加热系统故障预测方法、装置以及电热水器与流程

1.本技术实施例涉及故障诊断领域，尤其涉及一种加热系统故障预测方法、装置以及电热水器。


背景技术：

2.电热水器的加热元件启停通常是由开关控制的，对于开关这类电气设备，其触点的正常闭合和断开是保证加热元件正常工作的关键。
3.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

4.在相关的技术中，可以通过监测电路中电流的变化来检测开关是否发生故障，但目前还没有针对开关故障的预判方法，因此，目前还无法提前预测开关是否存在失效风险。
5.针对上述问题中的至少之一，本技术实施例提供一种加热系统故障预测方法、装置以及电热水器。
6.本技术实施例的具体技术方案是：
7.根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种加热系统故障预测方法，所述加热系统包括电参数检测器以及至少一个加热单元，所述加热单元包括加热元件以及控制所述加热元件启停的第一开关，所述电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数，所述方法包括：
8.在满足预定条件时，执行断开所述第一开关的第一操作；
9.获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号。
10.进一步地，所述加热系统还包括用于检测加热后的水温的温控器，在所述水温达到第一预设水温时，满足所述预定条件。
11.进一步地，所述电参数检测器包括用于检测所述加热元件的供电干路上的电流的电流互感器。
12.进一步地，所述第一预设时长是所述第一开关从闭合状态到所述第一开关正常自动断开所需的时长。
13.进一步地，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号包括：
14.在所述时长不小于第一预设时长且不大于第二预设时长时，确定所述第一开关异常自动断开，并生成所述故障预测信号，其中，所述第二预设时长大于所述第一预设时长。
15.进一步地，所述故障预测信号包括故障预警信号和/或系统维护信号。
16.进一步地，所述方法还包括：
17.在第二预设时长的时长内所述电参数检测器未检测到电参数的变化超过预设值
时，确定所述第一开关发生黏连，并生成故障信号，其中，所述第二预设时长大于所述第一预设时长。
18.进一步地，所述加热系统还包括设置在所述加热单元的供电线路上且与所述第一开关串联的第二开关；
19.所述第二预设时长为预定值或所述第二预设时长不大于执行所述第一操作到所述第二开关断开所需的时长。
20.进一步地，所述加热系统还包括与所述第一开关串联的第二开关；
21.所述第二预设时长为预定值或所述第二预设时长不大于执行所述第一操作到所述第二开关断开所需的时长。
22.进一步地，在执行所述第一操作后，检测到被所述加热系统加热后的水温超过第二预设水温时，断开所述第二开关，所述第二预设水温大于第一预设水温。
23.进一步地，所述加热系统还包括用于控制所述第二开关开闭的第三开关，被所述加热系统加热后的水温超过第三预设水温时，所述第三开关由导通状态切换到关断状态。
24.进一步地，在确定所述第一开关发生黏连时，所述方法还包括：断开所述第二开关。
25.进一步地，所述第一开关和/或所述第二开关包括交流接触器。
26.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种加热系统故障预测装置，包括控制器，所述控制器被配置为执行第一个方面所述的加热系统故障预测方法。
27.根据本技术实施例的第三个方面，提供了一种电热水器，包括：
28.加热系统，其包括电参数检测器以及至少一个加热单元，所述加热单元包括加热元件以及控制所述加热元件启停的第一开关，所述电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数；
29.第二个方面所述的加热系统故障预测装置；
30.内胆，所述加热元件用于加热所述内胆中的水。
31.进一步地，所述电参数检测器包括用于检测所述加热元件的供电干路上的电流的电流互感器。
32.进一步地，所述加热系统还包括：与所述控制器电连接的、用于检测加热后的水温的温控器，在所述温控器检测到水温达到第一预设水温时，所述控制器执行断开所述第一开关的第一操作。
33.进一步地，所述加热系统还包括：设置在所述加热单元的供电线路上且与所述第一开关串联的第二开关；
34.在所述控制器执行所述第一操作后，所述温控器检测到水温超过第二预设水温时，所述控制器执行断开所述第二开关的第二操作。
35.进一步地，所述第一开关和/或所述第二开关包括交流接触器。
36.进一步地，所述加热系统还包括用于控制所述第二开关开闭的第三开关，所述第三开关根据温度的变化在导通状态和关断状态之间进行切换。
37.进一步地，所述第三开关为高温极限开关，在被所述加热系统加热后的水温超过第三预设水温时，所述第三开关由所述导通状态切换到所述关断状态。
38.本技术实施例的有益效果在于：获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检
测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号，由此，可以提前预测开关失效的可能性，以便维护人员在开关真正失效前及时维护或保养开关，延长加热系统的使用寿命。
39.参照后文的说明和附图，详细公开了本技术的特定实施方式，指明了本技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
