操作冷却系统的控制系统和方法

摘要

本发明涉及一种用于操作冷却系统的控制系统，所述冷却系统包括至少一个压缩机(2)、蒸发器(3)、压力控制元件(6)和冷凝器(4)这些部件，所述冷却系统还具有控制电路(9)，所述控制电路与至少一些冷却系统部件电连接，所述控制电路(9)通过所述电连接在时间间隔内测量和储存冷却系统的电操作变量，所述控制电路在冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和一些储存值之间建立相互联系，并且基于电操作变量的至少一些测量值和储存值，以及基于冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和一些储存值之间建立的相互联系来产生用于冷却系统的控制信号。

权利要求

1.一种用于操作冷却系统的控制系统，所述冷却系统包括作为部件的至少一个压缩机(2)、蒸发器(3)、压力控制元件(6)和冷凝器(4)，所述冷却系统还具有控制电路(9)，其特征在于，所述控制电路与至少一些冷却系统部件电连接，所述控制电路(9)通过所述电连接在时间间隔内连续测量和储存冷却系统的电操作变量，所述冷却系统的电操作变量由冷却系统的部件的电信号组成，所述控制电路在冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和一些储存值之间建立相互联系，并且基于电操作变量的至少一些测量值和储存值，以及基于冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和一些储存值之间建立的相互联系来产生用于冷却系统的控制信号，所述控制电路(9)包括冷却系统标准功能曲线的记录，所述标准功能曲线的记录具有所述冷却系统的功能物理变量的值、所述冷却系统的电操作变量的值以及在物理变量的值和电变量的值之间的相互联系，所述控制电路在测量和储存的冷却系统的电操作变量的值以及在冷却系统标准功能曲线的记录的功能物理变量的值和电操作变量的值之间进行比较和建立相互联系，基于测量和储存的冷却系统的电操作变量的值以及在冷却系统标准功能曲线的记录的功能物理变量的值和电操作变量的值之间的比较和建立的相互联系，所述控制电路产生用于冷却系统的控制信号。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述冷却系统还包括辅助元件，所述辅助元件从本质上包括下面元件的组中进行选择：通风设备(7)、加热电阻(11)、冷却流体流量控制阀(14)、气流控制调节器(12)、冷却空间内部的灯以及冷却空间(10)外部的灯。

3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述控制电路(9)与冷却系统的至少一些辅助元件电连接，所述控制电路通过所述电连接在一段时间间隔内连续测量和储存冷却系统的电操作变量。

4.如权利要求1至3任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制电路测量和储存冷却系统的功能物理变量，在功能物理变量的测量值和储存值以及电操作变量的测量值和储存值之间建立相互联系，并且基于冷却系统的物理操作变量和其相互联系产生控制信号。

5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述冷却系统的功能物理变量从本质上包括下面变量的组中进行选择：外部环境温度、冷却空间的温度、冷却流体的压力和温度。

6.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，还包括读出冷却系统的至少一些功能物理变量的传感器。

7.如权利要求1至3任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制电路(9)储存在时间间隔内连续产生用于冷却系统的控制信号。

8.如权利要求1至3任一项所述的控制系统，其特征在于，还包括用户界面装置(15)，该用户界面装置用于调节冷却控制系统的功能参数。

9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述用户界面装置(15)能够显示工作状态和冷却系统变量的测量值。

10.如权利要求2至3任一项所述的控制系统，其特征在于，基于功能物理变量并且基于在指定的时间间隔内测量和储存的冷却系统的电操作变量，能够更新所述冷却系统的标准功能曲线。

11.一种操作冷却系统的控制方法，所述冷却系统包括作为部件的至少一个压缩机(2)、蒸发器(3)、压力控制元件(6)和冷凝器(4)，所述冷却系统还具有控制电路(9)，其特征在于，所述方法包括下列步骤：在时间间隔内通过控制电路(9)和至少一些冷却系统部件之间的电连接来连续测量至少一些冷却系统部件的电操作变量，其中所述电操作变量由冷却系统的部件的电信号组成；

储存冷却系统的电操作变量的测量值；

在冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和储存值之间建立相互联系；以及基于电操作变量的至少一些测量值和储存值，以及基于冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和储存值之间建立的相互联系来产生用于冷却系统的控制信号，还包括建立冷却系统的标准功能曲线的步骤，所述标准功能曲线包括冷却系统的功能物理变量的值、冷却系统的电操作变量的值以及在物理变量的值和电变量的值之间的相互联系，还包括在冷却系统的电操作变量的测量值和储存值以及冷却系统的标准功能曲线的功能物理变量的值和电操作变量的值之间进行比较和建立相互联系的步骤，还包括读出和储存冷却系统的功能物理变量，在功能物理变量的测量值和储存值以及电操作变量的测量值和储存值之间建立相互联系，并且基于冷却系统的功能物理变量的测量值和储存值以及其相互联系而产生冷却系统的控制信号的步骤。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，读出和储存冷却系统的功能物理变量的步骤包括通过传感器进行测量和变量的储存，所述变量从本质上包括下面变量的组中进行选择：外部环境温度、冷却空间的温度、冷却流体的压力和温度。

13.如权利要求11至12任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括储存在时间间隔内连续产生的用于冷却系统的控制信号的步骤。

14.如权利要求11至12任一项所述的控制方法，其特征在于，至少还包括通过解释冷却系统的电操作变量的测量值和储存值来识别至少一个冷却系统部件出现故障的步骤。

15.如权利要求11至12任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括更新冷却系统的标准功能曲线的步骤。

