一种基于电学特性的热泵霜监测系统及其化霜方法

1.本发明涉及热泵监测领域，尤其是一种基于电学特性的热泵霜监测系统及其化霜方法。


背景技术：

2.空气源热泵是一种通过将热量从温度较低的热源送到温度较高的热源装置，例如，若空气源热泵是热泵式空调，则热泵式空调的工作过程为将热量从室外环境送到房间内。目前，空气源热泵面临着的问题就是在冬季温度较低时，外换热器作为蒸发器，由于表面温度过低，导致换热器上面结霜。结霜会导致空气流动不畅，降低换热面积，导致蒸发器效率下降，乃至是热泵无法运转。因此，在热泵运行过程中，需要不断地调整制冷循环模式，在热泵模式与化霜模式中切换，才能保障热泵的平稳运行。但是，由于热泵的主要功能是制热，在化霜模式中热泵不再制热，而是耗费大量能量用于化霜，导致运行效率底下，甚至还有可能在某些化霜模式中往室内送冷风。
3.空气源热泵需要切换到化霜模式以解决外换热器结霜问题，目前现有的化霜切换策略包括：1)定时切换：例如热泵模式运行15分钟，然后进入化霜模式5分钟，不断重复，但这种策略效率很低的；2)温度监测切换：通过监测换热器外温度与湿度，达到某个限值后会进入化霜模式，这种方法基于结霜的机理条件，但是测量温湿度容易存在误差；3)压力监测切换：由于结霜后空气源热泵运行效率会下降，导致蒸发侧低压下降，因此通过监测系统蒸发侧压力，当下降到某个限值后进行化霜模式，但是这种方法较容易出现误判而过早或过晚进入化霜模式。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种基于电学特性的热泵霜监测系统及其化霜方法，以准确测量热泵的结霜情况并在适当的时候进入化霜模式。
5.本发明的一方面提供了一种基于电学特性的热泵霜监测系统，包括：换热器、一对或多对电极、采集系统以及计算系统；其中，所述换热器包括进口集流管、出口集流管、多个扁管以及多个翅片；所述进口集流管和所述出口集流管平行设置；每个所述扁管垂直于所述进口集流管和所述出口集流管且设置于所述进口集流管和所述出口集流管之间，各个所述扁管之间平行设置；所述翅片设置于各个所述扁管之间；每个所述电极设置于所述翅片上且每对所述电极构成一个监测点，每个所述监测点用于测量所述翅片之间的电学信号；每个所述电极包括非金属的屏蔽层和金属的电极片，所述屏蔽层完全包裹所述电极片；所述采集系统分别与每个所述电极连接，所述采集系统还与所述计算系统连接；所述采集系统用于采集所述电学信号并将所述电学信号发送给所述计算系统，所述计算系统用于根据所述电学信号控制所述换热器在制热模式和化霜模式之间进行切换。
6.可选地，所述电极用于测量所述翅片之间的电容，和/或，电阻；所述采集系统用于采集所述电容，和/或，所述电阻，并将所述电容，和/或，所述电阻发送到所述计算系统；所述计算系统用于根据所述电容，和/或，所述电阻计算出结霜厚度和结霜面积；根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或，根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。
7.可选地，所述系统还包括温度传感器；所述温度传感器与所述采集系统连接；所述温度传感器设置于所述翅片上，用于测量温度；所述采集系统还用于采集所述温度，并将所述温度发送到所述计算系统；所述计算系统还用于根据所述电容与所述温度，和/或，所述电阻与所述温度计算出结霜厚度和结霜面积；根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。
8.可选地，所述计算系统还用于根据所述电容与所述温度，和/或，所述电阻与所述温度计算出结霜厚度和结霜面积，包括：所述计算系统还用于根据由所述电容与所述温度确定的第一表达式计算出结霜厚度，和/或，根据由所述电阻与所述温度确定的第二表达式计算出结霜厚度；根据结霜厚度和第三表达式计算出结霜面积；所述第一表达式为，其中，为温度，为电容，为第一拟合参数，所述第一拟合参数根据所述计算系统预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第一表达式变换为；所述第二表达式为，其中，为温度，为电阻，为第一拟合参数，所述第一拟合参数根据所述计算系统预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第二表达式变换为；第三表达式为，其中，为结霜面积；为所述监测点的编号；为所述监测点的数量；为结霜厚度，为第个监测点对应的结霜厚度；为第二拟合参数，为第个所述电极幂次为0的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为1的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为2的第二拟合参数。