40.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本技术的理解，并不是具体限定本技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本技术。
41.图1为本技术实施例中的加热单元结构示意图；
42.图2为本技术实施例中的故障预测方法示意图；
43.图3为本技术实施例中的加热单元示意图；
44.图4为本技术实施例中的故障预测方法示意图；
45.图5为本技术实施例中的故障预测方法示意图；
46.图6为本技术实施例中的故障预测方法示意图；
47.图7为本技术实施例中的故障预测装置构成示意图；
48.图8为本技术实施例中的电热水器构成示意图；
49.图9为本技术实施例中的加热系统结构示意图。
具体实施方式
50.下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围内。
51.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
52.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
53.第一方面的实施例
54.本技术第一方面的实施例提供一种加热系统故障预测方法，该加热系统包括电参
数检测器以及至少一个加热单元，所述加热单元包括加热元件以及控制所述加热元件启停的第一开关，所述电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数。图1和图3是本技术实施例的加热单元结构示意图，如图1和图3所示，该加热系统包括至少一个(以下称为n个，例如n＝4)加热单元101，其中，n为大于或等于1的整数，通过向加热单元提供工作电流，使得加热单元升温发热，从而可以实现加热功能，该加热系统的工作电流可以是单相供电电流，或者两相供电电流，或者三相供电电流等，本技术实施例并不以此作为限制，每个加热单元包括加热元件102以及控制所述加热元件启停的第一开关103。例如，该加热元件102可以是加热棒，该第一开关103可以是交流接触器，加热元件处于运行状态或开启状态是指该加热单元中控制该加热元件的第一开关处于导通状态，加热元件处于停止状态或关闭状态是指该加热单元中控制加热元件的第一开关处于断开状态。
55.在一些实施例中，每个加热单元可以包括一个第一开关和一个或多个加热元件。例如，在该工作电流是单相供电电流时，该加热系统仅包含一个相线，如图1所示，针对一个加热单元，包括一个第一开关和一个加热元件；在该工作电流是三相供电电流时，如图3所示，该加热系统包含三个相线，三个相线分别是u相，v相和w相，也就是说，在该三个相线中的每一个相线上，针对一个加热单元，包括一个第一开关和三个不同相线支路的加热元件，该一个第一开关可以同时控制三个相线的加热元件的启停，此处不再一一举例，以下以图1为例进行故障检测的说明。
56.需要说明的是，以上示例中，每个加热单元的一个相线包括一个加热元件，但本技术实施例并不以此作为限制，也可以包括至少两个串联的加热元件等，此处不再一一赘述。
57.在一些实施例中，电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数，该电参数可以是电流参数或电压参数。例如，所述电参数检测器包括用于检测所述加热元件的供电干路上的电流的电流互感器(也叫电流传感器)，电流互感器串联设置在相线的干路上，以获取该干路电流值，但本技术实施例并不以此作为限制，所述电参数检测器包括用于检测所述加热元件的两端电压的电压检测器，该电压检测器可以并联设置在加热元件的两端，关于该电参数检测器的位置和连接关系将在后述实施例说明，以下以电参数检测器为电流互感器为例进行说明。
58.图2是本技术实施例的故障预测方法示意图，如图2所示，该方法包括：
59.201，在满足预定条件时，执行断开所述第一开关的第一操作；
60.202，获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号。
61.在一些实施例中，该加热系统可以用于加热，在其完成预定的加热任务时，或者在某些工作状态下，可以进行该故障预测判定。例如，该加热系统可以用于电热水器，用于对用水进行加热，在加热的水温达到第一预设水温时，满足该预定条件。例如，该第一预设水温可以是用户设定的目标水温，也就是说，在达到目标水温时，执行断开所述第一开关的第一操作，由此，可以进行故障预测判定，且不会影响用户的正常用水，但本技术实施例并不以此作为限制，满足预定条件还可以包括开机(开始供电)，或者满足预定条件还可以包括加热元件累计运行时长大于预设时长，或者与前一次故障预测的执行间隔预设周期等，此处不再一一示例。
62.在一些实施例中，加热系统还可以包括用于检测加热后的水温的温控器，通过温
控器检测水温，在所述水温达到第一预设水温时，满足所述预定条件，执行断开所述第一开关的第一操作，也即温控器可以控制第一开关的断开。关于该温控器的位置和连接关系将在后述实施例说明。
63.在一些实施例中，加热系统还可以包括控制器和第一继电器(位置和连接关系将在后述实施例说明)，控制器和第一开关形成第一回路(例如控制器和第一开关通过导线连接形成第一回路)，该第一继电器和前述温控器设置在该第一回路上，用于控制第一开关的导通或断开。该第一继电器的数量与第一开关的数量对应，也就是一个第一继电器对应一个第一开关，对应的第一继电器和第一开关串联，温控器可以实时或周期向控制器上报检测到的水温，控制器判断上报的水温达到第一预设水温时，确定满足条件，执行第一操作，该第一操作包括：控制器向与第一开关对应的第一继电器发送断开信号，第一继电器可以看作中继，第一继电器断开后，相当于停止向第一开关通电，进而使第一开关断开。
