CN101529684B - 用于保护加热元件的方法和加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于防止具有至少一个电压抽头(6)的加热元件(4)过热的方法，该方法包括如下步骤：确定加热元件限制值，确定至少一个电压抽头限制值，检测所述加热元件(4)的值和所述至少一个电压抽头的值，以及如果超过所述加热元件限制值或所述至少一个电压抽头限制值，则停用所述加热元件(4)。本发明还包括加热设备(2)以及具有这种加热设备(2)的导水家用电器。

Description

用于保护加热元件的方法和加热设备

技术领域

本发明涉及防止具有至少一个电压抽头的加热元件过热的方法。本发明还涉及加热设备以及具有这种加热设备的导水家用电器。

背景技术

具有电动操作的电阻加热元件的加热设备需要防过热保护，特别是在诸如热水器、咖啡机、洗碗机或者洗衣机的导水家用电器中使用这些加热设备时。在这种情况下，为了提供防过热保护，通过在加热操作期间测量加热电流和电压而确定(ascertain)加热电阻，并且如果超出固定的限制值(limit value)则切断加热。然而这需要对加热电流和电压进行具有长期稳定性和非常精确的测量。此外，为了允许实现具有需要精确度的电流测量装置，制造用的加热电阻只能具有微小的制造公差。然而，影响相对小表面区域的临界局部过热情况是有问题的，这同样会导致加热元件的损坏。这是因为无法将这种情况与影响大表面区域的非临界升温区分开。

因此，本发明的目的在于提供用于保护加热元件的改进的方法，该方法对于制造公差是中性的，可以以低廉的费用实现并且允许对局部过热进行可靠检测。

发明内容

本发明的目的通过用于防止具有至少一个电压抽头的加热元件过热的方法来实现，所述方法包括如下步骤：

-确定加热元件限制值，

-确定至少一个电压抽头限制值，

-检测所述加热元件的值以及所述至少一个电压抽头的值，以及

-如果超过所述加热元件限制值或所述至少一个电压抽头限制值，则停用所述加热元件。

在这种情况下，根据本发明的方法利用了如下事实：利用具有至少一个电压抽头的加热元件来检测该加热元件的进一步特性值，并且使用所述进一步特性值进行评估。在这种情况下，连续地或者以预置的采用频率对所述加热元件的值和所述至少一个电压抽头的值进行检测意味着也可以可靠地识别出局部过热的情况。此外，本方法还消除了制造公差的影响。

在这种情况下，优选地规定使用至少一个电阻值来确定限制值。这里，该至少一个电阻值可以是加热元件的电阻值，利用监控装置并且根据流经该加热元件的电流以及在该加热元件处的压降来确定该电阻值。接着在操作期间连续地或者以预置的采样频率监控该电阻值，并且将该电阻值与先前确定的和保存的加热元件限制值进行比较，从而，如果超过所确定的加热元件限制值，则停用所述加热元件。代替使用电阻值，可选地也可以使用电导值。

此外，优选地规定使用至少一个电压比来确定限制值。在这种情况下，电压比是通过所述至少一个电压抽头的压降与通过所述加热元件的压降的比率。如果在所述加热元件上提供多个电压抽头，根据电压抽头的数目，确定关于在所述加热元件处的压降的电压比的相应数目。在操作期间，利用监控装置连续地或者以预置的采样频率来检测多个电压抽头处的各自压降，并将该各自的压降与先前确定的电压抽头限制值进行比较。一旦有值超过预置的电压抽头限制，则停用加热元件。

因此，在优选实施例中规定在初始化步骤中执行如下步骤：

-确定加热元件限制值，以及

-确定至少一个电压抽头限制值。

换句话说，在新的状态下，在制造过程中，在初始化步骤期间对加热元件进行加热并且进行自校准，其中检测流经该加热元件的电流、通过该加热元件的电压降以及电压抽头处的电压降。在接下来的步骤中，根据这些确定的测量值获得并保存相应的限制值，换句话说，获得并保存加热元件限制值和至少一个电压抽头限制值。为了增加可靠性，可以在这种情况下提供与校正因子的乘积。接着将监控装置转变到监控模式，在该监控模式中，仅连续地或者以预置的采样频率对加热元件限制值和至少一个电压抽头限制值进行检测，并且如果超过限制值则停用加热元件。

本发明还包括加热设备，该加热设备包括具有至少一个电压抽头的至少一个加热元件，并且具有用于监控加热元件的监控装置，设计该加热设备以使得对超过至少一个预置的限制值做出响应而停用所述加热设备。该设备通过提供附加的电压抽头而能够以简单的方式可靠地检测局部过热的情况并且同时通过与预置的限制值进行比较来补偿所使用的组件中的制造公差。

为此，优选地规定所述至少一个预置的限制值是电阻值，利用电流和电压测量来检测所述电阻值。例如，这可以是加热设备的加热元件的加热元件限制值。类似地，也可以使用相应的电导值。

此外，优选地规定所述至少一个预置的限制值是电压比，根据在所述加热元件处的压降以及在所述至少一个电压抽头处的电压降来获得所述电压比。关于所述预置的限制值，例如，可以是所述至少一个电压抽头限制值。

在优选实施例中规定所述加热设备具有用于检测流经所述加热元件的电流的电流测量模块，以便于因此确定所述加热元件的电阻值。在这种情况下，通过测量通过分流电阻的压降来执行所述电流测量。

此外优选地规定所述监控装置具有存储器，可以在所述存储器中保存所述至少一个预置的限制值。这使得可以在初始化操作中，例如，检测加热元件限制值以及至少一个电压抽头限制值，以及根据这些各自的限制值进行确定，可以将所述各自的限制值保存到所述存储器中。完成所述初始化操作之后，接着监控装置中的微控制器存取所保存的限制值以能够执行与连续地或者以预置的采样频率检测的所述加热元件的值和所述至少一个电压抽头的值的比较。