9.可选地，所述计算系统还用于根据所述换热器的大小、所述翅片的设置密度、所述电极的位置中的至少之一确定恶化厚度、开始结霜厚度、恶化面积以及开始结霜面积；所述计算系统用于根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或，根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式，包括：所述计算系统用于在结霜厚度上升到所述恶化厚度，和/或，在结霜面积上升到所述恶化面积时，控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式；其中，当存在多个所述电极时，所述恶化厚度的取值范围为0.2mm至11.5mm；当存在一个电极时，所述恶化厚度的取值为3.5 mm；
或，所述计算系统用于在结霜厚度下降到所述开始结霜厚度，和/或，在结霜面积下降到所述开始结霜面积时，控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。
10.可选地，若所述系统包括一个所述电极，则所述电极设置于结霜区域边界的所述翅片上；若所述系统包括两个所述电极，则将其中一个所述电极设置于结霜区域的所述翅片上，将另一个所述电极设置于未结霜区域的所述翅片上；若所述系统包括三个或以上的所述电极，则分别在结霜区域边界的所述翅片上、结霜区域的所述翅片上以及未结霜区域的所述翅片上设置所述电极；其中，结霜区域、未结霜区域以及结霜区域边界均为预先设置的区域。
11.可选地，若所述系统包括两个或以上的所述电极，则将所述电极间隔一个或多个所述翅片进行设置，所述电极的设置方式包括平行设置和/或对置设置。
12.本发明的另一方面还提供了一种基于电学特性的热泵化霜方法，应用于上述一种基于电学特性的热泵霜监测系统中的计算系统，所述方法包括：获取通过电极对翅片之间测得的电学信号；根据所述电学信号计算得到结霜厚度和结霜面积；若所述结霜厚度上升到预设的恶化厚度，和/或，若所述结霜面积上升到预设的恶化面积，则将换热器从制热模式切换到化霜模式。
13.可选地，所述方法还包括：若所述结霜厚度下降到预设的开始结霜厚度，和/或，若所述结霜面积下降到预设的开始结霜面积，则将换热器从化霜模式切换到制热模式。
14.可选地，所述方法还包括获取通过温度传感器对所述翅片测得的温度；所述电学信号为电容和/或电阻；所述根据所述电学信号计算得到结霜厚度和结霜面积，包括：根据由所述电容与所述温度确定的第一表达式计算出结霜厚度，和/或，根据由所述电阻与所述温度确定的第二表达式计算出结霜厚度；根据结霜厚度和第三表达式计算出结霜面积；所述第一表达式为，其中，为温度，为电容，为第一拟合参数，所述第一拟合参数为预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第一表达式变换为；所述第二表达式为，其中，为温度，为电阻，为第一拟合参数，所述第一拟合参数为预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第二表达式变换为；第三表达式为，其中，为结霜面积；为所述监测点的编号；为所述监测点的数量；为结霜厚度，为第个监测点对应的结霜厚度；为第二拟合参数，为第个所述电极幂次为0的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为1的第二拟
合参数，为第个所述电极幂次为2的第二拟合参数。
15.本发明的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序；所述处理器执行所述程序实现所述的一种基于电学特性的热泵化霜方法。
16.本发明的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现所述的一种基于电学特性的热泵化霜方法。
17.本发明还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。电子设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行上述的一种基于电学特性的热泵化霜方法。
18.本发明通过在翅片之间设置电极，可以准确地测量翅片之间的电学信号，采集系统采集该电学信号并发送给计算系统，计算系统因此可以基于电学信号控制所述换热器在制热模式和化霜模式之间进行切换，根据精准测量得到的电学信号可以准确获取到结霜的实际情况，从而在合适的时间进入化霜模式，减少了化霜的频次，提高了监测结霜情况和化霜的效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
