CN111433540B - 具有高容量电容器的电器 - Google Patents

Abstract

在电器中使用高容量电容器，以使得电器的电力电路能够使用来自电力线源的电力和来自高容量电容器的电力，来在向电器中的一个或更多个附加电负载供电的同时，向加热元件或其他电负载供电，使得电器中的组合功耗可以至少临时处于高于电力线源的额定功率的水平。

Description

具有高容量电容器的电器

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月15日提交的美国专利申请No.15/843901的优先权权益，在此以引证的方式将该申请的整个内容并入。

背景技术

电器，特别是家用的主要电器，诸如冰箱、洗碗机、烤箱、灶台、炉灶等，在它们可以瞬时消耗的功率量上固有地受它们连接到的电路的额定功率限制。作为示例，用于在美国使用的家用洗碗机在任意给定时间通常被限于大约1500瓦的总汲取，因为它通常被设计为与标准住宅电力线源(诸如15安培、110-120伏住宅电路)一起使用。因此，洗碗机中主要电负载的尺寸，最显著的是用于循环和加热洗涤流体的泵和加热元件，通常被限制为保持在标准住宅电力线源的额定功率内。然而，这样做可能导致比以其他方式可能期望的更低的性能，因为例如更小的加热元件具有更低的加热能力，由此，将这种加热元件结合在洗碗机中可能导致更长的循环时间，以适应将洗涤流体加热到用于洗涤碗碟的合适温度所需的时间。同样，对于冰箱，由于启动时的电流汲取量，压缩机尺寸可能受到限制。

其它电器存在类似的问题，这经常导致进行设计折衷和/或实现更低的性能以适应电力线源的额定功率。因此，在本领域中仍然需要一种在标准住宅电路和其它电力线源的功率限制内优化电器性能的改进方式。

发明内容

本文所述的实施方式通过以下方式来解决与本领域关联的这些和其他问题：在电器中利用高容量电容器，以使得电器的电力电路能够使用来自电力线源的电力和来自高容量电容器的电力，来在向电器中的一个或更多个附加电负载供电的同时，向加热元件或其他电负载供电，使得电器中的组合功耗可以至少临时处于高于电力线源的额定功率的水平。

因此，根据本发明的一个方面，一种电器可以包括：外壳；由外壳容纳的高容量电容器；由外壳容纳的多个电负载，多个电负载中的至少一个包括加热元件；以及电力电路，该电力电路由外壳容纳并将多个电负载联接到具有额定功率的电力线源，其中，电力电路被配置成使用来自电力线源的电力和来自高容量电容器的电力，来在向一个或更多个附加电负载供电地同时，向加热元件供电，使得多个电负载以高于电力线源的额定功率的水平同时且共同地供电。

在一些实施方式中，电器是冰箱，并且一个或更多个附加电负载包括压缩机。而且，在一些实施方式中，电器包括灶台，并且加热元件包括灶台加热元件，并且一个或更多个附加电负载包括多个附加灶台加热元件。进一步地，在一些实施方式中，灶台加热元件包括电阻加热元件或感应加热元件。在一些实施方式中，电器包括烤箱，并且加热元件包括电阻加热元件、微波加热元件或感应加热元件。

另外，在一些实施方式中，电器是包括热水分配器的冰箱，并且加热元件是被构造成加热由热水分配器分配的水的热水分配器加热元件。在一些实施方式中，电器是洗碗机，并且加热元件是被构造成加热在洗碗机内循环的洗涤流体的洗涤流体加热元件。

另外，在一些实施方式中，电力电路包括专用加热元件电路，该专用加热元件电路包括加热元件和高容量电容器，并且高容量电容器专门为加热元件供电。而且，在一些实施方式中，加热元件是补充加热元件，其中，多个电负载包括主加热元件，并且电力电路被配置成专门使用来自高容量电容器的电力向补充加热元件供电，同时专门使用来自电力线源的电力向主加热元件供电。在一些实施方式中，电力电路被配置成使用来自高容量电容器的电力至少向加热元件供电，同时使用来自电力线源的电力向一个或更多个附加电负载供电。

一些实施方式还可以包括联接到电力电路的控制器，其中，控制器被配置成监测多个电负载的功耗，在监测功耗时检测超过与电力线源的额定功率关联的阈值的功耗，并且响应于确定功耗超过阈值，选择性地激活高容量电容器以向电力电路供应附加功率。而且，在一些实施方式中，控制器被配置成通过监测多个电负载中的每一个的活动状态并基于多个电负载中的每一个的活动状态确定功耗来监测功耗。在一些实施方式中，控制器被配置成基于对激活或失效多个电负载中的一个或更多个的请求来预测功耗，并且在激活或失效多个电负载中的一个或更多个之前选择性地激活高容量电容器。另外，在一些实施方式中，控制器还被配置成基于所监测的功耗在多个电负载中的电负载之间循环。

一些实施方式还可以包括被配置成对高容量电容器充电的电容器充电电路。一些实施方式还可以包括控制器，该控制器联接到电容器充电电路并且被配置成在电器的不活动时段期间选择性地对高容量电容器充电。而且，在一些实施方式中，高容量电容器是超级电容器或超级电容。一些实施方式还可以包括控制器，其中，控制器被配置成响应于预定程序或程序设置的用户选择而选择性地激活高容量电容器。