16.如权利要求11至12任一项所述的控制方法，其特征在于，测量电操作变量的步骤还包括通过控制电路和冷却系统的至少一些辅助元件之间的电连接，在时间间隔内连续读出和储存冷却系统的至少一些辅助元件的电操作变量，所述辅助元件从本质上包括下面元件的组中进行选择：通风设备(7)、加热电阻(11)、冷却流体流量控制阀(14)、气流控制调节器(12)、冷却空间内部的灯以及冷却空间(10)外部的灯。

17.一种用于操作冷却系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于操作权利要求

1至10任一项所述的冷却系统的控制系统上。

说明书

操作冷却系统的控制系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于操作冷却系统的电子控制系统，这类型的冷却系统用于食品和饮料的保藏或者用于空调设备中。

背景技术

[0002] 冷却系统，如电冰箱、冷冻机，空调或其它冷却系统常常用于冷却环境和/或冷冻用于消费的不同种类的产品。这些装置通常长期地保持连接状态并且消耗大量的能量。因此，至今这类设备的制造商所关心的是需要提供尽可能小的能量消耗并且同时保持冷却效率的机器。

[0003] 所有的冷却设备均包括冷却电路，其作用是保持冷却空间内部的低温。这种冷却电路为闭合电路，冷却流体循环通过所述闭合电路，所述冷却电路一般包括密封压缩机、冷凝器、压力控制装置和蒸发器。当处于冷却状态的冷却流体穿过所述蒸发器时，该冷却流体从需要冷却的环境中吸收热并且将其本身转化为蒸汽。然后，从蒸发器出来的处于蒸汽状态的流体被送到压缩机，该压缩机的作用是压缩所述流体并且使其在电路中进行循环。之后，蒸汽形式的受热流体穿过冷凝器，在该冷凝器中，所述流体将热释放到外部环境中从而转化为流体状态。然后，所述流体朝向压力控制装置循环，从而在该压力控制装置中降低压力。这种压力控制装置的作用是控制被送往蒸发器的冷却流体的压力。只要冷却设备运转，这种冷却循环就继续重复进行。

[0004] 除了上述的基本部件之外，冷却系统通常还具有安装在蒸发器和冷凝器附近的通风设备，冷却流量控制阀，气流控制减振器以及安装在冷却空间内部和外部的灯。

[0005] 冷却系统还包括用于控制一些冷却系统部件的操作的控制系统。即使当冷却器的外部条件发生变化，如室温的增加，或者电冰箱或冷冻机的门频繁地打开而引起冷却空间的温度升高的情况，所述控制系统仍然保证冷却空间内部的温度保持在所需的值。

[0006] 冷却系统的制造商在冷却系统上坚持不懈地寻求改进，以便它们保持冷却空间内部的温度条件同时提供用于不同的冷却系统部件的改进条件。所述条件包括具有低能量消耗的操作，以及不会引起这些部件的磨损和断裂并且延长所述设备的使用寿命的工作条件。

[0007] 目前用于冷却系统上的控制系统使用中央处理器，该中央处理器能够从冷却系统传感器接收信号，所述传感器例如为thermopar、热敏电阻、电流传感器、开门传感器、移动传感器等。这些传感器的作用是检测冷却系统部件的工作条件和/或冷却空间和外部环境的一般特性。因此，每个传感器安装在需要控制这些条件的不同环境中，或者直接附连到冷却系统部件本身上。例如，压力和温度传感器安装在蒸发器、冷凝器和流量控制装置内，以便测量这些设备内部的压力和温度。

[0008] 基于这些和其它传感器所测量的值，可以控制冷却系统的操作。从传感器发出的信号相当于物理变量和电变量，其通过中央处理器进行处理，所述中央处理器解释由相互隔离的每个传感器检测的参数变化。然后，完全基于从每个相互隔离的冷却系统部件的相关参数值，所述中央处理器对冷却系统的每个部件产生控制信号。

[0009] 基于冷却系统的控制体系，每个冷却系统部件的工作条件的控制完全基于物理变量和电变量的测量值来执行，所述物理变量和电变量与相同部件的操作直接相关。在冷却系统的常用操作上没有更广泛的扩展，以识别存在于所述系统部件的操作中的互相依赖性。换句话说，所述控制在局部和单个的基础上实施，而不是在全面覆盖或整体的基础上实施，以寻求同时优化所有部件的操作。

[0010] 另外，这种控制系统需要使用至少一个传感器来检测每个冷却系统部件的工作条件。由于安装时需要的连接件和电线的数量，因此，这种电路具有相当复杂的缺陷，并且由于需要大量传感器和用于冷却器设备的生产线的不同组装步骤，而使成本很高。

[0011] 基于使用的传感器，现有技术的冷却或加热设备的温度控制系统的例子在US6,745,581中公开，这种控制系统设计成减小所述设备的能量消耗。根据北美的这篇专利，在饮料分配器内设计所述系统，其中需要冷饮的时候使消费的温度相当低，或者需要热饮的时候使温度相当高。这种控制系统包括传感器，其设计成检测设备外部的条件，如在冷却设备附近检测人存在的运动传感器，以及连接到控制所述设备操作的中央处理器上的开门传感器。通过控制系统检测和记录的条件与在所述设备周围并且指示其使用的动作有关。因此，所述控制系统获悉与使用该设备的明细有关的功能模式(标准)，并且基于所获悉的功能模式在指定的时期内建立低能消耗程序。所述控制系统能够控制所述冷却系统以冷却空间内的产品预先需要的温度来开始降低冷却空间内的温度，以使该温度在开始消费时达到最适合消费的温度。