20.图1为本发明实施例提供的一种基于电学特性的热泵霜监测系统的结构示例图；图2为本发明实施例提供的一种可选结构的换热器的结构示例图；图3为本发明实施例提供的一种结霜区域曲线的示意图；图4为本发明实施例提供的一种电极的结构示例图；图5、图6和图7为本发明实施例提供的设置监测点的示意图；图8和图9为本发明实施例提供的电极以不同方式设置在翅片间的示例图；图10和图11为本发明实施例提供的换热器因各区域温度不同而造成的区域划分示意图；图12为本发明实施例提供的一种电容与温度的关系曲线图；图13为本发明实施例提供的结霜厚度与换热器效能的关系曲线图；图14为本发明实施例提供的一种电容信号与换热器效能的关系曲线图；图15为本发明实施例提供的一种基于电学特性的热泵化霜方法的流程示意图；图16为本发明实施例提供的一种热泵化霜的示例流程图。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
22.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
23.说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
25.参照图1和图2，本发明实施例提供了一种基于电学特性的热泵霜监测系统，包括：换热器、一对或多对电极、采集系统以及计算系统。
26.其中，所述换热器包括进口集流管、出口集流管、多个扁管以及多个翅片；所述进口集流管和所述出口集流管平行设置；每个所述扁管垂直于所述进口集流管和所述出口集流管且设置于所述进口集流管和所述出口集流管之间，各个所述扁管之间平行设置；所述翅片设置于各个所述扁管之间。
27.参照图2，本发明实施例提供了一种可选结构的换热器。可选地，后续将以图2所示的换热器为例进行说明，但本发明实施例不仅仅限于测量图2所示换热器的电学信号，还可以测量其它结构换热器的电学信号，只需根据实际换热器的结构调整电极的位置即可，此处不再一一赘述。
28.具体的，图2所示换热器一般在翅片之间结霜，针对上述微通道换热器，其结霜区域一般从制冷剂进口位置向相对方向生长。如图3所示，当结霜区域覆盖到一定比例时，换热器的换热效率显著下降，应进入化霜模式。
29.每个所述电极设置于所述翅片上且每对所述电极构成一个监测点，每个所述监测点用于测量所述翅片之间的电学信号；每个所述电极包括非金属的屏蔽层和金属（该金属可以是铜或铝以及其它金属）的电极片，所述屏蔽层完全包裹所述电极片。其中，电极的结构示例图可以参照图4。
30.进一步地，若所述系统包括一个所述电极，则所述电极设置于结霜区域边界的所述翅片上；具体示例请参照图5。
31.若所述系统包括两个所述电极，则将其中一个所述电极设置于结霜区域的所述翅片上，将另一个所述电极设置于未结霜区域的所述翅片上。
32.若所述系统包括三个或以上的所述电极，则分别在结霜区域边界的所述翅片上、结霜区域的所述翅片上以及未结霜区域的所述翅片上设置所述电极；具体示例请参照图6和图7。
33.其中，结霜区域、未结霜区域以及结霜区域边界均为预先设置的区域。
34.具体的，根据图3所示的结霜曲线，假设换热器应在结霜面积达到图3所示时进入化霜模式，则可以考虑在换热器表面布置结霜监测点，如图5至图7所示布置1个、4个或者9
个监测点。
35.需要说明的是，监测点应当包括已经结霜的区域，正在结霜的边界以及未结霜的区域；监测点的个数不仅于1个、4个或9个，而是可以根据实际情况设置监测点的数量和位置，上述图5至图7仅为举例说明。
36.接下来，对电极的设置方式进行说明。
37.作为进一步可选的实施方式，若所述系统包括两个或以上的所述电极，则将所述电极间隔一个或多个所述翅片进行设置，所述电极的设置方式包括平行设置和/或对置设置。
38.参照图8和图9，本发明实施例提供了电极以不同方式设置在翅片间的示例图。
39.所述采集系统分别与每个所述电极连接，所述采集系统还与所述计算系统连接。
40.所述采集系统用于采集所述电学信号并将所述电学信号发送给所述计算系统，所述计算系统用于根据所述电学信号控制所述换热器在制热模式和化霜模式之间进行切换。
41.进一步地，所述电极用于测量所述翅片之间的电容，和/或，电阻；所述采集系统用于采集所述电容，和/或，所述电阻，并将所述电容，和/或，所述电阻发送到所述计算系统；所述计算系统用于根据所述电容，和/或，所述电阻计算出结霜厚度和结霜面积；根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或，根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。
42.为了更准确地测量结霜情况，本发明实施例还可以提供更进一步的实施方式：所述系统还包括温度传感器；所述温度传感器与所述采集系统连接；所述温度传感器设置于所述翅片上，用于测量温度；所述采集系统还用于采集所述温度，并将所述温度发送到所述计算系统；所述计算系统还用于根据所述电容与所述温度，和/或，所述电阻与所述温度计算出结霜厚度和结霜面积；根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。
43.具体的，在一对电极中，通过通入高频电压（200khz-4mhz），测量电容（介电常数）。在无结霜时，由于空气介电常数低，所测得介电常数较低；当结霜发生后，由于冰霜介电常数较高，所测得介电常数升高。