本发明还包括具有根据本发明的至少一个加热设备的导水家用电器，诸如热水器、咖啡机、洗碗机或者洗衣机。

附图说明

下面将参考附图描述本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的加热设备的示意图。

具体实施方式

根据本发明的加热设备2具有加热元件4，该加热元件4是在厚膜工艺中具有本质上拉长形状的电加热元件。在本示例性实施例中，加热元件4具有两个电压抽头6。然而，也可以可选地提供不同数目的电压抽头。

加热设备2具有用于提供电能的连接22，当继电器开关16闭合时，该电能流经加热元件4。与加热元件4串联地布置分流电阻10，该分流电阻10用于对流经加热元件4的电流进行电流测量。

加热设备2还包括变换器单元12，该变换器单元用于调节加热元件4的输入电压、通过分流电阻10的压降以及通过电压抽头6的压降。

此外，加热设备2包括监控装置8，该监控装置8具有微控制器(未示出)和存储器(未示出)。微控制器的输入侧被连接到电压转换器单元8并且该微控制器的输出侧具有到继电器14的可操作连接。监控装置8还被连接到基准电压源20。

下面将描述根据本发明的加热设备2的操作模式。

在初始化步骤中，在将操作电压施加到连接22之后，利用分流电阻10首先检测通过加热元件4的压降，并且还检测流经加热元件4的电流。在通过变换器单元12对这些数值进行调节之后，将这些数值传送到具有微控制器的监控装置8，并且根据这些数值来确定电阻值的限制值。在这种情况下，可以将通过测量技术确定的限制值乘以预置的校正因子。接着将该值作为预置的加热元件限制值而保存在存储器中。

在下一步骤中，在电压抽头6处检测压降值，使用变换器单元12对该值进行调节并且将该值传送到具有微控制器的监控单元8。随后对于每个电压抽头6，确定关于通过加热元件4的压降的电压比，并将该电压比作为电压抽头限制值而保存在存储器中，对此同样可以提供与预置的校正因子的乘积。此外，可以获得两个电压抽头6的电压比并将该电压比作为另外的限制值进行保存。这样就完成了初始化操作。

然而，在操作期间，通过连接到连接22的电压源为加热设备2再次提供电能，当继电器开关16闭合时，这将使电流流经加热元件，引起加热元件4加热。利用变换器单元12和监控装置8，连续地或者以预置的采样频率检测流经加热元件4的电流以及通过加热元件4的压降，其中利用分流电阻10来检测流经加热元件4的电流。随后，根据流经加热元件4的电流以及通过加热元件4的压降来确定当前电阻值，将该当前电阻值与在初始化步骤中确定和保存的加热元件限制值进行比较。如果当前电阻值大于预置的加热元件限制值，则该监控装置阻止将电流提供给继电器14，这导致继电器开关16打开并因此使加热元件4与电压源断开。

此外，连续地或者以预置的采样频率检测电压抽头6处的压降，并获得电压抽头6处的电压与电压元件4处的压降的比率。此外，还可以获得电压抽头6处的两个电压的比率。将这些数值与保存的预置的电压抽头限制值进行比较。如果当前电压抽头限制值之一超过相应的的预置的电压抽头值，则监控装置8类似地阻止电流再次流经继电器14，导致继电器开关16打开并且使加热电阻4与电压源断开。

因此，根据本发明的加热设备提供了对于加热元件的可靠的防过热保护。

附图标记列表

2加热设备

4加热元件

6电压抽头

8电压装置

10分流电阻

12变换器单元

14继电器

16继电器开关

20基准电压

22连接

Claims (9)

1.一种用于防止具有至少一个电压抽头(6)的加热元件(4)过热的方法，所述方法包括如下步骤：

-确定加热元件限制值，

-确定至少一个电压抽头限制值，

-检测所述加热元件的值和所述至少一个电压抽头的值，以及

-如果超过所述加热元件限制值或所述至少一个电压抽头限制值，则停用所述加热元件(4)，

其特征在于，在所述加热元件(4)上提供多个电压抽头(6)并且为了限制值确定的目的使用相应数目的电压比，所述电压比是通过所述至少一个电压抽头的压降与通过所述加热元件的压降的比率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用至少一个电阻值来确定限制值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在初始化步骤中执行如下步骤：

-确定加热元件限制值，以及

-确定至少一个电压抽头限制值。

4.一种加热设备(2)，包括具有至少一个电压抽头(6)的至少一个加热元件(4)，并且具有用于监控所述加热元件(4)的监控装置(8)，设计所述加热设备(2)以使得对超过至少一个预置的限制值做出响应而停用所述加热设备(2)，

其特征在于，在所述加热元件(4)上提供多个电压抽头(6)并且预置的限制值是电压比，所述电压比是通过所述至少一个电压抽头的压降与通过所述加热元件的压降的比率。

5.如权利要求4所述的加热设备，其特征在于，至少一个预置的限制值是电阻值。

6.如权利要求4或5所述的加热设备，其特征在于，所述加热设备提供有电流测量模块，用于检测流经所述加热元件的电流。

7.如权利要求4到5中的任意一项所述的加热设备，其特征在于，在初始化步骤中确定至少一个预置的限制值。

8.如权利要求4或5所述的加热设备，其特征在于，所述监控装置(8)具有存储器，所述至少一个预置的限制值被保存在所述存储器中。

9.一种导水家用电器，具有如前述权利要求4到8中的任意一项所述的加热设备(2)。

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