压缩机曲轴箱加热控制系统和方法相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年8月18日提交的第14/461,796号美国实用新型
申请的优先权以及还要求于2013年9月19日提交的第61/879,875号美国
临时申请的权益。以上所引用的这些申请的全部公开内容通过引用并入本
文中。
技术领域
本公开内容涉及压缩机，更具体地，涉及压缩机曲轴箱加热器控制系
统和方法。
背景技术
本文中所提供的背景技术的描述是出于大体介绍本公开内容的背景
的目的。目前署名的发明人在该背景技术部分中描述的所做的工作以及本
说明书的在提交时不以其它方式适合作为现有技术的方面既没有明确地
也没有隐含地被承认为本公开的现有技术。
可以在众多工业和家用应用中使用压缩机来使制冷剂在制冷、热泵、
HVAC或冷却器系统(总称为“热泵系统”)内循环，从而提供期望的加热
或冷却效果。在前述应用中的任何应用中，压缩机都应当提供一致且有效
的操作以确保特定的热泵系统适当地运行。
压缩机可包括容置压缩机的诸如曲轴的可动部分的曲轴箱。曲轴箱还
可包括诸如储油器的润滑剂槽(lubricantsump)。润滑剂槽包括对压缩机
的可动部分进行润滑的润滑剂。对可动部分的润滑可以改善性能以及/或
者防止损坏。
曲轴箱中的润滑剂可能会在压缩机没有运转时冷却至较低温度。例
如，曲轴箱可能由于室外环境温度低而冷却。另外，当液体制冷剂在运转
循环期间返回至压缩机时，润滑剂可能冷却和/或被稀释。在其他情形下
也可能会发生润滑剂冷却。
润滑剂特性在较低温度下可能发生改变。更具体地，润滑剂在较低温
度下可能会变得更黏(即，更稠)。在曲轴箱温度低以及/或者在壳体内具
有大量液体的情况下起动压缩机可能会因润滑不充分而引起轴承磨损和/
或性能降低。
发明内容
在一个特征中，公开了一种用于热泵系统的压缩机曲轴箱加热控制系
统。第一开关装置包括连接至第一电力线的第一输入并且包括连接至第二
电力线的第二输入，第一电力线和第二电力线用于接收第一电压。第一开
关装置将第一输入和第二输入分别与第一节点和第二节点选择性地连接
和断开连接。第二开关装置包括连接至第一节点的第三输入，包括连接至
第三电力线的第四输入，并且包括与压缩机的电动机的定子绕组的第一端
部连接的第一输出。第三开关装置包括连接至第二节点的第五输入并且包
括连接至第四电力线的第六输入，第三电力线和第四电力线用于接收小于
第一电压的第二电压。第三开关装置还包括与压缩机的电动机的定子绕组
的第二端部连接的第二输出。压缩机曲轴箱加热控制模块控制第二开关装
置和第三开关装置。
在一个特征中，公开了一种用于热泵系统的压缩机曲轴箱加热控制系
统。第一开关装置包括连接至第一电力线的第一输入并且包括连接至第二
电力线的第二输入，第一电力线和第二电力线用于接收第一电压。第一开
关装置将第一输入和第二输入分别与第一节点和第二节点选择性地连接
和断开连接。第二开关装置包括连接至第一节点的第三输入、包括连接至
第三电力线的第四输入、并且包括连接至下述各项的第一输出：压缩机的
电动机的定子的第一绕组的第一端部；以及压缩机的电动机的定子的第二
绕组的第一端部。第三开关装置包括连接至第二节点的第五输入并且包括
连接至第四电力线的第六输入，第三电力线和第四电力线用于接收小于第
一电压的第二电压。第三开关装置还包括与压缩机的电动机的定子的第一
绕组的第二端部和第二绕组的第二端部连接的第二输出。压缩机曲轴箱加
热控制模块控制第二开关装置和第三开关装置。
在一个特征中，公开了一种热泵系统，该热泵系统包括：第一换热器
和第二换热器；膨胀阀；以及压缩机，该压缩机包括具有定子的电动机，
该定子包括第一绕组和第二绕组。第一开关装置包括连接至第一电力线的
第一输入并且包括连接至第二电力线的第二输入，第一电力线和第二电力
线用于接收第一电压。第一开关装置将第一输入和第二输入分别与第一节
点和第二节点选择性地连接和断开连接。第二开关装置包括连接至第一节
点的第三输入、包括连接至第三电力线的第四输入、并且包括连接至第一
绕组的第一端部和第二绕组的第一端部中的至少一个的第一输出。第三开
关装置包括连接至第二节点的第五输入并且包括连接至第四电力线的第
六输入，第三电力线和第四电力线用于接收小于第一电压的第二电压。第
三开关装置还包括连接至第一绕组的第二端部以及第二绕组的第二端部
的第二输出。压缩机曲轴箱加热控制模块包括处理器和存储器，该存储器
包括指令，这些指令由处理器执行以：在将第一输入和第二输入分别与第
一节点和第二节点断开连接时，致动第二开关装置以将第四输入连接至第
一输出以及致动第三开关装置以将第六输入连接至第二输出；以及在将第
一输入和第二输入分别连接至第一节点和第二节点时，致动第二开关装置
以将第三输入连接至第一输出以及致动第三开关装置以将第五输入连接
至第二输出。
在一个特征中，提供了一种方法，该方法包括：选择性地致动第一开
关装置以将第一开关装置的第一输入和第二输入分别与第一节点和第二
节点连接和断开连接，第一开关装置的第一输入连接至第一电力线，第一
开关装置的第二输入连接至第二电力线，第一电力线和第二电力线用于接
收第一电压；在将第一输入和第二输入分别与第一节点和第二节点断开连
接时，致动第二开关装置以将第二开关装置的第三输入连接至第二开关装
置的第一输出以及致动第三开关装置以将第三开关装置的第四输入连接
至第三开关装置的第二输出，其中，第三输入连接至第三电力线，并且第
二开关装置的第一输出连接至压缩机的电动机的定子的第一绕组的第一
端部和定子的第二绕组的第一端部中的至少一个，第四输入连接至第三电
力线，第三电力线用于接收小于第一电压的第二电压，并且第三开关装置
的第二输出连接至第一绕组的第二端部和第二绕组的第二端部；以及在将