[0012] 所述温度控制系统可以单独用于冷却设备，该冷却设备在要求保存食品的冷却空间内不需要保持连续低温。因此，当储存在该设备内的产品没有进行消费的时期内，冷却空间内的温度可以保持更高一些以降低能量消耗。

[0013] 另外，本申请的控制系统需要使用设计成能够在冷却器的外部读出物理变量的传感器，所述传感器如开门传感器、运动传感器、振动传感器以及其它传感器。基于与冷却系统部件本身有关的电变量的测量值而不能检测运动和获悉设备的使用模式。

[0014] 这种控制系统不能对冷却系统部件的操作实施整体的控制。完全基于冷却设备外部的动作条件来控制冷却系统。

发明内容

[0015] 本发明的目的是提供一种具有坚固而又经济的控制系统的冷却系统，该冷却系统包括简单结构并且同时具有与已知控制电路有关的差异因素。

[0016] 本发明的另一目的是提供一种以综合的方式控制冷却系统操作的控制系统，以便冷却系统的每个部件的操作控制可以基于估计其它系统部件的共同操作来实施。

[0017] 本发明的另一目的是提供一种用于冷却系统的控制系统，该冷却系统不需要使用传感器或者使用相当少的传感器，所述传感器设计成检测每个冷却系统部件的工作状态，并且通过单个电路监测和控制所有这些部件。

[0018] 本发明的另一目的是提供一种用于冷却系统的控制系统，该冷却系统通过部件本身的电信号监测冷却系统部件的操作。

[0019] 本发明的又一目的是提供一种用于冷却系统的控制系统，该冷却系统能够监测指定冷却系统部件的工作错误并且对故障采取预防措施，以便为所述部件提供增加的使用期限。

[0020] 本发明的目的通过操作冷却系统的控制系统来实施，所述冷却系统包括至少一个压缩机、蒸发器、压力控制元件和冷凝器这些部件，所述冷却系统还具有与至少一些冷却系统部件电连接的控制电路，所述控制电路通过所述电连接在时间间隔内测量和储存冷却系统的电操作变量。所述控制电路在冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和一些储存值之间建立相互联系，并且基于电操作变量的至少一些测量值和储存值，以及基于冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和一些储存值之间建立的相互联系来产生用于冷却系统的控制信号。

[0021] 根据本发明，所述控制系统可以包括记录冷却系统的标准功能曲线，所述标准功能曲线具有所述冷却系统的功能物理变量的值、所述冷却系统的电操作变量的值以及在物理变量的值和电变量的值之间的相互联系。所述控制电路在测量和储存的冷却系统的电操作变量的值以及记录在冷却系统的标准功能曲线内的功能物理变量的值和电操作变量的值之间进行比较和建立相互联系。基于测量和储存的冷却系统的电操作变量的值以及记录在冷却系统的标准功能曲线内的功能物理变量的值和电操作变量的值之间的比较和相互联系，所述控制电路能够产生用于冷却系统的控制信号。基于在指定的时期内测量和储存的冷却系统的功能物理变量和电操作变量，能够更新所述冷却系统的标准功能曲线。

[0022] 可选择地是，本发明的控制系统可用于还包括辅助元件的冷却系统，所述辅助元件从本质上包括下面元件的组中进行选择：通风设备、加热电阻、冷却流体流量控制阀、气流控制调节器、冷却空间内部的灯以及冷却空间外部的灯。所述控制电路具有与冷却系统的至少一些辅助元件电连接，所述控制电路通过所述电连接在一段时间间隔内连续测量和储存冷却系统的电操作变量。

[0023] 在本发明的控制系统的可选择实施例中，所述控制电路测量和储存冷却系统的功能物理变量，在功能物理变量的测量和储存值以及电操作变量的测量和储存值之间建立相互联系，并且基于冷却系统的物理操作变量和其相互联系产生控制信号。冷却系统的功能物理变量从本质上包括下面变量的组中进行选择：外部环境温度、冷却空间的温度、冷却流体的压力和温度。所述控制系统还包括读出冷却系统的至少一些功能物理变量的传感器。

[0024] 可选择的是，本发明的控制系统的控制电路储存在时间间隔内连续产生用于冷却系统的控制信号。

[0025] 本发明的控制系统还包括用户界面装置，该用户界面装置用于调节冷却控制系统的功能参数并且显示工作状态和冷却系统变量的测量值。

[0026] 本发明的目的通过控制冷却系统操作的方法来实施，所述冷却系统包括至少一个压缩机、蒸发器、压力控制元件和冷凝器这些部件，并且所述冷却系统还具有控制电路，所述方法包括下列步骤：

[0027] 在时间间隔内通过控制电路和至少一些冷却系统部件之间的电连接来连续测量至少一些冷却系统部件的电操作变量；

[0028] 储存冷却系统的电操作变量的测量值；

[0029] 在冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和储存值之间建立相互联系；以及[0030] 基于电操作变量的至少一些测量值和储存值，以及基于冷却系统的电操作变量的至少一些测量值和一些储存值之间建立的相互联系来产生用于冷却系统的控制信号。

[0031] 可选择的是，本发明控制方法也可以包括建立冷却系统的标准功能曲线的步骤，所述标准功能曲线包括冷却系统的功能物理变量的值、冷却系统的电操作变量的值以及在物理变量的值和电变量的值之间的相互联系；以及在冷却系统的电操作变量的测量值和储存值以及冷却系统的标准功能曲线的功能物理变量的值和电操作变量的值之间进行比较和建立相互联系的步骤。