根据本发明的另一方面，可以提供一种用于操作如下类型的电器的方法，该类型的电器包括：外壳；由外壳容纳的高容量电容器；由外壳容纳的多个电负载，该多个电负载中的至少一个包括加热元件；以及电力电路，该电力电路由外壳容纳并将多个电负载联接到具有额定功率的电力线源。方法可以包括以下步骤：仅使用来自电力线源的电力并以低于电力线源的额定功率的水平使用电力电路向多个电负载供电；以及使用电力电路选择性地激活高容量电容器，以在使用来自电力线源的电力和来自高容量电容器的电力向一个或更多个附加电负载供电的同时，向加热元件供电，使得多个电负载以高于电力线源的额定功率的水平同时且共同地供电。

根据本发明的另一方面，一种冰箱可以包括：外壳，该外壳包括具有一个或更多个食物储存室和关闭该一个或更多个食物储存室的一个或更多个门的箱体；由外壳容纳的高容量电容器；由外壳容纳的多个电负载，该多个电负载包括被构造成在制冷回路中循环制冷剂的压缩机；以及电力电路，该电力电路由外壳容纳并将多个电负载的至少一部分联接到具有额定功率的电力线源，其中，电力电路被配置成用来自电力线源的电力和来自高容量电容器的电力同时向多个电负载供电。

另外，一些实施方式还可以包括由外壳容纳的热水分配器，其中，多个电负载包括被构造成加热由热水分配器分配的水的热水分配器加热元件，并且电力电路被配置成使用来自高容量电容器的电力来向热水分配器加热元件供电。而且，在一些实施方式中，热水分配器和热水分配器加热元件布置在一个或更多个门中的第一门上。而且，在一些实施方式中，高容量电容器布置在第一门上。进一步地，在一些实施方式中，多个电负载包括补充冷却部件，并且电力电路被配置成使用来自高容量电容器的电力来向补充冷却部件供电。

根据本发明的另一方面，一种烹饪电器可以包括：外壳；由外壳容纳的高容量电容器；由外壳容纳的多个加热元件；以及电力电路，该电力电路由外壳容纳并将多个加热元件联接到具有额定功率的电力线源，其中，电力电路被配置成使用来自电力线源的电力和来自高容量电容器的电力来同时向多个加热元件中的多个加热元件供电，使得多个加热元件以高于电力线源的额定功率的水平同时且共同地供电。

而且，在一些实施方式中，烹饪电器包括灶台，并且多个加热元件包括多个灶台加热元件。进一步地，在一些实施方式中，电器包括烤箱，并且多个加热元件包括至少一个烤箱加热元件。

表征本发明的这些和其它优点和特征在所附权利要求中阐述，并形成本发明的另外部分。然而，为了更好地理解本发明以及通过其使用获得的优点和目的，应当参考附图以及所附的描述性内容，其中描述了本发明的示例性实施方式。该发明内容仅被提供为引入下面在详细描述中进一步描述的概念的选择，而不旨在识别所要求保护主题的关键或必要特征，也不旨在用作限制所要求保护主题的范围的帮助。

附图说明

图1是根据本发明的一些实施方式的冰箱的透视图。

图2是图1的冰箱的示例控制系统的框图。

图3是用于根据本发明的一些实施方式的电器的示例控制系统的框图。

图4是图3所例示的控制系统的替代控制系统的框图。

图5是例示了用于控制图3的控制系统中的功率的示例的一系列操作的流程图。

图6是例示了用于控制图3的控制系统中的功率的示例的另一系列操作的流程图。

图7是用于根据本发明的一些实施方式的冰箱的示例控制系统的框图。

图8是用于根据本发明的一些实施方式的洗碗机的示例控制系统的框图。

图9是用于根据本发明的一些实施方式的烤箱烹饪电器的示例控制系统的框图。

图10是用于根据本发明的一些实施方式的灶台烹饪电器的示例控制系统的框图。

具体实施方式

现在转到附图(在附图中，类似的附图标记贯穿几个视图指示类似的零件)，图1例示了示例冰箱10，在该冰箱中，可以实施本文所述的各种技术和方法。然而，如将在下面变得更加明显的，在冰箱内实施本文所述的技术不是排他性的，并且在其它实施方式中，本发明的方面可以与其它电器和电气产品结合使用。

冰箱10是家用型冰箱，由此可见包括：箱体或箱12，该箱体或箱包括一个或更多个食物储存室(例如，新鲜食物室14和冷冻室16)；以及一个或更多个新鲜食物室门18、20和一个或更多个冷冻室门22，这些门与食物储存室14、16的相应开口相邻布置，并且被构造成在门关闭时使相应的食物储存室14、16与外部环境隔离。

新鲜食物室14通常维持在冰点以上的温度，用于储存新鲜食物，诸如农产品、饮料、鸡蛋、调味品、午餐肉、奶酪等。在新鲜食物室14内可以设置各种层架、抽屉和/或子室，用于组织食物，并且应当理解，一些冰箱设计可以结合多个新鲜食物室和/或区域，这些新鲜食物室和/或区域维持在不同的温度和/或不同的湿度水平，以优化不同类型食物的环境条件。冷冻室16通常维持在冰点以下的温度，用于长期储存冷冻食物，并且也可以包括用于组织其中的食物的各种层架、抽屉和/或子室。

如图1例示的冰箱10是一种下置式冰箱，该冰箱通常称为法式门冰箱，并且包括：一对对开的新鲜食物室门18、20，这对新鲜食物室门沿着冰箱的左侧和右侧铰接，以提供用于接近新鲜食物室的宽开口；以及单个滑动冷冻室门22，该滑动冷冻室门类似于抽屉并且被拉出以提供对冷冻室中的物品的接近。然而，应当理解，在其它实施方式中可以使用其它门设计，包括用于各个新鲜食物室和冷冻室的各种组合和数量的铰接和/或滑动门。而且，虽然冰箱10是冷冻室16布置在新鲜食物室14下方的下置式冰箱，但本发明不限于此，由此可见，在其它实施方式中，原理和技术可以结合其它类型的冰箱使用。进一步地，虽然不需要，但冰箱10还可以包括门装式分配器24，该门装式分配器用于分配冰和/或水，并且在一些情况下，分配热水、咖啡、饮料或其它液体。

