CN105230121B - 检测感应灶具上的炊具的方法、感应灶具和烹饪器具 - Google Patents

Abstract

本申请具体是涉及一种检测感应灶具(1)上的炊具(3)的方法，该感应灶具包括多个感应加热线圈(2)，每个感应加热线圈被适配成用于在激活状态下加热放置在感应灶具(1)上的炊具(3)。使用所提出的方法，检测炊具(3)是基于通过至少一个非活跃感应加热线圈(6)中的寄生电磁耦合效应的作用由至少一个活跃感应加热线圈(4)产生的多个信号的。

Description

检测感应灶具上的炊具的方法、感应灶具和烹饪器具

本申请具体涉及一种检测感应灶具上的炊具的方法、以及一种对应的感应灶具。

具体地在感应灶具情况下，已知的是实施用于自动检测炉灶面上炊具的存在的功能。例如，DE 197 00 753 A1披露了一种用于检测烹饪区上炊具的存在和/或尺寸的装置，其中为了确定放置在炉灶面上的炊具的存在和/或尺寸，提供了一次扫描线圈和二次检测线圈。从US 2012/0285948 A1、EP 2 416 621 A1、EP 2 034 799 A1和DE 195 00 449 A1中了解到用于检测感应灶具上的炊具的进一步的方法和可能性。

然而，用于检测炊具的已知解决方案、具体是上述解决方案比较复杂并且需要比较相关的检测周期。因此，仍然需要进一步改进的炊具检测，具体是使用感应式烹饪灶具。

因此本发明的目的是克服现有技术中观察到的问题。具体而言，应提供一种检测感应灶具上的炊具的改进方法。进一步地，应提供一种相应的感应灶具和烹饪器具。

这一目标是通过权利要求1、8和12解决的。具体是从从属权利要求和随后的说明中得到多个实施例。

根据权利要求1，提供了一种检测感应灶具上的炊具的方法。炊具应被理解成构成适合于被感应灶具的感应加热线圈加热的烹饪物品，如深锅和平底锅等等。

所提出的方法可以适用的感应灶具包括多个(即多重)感应加热线圈。所提出的方法所需要的每个感应加热线圈都被适配成和配置成用于在激活状态下感应加热放置在感应灶具面上的炊具。换言之，感应加热线圈应被理解为并且被配置成可操作的以便感应加热放置在烹饪面上的炊具。因此，在激活状态下的每个感应线圈有助于感应灶具的感应加热功能。为了避免任何含糊不清，结合现有技术所描述的并且专门用于炊具检测目的的扫描线圈和检测线圈不应构成本申请含义下的感应加热线圈，特别是在它们不具有感应加热功能时。

通过所提出的方法，检测炊具是基于通过至少一个非活跃(即，被停用)感应加热线圈中的寄生电磁耦合效应的作用由至少一个活跃(即，被激活)感应加热线圈产生的多个信号的。

通常，感应灶具中的被激活的感应加热线圈生成的电磁场影响或至少在周围感应加热线圈处产生杂散电磁场。因此，感应加热线圈互相影响，这通常是不令人希望的。这种不令人希望的互相影响或寄生电磁耦合不能被完全消除。

本发明利用了这些寄生电磁耦合效应并且有利地将它们用于检测感应灶具上炊具的存在和/或移动和/或添加。这具体具有的优点是不必提供单独的装置或检测单元或扫描线圈和检测线圈。仅仅使用已经存在的感应加热线圈。

所提出的检测炊具的方法的进一步优点是它能够连续地实施。用所提出的方法，通常不需要像现有技术中已知的方法一样中断烹饪或加热过程，在现有技术中，在任何新的或重复的炊具检测周期中，烹饪或加热过程必须停止。进一步的优点具体是从以下描述中得到的。

在实施例中，提供了信号(即，从至少一个非活跃感应加热线圈中通过寄生场耦合效应获得的信号)不断地被监测，具体是监测变化。这较传统的炊具检测方法具有以下优势：放置在烹饪面上的炊具的变化和/或移动或添加能够立即被识别、发现或检测到，并且感应灶具的加热功率能够相应地基本上被立即调整。

加热功率的调整具体可以包括提高或降低总体加热功率。然而，加热功率的调整还应包括一个或多个感应加热线圈被停用并且相应数量(即，相同数量)的感应加热线圈被激活的情况。在此，具体而言，提供加热功率的位置可以改变，这可以适用于炊具在烹饪面上被移动或移位的情况。

能够实施根据所观察的或所检测的变化调整感应加热功率，根据进一步实施例，其中，在检测到这些信号中的一个信号变化的情况下，这些感应线圈中的至少一个感应线圈被激活和/或至少一个感应线圈被停用。