[0032] 根据本发明的控制方法也可以包括测量和存储冷却系统的功能物理变量、在功能物理变量的测量和存储值与电操作变量存储值之间建立相互联系、根据冷却系统的功能物理变量的测量值、存储值及其相互联系产生冷却系统的控制信号。

[0033] 该冷却系统的测量和存储功能物理变量包括对从下述组选择的变量的传感器测量和存储，该组基本包括：外部环境温度、冷却空间温度、冷却流体压力和温度。

[0034] 此外，根据本发明的控制方法也可以包括存储控制信号的步骤，该信号的产生是用于在时间间隔内连续地用于冷却系统。

[0035] 根据本发明的控制方法也可以包括根据解译冷却系统电操作变量的测量值、存储值来识别冷却系统部件中至少一个的无效的步骤；以及更新冷却系统标准功能曲线的步骤。

[0036] 另外，本发明的方法可选择地包括测量电操作变量的步骤，通过控制电路和冷却系统的至少一些辅助元件的电连接，在时间间隔内连续读出和储存冷却系统的至少一些辅助元件的电操作变量，所述辅助元件从本质上包括下面元件的组中进行选择：通风设备、加热电阻、冷却流体流量控制阀、气流控制调节器、冷却空间内部的灯以及冷却空间外部的灯。

[0037] 本发明的目的也可以通过控制尤其是用于控制系统内的冷却系统的操作的方法来实施，所述控制系统用于操作本发明公开的这类型冷却系统。

附图说明

[0038] 本发明基于附图进行更详细地描述。附图示出：

[0039] 图1为冷却系统的实施例的示意图，该冷却系统通过本发明的控制系统进行操作；

[0040] 图2为本发明的控制系统的实施例的示意图；

[0041] 图3为本发明的控制方法的实施例的流程图；

[0042] 图4为表示压缩机的电流特性的实施例的曲线图，所述压缩机的电流与现有技术冷却系统内的冷却空间的内部温度的变化有关；

[0043] 图5为与图4所使用的相同期间内，通过现有技术控制系统进行控制的冷却系统的压缩机的开和关的时间之间的比值的图表；以及

[0044] 图6为示出了由本发明控制系统控制的冷却系统的压缩机的开和关的时间之间的比值的图表。

具体实施方式

[0045] 本发明的控制系统可以用于图1所示的这类冷却系统的操作中。本发明的冷却系统1的基本部件包括至少一个压缩机2、蒸发器3、冷凝器4和压力控制元件6，该压力控制元件6可以为毛细管或膨胀阀。这些基本部件是冷却电路本身的一部分，冷却流体循环通过所述冷却电路。除了这些基本部件之外，冷却系统1还可以包括图2中示意性示出的辅助冷却元件。这些辅助冷却元件包含但不限于包括下述元件的一组：用于蒸发器和冷凝器的通风设备7、加热电阻11、冷却流体流量控制阀14、气流控制调节器，也称为减振器12、冷却空间内部的灯以及冷却空间10外部的灯。

[0046] 所述冷却系统还具有控制电路，其电连接到冷却系统的部件和辅助元件上，所述部件和辅助元件发出或接受某种电信号。所述控制电路的作用在于控制冷却系统所有部件的运行和操作。

[0047] 图2示出了本发明控制系统的优选实施例的示意图。如图2所示，所述控制系统具有中央控制单元9，其电连接到冷却系统的基本部件和辅助元件上，所述基本部件和辅助元件发出和/或接受某种电信号。在图2所示的本发明优选实施例中，控制单元9电连接到压缩机2、蒸发器和冷凝器的通风设备7、灯10、加热电阻11、膨胀阀6、减振器12、流量控制阀14以及任何的用户界面装置15上。在中央控制单元9和冷却系统的部件之间的电连接可以通过连接电线直接进行连接，也可以通过其它电路元件或其组合进行连接，如电阻器、电感器、电容器或能够将冷却系统部件输入或输出端的电信号或电量传递到中央控制单元9输入端上的其它类似元件。

[0048] 通过控制单元9和冷却电路部件之间的这种电连接，所述控制单元能够读出冷却系统部件的电操作变量。这些测量可以在设定的时间间隔内连续地进行，或者在接通冷却系统的时期内进行。

[0049] 所述电操作变量在不需要使用指定传感器的情况下就能进行测量，由于它们的电学性质，因此它们能够通过控制单元9直接测量。这些变量直接或间接表示冷却系统的每个部件承受的操作条件，所述操作条件依赖于外部因素，如环境温度、电压和电源频率确定的条件。

[0050] 冷却系统1的压缩机2的电操作变量的测量包括输入电流、功率、电压、功率因数和欧姆电阻。这些电变量的测量能够使其它所依赖的变量通过简单的计算确定，如压缩机的角度分量或发动机转矩以及压缩机的工作周期比，该周期比为开和关的时间之间的比。

[0051] 尽管蒸发器3和冷凝器4，需注意的物理因素的变化，如冷却流体的压力和温度能够由控制单元通过读出其它部件的电变量而间接地读出，所述其它部件的电变量如输入电流、所消耗的功率、压缩机的电机转矩以及所述系统的其它元件的变更，如冷凝器通风设备的欧姆电阻。

[0052] 如果使用电磁阀类型的膨胀阀，这种阀可以电连接到所述控制单元上，该控制单元能够测量作用到阀上的电压的电操作变量以及信号周期。

[0053] 可以从冷却系统1的通风设备7测量的电操作变量例如为电流、功率、电压、功率因素和欧姆电阻。通风设备的转矩和工作周期比的量也可以基于这些变量的值来计算。

