CN105191490A

CN105191490A - 感应炉灶面及它的控制方法

Info

Publication number: CN105191490A
Application number: CN201480010643.2A
Authority: CN
Inventors: S.G.多加纳伊; B.艾特金
Original assignee: Arcelik AS
Current assignee: Arcelik AS
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2015-12-23
Also published as: EP2962527B1; WO2014131721A1; EP2962527A1

Abstract

本发明涉及一种感应炉灶面，其包括至少一个烹饪分区，该分区具有多于一个同轴及嵌套区域，分别构成烹饪分区的区域的多于一个的线圈，提供分别驱动构成各区域的线圈的发生器，提供当烹饪器皿放置在烹饪分区上时分别探测每个线圈的负荷的传感单元，以及控制单元，当烹饪分区被用户操作时，首先操作对应于最外侧区域的发生器，通过信号驱动构成最外侧区域的线圈，就相应的线圈电流的关系判定烹饪器皿是否被置于烹饪分区上和覆盖最外侧区域。

Description

感应炉灶面及它的控制方法

本发明涉及一种感应炉灶面，它适用于加热具有不同直径的烹饪器皿。

白色家电产品（whitegoods）生产者已经设计出大量不同类型的炉灶面，它们可以通过电能产生热量。其中，通过感应方法为铁磁底的烹饪器皿提供加热的炉灶面是受用户广泛欢迎的，因为它们在电能方面提供节省。

在感应炉灶面内，打算用于大直径的烹饪器皿的烹饪分区一般由单个线圈构成。但小直径烹饪器皿放置在这个打算用于大直径烹饪器皿的烹饪分区上并加热时，通常会出现问题，因为构成感应炉灶面的线圈被设计成以使得和铁磁底的烹饪器皿一起构成完整电路。当用户在打算用于大直径烹饪器皿的烹饪分区上放置并试图加热小直径烹饪器皿时，大电流流过该线圈并且这些大电流可以永久性地损坏感应炉灶面的操作。这些故障引发用户投诉以及增加报告给有关服务部门的故障数量。

为了解决这个问题，白色家电产品生产者用同轴感应线圈构成大直径烹饪分区。同轴感应线圈以一个在另一个之内的方式放置。这些线圈可以彼此独立地被驱动。这样，大和小直径的两种烹饪器皿能在同一个烹饪分区上被加热。

白色家电产品生产者还设计了感应炉灶面，当烹饪分区被用户操作时，这些炉灶面可以自动检测放置于火炉子上的烹饪器皿的直径，并驱动被烹饪器皿覆盖的线圈以为用户提供方便。

在现有技术美国专利申请No.US2001/0025848A1中，一种感应加热设备被解释为包含一个烹饪区域，这个区域由多于一个同轴线圈构成，这适用于加热具有不同直径的烹饪器皿。

本发明的目的是实现一种感应炉灶面，及其相关控制方法，以允许独立于用户有效的判定放置于烹饪分区上的烹饪器皿的直径及要操作的相应线圈，并允许防止故障来保护炉灶面，并通过不操作未由烹饪器皿覆盖的构成该烹饪分区面积的线圈提供节能。

为了实现本发明的目的而完成的和在附加的权利要求中阐述的感应炉灶面适合加热至少两个具有不同直径的烹饪器皿，并包括至少一个烹饪分区，烹饪分区具有多于一个同轴且嵌套的区域，分别地构成烹饪分区的面积的线圈，多于一个的发生器，每个分别驱动构成每个区域的线圈，传感单元，当烹饪器皿放置在烹饪分区上时，分别提供探测每个线圈的负荷，和控制单元，当烹饪分区由用户操作时，控制单元首先操作对应于最外侧区域的发生器，通过一个信号，控制单元驱动构成最外侧区域的线圈，就各自线圈电流的关系和由传感单元探测到的驱动信号，判定放置在烹饪分区上的烹饪器皿是否覆盖了最外侧区域，并且控制单元提供烹饪器皿加热，这通过让发生器驱动构成最外侧区域和内侧区域的线圈和当放在烹饪分区上的烹饪器皿被探测到覆盖最外侧区域来完成，并且当放置在烹饪分区的烹饪器皿被探测到没有覆盖最外侧区域时相应地对每个内侧区域从外侧向内地重复上述步骤，直到到达最内侧区域。