应当提及的是，可能存在这些信号中的一个信号的变化不需要调整感应加热功率或感应加热构成的情况。如果感应灶具面上的炊具物品仅仅被轻微地移动，这种情况可以例如发生，这样使得不需要改变被激活和被停用的感应加热线圈。

在实施例中，至少一个活跃感应加热线圈(优选地一组连续的活跃感应加热线圈)周围的或相邻的感应加热线圈的信号用于检测炊具存在、炊具移位和额外炊具的添加中的至少一项。如可以看出的，所提出的使用由寄生电磁耦合引起的信号的方法至少能够处理与炊具检测最相关的和在感应灶具的一般使用中发生的情况。

在实施例中，非活跃感应加热线圈的信号的信号强度或信号幅值用来确定覆盖度，即，放置在感应灶具面上的炊具覆盖对应的感应线圈所达到的程度。具体而言，覆盖度可以被连续确定。覆盖度可以被用作关于被停用的感应加热线圈是否应被激活或被激活的感应加热线圈是否应被停用的判据。覆盖度具体而言能够根据由寄生电磁耦合产生的信号的幅值推导出来。

在实施例中，至少一个非活跃感应加热线圈中的寄生电磁耦合引起的寄生感应电流或寄生感应电压被用作用于炊具检测的信号。为了测量寄生感应电流或电压，可以使用分流器。分流器可以例如连接至晶体管(具体是绝缘栅双极型晶体管(IGBT))的发射极侧，其中感应加热线圈(更详细地是连接线)连接至晶体管的集电极侧。为了不断地测量非活跃感应加热线圈中的寄生感应电流或电压，晶体管(具体是晶体管的栅极)可以被不断供电。为了适合于微控制器读取和处理，如果需要的话，经由分流器测量的电流可以被放大。

根据权利要求8，提供了一种感应灶具。该感应灶具包括多个单独的且可选择性运行的感应加热线圈。该感应灶具进一步包括至少一个炊具检测单元，该至少一个炊具检测单元被配置成用于具体地根据所提出的方法的任何实施例执行如上所述的方法。具体而言，该炊具检测单元被特别地适配成用于基于通过至少一个非活跃感应加热线圈中的寄生电磁耦合效应的作用由至少一个活跃感应加热线圈产生的信号检测炊具。该至少一个炊具检测单元在这些感应加热线圈中的每个感应线圈中可以包括子单元，该子单元被配置成用于检测、观察或监测由寄生电磁耦合效益引起的信号。

所提出的感应灶具(具体是该炊具检测单元)提供了炊具检测功能性，该功能性能以比较简单的方式、具体是采用适度的技术工作被实施。如上所述的与该方法相关的优点以及与其相关的任何优点比照适用于感应灶具。

在实施例中，该炊具检测单元包括至少一个微控制器，该至少一个微控制器被配置成用于不断地监测通过至少一个非活跃感应加热线圈中的寄生电磁耦合效应产生的信号。具体而言，该微控制器能够监测信号变化和诱因或对应的信号发生器以便激活和/或停用分配给其的感应加热线圈。

在进一步实施例中，每个感应线圈联接至单独的、具体是单个发生器上。以此方式，感应加热功率能够被准确控制。这具体地可以适用于感应灶具的感应加热线圈成行和成列地定位在矩阵形安排中的构型。

在实施例中，该至少一个炊具检测单元在用于炊具检测的每一个感应加热线圈中包括电子部件，该电子部件用于测量至少在感应加热线圈的非活跃状态下通过寄生电磁耦合引起的寄生感应电流或电压。为了测量寄生感应电流，可以使用分流器。该分流器可以连接至并且被实施成与如上所述以及以下进一步描述的IGBT相连。

所提出的使用寄生感应电流或电压的可能性允许不断地监测感应炉灶面。在使用所提出的方法时，该方法可以被称作“无源炊具检测”，这还能够极大地减小如当感应线圈激活时在炊具存在检测周期中所观察到的“咔哒”噪声。较小的咔哒噪声具体是由非活跃或未被激活的感应加热线圈的寄生反馈被监测的事实产生的，这与现有技术解决方案相比需要更少的活跃线圈。

根据权利要求12，提出了一种烹饪器具，该烹饪器具包括根据如以上以及以下进一步描述的任何实施例的至少一个感应灶具。至于优点和有利效果，参照以上和以下比照应用的描述。