[0054] 中央控制单元9也能够测量控制信号的频率和振幅，尤其是流量控制阀14的工作周期比。

[0055] 另外，所述控制单元也能够测量电流、功率、电压以及加热电阻器11或用于所述冷却系统中的任何其它电阻器的电阻。

[0056] 除了与冷却系统的各种部件和辅助元件相关的上述电变量之外，所述中央控制单元也能够测量其它系统部件或元件的电学性质的任何其它变量，所述其它系统部件或元件无需使用测量数值的传感器。

[0057] 所述冷却系统的控制电路也能够储存该冷却系统的这些部件和辅助元件的电操作变量的数值，这些电操作变量在指定的时期内测量。在本发明的优选实施例中，可以通过控制单元本身形成的数据库来实施储存这些数值，或者通过附连到所述控制单元9上的辅助记忆装置来实施。

[0058] 另外，控制单元9能够处理与所测量和储存的电变量相关的信息，以便在至少一些电操作变量的状态之间建立相互联系，这些电操作变量与组成冷却系统的不同部件相应。因此，控制单元9通过历史分析其部件的电操作变量的状态以及相互关联某些部件的电变量的状态来建立和获悉冷却系统的功能模式，所述某些部件在它们之间具有操作依赖关系。

[0059] 通常在所获悉的功能模式和在控制系统的标准曲线中，对于给定的热载荷和外部条件(环境温度、电压和频率...)，能够建立通过中央处理器获得的电变量和/或物理变量的常用数值。部件的操作条件和/或外部条件的改变可以引起这些变量的改变，并且对储存在中央处理器的历史记录提供反馈，所述中央处理器本身为系统部件供给控制信号，从而建立新的操作条件。因此，冷却系统的部件和辅助元件的电操作变量的数值一旦储存，那么中央控制单元9就能够监测这些数值的变化，从而产生和获悉在冷却系统的各个部件和辅助元件的操作之间建立相互联系的无数功能模式。

[0060] 因此，当控制单元9产生冷却系统的控制信号时，需要考虑与所产生的系统动作模式相关的信息以及在冷却系统各部件的当前时段和先前时段测量的数值本身。

[0061] 图6示出了由本发明控制系统控制的压缩机2的开/关的时间之间的比值的状态。该图示出了获悉冷却系统的功能模式以及在类似工作条件下获悉的模式的随后应用的实施例。

[0062] 在图6示出的第一时间间隔T1内，冷却系统起作用并且承受外部干涉。在第二次时间间隔T2时，在冷却系统内不再有外部干涉，接通时间/断开时间的比值保持恒定。

[0063] 基于冷却系统操作的最近和现有的历史记录的常识，所述控制系统改变冷却空间的温度给定值参数，使其增加以节约能量。直到温度到达新的给定值，压缩机仍然保持断开状态，如第三时间间隔T3的开始阶段所示。一旦达到所给定的温度，压缩机就接通，并且产生新的接通/断开的比值，该比值为非常低的值。从那时起，压缩机以更短的“接通时间”和更长的“断开时间”操作，产生更小的接通时间/断开时间的比值，从而达到更长的冷却循环。

[0064] 在第四时间间隔T4内，基于冷却系统的现有工作常识，所述控制能够降低温度给定值以冷却内部空间。在第一循环T4内，最初形成更长的“接通时间”和更短的“断开时间”，从而形成高的接通时间/断开时间的比值。然后，在第四时间间隔T4内，压缩机恢复到第二时间间隔T2的曲线。在第五时间间隔T5内，与在第一时间间隔T1一样，通过压缩机更大摆动程度的接通时间/断开时间的比值，外部干涉再次作用在冷却系统内并且表现出来。

[0065] 本发明系统的应用实施例设计成既能节约能量又能提高冷却过程，该应用实施例涉及通过监测压缩机2的电流和电压来控制冷凝器4和/或蒸发器3的通风程度。冷却系统的热载荷的增加反应在蒸发器3内部的蒸发压力的增加，而蒸发压力的增加本身反应在冷凝器4内部的冷凝压力的增加。因此，压缩机2的电流增加并且消耗的功率也增加，因此蒸发器3和冷凝器4内的较高压力需要压缩机2具有更大的电机转矩。基于压缩机2的电流的增加，以及通过监测相同的输入电压，能够有效地识别通过冷却系统消耗的功率是否增加，或电流的增加是否由于发生在感应发动机内的电压降低。如果压缩机的输入电流增加以及电压成比例的降低，那么所消耗的功率不会增加，因为电流所产生的电压保持不变。另一方面，如果仅仅增加压缩机的输入电流，那么在输入电压没有相应降低的情况下，这表示所消耗的功率增加。

[0066] 如果压缩机2的输入功率增加，那么可以推出所述系统的热载荷增加。因此，当电压保持不变时，控制单元9能够获悉压缩机2的输入电流的变化以及蒸发器3和冷凝器4的压力的变化以相互关联的方式出现，因此可以为冷却系统建立与其热载荷的变化相关的功能标准。

[0067] 在这种情况下，只要有可能，控制单元9就发出一种控制信号，以增加蒸发器和/或冷凝器的通风设备7的速度，或者如果存在辅助通风设备的话，可以驱动它以提高冷却条件。如果使用膨胀阀作为一种压力控制元件6，那么所述控制信号也可以将这种阀的孔径调节到蒸发器3和冷凝器4的压力条件。如果检测到冷却系统的热载荷减小，为了降低能量消耗，也可以对这些装置进行反向控制。