64.在一些实施例中，以第一开关是交流接触器为例，在第一开关未出现故障时，如果向第一开关通电，其触点会吸合线圈，以此导通电路，如果停止向第一开关通电，则意味着其触点无法再吸合线圈，因此，第一开关也会断开，而在停止通电后，从触点吸合线圈的状态(闭合状态)到触点无法吸合线圈(自动断开状态)需要经过一定的时间th，也就是说该th是所述第一开关从闭合状态到所述第一开关正常自动断开所需的时长。但在第一开关出现故障时，例如，在触点黏连时，如果停止向第一开关供电，该触点仍会吸合线圈，第一开关无法自动断开。本技术实施例后文中涉及到的“第一开关自动断开”是指由于第一继电器的断开，而停止向第一开关通电后，从触点吸合线圈到触点无法吸合线圈，则表示第一开关自动断开了。
65.发明人发现，在第一开关可能快发生故障或可能要发生故障时，如果停止向第一开关供电，则第一开关从触点吸合线圈的状态转换到触点无法吸合线圈的状态所需要的时长将不再是th，因此，可以根据该时长进行故障预测，以下详细说明。
66.在一些实施例中，在202中，获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长t，在所述时长t不小于第一预设时长时，生成故障预测信号，例如，该第一预设时长可以是th或略大于th，本技术并不以此作为限制。
67.在一些实施例中，在第一开关断开后，与该第一开关闭合状态相比，可以看作电路中负载增加，导致干路电流值会减小(举例而言，当第一开关断开时，加热元件所在支路处于开路状态，加热元件停止运行，由此造成电路中负载阻值增大，进而引起干路电流减小)，因此，在停止向第一开关通电后，所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值，例如如果干路电流值变化，且变化超过预设值时，表明第一开关断开了，需要说明的是，还可以在对获取的干路电流值进行补偿和校正后，再将补偿和矫正后的干路电流值的变化与预设值进行比较，此处不再一一示例。该预设值(第二预设值)可以是小于或等于先前检测到的第一开关闭合时的干路电流值和该第一开关断开时的干路电流值的差值。
68.在一些实施例中，在执行所述第一操作后，开始计时，或者说，将执行第一操作的时刻作为时间起点，判定是否检测到干路电流变化超过预设值，如果检测到干路电流变化超过预设值，如前所述，表明第一开关断开了，进而，判断从时间起点起，到检测到干路电流变化超过预设值所经过的时长t，在所述时长t小于第一预设时长时，表示第一开关正常自动断开，在时长t不小于第一预设时长时，生成故障预测信号，该故障预警信号和/或系统维
护信号，也就是说，在时长t不小于第一预设时长时，表示实际上第一开关的自动断开经历了比第一开关从闭合状态切换到正常自动断开状态所需的时长更久的时间，但结果是第一开关还是自动断开了(未故障)，进一步表示第一开关有可能要发生故障或快发生故障，也就是实现了故障的预测。因此，在时长t不小于第一预设时长时，可以对第一开关要发生故障的可能性进行预判。另外，故障预测信号包括故障预警信号和/或系统维护信号，通过该故障预测信号可以提醒维护人员在开关真正故障前及时维护或保养开关。
69.在一些实施例中，加热系统还包括设置在所述加热单元的供电线路上且与所述第一开关串联的第二开关104；控制器与第二开关104形成第二回路(例如控制器和第二开关通过导线连接形成第二回路)。通过设置双开关控制加热元件的启停，由此可以在第一开关可能快要故障，或者发生故障时，断开第二开关进行电路保护，其中，加热系统还可以包括第二继电器(位置和连接关系将在后述实施例说明)，该第二继电器设置在第二回路上，第二继电器的数量与第二开关的数量对应，也就是一个第二继电器对应一个第二开关，对应的第二继电器和第二开关串联，但本技术实施例并不以此作为限制，也可以仅设置一个第二继电器，通过一个第二继电器控制所有第二开关的导通和断开。
70.以下说明如何控制第二开关的导通和断开。
71.在一些实施例中，在执行所述第一操作后，检测到被所述加热系统加热后的水温超过第二预设水温时，断开所述第二开关，所述第二预设水温大于第一预设水温。其中，在断开第一开关的第一操作执行后，如前所述，在第一开关可能快要故障或者发生故障时，自动断开的时间会比正常的th要更长，甚至无法自动断开，这时，该第一开关控制的加热元件仍然保持开启状态，持续对用水(例如电热水器)进行加热，则会导致水温继续上升，温控器持续检测并向控制器上报水温，控制器在判断温控器上报的水温达到第二预设水温时，向与第二开关对应的第二继电器发送断开信号，第二继电器可以看作中继，第二继电器断开后，相当于停止向第二开关通电，进而使第二开关断开，由于第二开关、第一开关和加热元件是串联的，第二开关断开后，同样可以控制加热元件停止运行。由此可以对电路进行保护，避免水温过热，避免加热元件损坏。
72.在以上示例中，第二开关的断开是由控制器主动控制的，但本技术实施例并不以此作为限制。加热系统还可以包括用于控制所述第二开关开闭的第三开关，该第三开关设置在第二回路上，被所述加热系统加热后的水温超过第三预设水温时，所述第三开关由导通状态切换到关断状态。该第三预设水温可以大于或等于第二预设水温，本技术实施例并不以此作为限制。该第三开关可以是高温极限开关，其具体实现方式可以参考现有技术，例如该高温极限开关可以是双金属片温度开关，在水温超过第三预设水温时，其中一个金属片的热膨胀系数大于另一个金属片，导致整个双金属片向一侧弯曲，从而第三开关断开，第三开关断开后，与其串联的第二开关被停止通电，因此也会断开，也就是说，在上述方式中，第二开关的断开是由第三开关被动触发的。关于该第三开关的位置和连接关系将在后述实施例说明。