第一输入和第二输入分别连接至第一节点和第二节点时，致动第二开关装
置以将第二开关装置的第五输入连接至第二开关装置的第一输出以及致
动第三开关装置以将第三开关装置的第六输入连接至第三开关装置的第
二输出，其中，第五输入连接至第一节点，第六输入连接至第二节点。
在一个特征中，一种方法包括：选择性地致动第一开关装置以将第一
电力线和第二电力线分别与第二开关装置和第三开关装置连接和断开连
接，第一电力线和第二电力线用于接收第一电压；当将第一电力线和第二
电力线与第二开关装置和第三开关装置断开连接时，致动第二开关装置和
第三开关装置以将第三电力线和第四电力线分别连接至压缩机的电动机
的定子的至少一个绕组的端部，第三电力线和第四电力线用于接收小于第
一电压的第二电压。
根据下文提供的详细描述，本公开内容的其他应用领域将变得显而易
见。应当理解，详细的描述和具体示例仅意在说明的目的而非意在限制本
公开的范围。
附图说明
根据详细的描述和附图，将更加充分地理解本公开内容，在附图
中：
图1A为根据本公开内容的第一示例性热泵系统的功能框图；
图1B为根据本公开内容的第二示例性热泵系统的功能框图；
图2为根据本公开内容的具有变频驱动装置的压缩机的透视图；
图3为根据本公开的具有变频驱动装置的压缩机的另一透视图；
图4为根据本公开内容的示例压缩机的截面图；
图5为根据本公开内容的曲轴箱加热控制模块的示例实现方式的
功能框图；
图6至图14为描绘了根据本公开内容的控制曲轴箱加热的示例方
法的流程图；
图15A、图15B和图15C为根据本公开内容的示例性单相热泵系
统的示例性曲轴箱加热控制系统的功能框图；
图16为根据本公开内容的曲轴箱加热控制模块的另一示例性实现
方式；以及
图17A、图17B和图17C为根据本公开内容的示例性单相热泵系
统的示例性曲轴箱加热控制系统的功能框图。
具体实施方式
压缩机可包括加热元件，加热元件对曲轴箱进行加热以便避免与
“冷起动”或“液体回溢(liquidflood-back)”有关的问题。冷起动指的
是当压缩机内的润滑剂是冷的并且被制冷剂稀释时压缩机的起动。因
此，润滑剂在冷起动期间不太黏并且具有更低的润滑能力，这可能会
引起诸如轴承的一个或多个压缩机部件上的较高应力。
对压缩机的曲轴箱进行加热增大了曲轴箱内的润滑剂的温度。增
大润滑剂的温度由于冷的制冷剂的黏性增大而改善了性能以及/或者防
止对压缩机的损坏。
液体回溢可指当液体(制冷剂)迁移到压缩机壳体中时。液体在
压缩机关闭并且压缩机温度低于(压缩机周围的)环境温度时往回迁
移至压缩机。对压缩机的曲轴箱进行加热可以使至压缩机的液体迁移
最小化并且可以移除已迁移至压缩机的液体。
典型的曲轴箱加热元件(下文中，被称为“曲轴箱加热器”)可以
以不同的方式进行操作。例如，腹带式加热器和正温度系数(PTC)
加热器是可以用作曲轴箱加热元件的两种类型的装置。本申请涉及使
用压缩机的电动机的定子来执行曲轴箱加热。
定子为压缩机中的电动机的不可动部分。当压缩机开启时，定子
可以以磁力的方式驱动转子，转子进而驱动曲轴。曲轴进而可驱动压
缩机的压缩机构。当压缩机处于关闭状态时，定子在被供给电流时可
产生热，因此，定子可用作用于压缩机内的润滑剂的加热器并使液体
制冷剂蒸发。
可以在压缩机处于关闭状态(即，没有进行压缩)时持续地进行
曲轴箱加热。在压缩机处于关闭状态时持续进行曲轴箱加热可能会比
避免冷起动所需的加热更多地加热了润滑剂。然而，曲轴箱加热的这
种持续使用由于因过度加热导致的能量浪费而与所期望的相比并不太
有效。
公开了用于更加有效的曲轴箱加热的系统和方法。曲轴箱加热可
以基于室外环境温度、压缩机温度、室外环境温度和压缩机温度两者、
以及/或者当前日期和时间而开启或关闭。例如，可以在压缩机转变至
关闭状态之后将曲轴箱加热关闭预定时间段(例如，大约3个小时)。
预定时间段可以设定为比在压缩机转变至关闭状态之后发生预定量的
液体往回迁移至压缩机壳体所需的时间段更短。附加地或替选地，曲
轴箱加热可以在室外环境温度大于预定温度(例如，大约75华氏度)
时关闭。附加地或替选地，曲轴箱加热可以在压缩机温度减去室外环
境温度大于第一预定温度(例如，大约20华氏度)时关闭，并且曲轴
箱加热可以在压缩机温度减去室外环境温度小于第二预定温度(例如，
0华氏温度)时开启。第一预定温度可以基于指示在压缩机壳体中几乎
没有剩余液体的温度来设定。附加地或替选地，曲轴箱加热可以在压
缩机已处于关闭状态达预定时间段(例如，大约3个星期)并且室外
环境温度和压缩机温度小于预定温度(例如，大约55华氏度)时关闭。
预定时间段和预定温度可以被设定成指示因季节而关闭空调。附加地
或替选地，曲轴箱加热可以在预定的日期范围(例如，在北半球为大
约11月1日至大约4月1日)内关闭。附加地或替选地，曲轴箱加热
可以在预定时间段(例如，在昼夜循环期间每天大约午夜12点至大约
上午10点)内关闭。附加地或替选地，曲轴箱加热可以在接下来的预
定持续时间(例如，接下来的X天、X周或X个月)内关闭。在原本
会进行曲轴箱加热时禁止曲轴箱加热减小了能量消耗并提高了效率。
定子经由电力线接收第一电压以驱动转子、曲轴以及压缩机的压缩机
构。第一电压也可以用来进行曲轴箱加热。然而，第一电压相比于为了充
分地防止液体回溢和冷起动而进行曲轴箱加热所需的电压而言相对较高。
因此，本申请提供了用于产生并应用比第一AC电压小的第二电压以进行
曲轴箱加热的系统和方法，从而提高了曲轴箱加热的效率。
参照图1A和图1B，呈现了示例性热泵系统5的功能框图。热泵
系统5包括压缩机10，压缩机10包括容置压缩机构的壳体。在开启状
态下，压缩机构由电动机驱动以压缩制冷剂蒸汽。在关闭状态下，压
缩机构没有压缩制冷剂蒸汽。
在示例性热泵系统5中，压缩机10被描绘为涡旋式压缩机，并且
压缩机构包括涡旋件(scroll)，该涡旋件具有一对相互啮合的涡旋构件