44.但是由于水的介电常数更高，轻微结露可能导致系统误判结霜，可以再监测温度，由于结露一般发生在零上的表面温度，结霜一般发生在零下的表面温度，因此通过温度可以辅助判断结霜。
45.此外，本发明实施例还可以提供另一种实施方式，即在上述测量电容的基础上，将测量电容改为测量电阻，以达到监测结霜情况的目的。
46.根据测试，在干燥、结露、结霜工况中，电阻与温度、电容（介电常数）与温度的换热器各区域情况如图10和图11所示。
47.更进一步地，所述计算系统还用于根据所述电容与所述温度，和/或，所述电阻与所述温度计算出结霜厚度和结霜面积，包括：所述计算系统还用于根据由所述电容与所述温度确定的第一表达式计算出结霜厚度，和/或，根据由所述电阻与所述温度确定的第二表达式计算出结霜厚度；
所述第一表达式为，其中，为温度，为电容，为第一拟合参数，所述第一拟合参数根据所述计算系统预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第一表达式变换为。
48.所述第二表达式为，其中，为温度，为电阻，为第一拟合参数，所述第一拟合参数根据所述计算系统预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第二表达式变换为。
49.具体的，参照图12，以电容为例，图12绘制了在三种不同厚度下结霜的电容信号，随着结霜厚度增加，同样温度下厚度越厚，电容（介电常数）越高。
50.因此，可以将图12拟合为：其中，为温度，为电容，为第一拟合参数。
51.针对第一拟合参数，受到结霜厚度（）影响，可以进行建模：具体展开，可以将电容（）、温度（）、结霜厚度（）使用常数参数（）进行关联：在计算系统中针对上式进行求解即可以通过温度与电容获得结霜厚度。
52.可选地，第一拟合参数（）可以取决于计算系统的设备设计形式。
53.需要说明是，以测量电阻形式进行结霜厚度测量的实施方式可以参照上述以电阻进行测量的步骤，此处不再赘述。
54.接下来，对根据结霜厚度和第三表达式计算出结霜面积的实施内容进行说明。
55.第三表达式为，其中，为结霜面积；为所述监测点的编号；为所述监测点的数量；为结霜厚度，为第个监测点对应的结霜厚度；为第二拟合参数，为第个所述电极幂次为0的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为1的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为2的第二拟合参数。
56.具体的，在多个监测点的实施方式下，计算系统可以根据每个监测点的结霜厚度判断结霜面积。针对每个监测点，若结霜厚度越高，则其附近位置的结霜厚度必然也高；其次，若单个监测点的结霜厚度越高，其附近位置结霜的概率也越大。因此可以将结霜面积拟合为：式中：为结霜面积比（%）；为监测点编号；为监测点数量；为厚度，为第个监测点的计算厚度；为拟合参数，为第个监测点幂次为0的拟合参数，以此类推。
57.经上述步骤可以测得结霜厚度和结霜面积，接下来，对根据结霜厚度和结霜面积进行化霜模式和制热模式的切换实施方式进行说明。
58.可选地，所述计算系统还用于根据所述换热器的大小、所述翅片的设置密度、所述
电极的位置中的至少之一确定恶化厚度、开始结霜厚度、恶化面积以及开始结霜面积；所述计算系统用于根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或，根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式，包括：所述计算系统用于在结霜厚度上升到所述恶化厚度，和/或，在结霜面积上升到所述恶化面积时，控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式；其中，当存在多个所述电极时，所述恶化厚度的取值范围为0.2mm至11.5mm；当存在一个电极时，所述恶化厚度的取值为3.5 mm；或，所述计算系统用于在结霜厚度下降到所述开始结霜厚度，和/或，在结霜面积下降到所述开始结霜面积时，控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。
59.具体的，根据研究发现，轻微结霜有利于换热，可以提高系统效能，因此，随着换热器结霜面积增加（从单个点来看，是结霜厚度的增加），换热器效能先轻微上升再下降，如图13所示。而本发明通过监测电学信号，可以准确地计算出单个监测点的结霜厚度，也可以根据多个监测点的数据测算结霜面积。因此，本发明可以准确地找到最有利于换热器效能的结霜工况点（最有利点）。
60.同样地，针对单个监测点，由于随着结霜厚度变厚，所测得电学信号会上升，本发明实施例以电容信号为例，因此可以得到如图14所示的电容信号与换热器效能关系图。其中换热器效能可以分类为开始区（对应开始结霜厚度或开始结霜面积）、有利区以及恶化区（对应恶化厚度或恶化面积）。
