机风扇的转速，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值T2。其中，空调制冷出风舒适温度值Tl的范围为1(Γ18° C，其优选值为13° C ;空调制热出风舒适温度值Τ2的范围为42飞0° C，其优选值为45° C。当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，通过控制器判断空调当前工作模式。在制冷模式下，当所述出风温度Tc小于制冷出风舒适温度值Tl时，空调器系统通过控制器以PID算法调高室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N升高到最高设计工作转速Nmax为止，当所述出风温度Tc大于制冷出风舒适温度值Tl时，空调器系统通过控制器以PID算法调低室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；在制热模式下，当所述出风温度Tc小于制热出风舒适温度值Τ2时，空调器系统通过控制器以PID算法调低室内 风扇的转速,直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；当所述出风温度Tc大于制热出风舒适温度值Τ2时，空调器系统通过控制器以PID算法调高室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N达到最高设计工作转速Nmax为止。具体地，上述以PID算法调节空调室内机风扇的转速η具体包括:制冷模式下，定义制冷出风舒适温度值Tl与出风温度Tc之差为当前误差Εη，当前误差之先一次的误差为E (η-1)，当前误差之先二次的误差为E (n-2)，当前室内风扇的输入转速为Nn，当前室内风扇的前一次的输入转速为N(n-l)，Kp为风扇转速N的比例调节系数，Kd为风扇转速N的微分调节系数；Ki为风扇转速N的积分调节系数；制冷模式对应的PID 算法为:Nn=N (η-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E (η_2)) +Ki*En ；制热模式下，定义制热出风舒适温度值T2与出风温度Tc之差为当前误差En，其余参数与制冷模式时定义相同，对应的制热模式时的 PID 算法为:Nn=N(n-l) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η_1) +E(n-2))-Ki*En。进一步地，作为一种优选实施方式，在制冷状态时，空调出风温度Tc与制冷出风舒适温度值Tl的误差小于或等于一设定值，比如0.5° C(即:|T1-Tc|彡0.5° C )时，控制器不再调节室内风扇的转速N,室内风扇以当前转速稳定运行；制热状态时，空调出风温度Tc与制热出风舒适温度值T2的误差小于或等于一设定值，比如0.5° C(即:
T2-Tc| ^ 0.5° C )时，控制器不再调节室内风扇的转速N，室内风扇以当前转速稳定运行；此外，作为一种优选实施方式，当室内温度Tn与用户设定的室内温度Ts之差小于或等于一设定值，比如0.5° C (即:I Tn-Ts I <0.5° C )时，对于定频空调系统，控制器控制室内风扇和室外压缩机系统停止运行；对于变频空调系统，控制器控制室内风扇在某一特定的低转速下运行，同时根据室外环境温度的高低，控制室外压缩机机系统在某一特定的低频率下运行，以保持室内制冷量或制热量的恒定。以下结合图4对本实施例空调器系统控制出风温度的过程进行详细阐述:如图4所示，通过控制器首先读入室内空气温度传感器采集的室内温度Τη、空调出风温度传感器采集的出风温度Tc以及用户通过遥控器设定的设定温度Ts。
然后控制器判断室内温度Tn是否达到设定温度Ts，若| Tn-Ts |≤0.5° C，即表示当前室内温度Tn达到用户的设定温度Ts，对于定频空调则停机，对于变频空调，控制室内风扇和室外压缩机系统以某一低转速与低频率稳定运行，直到收到停机信号停机；或者在室内温度Tn发生变化后，改变室外压缩机系统的运行频率与室内风扇的转速N。若|Tn-Ts|>0.5° C时，控制器再判断空调当前是制冷模式还是制热模式。若是制冷模式，则控制器再对比出风温度Tc是否等于制冷出风舒适温度Tl，若Tl-Tc ≤ 0.5° C，则室内风扇仍以当前转速运行，控制器不改变当前室内风扇的转速大