[0068] 如果控制单元9感应到与指定时期内的部件相关的给定电变量的动作没有与已知功能标准一致，或者没有与其它冷却系统部件相关的其它相互关联的电变量的动作一致，那么本发明控制系统的体系结构能够检测冷却系统的任何部件的故障。

[0069] 当检测到部件内的缺陷或故障时，本发明的系统例如能够切断压缩机以作为预防措施来避免对冷却系统造成更大的损坏，或者在用户界面装置上显示以警告使用者所述部件出现故障的信息。

[0070] 图4示出了在大约60循环周期的时间间隔内，与冷却空间内部的温度变化相关的压缩机电流的状态。图5示出了与图4使用相同的时间内，压缩机2的接通时间/断开时间之间的比值，以测量压缩机2的电流，从而在这些变量之间建立比较分析。

[0071] 如图5所示，最初在到达46循环周期，压缩机2的接通时间/断开时间之间的比值实际上是不变的或者只有微小的变化。假定冷却空间的温度也保持不变时，这种最初的时期表示在系统部件的操作条件或外部条件没有出现变化的情况。在46循环周期之后的第二瞬时阶段，在图5的图表中，需要注意压缩机2的接通时间/断开时间之间的比值变化，其特征在于冷却系统部件的功能状态的变化出现。需要注意冷却空间的温度的增加和压缩机的电流信号的状态改变，如图4所示。基于最初的观察值、电流值和储存的历史值之间的比较，所述系统能够限制一种控制信号，该控制信号能够寻求使冷却器所消耗的能量达到最佳的操作体系。所述控制单元9也能够建立相互联系或者对用于分析异常操作条件的已知状态模式进行比较。

[0072] 本发明控制系统的应用实施例在某种意义上包括监测用于商业应用的冷却系统内的冷凝器出故障的程度。冷凝器的实施例包括一系列具有不同alettes的金属片，空气循环通过这些alettes。所述冷凝器通常安装在冷却设备的外部，并且暴露于灰尘和其它环境杂质中，这些灰尘和其它环境杂质积聚在alettes上，并且阻止冷凝器的空气流动，从而减小其机能效率。

[0073] 当切断所述发动机时，当直流电流作用到通风设备发动机的线圈上时，在压缩机工作后期的不久之后，可以推算出通风设备7的欧姆电阻。所述欧姆电阻与所述设备的温度成比例的变化。因此，通过读出欧姆电阻，就能推算出通风设备7的温度。在这些系统中，通风设备非常靠近冷凝器4定位，并且定位在设计成容纳其它系统部件的壁龛内。当冷凝器4阻塞时，可能由两个因素引起。由于起源于冷凝器的气流减小，因为所产生的气流侵害，因此通风设备7的热量散失减弱。同时，该壁龛的温度增加。通过监测通风设备的电阻的历史记录，能够注意到温度是否倾向于增加，或者仅仅由于载荷变化是否使任何值增加。如果欧姆电阻的增加仅仅是暂时的，那么这表示这种改变是由于仅仅在指定的时间间隔内载荷的变化引起的。另一方面，当欧姆电阻为以渐进的趋势增加并且当它长时期地保持很高的值时，那么控制单元识别到冷凝器被阻塞了。然后，所述控制单元能够识别冷凝器故障开始在系统的性能上出现临界值的位置，并且启动警告或者产生控制信号以反向这种位置。

[0074] 从在先的实施例可以看出，在与冷却系统的不同部件有关的电变量的状态之间建立相互联系能够使所有部件的运行通过单个中央控制单元9以综合的方式共同进行监测，因此不需要使用能够估算每个独立和相互隔离的冷却系统部件的操作的各种传感器。因此，将控制所述冷却系统的功能形成统一管理的控制单元能够识别如下影响，即某个冷却系统部件的功能改变将影响其它部件的工作。基于其部件的共同状态模式和通过监测其电操作变量，冷却系统部件操作上的依赖关系允许其操作单独控制或至少基本上被控制。

[0075] 在本发明的另一优选实施例中，冷却系统的中央控制单元9包括冷却电路的标准功能曲线的记录。所述标准功能曲线具有冷却系统的功能物理变量的值、冷却系统的电操作变量的值以及在物理变量的值和电变量的值之间的相互联系。

[0076] 包含在标准功能曲线内的冷却系统的电变量相应于先前监测的相同电变量，基于冷却系统部件可以通过控制单元9读出所述先前监测的相同电变量，这些电变量尤其如电流、电压、功率因数。

[0077] 冷却系统的功能物理变量相应于基本上不能通过普通的电信号测量的物理值。大致应用于冷却系统并且通常包括在功能曲线内的功能物理变量例如为外部环境温度、冷却空间的温度以及在冷却电路的各个点处的冷却流体的压力和温度。

[0078] 基于冷却系统部件的操作和这些变量的状态有关的制造商已知的数据，当制造控制系统时，在之前就已建立了记录在中央控制单元9内的标准功能曲线。因此，当冷却系统第一次操作时，这种标准曲线就已经记录在所述控制单元内。

[0079] 在本发明的另一可能实施例中，当冷却系统第一次操作时，所述控制单元9没有标准功能曲线的记录，或者只有与功能物理变量相关的数据。在这种情况下，所述功能曲线在预定的时期内基于变量的第一次测量而产生。

[0080] 基于通过冷却系统测量和储存的一些变量的数据，也可以更新所述冷却系统的标准功能曲线。例如，当所述系统记录在要求这种更新的系统的操作中的根本变化时，这种更新过程也可以通过使用者自愿或通过控制系统本身自动地实施。