如图4所示。然而，本公开内容的教导也适用于使用其他类型的压缩
机构的其他类型的压缩机。
例如，压缩机10可以为往复式压缩机，并且压缩机构可以包括由
曲轴驱动以压缩制冷剂蒸汽的至少一个活塞。作为另一示例，压缩机
10可以为回转式压缩机，并且压缩机构可以包括用于压缩制冷剂蒸汽
的叶片机构。此外，尽管图1A和图B中示出了具体类型的热泵系统(制
冷系统)，但是本教导也适用于其他类型的热泵系统，包括其他类型的
制冷系统、HVAC系统、冷却器系统以及使用曲轴箱加热的其他适当
类型的热泵系统。
来自压缩机10的制冷剂蒸汽被输送至冷凝器12，在冷凝器12中，
制冷剂蒸汽在高压下被液化，从而将热排到外部空气。冷凝器风扇13
被实现为调节经过冷凝器12的气流。离开冷凝器12的液体制冷剂经
由膨胀阀14被递送至蒸发器16。膨胀阀14可以为用于控制进入压缩
机10的制冷剂的过热的机械阀、热力阀或电子阀。
制冷剂经过膨胀阀14，在膨胀阀14处，压降使得高压液体制冷剂
实现了更低压力的液体与蒸汽的组合。随着热空气移动经过蒸发器16，
低压液体变为气体，从而移除了来自与蒸发器16相邻的热空气的热。
尽管未被示出，但是通常设置了风扇以有助于气流经过蒸发器16。低
压气体被输送至压缩机10并被输送至冷凝器12以再次起动热泵循环，
在压缩机10处，低压气体被压缩成高压气体。
参照图1A、图1B、图2和图3，压缩机10可由容置在封闭件
(enclosure)20中的变频驱动装置(VFD)22驱动，变频驱动装置也
被称作逆变器和逆变器驱动装置。封闭件20可以位于压缩机10附近
或远离压缩机10。
例如，参照图1A，VFD22被示为在压缩机10附近。再例如，如
图2和图3所示，VFD22可(作为封闭件20的一部分)附接至压缩
机10。又例如，参照图1B，VFD22可以通过间隔件17远离压缩机
10设置。间隔件17可以包括例如建筑物的壁。换句话说，VFD22可
以位于建筑物内部，并且压缩机10可以位于建筑物外部或者位于与压
缩机10不同的房间中。
VFD22接收来自电源18的交流(AC)电压并将AC电压输送至
压缩机10。VFD22可以包括控制模块25，控制模块25具有可操作用
于调制并控制输送至压缩机10的电动机的AC电压的频率和/或幅值的
处理器和代码。
控制模块25可以包括存储包括代码的数据的计算机可读介质，该
代码由处理器执行以调制并控制输送至压缩机10的电压的频率和/或
幅值以及执行并实现本文中所公开的曲轴箱加热和控制功能。通过调
制输送至压缩机10的电动机的电压的频率和/或幅值，控制模块25可
以调制并控制压缩机10的速度，并因此调制并控制压缩机10的容量。
控制模块25还调节冷凝器风扇13的操作。
VFD22可以包括固态电子电路系统以调制输送至压缩机10的AC
电压的频率和/或幅值。通常，VFD22以期望的频率和/或幅值将输入
的AC电压从AC转换为DC以及从DC转换回为的AC。例如，VFD22
可以用全波整流桥直接对AC电压进行整流。VFD22可以使用绝缘栅
双极晶体管(IGBT)或晶闸管来切换电压以实现期望的输出(例如，
频率、幅值、电流和/或电压)。可以使用其他适当的电子部件来调制来
自电源18的AC电压的频率和/或幅值。
从蒸发器16至压缩机10的管道系统可以被定线路成通过封闭件
20以冷却封闭件20内的VDF22的电子部件。封闭件20可以包括冷
板15。吸入气体制冷剂可以在进入压缩机10之前冷却冷板15并由此
冷却VDF22的电气部件。以此方式，冷板15可以用作吸入气体与VFD
22之间的换热器，以使得在吸入气体进入压缩机10之前来自VFD22
的热传递至吸入气体。
然而，如图1B所示，封闭件20可以不包括冷板15，因此，VFD22
可能没有被吸入气体制冷剂冷却。例如，VFD22可以是诸如利用或者
不利用风扇而进行空气冷却的。作为另一示例，假设VFD22和冷凝器
12足够接近彼此设置，则VFD22可以由冷凝器风扇13来进行空气冷
却。如图2和图3所示，来自VFD22的电压可以经由附接至压缩机
10的接线盒24输送至压缩机10。
图4包括压缩机10的示例截面图。尽管示出并讨论了变速涡旋式
压缩机，但是本申请的教导也适用于其他类型的压缩机，诸如往复式
压缩机和回转式压缩机。
压缩机10包括定子42，定子42在开启状态下以磁力的方式转动
转子44以驱动曲轴46。至定子42的电力流(powerflow)控制定子
42的磁化。还可以向定子42施加电力以控制磁化，以使得在电力被施
加至定子42时转子44未被驱动，例如以进行曲轴箱加热。
润滑剂槽48包括有对压缩机10的诸如曲轴46的可动部分进行润
滑的润滑剂(例如，油)。压缩机10还包括总体由50表示的定涡旋件
(fixedscroll)和动涡旋件(orbitingscroll)。当涡旋件50啮合时，曲
轴46的旋转驱动涡旋件50中的一个涡旋件以压缩通过吸入管52接收
的制冷剂。涡旋件50在某些情形下可能没有啮合，以使得涡旋件50
不压缩制冷剂。
环境温度传感器30测量压缩机10和/或封闭件20外部的室外环境
温度(OAT)。在不同的实现方式中，环境温度传感器30可以作为现
有系统的一部分被包括并且因此可经由共享的通信总线来利用。
压缩机温度传感器32测量压缩机10的温度(压缩机温度)。仅作
为示例，压缩机温度传感器32可测量压缩机10的排出管线处的温度，
该温度也可以被称作排出管线温度(DLT)。由压缩机温度传感器32
测量的温度的其他示例包括但不限于润滑剂槽48的温度、定子42的
温度、压缩机10的壳体的顶部处的温度、壳体的底部处的温度、壳体
的顶部与底部之间的点处的温度以及其他适当的压缩机温度。定子42
的温度可例如基于电机绕组的电阻来测量或推出。
控制模块25还调节压缩机10的润滑剂槽48中的润滑剂温度。更