61.接下来，对划分开始区、有利区以及恶化区的实施方式进行说明。
62.可选地，本发明实施例将以结霜厚度为例进行说明，结霜面积对应的开始区、有利区以及恶化区的划分可以参照执行。针对多个监测点的设置，则可以将换热器效能与结霜面积所拟合，所得曲线与图14曲线类似，而结霜面积则由多个监测点的信号换算得来。
63.具体的，结霜开始时换热器效能没有太多变化，随着轻微结霜开始（，即结霜厚度超过到开始结霜厚度），结霜厚度上升，换热器效能开始逐步升高。在结霜厚度超过最有利点（）之后换热器效能显著下降，最后当换热器效能明显低于不结霜的情况时，即进入恶化区（）。
64.其中参数包括有利区开始的轻微结霜厚度，即开始结霜厚度（）、有利区结束的恶化厚度（），以及最有利点（），这三个参数随着换热器形式、大小的不同有所不同。可选地，在本发明实施例中，有利区结束的恶化厚度（）决定了是否化霜。根据实际测试可得，根据换热器大小、翅片的设置密度、监测点的布置位置等参数的不同，恶化厚度可以设置在0.2~11.5mm之间。
65.针对单监测点布置在换热器正中心位置，可以缺省设置为3.5 mm。
66.因此，电容信号所换算的结霜厚度（或结霜面积）可以作为本发明实施例的判断依据，当结霜情况进入恶化区后，可以进入化霜模式，当结霜情况返回开始区，则可以解除化霜模式，并可以转换到制热模式。
67.参照图15，本发明实施例提供了一种基于电学特性的热泵化霜方法，应用于上述一种基于电学特性的热泵霜监测系统中的计算系统，所述方法包括：
s150：获取通过电极对翅片之间测得的电学信号。
68.s151：根据所述电学信号计算得到结霜厚度和结霜面积。
69.s152：若所述结霜厚度上升到预设的恶化厚度，和/或，若所述结霜面积上升到预设的恶化面积，则将换热器从制热模式切换到化霜模式。
70.进一步地，本发明实施例的方法还可以包括：s153：若所述结霜厚度下降到预设的开始结霜厚度，和/或，若所述结霜面积下降到预设的开始结霜面积，则将换热器从化霜模式切换到制热模式。
71.作为更进一步的实施方式，所述方法还包括获取通过温度传感器对所述翅片测得的温度；所述电学信号为电容和/或电阻；所述根据所述电学信号计算得到结霜厚度和结霜面积，包括：根据由所述电容与所述温度确定的第一表达式计算出结霜厚度，和/或，根据由所述电阻与所述温度确定的第二表达式计算出结霜厚度；根据结霜厚度和第三表达式计算出结霜面积；所述第一表达式为，其中，为温度，为电容，为第一拟合参数，所述第一拟合参数为预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第一表达式变换为；所述第二表达式为，其中，为温度，为电阻，为第一拟合参数，所述第一拟合参数为预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第二表达式变换为；第三表达式为，其中，为结霜面积；为所述监测点的编号；为所述监测点的数量；为结霜厚度，为第个监测点对应的结霜厚度；为第二拟合参数，为第个所述电极幂次为0的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为1的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为2的第二拟合参数。
72.本发明实施例化霜方法的具体实施方式可以参照上述本发明实施例监测系统中的计算系统的具体实施方式，此处不再赘述。
73.接下来将以具体实例说明本发明实施方法的应用过程。
74.参照图16，本发明实施例提供了一种热泵化霜的示例流程图。
75.具体的，恶化区可以与有利区的定义与运行工况（环境温度、设定温度、室内回风温度等）相关。因此，进入恶化区的判据可以通过以下规则标定：结霜面积》=恶化区结霜面积，或者，结霜厚度》=恶化区结霜厚度，本发明实施例方法可以判断为进入恶化区，然后进入化霜模式，待结霜厚度或结霜面积下降到开始区后，再切换到制热模式，或者停止工作。
76.可选地，恶化区的结霜面积与恶化区的结霜厚度，可以根据最佳的能效或最有利于室内热舒适度的情况进行标定。
77.本发明可以准确地测量出结霜的电学信号，并基于此判断结霜厚度和结霜面积，进而通过确定最有利点，控制换热器进入化霜模式，可以使得换热器始终运行在高效区间，
并减少化霜频率，提高换热器效率与用户体验。
78.本发明实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述化霜方法。该电子设备可以为包括平板电脑、车载电脑等任意智能终端。
79.具体地，电子设备可以是用户终端，也可以是服务器。
80.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述化霜方法。
81.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