[0081] 在本发明的控制系统具有标准功能曲线的情况下，所述控制单元9能够在一定时期内测量和储存的冷却系统变量的状态以及冷却电路的标准功能曲线记录的功能物理变量和电操作变量的值之间执行实施比较并建立相互联系。然后，这种比较和相互联系的结果能够通过控制单元9在冷却系统部件产生控制信号时使用。

[0082] 在根据本发明的控制系统的另一优选实施例中，所述控制单元9也能够在冷却系统操作的时期内测量和储存冷却系统的功能物理变量，如外部环境温度、冷却空间的温度、在冷却电路的各个点处的冷却流体的压力和温度。这种数据通过某些附连到控制系统上的传感器正常地读出，所述传感器如thermopars、热敏电阻和压力传感器。

[0083] 所述中央控制单元9能够在预定的时期内测量和储存的功能物理变量和电操作变量的值之间建立相互联系，并且使用这种信息来产生冷却系统部件的控制信号。

[0084] 也可以通过中央控制单元9使用功能物理变量的测量值来产生标准功能曲线，或者建立和了解冷却系统的功能标准。

[0085] 所述控制电路可选择地储存在时间间隔内连续地产生用于冷却系统部件的信号，也可以在电操作变量和功能物理变量的状态以及在每个位置所产生的控制信号之间建立相互联系。这些所储存的控制信号数据和具有冷却系统变量的状态的相互联系可以用于产生另外的控制信号。

[0086] 在本发明的另一优选实施例中，控制系统还包括用户界面装置15。该装置可以是规则的或触摸传感屏，或者是键盘，或者是声音或发光警报的系统，或者任何其它种类的用户界面装置。

[0087] 使用者可以使用所述装置15来调节冷却控制系统的某些功能参数，如冷却空间的温度，冷却系统的操作时间，或者控制自动冰冻机或者冷冻水分配器，或者在冷却系统中可得到的任何其它机器。

[0088] 另外，用于界面装置可以任选显示冷却系统部件的工作条件，所述冷却系统部件通过控制单元9进行监测，并且显示冷却系统的物理变量和电变量的测量值。该用户界面装置还能够警告用户由控制系统检测的冷却系统的任何部件出现故障的情况，或者简单警告在系统内出现某种错误。

[0089] 本发明也涉及一种控制冷却系统的方法，所述冷却系统的部件至少包括压缩机2、蒸发器3、压力控制单元6和冷凝器4，并且还具有基本上包括中央控制单元9的控制单元。本发明的方法可选择地用于除了这些部件之外还包括辅助冷却元件的冷却系统上，所述辅助冷却元件包括但不限于下面的一组元件：通风设备7、加热电阻11、冷却流体流量控制阀
14、气流控制调节器12、冷却室内部的灯以及冷却室10外部的灯。

[0090] 本发明方法的实施例的示意图在图3中示出。本发明的方法包括在一段时间间隔内连续读出冷却系统部件的电操作变量的第一步骤。电操作变量通过中央控制单元9和发出和/或接收某种电信号的冷却系统的部件和任何辅助元件之间的电连接来进行测量。中央控制单元9和冷却系统部件之间的电连接通过连接线或者通过其它电路元件或其组合来直接连接，如电阻、感应器、电容器或能够将冷却系统部件输入或输出端的电信号或电量传递到中央控制单元9输入端连接的其它类似元件。换句话说，在没有传感器的情况下可以直接进行测量。

[0091] 所述方法还包括储存冷却系统部件的电操作变量的测量值并且产生数据库的步骤。一般来说，能够在中央控制单元9内直接储存，但是也可以在附连到控制单元9上的其它记忆装置内储存这些变量。所述储存步骤能够在冷却系统的整个操作过程中实施，或者仅仅在设定的时间内实施。包含由控制系统所测量的任何变量的值的数据库能够更新或者删除。

[0092] 本发明的方法还包括在至少一些冷却系统部件的电操作变量的至少一些测量值和储存值之间建立相互联系的步骤。这些相互联系可以建立在与相同变量的值之间，或者建立在与相同冷却系统部件产生的变量相关的值之间，或者建立在任何时候与测量的冷却系统的不同部件的值之间。

[0093] 另外，基于至少一些冷却系统部件的操作变量的至少一些测量和储存值，以及基于在这些变量之间建立的相互联系，本发明的方法提供一种产生用于冷却系统的控制信号的步骤。换句话说，控制单元9处理和解释在当前以及之前测量的与不同冷却系统部件的变量相关的信号，以识别在这些变量的状态之间的相互联系。因此，所述控制系统能够产生和了解冷却系统的功能模式，在冷却系统内某个变量的值的增加必然引起其它系统的变量的值成比例地增加或减小。

[0094] 因此，例如通过监测冷却系统部件的某个电变量，所述控制系统立即意识到冷却系统的工作条件的改变，并且也预先知道在至少一些其它冷却系统部件的操作内需要其它改变，以便系统能够适应新的工作条件。因此，所述控制系统调节控制信号以使冷却系统合适地运行。

[0095] 因此，在本发明的方法中，可以以更优选的方式控制冷却系统，在冷却系统的操作突然改变之前，冷却系统部件的操作形式也因此改变。换句话说，在操作时这些新的条件造成影响之前，冷却系统的操作就已经适合系统的新的工作条件。这允许冷却系统的部件维持更长的时间，因为本发明的方法允许它们承受由冷却器工作条件的这些突然改变而引起的磨损和断裂。