73.发明人发现，在相关技术中，将第三开关和温控器设置在相同回路，在第一开关发生故障时，即使第三开关断开，也无法断开第一开关，那么该第一开关控制的加热元件仍然保持开启状态，持续对用水(例如电热水器)进行加热，则会导致水温继续上升。由上述实施例可知，温控器和第三开关分别设置在第一开关和第二开关所在的不同回路上，由此可以
在第一开关可能快要故障，或者发生故障时，通过第三开关断开第二回路进行电路保护，避免水温过热，避免加热元件损坏。另外，通过该第三开关还可以保证第二回路的有效断开，即使控制器未能及时、可靠地控制第二开关断开，仍然通过第三开关断开第二开关。
74.在一些实施例中，在202中，为了进一步提高故障预测的精度，且提高检测速度，可以在所述时长t不小于第一预设时长且不大于第二预设时长时，就确定所述第一开关异常自动断开，并生成所述故障预测信号，其中，所述第二预设时长大于所述第一预设时长。所述第二预设时长为预定值。例如，第二预设时长可以是预定值，该预定值是预先实验获取的第一开关发生较少局部黏连时从闭合状态切换到自动断开所需的时长；也就是说，如果在第一预设时长内没有检测到干路电流变化超过预设值，但是在第一预设时长到第二预设时长内检测到干路电流变化超过预设值，则表示第一开关有可能要发生故障或快发生故障，也就是实现了故障的预测。例如第一开关可能要发生故障或者快发生故障时包括第一开关可能存在局部黏连，由于仅存在局部黏连，这时第一开关还不算发生故障(如前所述，故障是指停止向第一开关供电，该触点仍会吸合线圈，第一开关无法自动断开)，在停止向第一开关通电后，第一开关仍然会自动断开，但也正是由于该局部黏连，第一开关自动断开所经历的时长要比其正常自动断开所经历的时长要更长但不会大于第二预设时长。
75.以上以第二预设时长为预设值为例说明，该第二预设时长还可以与第二开关有关。例如，所述第二预设时长不大于执行所述第一操作到所述第二开关断开所需的时长，如前所述，在断开第一开关的第一操作执行后，在第一开关可能快要故障或者发生故障时，自动断开的时间会比正常的th要更长，甚至无法自动断开，这时，该第一开关控制的加热元件仍然保持开启状态，持续对用水(例如电热水器)进行加热，则会导致水温继续上升，在水温超过第二预设水温时，控制器控制断开第二开关，在水温超过第三预设水温时，第三开关断开以被动断开第二开关，而第二开关断开，也会使得电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值，而这时电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值是由于第二开关断开导致的，而不是第一开关自动断开导致的，换句话说，如果电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时，第二开关还未断开(第二开关还没有被触发断开)，则表示第一开关是自动断开的，也就是说，如果时长t超过第一预设时长但不超过执行所述第一操作到所述第二开关断开所需的时长，则表示是第一开关自动断开导致的电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值，但该时长t超过第一预设时长，则表示该自动断开是异常的，需要生成所述故障预测信号。
76.由上述实施例可知，在电路存在第二开关的情况下，电参数的变化超过预设值并不一定是第一开关自动断开导致的，也有可能是第二开关断开导致的，因此，仅依靠电参数的变化和第一预设时长无法准确的预测第一开关自动断开是否异常，还需要结合第二预设时长，才能够准确的预测第一开关自动断开是否异常。
77.在一些实施例中，除了进行故障的预测，还可以进行故障的判定，所述方法还包括：
78.203，在第二预设时长的时长内所述电参数检测器未检测到电参数的变化超过预设值时，确定所述第一开关发生黏连，并生成故障信号。也就是说，在第二预设时长内，第一开关未自动断开，因此，所述电参数检测器未检测到电参数的变化超过预设值，则确定第一开关发生故障，即发生黏连。另外，例如，在第二预设时长不大于(例如等于)执行所述第一
操作到所述第二开关断开所需的时长时，在超过第二预设时长的时长内所述电参数检测器检测到电参数的变化超过预设值时，则表示电参数检测器检测到电参数的变化是由于第二开关断开导致的，第一开关在超过第二预设时长的时长内没有自动断开，也可以确定所述第一开关发生黏连，并生成故障信号，
79.在一些实施例中，在确定所述第一开关发生黏连时，所述方法还包括：断开所述第二开关。在该实施例中，不需要根据第二预设水温和第三预设水温控制第二开关的通断，而是在确定第一开关发生黏连时，控制器就向与第二开关对应的第二继电器发送断开信号，第二继电器断开后，相当于停止向第二开关通电，进而使第二开关断开，由此，进一步增加防护措施断开加热，停止机组加热，保护加热系统，延长加热系统使用寿命。
80.图4是本技术实施例的故障预测方法示意图，如图4所示，针对图1中的场景，该方法包括：
81.401，在温控器检测到水温超过第一预设水温时，执行断开该第一开关的第一操作；
82.402，执行断开第一开关的第一操作起的第一预设时长内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过预设值，在超过时，执行403，否则进入404；
83.403，确定第一开关正常无故障；
84.404，执行断开第一开关的第一操作起，超过第一预设时长，但在第二预设时长内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过预设值，在超过时，执行405，否则进入406；
85.405，生成故障预测信号；
86.406，确定第一开关黏连，断开第二开关。