具体地，控制模块25调节压缩机曲轴箱加热(CCH)以控制润滑剂温
度。在本申请中，定子42作为曲轴箱加热器来进行操作并对压缩机10
的曲轴箱进行加热以及因此对润滑剂进行加热，如以下所进一步讨论
的那样。
现在参照图5，呈现了压缩机曲轴箱加热(CCH)控制模块100
的示例实现方式的功能框图。CCH控制模块100可以包括控制模块25、
作为控制模块25的一部分或者独立于控制模块25。
电力控制模块104控制曲轴箱加热是开启还是关闭。电力控制模
块104在压缩机10开启时通常保持曲轴箱加热关闭。电力控制模块104
可以基于OAT、压缩机温度、OAT和压缩机温度两者、当前日期和时
间数据以及/或者一个或多个其他合适的参数来控制曲轴箱加热是开启
还是关闭。
数据接收模块106可以接收OAT、压缩机温度以及当前日期和时
间数据，并且输出OAT、压缩机温度以及当前日期和时间。数据接收
模块106可以对所接收到的数据进行过滤、数字化、缓存以及/或者执
行一种或多种处理动作。
差值模块108可以基于OAT和压缩机温度来确定温度差。例如，
差值模块108可以将温度差设定为等于压缩机温度减去OAT。尽管所
讨论的是温度差等于压缩机温度减去OAT，但是替选地，也可以将温
度差设定为等于OAT减去压缩机温度或者压缩机温度与OAT之差的
绝对值。
实时时钟模块112可以跟踪并提供当前日期和时间数据。当前日期
和时间数据可以指示当前日期(年、月、日)和当前时间。尽管实时
时钟模块112被示为在CCH控制模块100内实现，但是可以以另一方
式提供当前日期和时间数据。例如，当前日期和时间数据可以由恒温
器或者经由网络连接(例如，由服务器、移动设备或者包括处理器的
另一适当类型的外部设备)来提供。
如上所述，电力控制模块104基于OAT、压缩机温度、OAT和压
缩机温度两者、当前日期和时间数据以及/或者一个或多个其他合适的
参数来控制是否执行曲轴箱加热。图6为描绘了控制曲轴箱加热的示
例性方法的流程图。
现在参照图6，控制可以以204开始，其中，压缩机10开启并且
压缩机曲轴箱加热关闭。在204处，电力控制模块104确定压缩机10
是否已转变至关闭状态。如果204为假，则控制可以保持在204处。
如果204为真，则电力控制模块104可以在208处将压缩机曲轴箱加
热保持关闭第一预定时间段。以此方式，电力控制模块104可以在压
缩机10关闭之后将压缩机曲轴箱加热保持关闭第一预定时间段。第一
预定时间段可以是可校准的(即，能够被校准)并且可以基于针对在
压缩机10关闭之后相对于压缩机壳体的体积而言液体迁移到压缩机壳
体中的迁移率而得到的实验数据来设定。仅作为示例，第一预定时间
段可以在大约30分钟与大约3个小时之间或者为其他适当的时间段。
电力控制模块104可以在压缩机10关闭时(诸如，在经过了第一预定
时间段之后)使用(即，开启)压缩机曲轴箱加热。
图7为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例性方法的流程图。
现在参照图7，控制可以以304开始，其中，压缩机曲轴箱的加热关闭
并且压缩机10关闭。在304处，电力控制模块104确定温度差是否小
于第一预定温度。换句话说，在304处，电力控制模块104可以确定
压缩机温度减去OAT是否小于第一预定温度。如果304为假，则电力
控制模块104可以保持压缩机曲轴箱加热的开启/关闭状态不变。如果
304为真，则电力控制模块104可以在308处开启压缩机曲轴箱加热。
第一预定温度可以是可校准的并且可以基于针对冷起动和/或液体回溢
发生的温度得到的实验数据来设定。仅作为示例，第一预定温度可以
为大约0(零)华氏度或者在其之下冷起动和/或液体回溢会发生的另
一适当温度。
电力控制模块104可以将压缩机曲轴箱加热保持开启例如第二预
定时间段以及/或者如以下进一步所讨论的那样直到温度差变得大于第
二预定温度为止。第二预定时间段可以是可校准的并且可以例如基于
针对将温度差增大到大于第二预定温度所需的压缩机曲轴箱加热的时
间段所得到的实验数据来设定。第二预定时间段可以是固定值或可变
值。在第二预定时间段是可变值的情况下，电力控制模块104可以例
如根据压缩机温度和/或OAT来确定第二预定时间段。在第二预定温度
是固定值的情况下，第二预定温度可以例如为大约10华氏度、大约15
华氏度、大约20华氏度或者大于第一预定温度的另一适当温度。
图8为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例方法的流程图。
现在参照图8，控制可以以404开始，其中，压缩机曲轴箱加热开启并
且压缩机10关闭。在404处，电力控制模块104确定温度差是否大于
第二预定温度。换句话说，在404处，电力控制模块104可以确定压
缩机温度减去OAT是否大于第二预定温度。如果404为假，则电力控
制模块104可以保持压缩机曲轴箱加热的开启/关闭状态不变。如果404
为真，则在408处，电力控制模块104可以关闭压缩机曲轴箱加热。
如上所述，第二预定温度可以是可校准的并且可以设定为例如大约10
华氏度、大约15华氏度、大约20华氏度或者大于第一预定温度的另
一适当温度。
图9为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例方法的流程图。
现在参照图9，控制可以以504开始，其中，压缩机10关闭。在504
处，电力控制模块104确定OAT是否大于第三预定温度。如果504为
假，则电力控制模块104可以保持压缩机曲轴箱加热的开启/关闭状态
不变。如果504为真，则电力控制模块104可以在508处关闭压缩机
曲轴箱加热。第三预定温度可以是可校准的并且可以例如基于针对在