[0096] 因此，本发明的控制方法能够使冷却系统所需的能量减少，因为该方法允许冷却系统任何时候的工作条件下更合适地操作。

[0097] 本发明的控制方法可选择地包括建立冷却电路的标准功能曲线的步骤。该曲线包括上述提及的冷却系统的功能物理变量的值和电操作变量的值，以及在这些物理变量的值和电变量的值之间的相互联系。建立标准曲线的步骤例如可以在冷却系统的工作周期的开始阶段出现，在该冷却系统内，通过控制系统在该周期内测量的电变量或其它变量通过控制单元9储存和处理，以产生标准曲线。可选择地是，所述曲线能够在冷却系统运行的任何时候以及在使用者的指令下产生或更新。基于制造商已知的信息，也可以在冷却系统的启动操作之前产生所述曲线。

[0098] 在本发明的优选实施例中，所述控制方法还包括在冷却系统的电操作变量的测量和储存值以及包含在标准功能曲线内的信息之间执行比较和相互联系的步骤。所述步骤设计成能够使中央控制单元9测试冷却系统部件是否根据标准曲线运行，或是否在另一已知的功能标准内运行。另外，由于标准曲线包含与冷却系统操作的物理和电学条件的变量有关的数据，因此控制单元9能够识别物理条件，冷却系统在该物理条件下操作。

[0099] 因此，数据能够通过控制单元9在控制信号产生步骤中使用，所述数据由采用标准曲线信息测量和储存的变量的值的比较和相互联系所产生。

[0100] 本发明的控制方法还包括测量和储存冷却系统的功能物理变量的步骤，如外界环境和冷却空间的温度，门开启的频率或者冷却流体的压力。通常，这些程序在传感器的作用下实施。然后，控制方法在功能物理变量的测量和储存值以及电操作变量的测量和储存值之间建立相互联系。因此，也基于冷却电路的物理操作变量的测量和储存值以及其相互联系，控制单元9能够产生冷却系统部件的控制信号。

[0101] 当限制冷却系统的初始功能曲线并且通过冷却系统得知的功能模式时，也可以使用物理操作变量。

[0102] 在本发明的可能实施例中，控制方法也包括储存在一段时间间隔内连续产生用于冷却系统的控制信号的步骤。当产生用于不同冷却系统部件的未来控制信号时，也可以使用所储存的信号。所述控制单元9能够在控制信号和冷却系统的某些物理变量或电变量的状态或者系统已知的功能模式之间建立相互联系。

[0103] 由于控制信号能够在一段时间了解冷却系统的不同功能模式，或者基于记录在控制单元9内的标准功能曲线的信息，因此本发明的方法还包括识别冷却系统部件出现故障的步骤。这种识别能够通过解释由控制单元9测量的电变量的状态，与冷却系统的电操作变量的其它储存值的比较，或者与控制系统已知的功能模式的比较来实施。

[0104] 在本发明的另一可选择方法中，在设定的时间段内能够采用恒定的标准功能曲线，并且形成冷却循环的稳定之后应用所述标准功能曲线。在这种情况下，在形成“接通”工作周期除以“断开”工作周期的比值在某一变量范围内保持恒定之后，能够调节温度控制设定点。例如，由于压缩机2的接通时间/断开时间之间的比值的改变，因此可以恢复正常的功能状态，和/或通过打开冷却系统的门来恢复正常的功能状态。

[0105] 本发明方法的应用实施例在于，获悉使用模式和使用在冷却循环过程中读出压缩机的接通时间/断开时间的冷却系统的明细。从压缩机的输入电流的测量中，在接通或断开的时间周期能够直接确定。图4示出了在60循环周期内压缩机的输入电流的变化与冷却器内部的温度的变化，附图5示出了接通时间/断开时间的比值在相同的时间间隔内怎样变化，在该图5中相同的时间间隔分成冷却循环周期。在这种情况下，压缩机的电流表示接通时间/断开时间本身，接通时间/断开时间的变化能够在一段时间测量。

[0106] 从接通时间/断开时间的比值，可以确定是否使用冷却器。如果比值下降而冷却空间的温度保持恒定时，这表示不需要使用冷却设备或者在这段时期内使用非常减缩频率的冷却设备。控制系统能够建立接通时间/断开时间的比值和控制单元的暂时基线的相关性，所述暂时基线可以是内部时间基线，如控制单元时钟或者与日历相关的普通手表。因此，控制系统能够获悉周期，在所述周期内可以更多或更少地使用冷却系统，所述控制系统能够拟定其自己的日历。

[0107] 如果获悉使用模式，当没有使用冷却系统时，所述控制单元9能够产生设计成系统整体节约能量的控制信号，如切断内部灯光。当使用冷却系统以冷却元件时，所述元件在不使用冷却器的时期内不需要保持非常低的温度，那么控制系统可以增加冷却空间的温度或采用解冻策略以适应这种环境。通过监测指示使用冷却系统的压缩机的电变量，可以确定冷却系统安装所在的企业的工作时间。这样，当企业关闭时，可以保证冷却系统在节约能量的模式下操作。同时，在企业的工作时间过程中，在不需要使用者干预的情况下，控制系统可以保证停用或者改为节约能量的所有冷却系统元件在限定标准下启动和运行。

[0108] 因此，根据本发明，在没有设计成检测基于冷却系统外部的因素的传感器的情况下，如检测冷却器附近的人活动的传感器，获悉工作计划的任务也能够实施。相反，根据本发明，完全基于监测控制系统本身的电变量的状态，可以获悉企业的工作计划。

[0109] 在优选实施例的上述描述中，应该理解的是，本发明的范围可以包括其它的变化，并且只由权利要求的内容限定，同时包括可能等同的替换实施例。