现在将结合附图描述所选择的多个实施例，在附图中：

图1示出了感应灶具的示意性俯视图；并且

图2示出了图1中的感应灶具的一对感应加热线圈的示例性电子电路。

图1示出了感应灶具1的示意性俯视图。感应灶具1在矩阵式安排中包括多个感应加热线圈2。感应加热线圈2是成行和成列安排的。

这些感应加热线圈被配置成用于产生交流电磁场，该交流电磁场被适配成用于感应加热放置在感应灶具1上的炊具。更详细地，这些感应加热线圈2被配置成用于产生电磁场，进而在放置在感应灶具1上的炊具中产生感应电流或涡流。感应加热原理通常是众所周知的并且将不在此进行更详细地说明。

图1中由实线椭圆示意性地指示了炊具物品3，示例性的深锅。在炊具物品3(即，深锅)被感应加热的运行模式下，深锅3所覆盖的一组感应加热线圈2中的每个感应线圈都被供电(即，被激活)，从而分别产生用于感应加热深锅3的交流电磁场。这组被供电的感应加热线圈可以被认为是一组活跃感应加热线圈，为简单起见，这些感应加热线圈在下文中被指定为一次感应加热线圈4。

在图1的图示中，呈现了在深锅3下面的总共九个一次感应加热线圈4。所有其他感应加热线圈2都没有被供电并且因此处于非活跃状态，即，表示非活跃感应加热线圈5。

在本配置中，每个感应加热线圈2与单独的、单个发生器联接或相关联。一次感应加热线圈4产生的电磁场主要耦合至深锅3中，用于感应加热该深锅。然而，一次感应加热线圈4所产生的电磁场的一部分耦合或延伸到附近，具体是至邻近的或相邻的非活跃感应加热线圈5。从本发明意义上的这种电磁耦合表示寄生电磁耦合。

紧邻一次感应加热线圈4的非活跃感应加热线圈5用虚线纹理指示并且被指定为二次感应加热线圈6。使用二次感应加热线圈6，通过寄生电磁耦合效应产生的信号被监测。更详细地，寄生电磁耦合效应至少在二次感应加热线圈6中产生寄生感应电流或电压，即，信号。基于这些还可以被称为无源反馈信号的寄生信号可以确定深锅3是仍然在位还是其在感应灶具1上已经被移动。

图1中用虚线椭圆示意性地指示了深锅3在感应灶具1上的移动，表示被移位的深锅7。如可以从图1中容易地看出的，深锅3的移动或位移将改变耦合条件，具体是二次感应加热线圈6中的寄生电磁场耦合。

寄生电磁场耦合的变化将引起二次感应加热线圈6中产生的寄生感应电流或电压(即，寄生信号)变化。具体而言，如果不断地监测信号变化，则信号的变化可以被观察到并且指示深锅3在感应灶具1上的移位。基于所观察到的移位，在移位位置上，深锅所覆盖的一组新的感应加热线圈2能都被激活，同时之前被激活的感应加热线圈中的某些加热线圈能够被停用。

如可以看出的，无源炊具检测(即，通过使用由非活跃感应加热线圈中的寄生电磁耦合产生的寄生感应信号的炊具检测)在炊具检测、具体是在炊具移位检测中是有效的。

然而，使用所提出的无源炊具检测方法，不仅仅移位检测是可能的。激活一个或有限数量的感应加热线圈2并且测量或评估无源反馈(即，由非活跃感应加热线圈5中的寄生电磁耦合引起的信号)可以用于检测感应加热面上炊具的存在，具体是当感应灶具1上不存在炊具并且没有感应加热线圈2处于激活状态时的情况下，即，产生用于加热炊具的感应电磁场。

如果一个或多个炊具物品3已经存在于感应灶具1上，并且一组感应加热线圈2被激活用于加热炊具3，则新炊具物品(如深锅或平底锅)的添加可以通过测量或评估非活跃感应线圈中、具体是邻近被激活的感应加热线圈的非活跃感应线圈中的无源反馈或无源反馈的变化来观察。

炊具检测中通过测量、分析或评估无源反馈或无源反馈的变化的另一种运行方式是确定感应加热线圈的覆盖度，即，炊具物品对感应加热线圈的覆盖程度。在此，无源反馈信号、具体是寄生感应电流的幅值能够用于确定或查明该覆盖度。覆盖度还可以被用作用于激活或停用感应加热线圈的决策判据。

图2示出了如结合图1所示和所描述的感应灶具1的一对感应加热线圈2的示例性电子电路。左手侧感应加热线圈是一次感应加热线圈4中的一个，并且右手侧感应加热线圈是与一次感应加热线圈4相邻或附近的二次感应加热线圈6中的一个。在图2中用虚线椭圆指示寄生电磁耦合。