82.本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。电子设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行图15所示的方法。
83.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
84.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
85.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
86.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
87.计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置）、便携式计算机盘盒（磁装置）、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦除可编辑只读存储器（eprom或闪速存储器）、光纤装置以及便携式光盘只读存储器（cdrom）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
88.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。
89.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。
90.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
91.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种基于电学特性的热泵霜监测系统，其特征在于，包括：换热器、一对或多对电极、采集系统以及计算系统；其中，所述换热器包括进口集流管、出口集流管、多个扁管以及多个翅片；所述进口集流管和所述出口集流管平行设置；每个所述扁管垂直于所述进口集流管和所述出口集流管且设置于所述进口集流管和所述出口集流管之间，各个所述扁管之间平行设置；所述翅片设置于各个所述扁管之间；每个所述电极设置于所述翅片上且每对所述电极构成一个监测点，每个所述监测点用于测量所述翅片之间的电学信号；每个所述电极包括非金属的屏蔽层和金属的电极片，所述屏蔽层完全包裹所述电极片；所述采集系统分别与每个所述电极连接，所述采集系统还与所述计算系统连接；所述采集系统用于采集所述电学信号并将所述电学信号发送给所述计算系统，所述计算系统用于根据所述电学信号控制所述换热器在制热模式和化霜模式之间进行切换。2.根据权利要求1所述的一种基于电学特性的热泵霜监测系统，其特征在于，所述电极用于测量所述翅片之间的电容，和/或，电阻；所述采集系统用于采集所述电容，和/或，所述电阻，并将所述电容，和/或，所述电阻发送到所述计算系统；所述计算系统用于根据所述电容，和/或，所述电阻计算出结霜厚度和结霜面积；根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或，根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。3.根据权利要求2所述的一种基于电学特性的热泵霜监测系统，其特征在于，所述系统还包括温度传感器；所述温度传感器与所述采集系统连接；所述温度传感器设置于所述翅片上，用于测量温度；所述采集系统还用于采集所述温度，并将所述温度发送到所述计算系统；所述计算系统还用于根据所述电容与所述温度，和/或，所述电阻与所述温度计算出结霜厚度和结霜面积；根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。4.根据权利要求3所述的一种基于电学特性的热泵霜监测系统，其特征在于，所述计算系统还用于根据所述电容与所述温度，和/或，所述电阻与所述温度计算出结霜厚度和结霜面积，包括：所述计算系统还用于根据由所述电容与所述温度确定的第一表达式计算出结霜厚度，和/或，根据由所述电阻与所述温度确定的第二表达式计算出结霜厚度；根据结霜厚度和第三表达式计算出结霜面积；所述第一表达式为，其中，为温度，为电容，为第一拟合参数，所述第一拟合参数根据所述计算系统预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第一表达式变换为；所述第二表达式为，其中，为温度，为电阻，为第一拟合参