冰箱10还包括控制面板26，在所例示的实施方式中，该控制面板与门18上的分配器24集成，并且包括用于与用户交互的各种输入/输出控制，诸如按钮、指示灯、字母数字显示器、点阵显示器、触敏显示器等。在其它实施方式中，控制面板26可以与分配器24分开(例如，在不同的门上)，并且在其它实施方式中，可以设置多个控制面板。进一步地，在一些实施方式中，可以经由一个或更多个扬声器向用户提供音频反馈，并且在一些实施方式中，可以经由口头或基于姿势的界面接收用户输入。还可以在冰箱10上的其它地方(例如，在新鲜食物室14和/或冷冻室16内)设置另外的用户控制装置。另外，冰箱10可以例如使用网站界面或专用应用程序例如经由智能电话、平板电脑、个人数字助理或其它联网计算装置远程控制。

根据本发明的冰箱通常还包括一个或更多个控制器，该控制器被配置成控制制冷系统而且管理与用户的交互。例如，图2例示了包括控制器40的冰箱10的示例实施方式，该控制器接收来自许多部件的输入并响应于输入驱动许多部件。控制器40例如可以包括一个或更多个处理器42和存储器44，在该存储器内，可以存储用于由一个或更多个处理器执行的程序代码。存储器可以嵌入控制器40中，但是也可以被认为包括易失性和/或非易失性存储器、高速缓冲存储器、闪存、可编程只读存储器、只读存储器等、以及物理上位于与控制器40不同的别处(例如，在大容量存储装置中或在与控制器40接口连接的远程计算机上)的存储器存储。在一些实施方式中，控制器40也可以分布在冰箱12内的多个控制器电路中，因此本发明不应被认为限于如图2例示的实施为单个中央控制器电路的控制器。

如图2所示，控制器40可以与各种部件接口连接，这些部件包括冷却或制冷系统46、冰和水系统48、用于接收用户输入的一个或更多个用户控制装置50(例如，开关、旋钮、按钮、滑块、触摸屏或触敏显示器、麦克风或音频输入装置、图像捕捉装置等的各种组合)、和一个或更多个用户显示器52(包括各种指示器、图形显示器、文本显示器、扬声器等)以及适于用于冰箱中的各种另外部件，例如，内部和/或外部照明54等。

控制器40还可以与定位成感测冰箱10内部和/或外部的环境条件的各种传感器56(例如，一个或更多个温度传感器、湿度传感器等)接口连接。这种传感器可以在冰箱10的内部或外部，并且在一些实施方式中可以无线地联接到控制器40。

在一些实施方式中，控制器40还可以联接到一个或更多个网络接口58，例如，用于经由有线和/或无线网络与外部装置接口连接，这些网络诸如为以太网、Wi-Fi、蓝牙、NFC、蜂窝以及其它合适的网络，在图2中以60共同表示。在一些实施方式中，网络60可以结合家庭自动化网络，并且可以支持各种通信协议，包括各种类型的家庭自动化通信协议。在其它实施方式中，可以使用其它无线协议，例如，Wi-Fi或蓝牙。

在一些实施方式中，冰箱10可以通过网络60与一个或更多个用户装置62(例如，计算机、平板电脑、智能电话、可穿戴装置等)接口连接，并且通过这些装置，可以控制冰箱10和/或冰箱10可以提供用户反馈。

在一些实施方式中，控制器40可以在操作系统的控制下操作，并且可以执行或以其他方式依赖于各种计算机软件应用程序、部件、程序、对象、模块、数据结构等。另外，控制器40还可以结合硬件逻辑来实施本文所公开的一些或全部功能。进一步地，在一些实施方式中，由控制器40执行以实施本文所公开的实施方式的一系列操作可以使用包括一个或更多个指令的程序代码来实施，这些指令在各个时间驻留在各个存储和储存装置中，并且当由一个或更多个基于硬件的处理器读取和执行时，执行具体实施期望的功能的操作。而且，在一些实施方式中，这种程序代码可以作为程序产品以各种形式分发，并且不管用于实际进行分发的计算机可读介质的特定类型(包括例如永久计算机可读存储介质)如何，本发明都同样适用。另外，应当理解，本文所述的各种操作可以被组合、拆分、重新排序、反转、改变、省略、并行化和/或用本领域已知的其它技术来补充，因此，本发明不限于本文所述的特定系列的操作。

如从下面的描述将变得显而易见的，对图1至图2所例示的冰箱的许多变更和修改对于本领域普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明不限于本文所讨论的特定实施方案。

现在转向图3，如上所述，根据本发明的实施方式可以在电器或其它电气产品中结合一个或更多个高容量电容器，以向电器中的一个或更多个电负载提供临时补充电力，同时仍将电器的来自电力线源的电力的总功耗维持在电力线源的额定功率内。在这点上，电力线源通常是指以电力电路的形式提供并且通常由熔断器或断路器保护的有线交流电源，例如，住宅或商业电源，该电力电路具有为其建立的额定功率，该额定功率表示可以从电路瞬时汲取的允许电流或输出功率，熔断器或断路器被额定为当汲取超过电路的额定功率时关断电路以免受可能导致火灾的短路和过载状况。电线和开关、插头以及电路中的其它部件都被设计成在电路的额定功率内安全操作，从而只要联接到电路的电负载的汲取不超过电路的额定功率，就使电气火灾的风险最小化。