一次感应加热线圈4产生用于感应加热炊具物品3的交流电磁场。这个电磁场在二次感应加热线圈6中引起寄生电磁耦合效应。更详细地，寄生电磁耦合可以导致流过谐振电容器C3’和C4’的寄生感应电流，这些谐振电容器连接至二次感应加热线圈6的一端、连接至分别连接到二次感应加热线圈6的另一端的IGBT S2’和并联的二极管D2’。

倘若IGBT S2’的栅极被不断地供电，则寄生感应电流流过分流器SE’并且其幅值能够被确定。寄生感应电流的幅值能够被放大到某个值，具体是使得它能够被微型计算机处理或操作。

如果不断地监测到寄生感应电流的变化，则对应的微控制器例如能够根据寄生感应电流发生的变化推论出以上识别的情况，如炊具移位或炊具添加等等。

当激活感应加热线圈时，电路的用于监测寄生感应电流的那部分能够被关闭，这可以通过适当地控制IGBT S2’的栅极来获得。

总之，可以看到，所提出的和在此描述的基于寄生电磁场耦合效应的无源炊具检测是有效的，并且与现有技术相比较，是用于感应灶具上炊具检测的比较舒适的解决方案。

参考数字清单

1 感应灶具

2 感应加热线圈

3 炊具

4 一次感应加热线圈

5 非活跃感应加热线圈

6 二次感应加热线圈

7 移位的炊具

Claims (15)

1.检测感应灶具(1)上的炊具(3)的方法，该感应灶具包括多个感应加热线圈(2)，每个感应加热线圈被适配成在激活状态下加热被放置在该感应灶具(1)上的炊具(3)，其特征在于，基于被激活的至少一个活跃感应加热线圈(4)引起的至少一个非活跃感应加热线圈(5，6)中的寄生电磁耦合效应(8)的作用所产生的多个信号来检测炊具(3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在该至少一个非活跃感应加热线圈(5，6)中由寄生电磁耦合效应(8)产生的多个信号的变化不断地被监测。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在对所述多个信号之一的变化进行检测的情况下，至少一个非活跃感应加热线圈(5，6)被激活和/或至少一个活跃感应加热线圈(4)被停用。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，邻近于至少一个活跃感应加热线圈(4)的非活跃感应加热线圈(6)的信号用于检测炊具存在、炊具移位、和额外炊具的添加中的至少一项。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，非活跃感应加热线圈(2，6)信号的信号强度或信号幅值用于确定炊具(3)覆盖对应的非活跃感应加热线圈(2，6)达到的程度。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，由至少一个非活跃感应加热线圈(2，6)中的寄生电磁耦合效应(8)引起的寄生感应电流或寄生感应电压被用作用于炊具检测的信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，分流器(SE')用于测量该寄生感应电流，其中该分流器(SE')连接至晶体管的发射极侧，并且其中对应的非活跃感应加热线圈(2，6)连接至该晶体管的集电极侧。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，邻近于一组连续的活跃感应加热线圈(4)的非活跃感应加热线圈(6)的信号用于检测炊具存在、炊具移位、和额外炊具的添加中的至少一项。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述晶体管是绝缘栅双极型晶体管(S2')。

10.感应灶具(1)，该感应灶具包括多个单独的且可选择性运行的感应加热线圈(2)，其特征在于，该感应灶具进一步包括至少一个炊具检测单元，该至少一个炊具检测单元被适配成用于基于被激活的至少一个活跃感应加热线圈(4)引起的至少一个非活跃感应加热线圈(5，6)中的寄生电磁耦合效应(8)的作用所产生的多个信号来检测炊具(3)。

11.根据权利要求10所述的感应灶具(1)，其中，该炊具检测单元包括至少一个微控制器，该至少一个微控制器被配置成用于不断地监测由至少一个非活跃感应加热线圈(5，6)中的寄生电磁耦合效应(8)产生的多个信号。

12.根据权利要求10或11所述的感应灶具(1)，其中，每个感应加热线圈(2)联接至单独的发生器。

13.根据权利要求12所述的感应灶具(1)，其中，每个感应加热线圈(2)联接至单独的、单个发生器。

14.根据权利要求10、11和13中任一项所述的感应灶具(1)，其中，该至少一个炊具检测单元在用于炊具检测的每一个感应加热线圈(2)中包括电子部件(SE’)，该电子部件用于测量至少在该感应加热线圈(2)的非活跃状态下通过寄生电磁耦合效应(8)引起的寄生感应电流或电压。

15.烹饪器具，该烹饪器具包括根据权利要求10至14中任一项所述的至少一个感应灶具。