87.图5是本技术实施例的故障预测方法示意图，如图5所示，针对图1中的场景，该方法包括：
88.501，在温控器检测到水温超过第一预设水温时，执行断开该第一开关的第一操作；
89.502，执行断开第一开关的第一操作起的第一预设时长内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过预设值，在超过时，执行503，否则进入504；
90.503，确定第一开关正常无故障；
91.504，水温超过第二预设水温或第三预设水温，断开第二开关(控制器主动断开或第三开关被动触发)；
92.505，执行断开第一开关的第一操作起，超过第一预设时长，到断开第二开关的时间内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过预设值，在超过时，执行506，否则进入507；
93.506，生成故障预测信号；
94.507，确定第一开关黏连。
95.关于401～406以及501～507的实施方式如前所述，此处不再重复。
96.以上示例中，以图1为例说明如何进行故障预测。针对图3中的场景，以下仅说明不同之处，在n大于1时，在温控器检测到水温到达第一预设水温时，对每个加热单元对应的第一开关都执行使其断开的第一操作，每个第一开关都有对应的第一继电器，具体执行第一
操作的实施方式如前所述，在各第一开关未故障时，在各第一开关断开后，与该各第一开关闭合状态相比，可以看作电路中负载增加，导致干路电流值会减小，因此，在停止向各第一开关通电后，所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值，表明各个第一开关均断开了，该预设值(第一预设值)可以是小于或等于先前检测到的各个第一开关闭合时的干路电流值和各个第一开关均断开时的干路电流值的差值。
97.在一些实施例中，针对n大于1的场景，获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号，此时仅可以表示n个第一开关中至少一个第一开关可能要发生故障，但无法确定是哪一个第一开关可能要发生故障，则该方法还包括：依次执行断开各个第一开关的第一操作，采用前述202～203中的方法针对各个第一开关进行故障预测，重复之处不再赘述。例如，针对4个加热单元，各自对应第一开关km1～km4，在水温达到第一预设水温时，控制器控制第一开关km1～km4各自的第一继电器断开，执行使第一开关km1～km4均断开的第一操作，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过预设值(第一预设值)，在超过时，获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值(第一预设值)时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号。但此时只能确定km1～km4中有第一开关有可能要发生故障，为了确定km1～km4中哪个第一开关有可能要发生故障，控制器控制第一开关km1对应的第一继电器断开，控制第一开关km2～km4各自的第一继电器导通，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过预设值(第三预设值，与各自第一开关对应，小于或等于km1闭合状态(其他开关均闭合)时检测到的电流与km1断开状态(其他开关均闭合)时检测到的电流的差值)，在超过时，获取从控制第一开关km1对应的第一继电器断开到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值(第三预设值)时经过的时长，在该时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号，表示第一开关km1可能要发生故障，在该时长小于第一预设时长时，控制器控制第一开关km2对应的第一继电器断开，控制第一开关km1，km3～km4各自的第一继电器导通，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过预设值(第三预设值，与各自第一开关对应，小于或等于km2闭合状态(其他开关均闭合)时检测到的电流与km2断开状态(其他开关均闭合)时检测到的电流的差值)，在超过时，获取从控制第一开关km2对应的第一继电器断开到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值(第三预设值)时经过的时长，在该时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号，表示第一开关km2可能要发生故障，在该时长小于第一预设时长时，控制器控制第一开关km3对应的第一继电器断开，依次类推，针对每个第一开关分别进行故障预测。
98.图6是本技术实施例的故障预测方法示意图，如图6所示，针对图3中的场景，该方法包括：
99.601，在温控器检测到水温超过第一预设水温时，执行断开全部n个第一开关的第一操作；
100.602，执行断开全部n个第一开关的第一操作起的第一预设时长内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过第一预设值，在超过时，执行603，否则进入604；
101.603，确定n个第一开关正常无故障；
102.604，执行断开n个第一开关的第一操作起，超过第一预设时长，但在第二预设时长
内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过第一预设值，在超过时，执行605，否则设p＝1，进入606；