不需要压缩机曲轴箱加热(例如，并不担心冷起动和液体回溢)的情
况下的温度所得到的实验数据来设定。仅作为示例，第三预定温度可
以被设定为大约75华氏度或另一适当温度。
图10为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例方法的流程图。
现在参照图10，控制可以以604开始，其中，电力控制模块104确定
压缩机10已关闭的时间段是否大于第三预定时间段。自从压缩机10
上次关闭开始压缩机10已(持续地)关闭的时间段可以被称作压缩机
关闭时间段。计时器模块116(参见图5)可以响应于接收到压缩机10
已关闭的指示来重置并开始压缩机关闭时间段。
如果压缩机关闭时间段大于第三预定时间段，则控制可以以608
继续。如果压缩机关闭时间段不大于第二预定时间段，则电力控制模
块104可以保持压缩机曲轴箱加热的开启/关闭状态不变。第三预定时
间段可以是可校准的并且可以被设定为例如大约3个星期或另一适当
时间段。
在608处，电力控制模块104可以确定OAT和压缩机温度两者是
否都小于第四预定温度。如果608为真，则在612处，电力控制模块
104可以关闭CCH。如果608为假，则电力控制模块104可以保持压
缩机曲轴箱加热的开启/关闭状态不变。第四预定温度可以是可校准的
并且可以被设定为例如大约55华氏度或者小于第三预定温度的另一适
当温度。
压缩机关闭时间段大于第二预定时间段可以指示已因季节(例如，
季节性地为冬季)关闭热泵系统(更具体地为空调)。压缩机温度和/
或OAT小于第四预定温度可以用于证实已关闭压缩机10。在各种实现
方式中，可以省去608，并且电力控制模块104可以响应于压缩机关闭
时间段大于第二预定时间段的确定来关闭压缩机曲轴箱加热。
图11为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例方法的流程图。
现在参照图11，控制可以以704开始，其中，压缩机10关闭。在704
处，电力控制模块104确定以当前日期和时间数据所指示的当前日期
是否处于预定日期范围内。如果704为假，则控制可以保持压缩机曲
轴箱加热的开启/关闭状态不变。如果704为真，则在708处，电力控
制模块104可以关闭压缩机曲轴箱加热。预定日期范围可以是可校准
的并且可以被设定为例如每年的大约11月1日至大约4月1日或者预
期热泵系统(更具体地，空调)保持关闭的另一适当的日期范围。
图12为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例方法的流程图。
现在参照图12，控制可以以804开始，其中，压缩机10关闭。在804
处，电力控制模块104确定以当前日期和时间数据所指示的当前时间
是否处于预定时间范围内。如果804为假，则电力控制模块104可以
保持压缩机曲轴箱加热的开启/关闭状态不变。如果804为真，则在808
处，电力控制模块104可以关闭压缩机曲轴箱加热。预定时间范围可
以是可校准的并且可以被设定为例如每天的大约午夜12：00至大约上
午10:00或者预期热泵系统(更具体地，空调)保持关闭的另一适当的
每日时间范围。
图13为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例方法的流程图。
现在参照图13，控制可以以904开始，其中，压缩机10关闭。在904
处，电力控制模块104确定当前日期和时间是否在预定系统关闭时间
段内。预定系统关闭时间段可以指的是自进入热泵系统将保持关闭的
预定系统关闭时间段起的时间段。预定系统关闭时间段可以由用户经
由恒温器或经由网络连接(例如，由服务器或移动设备)来设置。
电力控制模块104可以记录设置预定系统关闭时间段的当前日期
和时间。如果当前日期和时间在在所记录的日期和时间之后的预定系
统关闭时间段内，则在908处，电力控制模块104可以关闭压缩机曲
轴箱加热。如果当前日期和时间不在在所记录的日期和时间之后的预
定系统关闭时间段内，则电力控制模块104可以保持压缩机曲轴箱加
热的开启/关闭状态不变。
图14为描绘了控制压缩机曲轴箱加热的另一示例方法的流程图。
现在参照图14，控制可以以1004开始，其中，压缩机10关闭。在1004
处，压缩机曲轴箱加热也可以关闭。在1004处，电力控制模块104确
定压缩机关闭时间段是否大于第三预定时间段并且OAT和压缩机温度
是否小于第四预定温度。如果1004为真，则在1036处，电力控制模
块104可以关闭压缩机曲轴箱加热。如果1004为假，则控制可以以1008
继续。
在1008处，电力控制模块104确定由当前日期和时间数据指示的
当前日期是否处于预定日期范围内。如果1008为真，则在1036处，
电力控制模块104可以关闭压缩机曲轴箱加热。如果1008为假，则控
制可以以1012继续。在1012处，电力控制模块104确定当前日期和
时间是否在预定系统关闭时间段内。如果1012为真，则在1036处，
电力控制模块104可以关闭压缩机曲轴箱加热。如果1012为假，则控
制可以1016继续。
在1016处，电力控制模块104确定由当前日期和时间数据指示的
当前时间是否处于预定时间范围内。如果1016为真，则在1036处，
电力控制模块104可以关闭压缩机曲轴箱加热。如果1016为假，则控
制可以以1020继续。在1020处，电力控制模块104确定OAT是否大
于第三预定温度。如果1020为真，则在1036处，电力控制模块104
可以关闭压缩机曲轴箱加热。如果1020为假，则控制可以以1024继
续。
在1024处，电力控制模块104确定温度差是否小于第一预定温度。
如果1024为真，则在1028处，电力控制模块104可以打开压缩机曲
轴箱加热，并且控制可以1032继续。如果1024为假，则控制可以结