例如，对于美国的住宅应用，典型的电力线源包括15或20安培120伏电路、以及15、20或30安培240伏电路，这些电路通常用于具有更大功率要求的电气产品。应当理解，在世界上的其它国家使用可比较但稍微不同的电力线源。

如上所述，洗碗机通常在任意给定时间仅被允许汲取总共约1500瓦特，因为它们在历史上仅与15安培120V电力线源一起使用。由此可见，在洗碗机中使用的加热元件的加热能力通常有限，从而由于在洗涤之前需要更长的时间量来加热洗涤流体而增加了循环时间。同样，对于诸如灶台、炉灶以及烤箱的烹饪电器，由于需要支持同时使用多个加热元件，这些烹饪电器中的许多被设计用于30安培240伏的电力线源，并且即使在这些情况下，加热元件也可以在使用期间循环地接通和断开，以将总的汲取维持在电力线源的额定功率内。对于冰箱，许多冰箱被设计用于15安培120V的电力线源，因此，由于更大的压缩机需要更高的启动电流，所以用于循环制冷剂和冷却冰箱的压缩机的尺寸可能受到限制。

另一方面，根据本发明的实施方式可以向电器引入高容量电容器，例如超级电容器或超级电容，以在电器中临时提供补充能量(例如，以能量的短突发或随时间计量的能量量的形式)，以使得电器能够消耗附加功率，同时维持仍然在电力线源的额定功率内的来自电力线源的汲取。在这点上，高容量电容器是指利用电场来存储能量并且通常具有更高放电速率、具有更高存储密度并且支持比电池更大数量的充电/放电循环的装置。如下面将变得更加明显的，高容量电容器可以用在电器的电力电路的单独的专用部分中，以向特定电负载供电，或者可以用于向多个电负载同时供电连同从电力线源供电，以及其他变更。

在一些实施方式中，例如，电器可以包括：外壳；由外壳容纳的高容量电容器；多个电负载，该多个电负载由外壳容纳，包括至少一个加热元件；以及电力电路，该电力电路由外壳容纳并且将电负载联接到具有额定功率的电力线源。电力电路可以被配置成使用来自该电力线源的电力和来自高容量电容器的电力来在向一个或更多个附加电负载供电的同时至少向加热元件供电，使得多个电负载以高于电力线源的额定功率的水平同时且共同地供电。

在这点上，并且参照图3，电器70可以被认为包括各种类型的主要电器，包括冰箱；烹饪电器，诸如烤箱、灶台以及炉灶等；洗碗机、洗衣电器(诸如洗衣机和烘干机)；空调器；等；虽然本发明的一些方面可以与其它类型的电器(例如，工作台面或个人电器)结合使用而且用于其它电气产品。

电器通常包括由外壳容纳的多个电负载(例如，电负载72)，即，被封闭或布置在外壳内或安装到外壳。应当理解，对于不同类型的电器，可以考虑不同的外壳。例如，对于图1的冰箱10，外壳可以包括箱12和门18、20以及22，而对于其它类型的电器，外壳可以包括各种壳体、支撑结构、腔、室、门等。

返回到图3，电器70中的电负载72可以包括消耗电器中的电力的各种电动装置，并且应当理解，电负载的数量和/或类型可以基于电器的类型变化。例如，对于冰箱，主电负载可以包括压缩机、加热元件(例如，用于热水或咖啡分配器)、制冰机马达、冷却元件(例如，热电冷却元件)、螺线管、风扇、阀、照明、控制器(例如，控制器82)、显示器、控制面板等。同样地，对于洗碗机，主电负载可以包括泵、螺线管、风扇、加热元件(例如，用于洗涤流体)、控制器、显示器、控制面板等。对于烹饪电器，主电负载可以包括灶台加热元件(例如，电阻或感应加热元件)、烤箱和/或烤炉加热元件(例如，电阻、微波或感应加热元件)、照明、风扇、螺线管、控制器、显示器、控制面板等。对于洗衣电器，主电负载可以包括泵、马达、加热元件(例如，用于洗涤流体或用于干燥)、风扇、螺线管、控制器、显示器、控制面板等。对于空调器，主电负载可以包括压缩机、风扇、螺线管、冷却元件、控制器、显示器、控制面板等。然而，其它类型的电器可以包括其它类型的电负载，因此本发明不限于本文列举的特定电负载。

而且，应当理解，一些电负载相对于其他电负载通常将具有更大的功耗，并且在一些情况下，可能期望仅管理电器中的电负载的子集的功耗，并且允许其他电负载与功耗被管理的其他电负载分开且独立地被供电。例如，阀、螺线管、显示器和/或控制器的功耗在一些情况下可以被认为是可忽略的，使得功耗管理可以有效地忽略这些电负载或者以其他方式用静态值或因子来考虑这些电负载。因此，在一些实施方式中，电器中的功耗管理不应被认为要求管理电器中的所有电负载。

为了向电负载72供电，电力电路74被结合到电器70中，并且联接到在电器70外部的电力线源76(例如，120伏或240伏电路)和由电器的外壳另外容纳的一个或更多个高容量电容器78。如上所述，电力线源76可以具有额定功率，在不同的实施方式中，该额定功率可以基于瓦数或功率(例如，1500瓦)或基于电流和电压(例如，在120或240伏下15、20或30安培)来定义，并且电力电路74被配置成通过使用由高容量电容器78提供的补充功率，来至少临时地使得电器70的电负载72的瞬时汲取超过电力线源76的额定功率。