当由同轴和嵌套的线圈构成的烹饪分区被用户操作时，首先最外侧线圈由PMW信号驱动并根据所述信号和线圈电流的关系判定烹饪器皿是否覆盖了外部线圈的表面。如果烹饪器皿的底部覆盖了最外侧线圈，内侧和外侧线圈都通过为最内侧线圈决定的频率一起被驱动。这样，由于驱动频率的差别而引致的干扰噪声就被避免。如果烹饪器皿的底部没有覆盖外侧线圈，这时通过同样的方法来判定是否下一个内侧线圈被烹饪器皿所覆盖。这个过程被继续直到最内侧线圈。通过这个方法，如果一个烹饪器皿被放置在烹饪分区上以至于覆盖到最外侧线圈，在有限的控制步骤后，加热过程可以被启动。这不需要逐一控制内侧线圈。

感应炉灶面自动探测烹饪器皿和判定合适的线圈结构来节能，这样得以将希望的能量输送到烹饪器皿。

通过本发明的算法，通过不操作未被烹饪器皿覆盖的线圈来提供节能。另外，通过多个嵌套线圈的设计，在大直径烹饪分区上加热小直径烹饪器皿时会永久性破坏系统的高电流被避免。而且，通过在大直径烹饪分区上加热小直径烹饪器皿，也维持了用户的满意度。探测烹饪器皿及驱动线圈在完全不依赖用户下实现。

为了获得本发明目的的与感应炉灶面有关的模型实例及被实现的控制方法在附图中被示出，其中：

图1–展示了一个控制单元在本发明的实例中执行的算法。

图2–是本发明一个实例的发生器，整流器和感应线圈电路的示意图。

图3–是本发明一个实例的烹饪分区的内侧和外侧区域的视图。

图中所示的元件如下编号：

1.第一个发生器

2.第二个发生器

3.内侧线圈

4.外侧线圈

5.IGBT晶体管

6.二极管

7.电容

8.第一个IGBT驱动

9.第二个IGBT驱动

10.PWM信号线

11.整流器

12.干线插口

13.烹饪分区

14.内侧区域

15.外测区域

16.感应炉灶面

感应炉灶面（16）适合用于加热至少两个具有不同直径的烹饪器皿和包括：

-至少一个烹饪分区(13)，具有多于一个同轴且嵌套的区域（14，15），例如一个内侧区域（14）和一个外侧区域（15），

-一个置于另一个之内的多于一个线圈（3，4），构成烹饪分区（13）的区域（14，15），例如一个内侧线圈（3）和一个外侧线圈（4），

-多于一个发生器（1，2），使得内侧和外侧线圈（3，4）可以被独立驱动，

-传感单元，当烹饪器皿被置于烹饪分区（13）之上时，用于探测探测线圈（3，4）的电力负荷，

-控制单元

·当烹饪分区（13）被用户操作时，控制单元首先操作对应于最外侧区域（15）的发生器（2）及使得构成最外侧区域（15）的线圈（4）通过带有驱动信号的PWM（功率宽度调制）信号线（10）被驱动，

·根据由传感单元和驱动信号探测到的相应线圈（3，4）电流的关系，控制单元判定被置于烹饪分区（13）之上的烹饪器皿是否覆盖了最外侧区域（15），

·当被置于烹饪分区（13）之上的烹饪器皿被判定覆盖最外侧区域（15）时，控制单元使得发生器（1，2）驱动构成最外侧区域（15）和内侧区域（14）的线圈（3，4），

·当放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿被判定没有覆盖最外侧区域（15）（图2和图3）时，控制单元以直到到达最内侧区域（14）的顺序从外侧向内对每一个内侧区域（14）重复上述步骤。

这样，当用户放置小直径烹饪器皿在大直径烹饪分区（13）上用于加热时，使得烹饪器皿的直径可以自动和独立于用户被判定，仅用尽可能有限数量的控制步骤和花费较小量的电能。

为线圈（3，4）提供驱动的每一个发生器（1，2）包括两个IGBT类型的晶体管（5），两个二极管（6）和两个电容（7）（图2）。另外，每个发生器（1，2）包括一个IGBT驱动（8，9）用于驱动IGBT晶体管（5）（图2）。IGBT驱动（8，9）通过PWM信号线（10）产生驱动信号和驱动IGBT晶体管（5）（图2）。在干线插口（12）处的交流电流在通过一个整流器（11）（图2）被转化为直流后被传给发生器（1，2）。

在本发明的一个实例中，控制单元，

-在烹饪分区（13）被用户操作后，使得传感单元分别探测以接着的预定时间间隔和/或条件被驱动用于加热烹饪器皿的线圈（3，4）的电力负荷，

-根据探测结果，判定烹饪器皿是否被调换或者是否正放在烹饪分区（13）上，

-当烹饪器皿被判定未被调换，继续操作发生器（1，2）及

-当烹饪器皿被探测到被调换，根据传感单元的探测，判定放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖在哪个区域（14，15）和使得发生器（1，2）只驱动构成被烹饪器皿(图2和图3)覆盖的区域（14，15）的线圈（3，4）。