束。
在1032处，电力控制模块104确定温度差是否大于第二预定温度。
如果1032为真，则在1036处，电力控制模块104可以关闭压缩机曲
轴箱加热。如果为假，则电力控制模块104可以保持压缩机曲轴箱加
热打开并且保持在1032处。尽管为1004至1036设置了以上顺序，但
是可以改变1004至1036中的一个步骤或多个步骤的执行顺序。
图15A、图15B和图15C为示例单相热泵系统的示例压缩机曲轴
箱加热系统的功能框图。具体地，压缩机10的电动机的定子1104充
当曲轴箱加热器。定子1104包括连接在运转节点(R)与共同节点(C)
之间的运转绕组1108。定子1104还包括连接在起动节点(S)与共同
节点(C)之间的起动绕组1112。
在图15A的示例中，利用起动绕组1112来执行压缩机曲轴箱加热。
在图15B的示例中，利用运转绕组1108来执行压缩机曲轴箱加热。在图
15C的示例中，利用起动绕组1112和运转绕组1108两者来执行压缩机曲
轴箱加热。
现在参照图15A，第一电力线(L1)和第二电力线(L2)连接至
接触器1116的第一输入和第二输入。尽管示出并讨论的是接触器1116，
但是也可以使用一种或多种其他适当类型的开关装置。第一电力线和
第二电力线接收第一电压，诸如大约220伏特交流电(VAC)或适于
压缩机10的操作的另一电压。例如，第一电力线和第二电力线可以接
收由VFD22输出的电力。尽管将从第一电压为AC电压的角度来讨论
本申请，但是第一电压可以替代地为直流(DC)电压。
接触器1116的第一输出和第二输出连接至第一节点1120和第二节
点1124。接触器1116选择性地将其第一输入与其第一输出连接和断开
连接以及将其第二输入与其第二输出连接和断开连接，如以下所进一
步讨论的那样。冷凝器风扇13的电动机可以连接至第一节点1120和
第二节点1124。
第一节点1120连接至运转节点(R)。电容器1128连接在第一节点
1120与第一开关装置1132的第一输入之间。第一开关装置1132的第二输
入连接至第三电力线(P3)，并且第一开关装置1132的输出连接至起动节
点(S)。第一开关装置1132在给定时间将其第一输入或其第二输入连接
至其输出。
第二节点1124连接至第二开关装置1136的第一输入。第二开关装置
1136的第二输入连接至第四电力线(P4)。第二开关装置1136的输出连
接至共同节点(C)。第一开关装置1132在给定时间将其第一输入或其第
二输入连接至其输出。
第三电力线(P3)和第四电力线(P4)接收的第二电压比第一电力
线(L1)和第二电力线(L2)接收的第一电压小。第二电压用于在压缩
机10关闭时进行压缩机曲轴箱加热。仅作为示例，第二电压可以为大约
24VAC或者为小于第一电压的另一适当电压。第二电压还可以用于为
CCH控制模块100供电。
利用第二电压进行压缩机曲轴箱加热比利用第一电压更加有效。另
外，由于冷凝器风扇13的电机还可以连接至第一节点1120和第二节点
1124，因此可以在没有开启冷凝器风扇13的情况下执行压缩机曲轴箱加
热。这进一步提高了效率。尽管讨论的是将AC电压用作第二电压，但是
在不同的实施方式中，诸如在图16以及图17A至图17C的示例中，也可
以使用小于第一电压(的峰值)的直流(DC)电压。
第二电压可以由室内单元1140或另一适当的电源供给。例如，室内
单元1140从公用设施接收诸如110VAC输入的交流(AC)电力。室内单
元1140包括各种部件，诸如膨胀阀14、蒸发器16以及鼓风机或风扇。
室内单元1140还包括变压器1144。变压器1144基于输入至变压器
1144的电力来输出第二电压。例如，变压器1144可以基于110VAC输入
产生24VAC。室内单元1140将第二电压输出至恒温器1148。
恒温器1148控制接触器1116。例如，第三电力线可以连接至接触器
1116的控制元件1152的第一端部。接触器1116的控制元件1152的第二
端部可以经由恒温器1148的开关元件1156连接至第四电力线。
开关装置1156的断开/闭合控制流过接触器1116的控制元件1152的
电流。流过控制元件1152的电流(当开关装置1156闭合时)使得接触器
1116的第一输入连接至接触器的第一输出并且使得接触器1116的第二输
入与接触器1116的第二输出连接。流过控制元件1152的电流的缺少(例
如，当开关装置1156断开时)使得接触器1116的第一输入与接触器1116
的第一输出断开连接并且使得接触器1116的第二输入与接触器1116的第
二输出断开连接。
恒温器1148基于空间内的空气的温度而断开和闭合开关装置1156。
例如，恒温器1148可以在空间内的空气的温度大于空间内的空气的目标
温度时闭合开关装置1156以使该空间冷却。恒温器1148可以例如在空间
内的空气的温度比目标温度小了至少预定量时断开开关装置1156。恒温
器1148闭合开关装置1156以开启压缩机10。恒温器1148断开开关装置
1156以关闭压缩机10。
高压切断(HPCO)装置1160和低压切断(LPCO)装置1164可以
连接在控制元件1152的第二端部与开关装置1156之间。HPCO装置1160
可以在压缩机10的输出压力大于第一预定压力时禁止电流流过接触器
1116的控制元件1152(以将接触器1116的第一输入和第二输入分别与第
一输出和第二输出断开连接)。压缩机10的输出压力也可以被称作排出压
力。
LPCO装置1164可以在压缩机10的输入压力小于第二预定压力时禁
止电流流过接触器1116的控制元件1152(以将接触器1116的第一输入和
第二输入分别与第一输出和第二输出断开连接)。压缩机10的输入压力也
可以被称为吸入压力。尽管示出并讨论的是HPCO装置1160和LPCO装