小；若|T1-Tc|>0.5° C，则控制器采用PID算法调节室内风扇的转速N的大小。同理，若是制热模式，则控制器再对比出风温度Tc是否等于制热出风舒适温度T2，若|T2-Tc|≤0.5° C，则室内风扇仍以当前转速运行，控制器不改变当前室内风扇的转速大小；若|T2-Tc|>0.5° C，则控制器采用PID算法调节室内风扇的转速N的大小。若空调当前既不是制冷模式，也不是制热模式(比如:送风模式)，则空调以常规方式运行直到收到遥控器的停机信号为止。采用PID调节室内风扇的转速N的具体算法是:制冷状态时，定义制冷出风舒适温度值Tl与出风温度Tc之差为当前误差En，SP:En=Tl-Tc ;当前误差之先一次的误差为E(n-1)，当前误差之先二次的误差为E(n_2)，当前室内风扇的输入转速为Nn,当前室内风扇的前一次的输入转速为N(n-l), Kp为风扇转速N的比例调节系数，Kd为风扇转速N的微分调节系数；Ki为风扇转速N的积分调节系数。制冷状态时对应的PID算法为:保存前一次室内风扇的输入转速，即:N(n-1) =Nn ；前一次误差E (n-1)作为前二次误差，即:E (n-2) =E (η-1);当前误差E(n)作为前一次误差，即:E(n-l)=En ;计算新的当前误差值，即:En=Tl_Tc ;计算当前室内风扇的转速输入值:Nn=N(n-1)+Kp*(En-E(n-1))+Kd*(En_2*E(n-1)+E(n-2))+Ki*En。制热状态时，制热状态时的PID算法为:保存前一次室内风扇的输入转速，即:N(n-1) =Nn ;前一次误差E (η-1)作为前二次误差，即:E(n-2)=E (n-1);当前误差E(n)作为前一次误差，即:E(n-l)=En ;计算新的当前误差值，即:En=T2_Tc ;计算当前室内风扇的转速输入值:Nn=N(n-l) +Kp* (En-E (n-1)) +Kd* (En_2*E (n-1) +E (n-2)) _Ki*En。以上PID算法的Kp为风扇转速N的比例调节系数，Kd为风扇转速N的微分调节系数；Ki为风扇转速N的积分调节系数，制冷状态时采用正向调节，制热状态时采用反向调节。积分环节的作用是把温度偏差的积累作为输出。微分环节的作用是阻止温度偏差的变化，它根据温度偏差的变化趋势进行控制，温度偏差变化得越快，微分控制的输出越大，并能在温度偏差值变大之前进行修正。微分作用有助于减少超调量，克服震荡，使出风温度Tc趋于稳定。比例环节的作用是对偏差的瞬间做出快速反应。温度偏差一旦产生，立即产生控制作用，使室内风扇的转速N向减少出风温度偏差的方向变化。其中，Kp、K1、Kd三个系数的选取原则，是为了保障迅速和准确地调节风扇5的转速N，让出风温度Tc迅速达到目标值温度值(Tl或T2)。防止风扇5的转速N调节时间长，防止风扇5的转速N频繁波动，也防止风扇5的转速N调节时，空调出风温度Tc波动大。为实现对风扇5的快速、准确的调节，上述三个参数是互相牵制和关联的，且可灵活配置，比如，一个参数值可稍微取大一些，另一个参数的值则可以稍微取小一些。对于上述三个参数的具体确定，和空调器的最大制冷制热能力有关，也和风扇5的转速N每变化10转/分钟时，空调对应的风量变化情况和出风温度Tc变化情况有关。比如，风扇转速每变化10转/分钟时，对应的风量变化为5立方米/小时，在空调器制冷制热能力大的情况下，此时出风温度变化小，出风温度只变化0.5摄氏度，则可以取相对较大的积分调节系数Ki (如Ki取值20);在空调器制冷制热能力小的情况下，风扇5的转速N每变化10转/分钟，出风温度变化有2摄氏度，这时可取相对较小的积分调节系数Ki (如Ki取值为5)。另外，对于同一个参数，还可以取多个不同的系数值，以加快调节的稳定性和可靠性。比如，在实际出风温度Tc与目标出风温度(Tl或T2)的差距较大时，可以取相对较大的积分调节系数Ki ;在实际出风温度Tc与目标出风温度(Tl或T2)的差距较小时，可以取相对较小的积分调节系数Ki，比如:当I Tl-Tc I >10。C时，取Ki=25，当I Tl-Tc I >2° C且
Tl-Tc|〈10。C时，取Ki=10，当|T1-Tc|〈2° C时，取Ki=2等等。也就是说在不同的温差范围时取不同的积分系数，在温度差距大时，取较大的积分系数，在温度差距小时，取较小的积分系数，以加快调节速度，防止温度波动大。总体来说，三个系数在0-50的范围内，积分系数Ki大于比例系数Kp和微分系数Kd。本发明的一个实例中，对于I匹至1.5匹的空调器，可以取Ki=20，Kp=0.5，Kd=0.1。温度调节稳定的时间在2-3分钟内。需要说明的是，PID算法调节室内风扇的转速N，在制冷状态时，当空调出风温度Tc小于制冷出风舒适温度值Tl时,调高室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速升高到最高设计工作转速Nmax为止；在空调出风温度Tc大于制冷出风舒适温度值Tl时，调低室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速降低到最低设计工作转速Nmin为止。制热状态时，在空调出风温度Tc小于制热出风舒适温度值T2时，调低室内风扇的转速n，直至室内风扇的转速降低到最低设计工作转速Nmin为止；在空调出风温度Tc大于制热出风舒适温度值T2时，调高室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速达到最高设计工作转速Nmax为止。S卩,若控制器通过PID算法计算所得的室内风扇的输入转速Nn大于最高设计工作转速Nmax,则以最高设计工作转速Nmax作为最大输入；若控制器通过PID算法计算所得的室内风扇的输入转速Nn小于最低设计工作转速Nmin,则以最低设计工作转速Nmin作为最小输入；然后调节室内风扇的转速N，再开始下一循环，再次动态读入室内温度Τη、出风温度Tc、用户设定温度Ts等，直到空调控制器收到遥控器的停机信号。