电器70还可以包括电容器充电电路80，该电容器充电电路例如在存在足够的功率余量的空闲时间期间甚至基于电力成本定时地对高容量电容器78充电。控制器82也可以被提供为控制电力电路74并且协调活动，诸如在电负载之间循环，激活/失效高容量电容器78，用电容器充电电路80对高容量电容器78充电，监测电负载72的功率消耗或汲取等。

然而，应当理解，在一些实施方式中，可以不使用控制器。进一步地，在一些实施方式中，电力电路74内的电路逻辑可以被布置并配置成通过使用与电负载的子集关联的多个电力电路部分来向电负载72提供适当的电力。例如，如图4例示，电力电路84可以包括多个部分，例如，各自联接到电力线源90的电负载电路86和加热元件电路88。电负载电路86可以单独使用电力线源90向一个或更多个电负载92供电，而加热元件电路88可以是使用高容量电容器96向加热元件94供电的专用电路。在一些情况下，例如，加热元件94可以是冰箱中的热水分配器加热元件，使得高容量电容器96用于向加热元件94供电，以向热水分配器提供几乎即时的热水。在一些实施方式中，加热元件94也可以从电力线源90提供电力，而在其它实施方式中，电力线源90可以用于对高容量电容器96充电，使得加热元件94仅由高容量电容器96供电。进一步地，在一些实施方式中，加热元件94可以是副加热元件，该副加热元件用于补充电负载电路86中的主加热元件，使得在需要时可以利用附加的加热容量。

然而，在其他实施方式中，根据本发明的电力电路可以主动地管理包括一个或更多个加热元件的多个电负载的功耗，以使用来自电力线源的电力和来自高容量电容器的电力来与附加电负载同时地向加热元件供电，使得加热元件和附加电负载以高于电力线源的额定功率的水平被同时且共同地供电。

例如，图5例示了用于基于多个电负载的实际功耗管理多个电负载的功耗的示例的一系列操作100，例如，如可以由控制器(诸如图2的电器70的控制器82)实施的操作。在方框102中，可以监测电负载的实际功耗。在一些实施方式中，例如，可以例如使用联接到来自电力线源的输入的电流传感器来监测电器中的共同功耗。在一些实施方式中，可以监测并求和各个电负载的汲取，以获得电器的实际功耗。在又一些实施方式中，可以监测各个电负载的激活状态，并且可以基于每个电负载在被激活时的已知汲取来计算各个电负载的功耗。在一些实施方式中，例如，各个电负载可以与电负载在激活时汲取的静态功耗(例如，100瓦)关联，或者与基于电负载的变化状态(例如，基于使功耗与可变功率设置(诸如在最大功率的50％处设置的加热元件的50瓦、在最大功率的70％处设置的加热元件的74瓦等等)相关的公式)的可变功耗关联。

接着，方框104确定实际功耗是否超过与电力线源的额定功率关联的阈值。例如，在一些情况下，阈值可以等于额定功率，而在其他情况下，阈值可以不同于额定功率，例如，以在功耗在电力线源的额定功率的5％内时触发高容量电容器的激活。

如果否，则控制转到将高容量电容器维持在不活动状态的方框106，并且控制返回到继续监测电器中的实际功耗的方框102。然而，如果实际功耗超过阈值，则方框104将控制转到方框108，该方框确定在高容量电容器中是否存储了足够的功率，即，高容量电容器是否被充电超过预定量。如果是，则方框108将控制转到方框110，该方框激活高容量电容器，例如通过控制继电器或开关将高容量电容器联接到特定电负载，或联接到向一些或所有电负载供电的电力电路的共享电力线。然后控制返回到继续监测实际功耗的方框102。

返回到方框108，如果在高容量电容器中未存储足够的功率(例如，在高容量电容器在被激活之后放电了某一段时间之后)，则控制相反转到方框110，该方框例如通过将电负载打开或关闭、改变由一个或更多个电负载供应或消耗的功率、在电负载之间循环等来管理多个电负载之间的功耗，使得电器的总功耗被维持在电力线源的额定功率以下。控制然后转到失效高容量电容器的方框106，然后转到继续监测电器的功耗的方框102。

在其他实施方式中，并且如图6的一系列操作120所例示，电器中的多个电负载的功耗可以由诸如图2的电器70的控制器82的控制器基于多个电负载的预测功耗来管理。例如，每当在电器中发出将导致激活、失效或以其他方式改变电器中的一个或更多个电负载的消耗的状态改变的请求时，可以执行一系列操作120。在这点上，请求可以被认为包括向控制器发出的请求或命令、以及像逻辑状态之间的控制线切换那么简单的更低级请求(例如，作为用户按压按钮或翻转控制面板上的开关的结果)。

首先，在方框122中，一旦请求已经被处理，则可以基于各个电负载的激活状态来预测电器中的电负载的功耗。例如，如果请求是开始洗涤或烹饪周期、打开灶台燃烧器、预热烤箱、发起洗涤或烹饪周期中的新操作或阶段的请求、或者电负载的状态将被改变的任意其他情况，则可以预测电器中的结果功耗。如上结合系列操作100所述，在一些实施方式中，所预测功耗可以基于与各个电负载关联的静态值或变量值，针对在完成请求时将是活动的那些电负载对这些值进行求和。

控制然后转到确定所预测功耗是否超过与电力线源的额定功率关联的阈值的方框124。例如，在一些情况下，阈值可以等于额定功率，而在其他情况下，阈值可以不同于额定功率，例如，以在所预测功耗在电力线源的额定功率的5％内时触发高容量电容器的激活。

如果否，则控制转到将高容量电容器维持在不活动状态的方框126。然后，控制转到方框128，该方框激活和/或失效一个或更多个电负载，从而处理请求。然后，系列操作120完成。