置1164，但是在各种实施方式中，可以省去HPCO装置1160和LPCO
装置1164中的一个或两者。
如上所述，在图15B的示例中使用运转绕组1108来进行压缩机曲轴
箱加热。现在参照图15B，第一开关装置1132的第一输入可以连接至第
一节点1120，并且第三电力线(P3)可以连接至第一开关装置1132的第
二输入。第一开关装置1132的输出可以连接至运转节点(R)。采用这种
配置，第二电压可以仅施加至运转绕组1108以进行压缩机曲轴箱加热。
在图15A中，第二电压可以仅施加至起动绕组1112以进行压缩机曲轴箱
加热。
在图15C的示例中使用起动绕组1112和运转绕组1108两者来执行压
缩机曲轴箱加热。现在参照图15C，第一开关装置1132的第一输入连接
至第一节点1120，第一开关装置1132的第二输入连接至第三电力线(P3)，
并且第一开关装置1132的输出连接至运转节点(R)。电容器1128连接在
第一开关装置1132的输出与起动节点(S)之间。因此，在图15C中，
电力可以施加至运转绕组1108和起动绕组1112两者以进行压缩机曲轴箱
加热。
如上所述，可以将DC电压施加至第一开关装置1132的第二输入和
第二开关装置1136的第二输入。换句话说，第二电压可以是DC电压。
图16包括CCH控制模块100的示例性实现方式的另一功能框图。
现在参照图16，CCH控制模块100可以被连接成接收由变压器1144输
出的AC电压。例如，CCH控制模块100可以接收来自恒温器1148的
AC电压。在各种实现方式中，计时器模块116可以使用来自恒温器1148
的输入来确定压缩机10是开启还是关闭。
CCH控制模块100可以包括将接收到的AC电压转换成DC电压的
整流器1204。CCH控制模块100还可以包括对DC电压进行平滑的电容
器1208。尽管示出并讨论的是仅一个电容器1208，但也可以使用多于一
个电容器。
在各种实现方式中，CCH控制模块100可以包括将DC电压提升为
大于所接收到的AC电压的峰值的一个或多个其他部件(例如，电感器和
开关装置)。例如，CCH控制模块100可以将DC电压提升至大约40伏
特DC或者小于第一电压的另一适当电压。CCH控制模块100经由第一
DC线(VDCp)和第二DC线(VDCn)输出DC电压。
图17A、图17B和图17C分别包括与图15A、图15B和图15C的压
缩机曲轴箱加热控制系统类似的示例性压缩机曲轴箱加热控制系统。在图
17A、图17B和图17C中，第一DC线(VDCp)连接至第一开关装置1132
的第二输入，并且第二DC线(VDCn)连接至第二开关装置1136的第二
输入。以这种方式，由CCH控制模块100输出的DC电压被施加至第一
开关装置1132和第二开关装置1136以进行压缩机曲轴箱加热。
现在参照图15A至图15C以及图17A至图17C，CCH控制模块100
控制第一开关装置1132和第二开关装置1136以控制压缩机曲轴箱加热。
如以上所讨论的，在压缩机10关闭时(例如，在接触器1116断开时)执
行压缩机曲轴箱加热，例如，如结合图6至图14的示例所描述的那样。
当接触器1116闭合(因此压缩机10的电机可以驱动曲轴)时，CCH
控制模块100控制第一开关装置1132以使得其第一输入连接至其输出，
并且控制第二开关装置1136以使得其第一输入连接至其输出。来自第一
电力线(L1)和第二电力线(L2)的电力流过第一开关装置1132和第二
开关装置1136并驱动压缩机10。
恒温器1148断开接触器1116以关闭压缩机10。当压缩机10关闭时，
CCH控制模块100可以将第一开关装置1132保持成使得其第一输入连接
至其输出，并将第二开关装置1136保持成使得其第一输入连接至其输出。
由于在接触器1116断开时第一电力线和第二电力线与第一节点1120和第
二节点1124断开连接，因此压缩机10关闭并且没有执行压缩机曲轴箱加
热，原因在于电力未被施加至运转绕组1108和/或起动绕组1112。
当接触器1116断开(并且压缩机10因此关闭)时，CCH控制模块
100通过将第一开关装置1132控制成使得其第二输入连接至其输出并将
第二开关装置1136控制成使得其第二输入连接至其输出来执行压缩机曲
轴箱加热。第二电压(AC或DC)随后流过起动绕组1112(例如，如在
图15A和图17A中)、运转绕组1108(例如，如在图15B和图17B中)
或者起动绕组1112和运转绕组1108两者(例如，如在图15C和图17C
中)。
第一开关装置1132和第二开关装置1136可以是在接触器1116闭合
并且压缩机10开启时保持可操作的任意适当类型的开关装置。以这种方
式，第一开关装置1132和第二开关装置1136将在接触器1116断开且正
进行曲轴箱加热时也保持可操作。
例如，当第二电压是AC电压时，第一开关装置1132和第二开关装
置1136可以包括继电器、三端双向可控硅元件、硅控整流器(SCR)或
另一适当类型的开关装置。如果第二电压是DC电压，第一开关装置1132
和第二开关装置1136可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管
(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或另一适当类型的开关装置。
前面的描述在本质上仅是说明性的并且决不意在限制本公开内容、其
应用或用途。本公开内容的广泛教导可以以各种形式来实现。因此，尽管
本公开内容包括具体示例，但是由于其它修改将根据对附图、说明书和所
附权利要求的研究而变得明显，因此本公开内容的真实范围不应当被如此
限制。如本文所使用的那样，短语“A、B和C中的至少一个”应该被解
释为使用非排他性逻辑或来指逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为意