本发明实施例空调器及其出风温度控制方法，根据空调室内机出风口的实际出风温度、室内环境温度，通过PID算法动态调节空调室内机风扇的转速N，进而调节空调室内机循环风量的大小，保证制冷制热时，空调室内机的实际出风温度在一特定的舒适且相对恒定的温度下运行，提升用户体感的空调制冷制热舒适性，同时具有节能环保，经济实用的优点。上述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种空调器，其特征在于，包括:室内机风扇、用于检测室内温度Tn的室内空气温度传感器、用于检测空调出风温度的出风温度传感器，以及控制器；所述控制器用于当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以比例积分微分PID算法调节空调室内机风扇的转速N，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值T2。
2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述控制器还用于当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，判断空调当前工作模式，以PID算法，在制冷模式下，当所述出风温度Tc小于制冷出风舒适温度值Tl时,调高室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速N升高到最高设计工作转速Nmax为止,当所述出风温度Tc大于制冷出风舒适温度值Tl时，调低室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；在制热模式下，当所述出风温度Tc小于制热出风舒适温度值T2时，调低室内风扇的转速，直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；当所述出风温度Tc大于制热出风舒适温度值T2时，调高室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N达到最高设计工作转速Nmax为止。
3.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于，所述控制器以PID算法调节空调室内机风扇的转速N具体用于: 制冷模式下，定义制冷出风舒适温度值Tl与出风温度Tc之差为当前误差En，当前误差之先一次的误差为E (η-1)，当前误差之先二次的误差为E (n-2)，当前室内风扇的输入转速为Nn，当前室内风扇的前一次的输入转速为N (η-Ι),Κρ为风扇转速N的比例调节系数，Kd为风扇转速N的微分调节系数；Ki为风扇转速N的积分调节系数；制冷模式对应的PID算法为:Nn=N(n-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E (n-2)) +Ki*En ;制热模式下，定义制热出风舒适温度值T2与出风温度Tc之差为当前误差En，其余参数与制冷模式时定义相同，对应的制热模式时的 PID 算法为:Nn=N (η-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E (n-2))-Ki*En0
4.根据权利要求1、2或3所述的空调器，其特征在于，所述控制器还用于在制冷模式下，当空调出风温度Tc与制冷出风舒适温度值Tl的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行；在制热模式下，当空调出风温度Tc与制热出风舒适温度值Τ2的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行。
5.根据权利要求4所述的空调器，其特征在于，所述控制器还用于当室内温度Tn与用户设定温度Ts之差小于或等于所述设定值时，对于定频空调系统，控制室内风扇和室外压缩机系统停止运行；对于变频空调系统，控制室内风扇在一设定的低转速下运行，以及根据室外环境温度的高低控制室外压缩机机系统在一设定的低频率下运行。
6.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述空调制冷出风舒适温度值Tl的范围为1(T18° C ;空调制热出风舒适温度值Τ2的范围为42飞O。C。
7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于，所述室内空气温度传感器位于空调室内机蒸发器的进风口或者空调的遥控器内；所述空调制冷出风舒适温度值Tl为13° C ;空调制热出风舒适温度值Τ2为45° C。