103.605，生成故障预测信号；设p＝1；
104.606，判断p是否小于或等于n，在判断结果为是时，执行607，否则结束；
105.607，控制器控制断开第一开关kmp，但控制导通其他第一开关(通过控制与各第一开关对应的第一继电器)；
106.608，执行断开第一开关kmp的第一操作起的第一预设时长内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过第二预设值，在超过时，执行609，否则进入610；
107.609，确定第一开关kmp正常无故障；
108.610，执行断开第一开关kmp的第一操作起，超过第一预设时长，但在第二预设时长内，判断所述电参数检测器检测到的电参数的变化是否超过第二预设值，在超过时，执行611，否则进入612；
109.611，生成第一开关kmp的故障预测信号；p+1，并返回606；
110.612，确定第一开关kmp黏连；p＝p+1，并返回606。
111.在一些实施例中，在上述方法结束后，可以断开第二开关。或者，在610中，在水温超过第二预设水温或第三预设水温，断开第二开关(控制器主动断开或第三开关被动触发)，所述第二预设时长等于执行所述第一操作到所述第二开关断开所需的时长，本技术实施例并不以此作为限制。
112.值得注意的是，以上附图2和图4至图6仅对本技术实施例进行了示意性说明，但本技术不限于此。例如可以适当地调整各个操作之间的执行顺序，此外还可以增加其他的一些操作或者减少其中的某些操作。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图2和图4至图6的记载。
113.以上以电参数为电流为例进行说明，在电参数为电压时的实施方式类似，此处不再一一示例。
114.由上述实施例可知，获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号，由此，可以提前预测开关失效的可能性，以便维护人员在开关真正失效前及时维护或保养开关，延长加热系统的使用寿命。
115.另外，在电路中设置与第一开关串联的第二开关，通过设置双开关控制加热元件的启停，由此可以在第一开关可能快要故障，或者发生故障时，断开第二开关进行电路保护。由此可以对电路进行保护，避免水温过热，避免加热元件损坏。
116.另外，通过设计与第二开关断开的时间相关的第二预设时长，才能够准确的预测第一开关自动断开是否异常。
117.第二方面的实施例
118.本技术第二方面的实施例提供一种装置，图7是本技术实施例的加热系统故障预测装置构成示意图，图7是本技术实施例的故障预测装置的一个示意图，如图7所示，本技术实施例的故障预测装置700可以包括：至少一个接口(图7中未示出)，控制器701，存储器702；存储器702耦合到控制器701。其中，存储器702可存储各种数据；此外还存储程序703用于确定故障，并且在控制器701的控制下执行该程序703，并存储各种预设的阈值和预定的
条件等。
119.在一些实施例中，该控制器701可以实现第一方面实施例所述的故障预测方法，例如，该控制器701可以被配置为：在满足预定条件时，执行断开所述第一开关的第一操作；获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号。关于该控制器701的具体实现方式可以参考前述实施例，此处不再赘述。
120.值得注意的是，故障预测装置700还可以包括通信模块704，或者也并不是必须要包括图7中所示的所有部件；此外，故障预测装置700还可以包括图7中没有示出的部件，可以参考相关技术，此处不再一一举例，例如，该故障预测装置700还可以包括电参数检测器，该控制器701与该电参数检测器连接。
121.在本技术实施例中，控制器701有时也称为处理器或操作控件，可以包括微控制器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该控制器701接收输入并控制故障预测装置700的各个部件的操作。
122.在本技术实施例中，存储器702例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存各种信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且控制器701可执行该存储器702存储的该程序，以实现信息存储或处理等。其他部件的功能与现有类似，此处不再赘述。故障预测装置700的各部件可以通过专用硬件、固件、软件或其结合来实现，而不偏离本技术的范围。
123.例如，在该加热系统应用于电热水器时，控制器701可以与电热水器(加热系统)的控制器分开配置，例如将该控制器701配置为与电热水器(加热系统)的控制器连接的芯片等，二者可以互相控制，或者，也可以将控制器701的功能集成至电热水器(加热系统)自身的控制器中，本技术实施例并不以此作为限制。
124.第三方面的实施例
125.本技术第三方面的实施例提供一种电热水器。该电热水器可以是商用电热水器，但本技术实施例并不以此作为限制。图8是本技术实施例的电热水器示意图。如图8所示，电热水器800包括：
126.加热系统801，其包括电参数检测器以及至少一个加热单元，所述加热单元包括加热元件以及控制所述加热元件启停的第一开关，所述电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数；
127.加热系统故障预测装置802；
128.内胆803，所述加热元件用于加热所述内胆中的水。
129.在一些实施例中，加热系统801的工作电流可以是单相供电电流或三相供电电流，其具体的构成可以参考第一方面图1和图3所述，该加热系统故障预测装置802的实施方式可以参考第三方面的故障预测装置700，此处不再赘述。