指“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。应当理解的
是，可以在不改变本公开内容的原理的情况下以不同的顺序(或同时)执
行方法中的一个或多个步骤。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用
术语“电路”来替换。术语“模块”可以指代下述各项、作为下述各项的
一部分或者包括下述各项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模
拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；
现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；
存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供所
描述的功能的其他适当的硬件部件；或者上述中的一些或全部的组合，诸
如在片上系统中。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包
括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无
线接口。本公开内容的任意给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接
的多个模块中之中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一示例中，
服务器(也被称为远程或者云)模块可以代表客户端模块来完成一些功能。
如以上所使用的那样，术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代
码，并且可以指的是程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语
“共享处理器电路”包括执行多个模块中的部分或全部代码的单个处理器
电路。术语“组处理器电路”包括与附加处理器电路联合执行一个或多个
模块中的部分或全部代码的处理器电路。提及多个处理器电路包括离散芯
片上的多个处理器电路、单个芯片上的多个处理器电路、单个处理器电路
的多个内核、单个处理器电路的多个线程或者上述的组合。术语“共享存
储器电路”包括存储多个模块中的部分或全部代码的单个存储器电路。术
语“组存储器电路”包括与附加存储器联合存储一个或多个模块中的部分
或全部代码的存储器电路。
术语“存储器电路”是术语“计算机可读介质”的子集。如本文所使
用的那样，术语“计算机可读介质”不包括通过介质(诸如在载波上)传
播的暂态电信号或电磁信号；术语“计算机可读介质”因此可以被视为有
形且非暂态的。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存
储器电路(诸如，闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或者掩模式只
读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如，静态随机存取存储器电路或
动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如，模拟或数字磁带或者
硬盘驱动器)以及光学存储介质(诸如，CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中所描述的装置和方法可以部分地或者完全地通过下述专用
计算机来实现，该专用计算机是通过将通用计算机配置为执行包含在计算
机程序中的一个或多个特定功能来创建的。上述的功能块和流程图元件用
作软件规范，其可以通过普通技术人员或程序员的常规工作来翻译成计算
机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂态有形计算机可读介质上的处
理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机
程序可以包括与专用计算机的硬件进行交互的基本输入/输出系统
(BIOS)、与专用计算机的特定设备进行交互的设备驱动器、一个或多个
操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。
计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，诸如HTML(超文
本标记语言)或XML(可扩展标记语言)；(ii)汇编代码；(iii)由编译
器从源代码生成的目标代码；(iv)用于由解释器来执行的源代码；(v)
用于由即时编译器来编译和执行的源代码等。仅作为示例，可以使用根据
包括下述各项的语言的语法来编写源代码：C、C++、C#、ObjectiveC、
Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、
OCaml、HTML5、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP、
Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua
和
权利要求中所限定的元件中的所有元件都不意指35U.S.C.§112(f)的
含义内的装置加功能的元件，除非使用短语“用于……的装置”或者在方
法权利要求的情况下使用短语“用于……的操作”或者“用于……的步骤”
来明确限定元件。