这样，线圈（3，4）可以防止因过大电流被损坏，万一用户例如更换大直径烹饪器皿为小直径烹饪器皿或者在感应炉灶面（16）操作情况下将烹饪器皿从烹饪分区（13）移走。

在本发明的一个实例中，控制单元

-使得线圈（3,4）可以通过带有相同频率的驱动信号（图2）的发生器（1，2）被驱动，线圈（3,4）构成被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖的区域（14，15）。这样，可能由驱动频率的差异产生的干扰噪声被防止。

在本发明的一个实例中，发生器（1，2）通过PWM信号线（10）以一个PWM驱动信号来驱动每个线圈（3，4）。控制单元还

-使得依据用户的输入通过发生器（1，2）以驱动信号来驱动构成被探测到由放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖的区域（14，15）的线圈（3，4），这样使得线圈（3，4）为每一个单元区域传输接近等量的电能到烹饪器皿（图2）。

这样，使烹饪器皿的底部能被均匀加热。

在本发明的一个实例中，感应炉灶面（16）包括多于一个线圈（3，4），线圈（3，4）同轴且在烹饪分区（13）下方一个置于另一个之内放置（图3）。每个线圈（3，4）构成烹饪分区（13）的不同的区域（14，15）并由分开的发生器（1，2）驱动。这样，使具有不同直径的烹饪器皿能被加热。线圈（3，4）具有圆形横截面。

在本发明的一个实例中，由控制单元执行的算法在图1示出。

在本发明的一个实例中，通过感应炉灶面（16）的控制单元执行的控制方法包括这些步骤：

-当烹饪分区（13）被用户操作时（S1），首先操作对应于最外侧区域（15）的发生器（2）和通过一条PWM信号线（10）以驱动信号驱动构成最外侧区域（15）的线圈（4）（S2），

-根据由传感单元探测的相应线圈电流和驱动信号的关系判定放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿是否覆盖最外侧区域（15）（S2，S3），

-当放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿被判定覆盖最外侧区域（15）时（S3），通过发生器（1，2）驱动构成最外侧区域（15）和内侧区域（14）的线圈（3，4）（S4），

-当置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿被判定未覆盖最外侧区域（15）时（S3）（图1），以那样的顺序从外侧向内为每个内侧区域（14）重复上述步骤直到到达最内侧区域（14）。

在本发明的一个实例中，由控制单元执行的控制方法还包括以下步骤：

-在烹饪分区（13）被用户操作后（S1），由传感单元以接着的预定时间间隔分别探测被驱动用于加热烹饪器皿的线圈（3，4）的电力负荷（S2，S5），

-根据探测结果（S3，S6，S8）判定烹饪器皿是否被更换或者是否出现在烹饪分区（13）上，

-当烹饪器皿被判定未被更换时（S3，S6，S8），继续操作发生器（1，2）（S9），

-当烹饪器皿被判定被更换时（S3，S6，S8），判定放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖了哪个区域（14，15）和通过发生器（1，2）仅驱动构成被烹饪器皿覆盖的区域（14，15）的线圈(3,4）（S4，S7，S9）（图1）。

在本发明的一个实例中，由控制单元执行的控制方法中还包括：

-在通过发生器（1，2）（图1）驱动构成被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖的区域（14，15）的线圈（3，4）（S4，S7）的步骤中，线圈（3，4）被具有相同频率的驱动信号驱动（S4，S7）。这样，由于驱动频率差异可能产生的干扰噪声被防止。

在本发明的一个实例中，由控制单元执行的控制方法中还包括,

-根据用户的输入，线圈（3，4）通过PWM信号线（10）以驱动信号被发生器（1，2）驱动（S4，S7），并且使得在驱动构成被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖的区域（14，15）的线圈（3，4）（S4，S7）的步骤中接近等量的能量被传输至每个单元区域的烹饪器皿。

这样，依据从控制面板被用户输入的信号，使烹饪器皿能在不同温度下被加热。这样，使烹饪器皿的底部能被均匀加热。

由感应炉灶面（16）的控制单元执行的控制程序使得感应炉灶面（16）实现任何一个上述控制方法中的所有步骤。在控制单元内的记录媒体是一种适合通过微处理器被读取的记录媒介，并且本发明的控制程序被记录于其上。