8.—种空调器出风温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 实时检测室内温度Tn和空调出风温度Tc ； 当检测的所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以PID算法调节空调室内机风扇的转速，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值T2。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述当检测的所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，根据空调当前制冷或制热模式，以PID算法调节空调室内机风扇的转速，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值Tl或者不低于空调制热出风舒适温度值T2的步骤包括: 当所述室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，判断空调当前工作模式； 在制冷模式下，当所述出风温度Tc小于制冷出风舒适温度值Tl时，以PID算法调高室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速N升高到最高设计工作转速Nmax为止,当所述出风温度Tc大于制冷出风舒适温度值Tl时，以PID算法调低室内风扇的转速N,直至室内风扇的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止； 在制热模式下，当所述出风温度Tc小于制热出风舒适温度值T2时，以PID算法调低室内风扇的转速，直至室内风扇 的转速N降低到最低设计工作转速Nmin为止；当所述出风温度Tc大于制热出风舒适温度值T2时，以PID算法调高室内风扇的转速N，直至室内风扇的转速N达到最高设计工作转速Nmax为止。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述以PID算法调节空调室内机风扇的转速N具体包括: 制冷模式下，定义制冷出风舒适温度值Tl与出风温度Tc之差为当前误差En，当前误差之先一次的误差为E (η-1)，当前误差之先二次的误差为E (n-2)，当前室内风扇的输入转速为Nn，当前室内风扇的前一次的输入转速为N (η-Ι),Κρ为风扇转速N的比例调节系数，Kd为风扇转速N的微分调节系数；Ki为风扇转速N的积分调节系数；制冷模式对应的PID算法为:Nn=N (n-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E (n-2)) +Ki*En ;制热模式下，定义制热出风舒适温度值T2与出风温度Tc之差为当前误差En，其余参数与制冷模式时定义相同，对应的制热模式时的 PID 算法为:Un=U (η-1) +Kp* (En-E (η-1)) +Kd* (Εη_2*Ε (η-1) +E (η_2))-Ki 吨η。
11.根据权利要求8、9或10所述的方法，其特征在于，还包括: 在制冷模式下，当空调出风温度Tc与制冷出风舒适温度值Tl的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行；在制热模式下，当空调出风温度Tc与制热出风舒适温度值Τ2的误差小于或等于设定值时，不调节室内风扇的转速N，使室内风扇以当前转速运行。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括: 当室内温度Tn与用户设定温度Ts之差小于或等于所述设定值时，对于定频空调系统，控制室内风扇和室外压缩机系统停止运彳丁 ；对于变频空调系统，控制室内风扇在一设定的低转速下运行，以及根据室外环境温度的高低控制室外压缩机机系统在一设定的低频率下运行。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述空调制冷出风舒适温度值Tl的范围为1(T18° C ;空调制热出 风舒适温度值Τ2的范围为42飞O。C。
全文摘要
本发明公开一种空调器及其出风温度控制方法，该空调器包括室内机风扇、室内空气温度传感器、出风温度传感器及控制器等；当室内温度Tn未达到用户设定温度Ts时，控制器根据空调当前制冷或制热模式，以PID算法调节空调室内机风扇的转速N，使空调出风温度Tc不高于空调制冷出风舒适温度值T1或不低于空调制热出风舒适温度值T2。本发明根据空调室内机出风口的实际出风温度、室内环境温度，通过PID算法动态调节空调室内机风扇的转速，进而调节空调室内机循环风量的大小，保证制冷制热时，空调室内机的实际出风温度在一特定的舒适且相对恒定的温度下运行，提升空调制冷制热舒适性，同时具有节能环保，经济实用的优点。
文档编号F24F11/02GK103185387SQ20131010508
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者游斌, 吕艳红 申请人:广东美的电器股份有限公司, 广东美的制冷设备有限公司