返回到方框124，如果所预测功耗超过阈值，则控制转到方框130，该方框确定在高容量电容器中是否存储了足够的功率，即，高容量电容器是否被充电超过预定量。如果是，则方框130将控制转到方框132，该方框激活高容量电容器，例如通过控制继电器或开关将高容量电容器联接到特定电负载，或联接到向一些或所有电负载供电的电力电路的共享电力线。然后，控制转到方框128，该方框激活和/或失效一个或更多个电负载，从而处理请求，借此，系列操作120然后完成。

返回到方框130，如果在高容量电容器中未存储足够的功率(例如，在高容量电容器在被激活之后放电了某一段时间之后)，则控制相反转到方框134，该方框例如通过将电负载打开或关闭、改变由一个或更多个电负载供应或消耗的功率、在电负载之间循环等来管理多个电负载之间的功耗，使得电器的总功耗被维持在电力线源的额定功率以下。然后，控制转到方框128，该方框激活和/或失效一个或更多个电负载，从而处理请求，借此，系列操作120然后完成。

在又一些实施方式中，高容量电容器可以与特定电负载(例如加热元件)的激活或失效结合来激活或失效。由此，例如，如果冰箱中的热水分配器被打开，如果在洗碗机或洗衣电器中已经开始洗涤周期，或者如果已经开始烹饪周期，则高容量电容器可以被自动激活，并且用于临时向加热元件供应补充电力，以增加电器的加热容量，从而缩短以其他方式加热水、洗涤流体、燃烧器、烤箱腔等所需的时间量。另外，在一些情况下，可以使用多个加热元件，其中主加热元件由电力线源供电，并且当期望附加的加热容量时，使用高容量电容器来向副加热元件供电。

由此，在各种实施方式中，依赖于特定类型的电负载的任务可以至少临时地由多个不同构造的高容量电容器供电。例如，一些实施方式可以使用被构造成由电力线源、由高容量电容器或由两者的组合供电的单个电负载来执行任务。然而，在其他实施方式中，任务可以由被构造成专门由高容量电容器供电的电负载来执行，借此，除了向用于其他任务的附加电负载供电之外，电力线源仅用于对高容量电容器充电。在又一些实施方式中，可以利用由电力线源和高容量电容器单独地和/或专门地供电的多个电负载来选择性地执行任务，使得多个电负载的组合动作执行期望的任务。如本文所用的，应当理解，专门由特定电源(例如，高容量电容器或电力线源)供电的电负载不由另一电源供电。

此外，在一些实施方式中，高容量电容器的激活可以响应于电器中的预定程序或程序设置。例如，在洗碗机或洗衣机中，“迅速洗涤”周期可以被提供为用户可选类型的洗涤周期，当被执行时，该洗涤周期在该周期期间激活高容量电容器，以加速水或洗涤流体的加热，而其他洗涤周期可以在高容量电容器被失效的情况下执行。作为另一个示例，当期望增加功率时，例如，为了提高水温和/或减少周期时间，可以为各种程序提供“增强”或加速选项。

如上所述，本文所述的技术可以与各种类型的电器结合使用。例如，图7例示了示例冰箱140，该冰箱具有由控制器144控制并联接到电力线源146的电力电路142以及由充电电路150充电的高容量电容器148。在该实施方式中，冰箱140包括各种电负载，包括压缩机152、热水分配器加热元件154、照明156、显示器158以及冰分配器160(冰分配器可以包括例如螺旋推进器马达、水阀、控制面板等)。

例如，可能期望提供高于和超过电力线源146的额定功率的功率，以向热水分配器加热元件154供电，从而快速加热水，例如，以每当用户期望分配热水时，在几秒内将水加热到190度的温度。这样做例如可以使得能够使用热水分配器而不必将热水储存容器维持在升高的温度以支持热水的按需分配。

在一些实施方式中，热水分配器可以设置在冰箱140的门上(例如，在图1所示的位置中)，并且在一些实施方式中，热水分配器加热元件154也可以布置在门中，使得单个水管线可以供应通过门来支持热水分配和冷水分配两者。另外，在一些实施方式中，制冰机可以布置在门中，并且供水装置还可以向制冰机供水。在一些实施方式中，例如，自含式冰和水系统可以布置在门中，甚至可以在门中包括压缩机和制冷回路。然而，在其它实施方式中，热水分配器加热元件可以布置在冰箱的箱中，并且热水可以通过到门的专用水管线供应至热水分配器。

另外，在一些上述实施方式中，高容量电容器也可以与热水分送器和热水分送器加热元件一起布置在门中。然而，在其它实施方式中，高容量电容器可以布置在冰箱的箱中。然而，无论高容量电容器布置在何处，都应当理解，通过利用高容量电容器向热水分配器加热元件供电，可以对于热水分配器加热水，并且加热元件通常可以至少临时与冰箱的压缩机供电同时地供电，即使组合功耗超过电力线源的额定功率。

进一步地，在一些实施方式中，除了或代替向热水分配器加热元件供电，高容量电容器可以用于在冰箱中供应其他补充电力。例如，高容量电容器可以用于为补充冷却部件(例如热电冷却元件、副压缩机或其它类型的冷却部件)供电，例如以为制冰系统提供主冷却或补充冷却或者例如在冰箱的室或区域中设置“快速冷冻”特征。类似地，高容量电容器可以用于为加热元件供应，以在冰箱的室或区域中设置解冻特征。