130.在一些实施例中，故障预测装置802可以与电热水器(加热系统)的控制器分开配置，例如将该故障预测装置配置802为与电热水器(加热系统)的控制器连接的芯片等，二者可以互相控制，或者，也可以将故障预测装置802的功能集成至电热水器(加热系统)自身的控制器中，本技术实施例并不以此作为限制。
131.在一些实施例中，故障预测装置被配置为执行第一方面实施例中的故障预测方
法，具体可以参考第一方面的实施例，重复之处不再赘述。
132.值得注意的是，电热水器800还可以包括图8中没有示出的部件，可以参考相关技术，此处不再一一举例。
133.以下进一步对该加热系统801的结构进行说明，与第一方面的实施例重复之处不再赘述。图9是本技术实施例的加热系统构成示意图，如图9所示，加热系统电参数检测器901以及至少一个加热单元902，所述加热单元包括加热元件9021(eh1～eh5)以及控制所述加热元件启停的第一开关9022(km1～km5)，所述电参数检测器901用于检测所述加热元件的供电线路的电参数；例如，电参数检测器901包括用于检测所述加热元件的供电干路上的电流的电流互感器。电参数检测器901可以设置在供电干路上。
134.在一些实施例中，加热系统801还包括：控制器903、以及与控制器903连接的第一继电器904，该第一继电器904还与第一开关9022连接，该第一继电器904和第一开关9022一一对应，用于控制第一开关9022的通断，控制器903与第一开关9022(一个或多个)形成第一回路，该第一继电器设置在该第一回路上。
135.在一些实施例中，加热系统801还包括：与所述控制器电连接的、用于检测加热后的水温的温控器905，即在前述第一回路上设置有与所述控制器电连接的温控器，在所述温控器检测到水温达到第一预设水温时，所述控制器903执行断开所述第一开关的第一操作，具体控制方式可以参考第一方面的实施例。
136.在一些实施例中，加热系统801还包括：设置在所述加热单元的供电线路上且与所述第一开关串联的第二开关906；控制器903与所述第二开关906形成第二回路。其中，在加热系统包括n个加热单元时，也包括n个第一开关(对应n个第一继电器)和与n个第一开关一一对应的n个第二开关，每个第二开关与与其对应的一个第一开关串联。
137.在一些实施例中，加热系统801还包括：与控制器903连接的第二继电器907，用于控制第二开关906的通断，该第二继电器907设置在第二回路，还与第二开关906连接，该第二继电器907和第二开关906一一对应(即包括n个第二继电器907，n个第二继电器907同步地被控制器控制为导通或断开)，或者该第二继电器907用于控制所有第二开关906的通断(即包括1个第二继电器)。
138.在一些实施例中，在所述控制器执行所述第一操作后，所述温控器检测到水温超过第二预设水温时，所述控制器执行断开所述第二开关的第二操作，具体可以参考第一方面的实施例。
139.在一些实施例中，第一开关和/或所述第二开关包括交流接触器。
140.在一些实施例中，加热系统801还包括用于控制所述第二开关开闭的第三开关908，所述第三开关根据温度的变化在导通状态和关断状态之间进行切换。即在该第二回路上还设置有第三开关908，该第三开关可以是高温极限开关，在被所述加热系统加热后的水温超过第三预设水温时，所述第三开关由导通状态切换到关断状态。具体实施方式可以参考第一方面的实施例。
141.值得注意的是，加热系统801还可以包括图9中没有示出的部件，可以参考相关技术，此处不再一一举例。
142.本技术实施例还提供一种计算机程序，其中当在故障预测装置或电热水器中执行所述程序时，所述程序使得所述主控器执行第一方面实施例所述的故障预测方法。
143.本技术实施例还提供一种存储有计算机程序的存储介质，其中所述计算机程序使得故障预测装置或电热水器执行第一方面的实施例所述的故障预测方法。
144.结合本技术实施例描述的在数据发送装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图1所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(fpga)将这些软件模块固化而实现。
145.软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该软件模块可以存储在信息处理系统的存储器中，也可以存储在可插入信息处理系统的存储卡中。
146.针对图中描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本技术所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图中描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
147.以上结合具体的实施方式对本技术进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本技术保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本技术的精神和原理对本技术做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本技术的范围内。

技术特征：