数，所述第一拟合参数根据所述计算系统预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第二表达式变换为；第三表达式为，其中，为结霜面积；为所述监测点的编号；为所述监测点的数量；为结霜厚度，为第个监测点对应的结霜厚度；为第二拟合参数，为第个所述电极幂次为0的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为1的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为2的第二拟合参数。5.根据权利要求2所述的一种基于电学特性的热泵霜监测系统，其特征在于，所述计算系统还用于根据所述换热器的大小、所述翅片的设置密度、所述电极的位置中的至少之一确定恶化厚度、开始结霜厚度、恶化面积以及开始结霜面积；所述计算系统用于根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式，或，根据结霜厚度和/或结霜面积控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式，包括：所述计算系统用于在结霜厚度上升到所述恶化厚度，和/或，在结霜面积上升到所述恶化面积时，控制所述换热器从制热模式切换到化霜模式；其中，当存在多个所述电极时，所述恶化厚度的取值范围为0.2mm至11.5mm；当存在一个电极时，所述恶化厚度的取值为3.5 mm；或，所述计算系统用于在结霜厚度下降到所述开始结霜厚度，和/或，在结霜面积下降到所述开始结霜面积时，控制所述换热器从化霜模式切换到制热模式。6.根据权利要求1所述的一种基于电学特性的热泵霜监测系统，其特征在于，若所述系统包括一个所述电极，则所述电极设置于结霜区域边界的所述翅片上；若所述系统包括两个所述电极，则将其中一个所述电极设置于结霜区域的所述翅片上，将另一个所述电极设置于未结霜区域的所述翅片上；若所述系统包括三个或以上的所述电极，则分别在结霜区域边界的所述翅片上、结霜区域的所述翅片上以及未结霜区域的所述翅片上设置所述电极；其中，结霜区域、未结霜区域以及结霜区域边界均为预先设置的区域。7.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于电学特性的热泵霜监测系统，其特征在于，若所述系统包括两个或以上的所述电极，则将所述电极间隔一个或多个所述翅片进行设置，所述电极的设置方式包括平行设置和/或对置设置。8.一种基于电学特性的热泵化霜方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的一种基于电学特性的热泵霜监测系统中的计算系统，所述方法包括：获取通过电极对翅片之间测得的电学信号；根据所述电学信号计算得到结霜厚度和结霜面积；若所述结霜厚度上升到预设的恶化厚度，和/或，若所述结霜面积上升到预设的恶化面积，则将换热器从制热模式切换到化霜模式。9.根据权利要求8所述的一种基于电学特性的热泵化霜方法，其特征在于，所述方法还
包括：若所述结霜厚度下降到预设的开始结霜厚度，和/或，若所述结霜面积下降到预设的开始结霜面积，则将换热器从化霜模式切换到制热模式。10.根据权利要求8所述的一种基于电学特性的热泵化霜方法，其特征在于，所述方法还包括获取通过温度传感器对所述翅片测得的温度；所述电学信号为电容和/或电阻；所述根据所述电学信号计算得到结霜厚度和结霜面积，包括：根据由所述电容与所述温度确定的第一表达式计算出结霜厚度，和/或，根据由所述电阻与所述温度确定的第二表达式计算出结霜厚度；根据结霜厚度和第三表达式计算出结霜面积；所述第一表达式为，其中，为温度，为电容，为第一拟合参数，所述第一拟合参数为预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第一表达式变换为；所述第二表达式为，其中，为温度，为电阻，为第一拟合参数，所述第一拟合参数为预先设定得到；根据结霜厚度对所述第一拟合参数建模得到，为结霜厚度；所述第二表达式变换为；第三表达式为，其中，为结霜面积；为所述监测点的编号；为所述监测点的数量；为结霜厚度，为第个监测点对应的结霜厚度；为第二拟合参数，为第个所述电极幂次为0的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为1的第二拟合参数，为第个所述电极幂次为2的第二拟合参数。

技术总结
本发明公开了一种基于电学特性的热泵霜监测系统及其化霜方法，系统包括：换热器、若干对电极、采集系统及计算系统；换热器包括进口集流管、出口集流管、多个扁管及多个翅片；进口集流管和出口集流管平行设置；扁管垂直于进口集流管且设置于进口集流管和出口集流管间，各个扁管间平行设置；翅片设置于各个扁管间；每个电极设置于翅片上且每对电极构成监测点，每个监测点用于测量翅片间的电学信号；采集系统分别与电极和计算系统连接；采集系统用于采集电学信号并发送给计算系统，计算系统用于根据电学信号控制换热器在制热模式和化霜模式之间进行切换。本发明可以准确测量热泵的结霜情况并在适当的时候进入化霜模式，可广泛应用于热泵监测领域。热泵监测领域。热泵监测领域。


技术研发人员：李厚培
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/9/7