作为另一个示例，图8例示了示例洗碗机170，该洗碗机具有由控制器174控制并联接到电力线源176的电力电路172以及由充电电路180充电的高容量电容器178。在该实施方式中，洗碗机170包括各种电负载，包括泵182、洗涤流体加热元件184、风扇186以及控制面板188。例如，可能期望提供高于和超过电力线源176的额定功率的电力，以为洗涤流体加热元件184供电，从而在洗涤周期的开始和/或其它点快速加热洗涤流体，从而缩短洗涤周期的总持续时间。

作为另外示例，图9例示了示例烤箱200，该烤箱具有由控制器204控制并联接到电力线源206的电力电路202以及由充电电路210充电的高容量电容器208。在该实施方式中，烤箱200包括各种电负载，包括对流风扇212、一个或更多个烤箱加热元件214、一个或更多个烤炉加热元件216、控制面板218以及照明220。进一步地，取决于烤箱是双烤箱、微波炉、单烤箱等，加热元件的数量和类型可以变化。例如，可能期望提供高于和超过电力线源206的额定功率的电力，以快速预热烤箱，或者以其他方式避免如否则为了将总功耗维持在电力线源的额定功率内而可能需要必须在烹饪周期期间循环开和关加热元件。

作为又一个示例，图10例示了示例灶台230，该灶台具有由控制器234控制并联接到电力线源236的电力电路232以及由充电电路240充电的高容量电容器238。在该实施方式中，灶台230包括各种电负载，包括通风风扇242、一个或更多个加热元件244(例如，一个或更多个燃烧器)以及控制面板246。进一步地，取决于灶台的尺寸和类型，加热元件的数量和类型可以变化(例如，电阻或感应加热元件)。例如，可能期望提供高于和超过电力线源236的额定功率的电力，以快速预热燃烧器，或者以其他方式避免如否则为了将总功耗维持在电力线源的额定功率内而可能需要必须循环开和关加热元件。

还应当理解，对于包括灶台和一个或更多个烤箱的炉灶式电器，以上结合图9和图10讨论的电负载的组合可以联接到公共电力电路、电力线源以及高容量电容器。同样，对于诸如洗衣机或烘干机的洗衣电器，可以使用类似的技术来在降低对循环或降低供应给电负载的电力的依赖的情况下缩短预热时间并管理电力需求。

应当理解，电力电路、电容器充电电路以及管理电器中的功耗的控制器的实施将在不同类型的电器之间大幅变化；然而，这种实施将完全在受益于本公开的普通技术人员的能力内。

由此，在各种实施方式中，高容量电容器可以用于向电器提供补充电力，以在电器中提供高于和超过电器连接到的电力线源的额定功率的总功耗。在一些情况下，例如，高容量电容器可以被放置在与现有加热或冷却元件相同的电路中，并且用于增强单个元件的输出。在其它情况下，高容量电容器可以用于为副加热/冷却元件供电以增强总输出，在一些情况下优点是各个单独元件的潜在效率更佳，因为各个元件可以针对其将接收的负载进行优化。在又一些情况下，高容量电容器可以用于为用于诸如来自冰箱的即时热水的特殊特征的独立加热/冷却系统供电，并且在又一些情况下，高容量电容器可以用于管理电器中的负载，比如烹饪产品中的负载，从而降低在峰值需求时间在多个电负载(例如，在烹饪电器中、多个炉灶面燃烧器和/或烤箱加热元件)之间循环的需要。

应当理解，可以对本文所论述的实施方式进行各种另外修改，且本文所公开的许多概念可彼此组合使用或可以单独使用。其它修改对于受益于本公开的本领域普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明属于下文所附的权利要求书。

Claims (26)

1.一种电器，该电器包括：

外壳；

高容量电容器，该高容量电容器由所述外壳容纳；

多个电负载，该多个电负载由所述外壳容纳，所述多个电负载中的至少一个包括加热元件；以及

电力电路，该电力电路由所述外壳容纳并将所述多个电负载联接到具有额定功率的电力线源，其中，所述电力电路被配置成使用来自所述电力线源的电力和来自所述高容量电容器的电力，在向一个或更多个附加电负载供电地同时向所述加热元件供电，使得所述多个电负载以高于所述电力线源的所述额定功率的水平同时且共同地被供电，

该电器还包括联接到所述电力电路的控制器，所述控制器被配置成：

监测所述多个电负载的功耗；

在监测功耗时检测超过与所述电力线源的所述额定功率关联的阈值的功耗，并且

响应于确定所述功耗超过所述阈值，选择性地激活所述高容量电容器以向所述电力电路供应附加功率。

2.根据权利要求1所述的电器，其中，所述电器是冰箱，并且所述一个或更多个附加电负载包括压缩机。

3.根据权利要求1所述的电器，其中，所述电器包括灶台，并且所述加热元件包括灶台加热元件，并且其中，所述一个或更多个附加电负载包括多个附加灶台加热元件。

4.根据权利要求3所述的电器，其中，所述灶台加热元件包括电阻加热元件或感应加热元件。

5.根据权利要求1所述的电器，其中，所述电器包括烤箱，并且所述加热元件包括电阻加热元件、微波加热元件或感应加热元件。

6.根据权利要求1所述的电器，其中，所述电器是包括热水分配器的冰箱，并且其中，所述加热元件是被构造成加热由所述热水分配器分配的水的热水分配器加热元件。

7.根据权利要求1所述的电器，其中，所述电器是洗碗机，并且其中，所述加热元件是被构造成加热在所述洗碗机内循环的洗涤流体的洗涤流体加热元件。

8.根据权利要求1所述的电器，其中，所述电力电路包括专用加热元件电路，该专用加热元件电路包括所述加热元件和所述高容量电容器，并且其中，所述高容量电容器专门为所述加热元件供电。