1.一种加热系统故障预测方法，所述加热系统包括电参数检测器以及至少一个加热单元，所述加热单元包括加热元件以及控制所述加热元件启停的第一开关，所述电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数，其特征在于，所述方法包括：在满足预定条件时，执行断开所述第一开关的第一操作；获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热系统还包括用于检测加热后的水温的温控器，在所述水温达到第一预设水温时，满足所述预定条件。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电参数检测器包括用于检测所述加热元件的供电干路上的电流的电流互感器。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设时长是所述第一开关从闭合状态到所述第一开关正常自动断开所需的时长。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号包括：在所述时长不小于第一预设时长且不大于第二预设时长时，确定所述第一开关异常自动断开，并生成所述故障预测信号，其中，所述第二预设时长大于所述第一预设时长。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述故障预测信号包括故障预警信号和/或系统维护信号。7.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第二预设时长的时长内所述电参数检测器未检测到电参数的变化超过预设值时，确定所述第一开关发生黏连，并生成故障信号，其中，所述第二预设时长大于所述第一预设时长。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加热系统还包括设置在所述加热单元的供电线路上且与所述第一开关串联的第二开关；所述第二预设时长为预定值或所述第二预设时长不大于执行所述第一操作到所述第二开关断开所需的时长。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加热系统还包括与所述第一开关串联的第二开关；所述第二预设时长为预定值或所述第二预设时长不大于执行所述第一操作到所述第二开关断开所需的时长。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在执行所述第一操作后，检测到被所述加热系统加热后的水温超过第二预设水温时，断开所述第二开关，所述第二预设水温大于第一预设水温。11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述加热系统还包括用于控制所述第二开关开闭的第三开关，被所述加热系统加热后的水温超过第三预设水温时，所述第三开关由导通状态切换到关断状态。12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在确定所述第一开关发生黏连时，所述方法还包括：断开所述第二开关。13.根据权利要求1或8或9所述的方法，其特征在于，所述第一开关和/或所述第二开关
包括交流接触器。14.一种加热系统故障预测装置，包括控制器，所述控制器被配置为执行权利要求1至13中的任一项所述的加热系统故障预测方法。15.一种电热水器，其特征在于，所述电热水器包括：加热系统，其包括电参数检测器以及至少一个加热单元，所述加热单元包括加热元件以及控制所述加热元件启停的第一开关，所述电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数；权利要求14所述的加热系统故障预测装置；内胆，所述加热元件用于加热所述内胆中的水。16.根据权利要求15所述的电热水器，其特征在于，所述电参数检测器包括用于检测所述加热元件的供电干路上的电流的电流互感器。17.根据权利要求15所述的电热水器，其特征在于，所述加热系统还包括：与所述控制器电连接的、用于检测加热后的水温的温控器，在所述温控器检测到水温达到第一预设水温时，所述控制器执行断开所述第一开关的第一操作。18.根据权利要求17所述的电热水器，其特征在于，所述加热系统还包括：设置在所述加热单元的供电线路上且与所述第一开关串联的第二开关；在所述控制器执行所述第一操作后，所述温控器检测到水温超过第二预设水温时，所述控制器执行断开所述第二开关的第二操作。19.根据权利要求15或18所述的电热水器，其特征在于，所述第一开关和/或所述第二开关包括交流接触器。20.根据权利要求18所述的电热水器，其特征在于，所述加热系统还包括用于控制所述第二开关开闭的第三开关，所述第三开关根据温度的变化在导通状态和关断状态之间进行切换。21.根据权利要求20所述的电热水器，其特征在于，所述第三开关为高温极限开关，在被所述加热系统加热后的水温超过第三预设水温时，所述第三开关由所述导通状态切换到所述关断状态。

技术总结
本申请实施例公开了一种加热系统故障预测方法，装置以及电热水器，所述加热系统包括电参数检测器以及至少一个加热单元，所述加热单元包括加热元件以及控制所述加热元件启停的第一开关，所述电参数检测器用于检测所述加热元件的供电线路的电参数，所述方法包括：在满足预定条件时，执行断开所述第一开关的第一操作；获取从执行所述第一操作到所述电参数检测器检测到的电参数的变化超过预设值时经过的时长，在所述时长不小于第一预设时长时，生成故障预测信号。通过本申请实施例，可以提前预测开关失效的可能性，以便维护人员在开关真正失效前及时维护或保养开关，延长加热系统的使用寿命。使用寿命。使用寿命。


技术研发人员：陈涛 刘书锋 马鸿飞
受保护的技术使用者：艾欧史密斯（中国）热水器有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/23