Claims

1.适合用于加热具有至少两个直径的烹饪器皿的感应炉灶面（16），包括

至少一个烹调分区（13），具有多于一个同轴并嵌套的区域（14，15），

一个设置在另一个之内的多于一个同轴内侧和外侧线圈（3，4），构成烹饪分区（13）的区域（14，15），

多于一个发生器（1，2），分别提供内侧和外侧线圈（3，4）的驱动，以及

传感单元，当烹饪器皿被放置于烹饪分区（13）上时，用于探测线圈（3，4）上的电力负荷，

其特征在于控制单元

当烹饪分区（13）被用户操作时，首先操作对应于最外侧区域（15）的发生器（2），并使得构成最外侧区域（15）的线圈（4）通过PWM信号线（10）由驱动信号驱动，

根据由传感单元探测的相应线圈电流和驱动信号的关系，判定放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿是否覆盖最外侧区域（15），

当被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿被判定覆盖最外侧区域（15）时，通过发生器（1，2）为构成最外侧区域（15）和内侧区域（14）的线圈（3，4）提供驱动，

当被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿被判定没有覆盖最外侧区域（15）时，以直到到达最内侧区域（14）的顺序从外侧向内为每个内侧区域（14）重复上述步骤。

2.如权利要求1所述的感应炉灶面（16），其特征在于控制单元

在烹饪分区（13）被用户操作后，使得传感单元分别探测以接着的预定时间间隔被驱动的线圈（3，4）的电力负荷，

根据探测结果，判定烹饪器皿是否被更换或者是否出现在烹饪分区（13）上，

当烹饪器皿被判定为未被更换时，继续发生器（1，2）的操作，

当烹饪器皿被判定为被更换时，根据传感单元的探测结果，判定哪个区域（14，15）被置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖，并使得发生器（1，2）仅驱动构成由烹饪器皿覆盖的区域（14，15）的线圈（3，4）。

3.如权利要求1或者2所述的感应炉灶面（16），其特征在于控制单元

通过相同频率的信号使得发生器（1，2）驱动构成由放置在烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖的区域（14，15）的线圈（3，4）。

4.如权利要求1到3任何一个所述的感应炉灶面（16），其特征在于

发生器（1，2），其通过PWM驱动信号提供每个线圈（3，4）的驱动，以及

控制单元，使得由放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿所覆盖的线圈（3，4）根据具有有PWM驱动信号的用户的输入被发生器（1,2）驱动，以使线圈（3，4）为每个单元区域传递大致等量的能量到烹饪器皿。

5.控制方法，通过如权利要求1到4任何一个所述的感应炉灶面（16）的控制单元执行，包括如下步骤：

-当烹饪分区（13）被用户操作时首先操作对应于最外侧区域（15）的发生器（2）（S1）并通过PWM信号线（10）以驱动信号驱动构成最外侧区域（15）的线圈（4）（S2），

-根据由传感单元探测的相应线圈电流和驱动信号的关系判定放置于烹饪分区（13）之上的烹饪器皿是否覆盖最外侧区域（15）（S2，S3），

-当被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿被判定覆盖最外侧区域（15）时（S3）由发生器（1，2）驱动构成最外侧区域（15）和内侧区域（14）的线圈（3，4）（S4），

-当放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿被判定没有覆盖最外侧区域（15）时（S3）以那样的顺序从外侧向内为每个内侧区域（14）重复上述步骤直到到达最内侧区域（14）。

6.如权利要求5所述的控制方法，通过控制单元执行并且包括如下步骤：

在烹饪分区（13）被用户操作后（S1），以随后的预订时间间隔通过传感单元探测被驱动用于加热烹饪器皿的线圈（3，4）的电力负荷（S2，S5），

根据探测结果判定烹饪器皿是否被更换或者是否出现在烹饪分区（13）上（S3，S6，S8），

当烹饪器皿被判定没有被更换时（S3，S6，S8），继续发生器（1，2）的操作（S9），

当烹饪器皿被探测到被更换时（S3，S6，S8），依靠传感单元判定哪个区域（14，15）被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖，并仅驱动构成被烹饪器皿覆盖的区域（14，15）的线圈（3，4）（S4，S7，S9）。

7.如权利要求5或者6所述的控制方法，通过控制单元执行，其中

在被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖的线圈（3，4）被驱动（S4，S7）的步骤中线圈（3，4）被具有相同频率的驱动信号驱动。

8.如权利要求5到7任何一个所述的控制方法，其中

依靠用户的输入线圈（3，4）被以驱动信号驱动,以使在驱动被放置于烹饪分区（13）上的烹饪器皿覆盖的线圈（3，4）（S4，S7）的步骤中线圈（3，4）传输大致等量的能量到每个单元区域的烹饪器皿。