9.根据权利要求1所述的电器，其中，所述加热元件是补充加热元件，其中，所述多个电负载包括主加热元件，并且其中，所述电力电路被配置成专门使用来自所述高容量电容器的电力向所述补充加热元件供电，同时专门使用来自所述电力线源的电力向所述主加热元件供电。

10.根据权利要求1所述的电器，其中，所述电力电路被配置成使用来自所述高容量电容器的电力至少向所述加热元件供电，同时使用来自所述电力线源的电力向所述一个或更多个附加电负载供电。

11.根据权利要求1所述的电器，其中，所述控制器被配置成通过监测所述多个电负载中的每一个的活动状态并基于所述多个电负载中的每一个的所述活动状态确定功耗来监测功耗。

12.根据权利要求11所述的电器，其中，所述控制器被配置成基于对激活或失效所述多个电负载中的一个或更多个的请求来预测功耗，并且在激活或失效所述多个电负载中的所述一个或更多个之前选择性地激活所述高容量电容器。

13.根据权利要求1所述的电器，其中，所述控制器还被配置成基于所述所监测的功耗在所述多个电负载中的电负载之间循环。

14.根据权利要求1所述的电器，还包括被配置成对所述高容量电容器充电的电容器充电电路。

15.根据权利要求14所述的电器，还包括控制器，该控制器联接到所述电容器充电电路并且被配置成在所述电器的不活动时段期间选择性地对所述高容量电容器充电。

16.根据权利要求1所述的电器，其中，所述高容量电容器是超级电容器。

17.根据权利要求1所述的电器，还包括控制器，其中，所述控制器被配置成响应于预定程序或程序设置的用户选择而选择性地激活所述高容量电容器。

18.一种操作如下类型的电器的方法，该类型的电器包括：外壳；由所述外壳容纳的高容量电容器；由所述外壳容纳的多个电负载，所述多个电负载中的至少一个包括加热元件；以及电力电路，该电力电路由所述外壳容纳并将所述多个电负载联接到具有额定功率的电力线源，该电器还包括联接到所述电力电路的控制器，所述方法包括以下步骤：

仅使用来自所述电力线源的电力并以低于所述电力线源的所述额定功率的水平用所述电力电路向所述多个电负载供电；以及

用所述电力电路选择性地激活所述高容量电容器，以在使用来自所述电力线源的电力和来自所述高容量电容器的电力向一个或更多个附加电负载供电的同时，向所述加热元件供电，使得所述多个电负载以高于所述电力线源的所述额定功率的水平同时且共同地被供电，以及

所述控制器监测所述多个电负载的功耗；在监测功耗时检测超过与所述电力线源的所述额定功率关联的阈值的功耗，并且响应于确定所述功耗超过所述阈值，选择性地激活所述高容量电容器以向所述电力电路供应附加功率。

19.一种冰箱，该冰箱包括：

外壳，该外壳包括具有一个或更多个食物储存室和关闭所述一个或更多个食物储存室的一个或更多个门的箱体；

高容量电容器，该高容量电容器由所述外壳容纳；

多个电负载，该多个电负载由所述外壳容纳，所述多个电负载包括被构造成在制冷回路中循环制冷剂的压缩机；以及

电力电路，该电力电路由所述外壳容纳并将所述多个电负载的至少一部分联接到具有额定功率的电力线源，其中，所述电力电路被配置成用来自所述电力线源的电力和来自所述高容量电容器的电力同时向所述多个电负载供电，

该冰箱还包括联接到所述电力电路的控制器，所述控制器被配置成：

监测所述多个电负载的功耗；

在监测功耗时检测超过与所述电力线源的所述额定功率关联的阈值的功耗，并且

响应于确定所述功耗超过所述阈值，选择性地激活所述高容量电容器以向所述电力电路供应附加功率。

20.根据权利要求19所述的冰箱，还包括由所述外壳容纳的热水分配器，其中，所述多个电负载包括被构造成加热由所述热水分配器分配的水的热水分配器加热元件，其中，所述电力电路被配置成使用来自所述高容量电容器的电力向所述热水分配器加热元件供电。

21.根据权利要求20所述的冰箱，其中，所述热水分配器和所述热水分配器加热元件布置在所述一个门上或布置在更多个门中的第一门上。

22.根据权利要求21所述的冰箱，其中，所述高容量电容器布置在所述第一门上。

23.根据权利要求19所述的冰箱，其中，所述多个电负载包括补充冷却部件，并且其中，所述电力电路被配置成使用来自所述高容量电容器的电力向所述补充冷却部件供电。

24.一种烹饪电器，该烹饪电器包括：

外壳；

高容量电容器，该高容量电容器由所述外壳容纳；

多个加热元件，该多个加热元件由所述外壳容纳；以及

电力电路，该电力电路由所述外壳容纳并将所述多个加热元件联接到具有额定功率的电力线源，其中，所述电力电路被配置成使用来自所述电力线源的电力和来自所述高容量电容器的电力同时向所述多个加热元件中的数个加热元件供电，使得所述数个加热元件以高于所述电力线源的所述额定功率的水平同时且共同地被供电，

该烹饪电器还包括联接到所述电力电路的控制器，所述控制器被配置成：

监测所述多个电负载的功耗；

在监测功耗时检测超过与所述电力线源的所述额定功率关联的阈值的功耗，并且

响应于确定所述功耗超过所述阈值，选择性地激活所述高容量电容器以向所述电力电路供应附加功率。

25.根据权利要求24所述的烹饪电器，其中，所述烹饪电器包括灶台，并且所述多个加热元件包括多个灶台加热元件。

26.根据权利要求24所述的烹饪电器，其中，所述电器包括烤箱，并且所述多个加热元件包括至少一个烤箱加热元件。

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