DE102010016110B4

DE102010016110B4 - Method for controlling the power supply for an induction hob and apparatus for carrying out the method

Info

Publication number: DE102010016110B4
Application number: DE201010016110
Authority: DE
Inventors: Jörg Vollgraf
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: EP2369896A1; DE102010016110A1

Abstract

Verfahren zur Regelung der Leistungszufuhr für eine Induktions-Kochstelle, – wobei mit einem Erreger ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt wird, dessen Leistung von einem Benutzer gewählt wird, – wobei mit wenigstens einem ersten Temperatursensor die Temperatur der Kochstelle im Bereich einer ersten Messstelle erfasst wird und die Temperatur in ein Temperatursignal gewandelt wird, – wobei von einem Regelmittel folgende Schritte in einer Schleife wiederholt durchgeführt werden: – das Regelmittel stellt zunächst fest, in welchem Temperaturbereich das Temperatursignal liegt, wobei Temperaturbereiche festgelegt sind, in denen das Temperatursignal liegen kann, und wobei für jeden Temperaturbereich eine maximal zulässige Änderung des Temperatursignals festgelegt ist, – das Regelmittel prüft dann, ob für den festgestellten Temperaturbereich die maximal zulässige Änderung des Temperatursignals überschritten ist und – das Regelmittel begrenzt anschließend in den Fällen des Überschreitens der maximal zulässigen Änderung des Temperatursignals die Leistung des Erregers auf einen im Regelmittel festgelegten Betrag und – das Regelmittel stellt in den Fällen, in denen für den festgestellten Temperaturbereich die maximal zulässige Änderung des Temperatursignals nicht überschritten ist, die Leistung des Erregers auf den vom Benutzer gewählten Betrag ein dadurch gekennzeichnet, dass – das Regelmittel die Häufigkeit eines Wechsels vom Betrieb mit einer begrenzten Leistung des Erregers zum Betrieb mit durch den Benutzer gewählter Leistung während einer festgelegten Zeitdauer erfasst, und – das Regelmittel die in den Temperaturbereichen maximal zulässigen Änderungen erhöht, wenn die Häufigkeit der Wechsel einen festgelegten Wert überschreitet.Method for regulating the power supply for an induction hotplate, - whereby an electromagnetic alternating field is generated with an exciter, the power of which is selected by a user, - wherein the temperature of the hotplate in the area of a first measuring point is recorded with at least one first temperature sensor and the Temperature is converted into a temperature signal, - the following steps being repeated in a loop by a control means: - The control means first determines the temperature range in which the temperature signal is, whereby temperature ranges are defined in which the temperature signal can be, and for a maximum permissible change in the temperature signal is specified for each temperature range, - the control means then checks whether the maximum permissible change in the temperature signal has been exceeded for the determined temperature range, and - the control means then limits it to F If the maximum permissible change in the temperature signal is exceeded, the power of the exciter is limited to an amount specified in the control means and - in those cases in which the maximum permissible change in the temperature signal is not exceeded for the determined temperature range, the power of the exciter is set to Amount selected by the user is characterized in that - the control means detects the frequency of a change from operation with a limited power of the exciter to operation with power selected by the user for a defined period of time, and - the control means increases the maximum permissible changes in the temperature ranges when the frequency of changes exceeds a specified value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Leistungszufuhr für eine Induktions-Kochstelle zum Schutz von Kochgeschirr vor Überhitzung.The invention relates to a method and a device for regulating the power supply for an induction hob to protect cookware from overheating.

Mit einem Erreger wird beim Induktionskochen ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, wobei eine Leistung des Erregers von einem Benutzer gewählt wird. Mit wenigstens einem Temperatursensor wird die Temperatur der Kochstelle erfasst und in ein Temperatursignal gewandelt.With an exciter, an electromagnetic alternating field is generated during induction cooking, wherein a power of the exciter is selected by a user. With at least one temperature sensor, the temperature of the cooking area is detected and converted into a temperature signal.

Aus den Druckschriften mit den Veröffentlichungsnummern DE 10 2007 012 379 A1 und DE 10 2006 057 885 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen die Temperatur des Kochfeldes mittels des Temperatursensors überwacht wird. In Abhängigkeit von der Temperatur des Kochfeldes wird der Erreger der Induktionskochstelle gesteuert oder geregelt. Wird eine vorgegebene Temperaturgrenze überschritten, erfolgt eine Abschaltung der Kochstelle, um ein Überhitzen des Kochgeschirrs aber auch der Kochstelle zu vermeiden.From the publications with the publication numbers DE 10 2007 012 379 A1 and DE 10 2006 057 885 A1 Methods and devices are known in which the temperature of the hob is monitored by means of the temperature sensor. Depending on the temperature of the hob, the exciter of the induction cooking is controlled or regulated. If a predetermined temperature limit is exceeded, the cooking area is switched off in order to avoid overheating of the cookware but also of the cooking area.

Viele Kochgeschirre haben einen konkav gewölbten Boden, mit dem sie auf der Kochstelle ruhen. Mit zunehmender Erhitzung des Kochgeschirrs wird der Boden annähernd plan und liegt erst nach einer Erwärmung annähernd vollflächig an der Kochstelle an. Nur wenn der Boden annähernd vollflächig an der Kochstelle anliegt, ist ein guter Wärmeübergang zwischen dem Kochgeschirr und der Kochstelle gegeben. Erst dann kann sich ein Temperaturgleichgewicht zwischen dem Boden eines Kochgeschirrs und der Kochstelle einstellen. Ein solches Temperaturgleichgewicht zwischen dem Boden und der Kochstelle ist jedoch notwendig, damit ein an der Kochstelle angebrachter Temperatursensor die Temperatur des Bodens des Kochgeschirrs erfassen kann. Liegt ein optimaler Wärmeübergang nicht vor, erfasst der Temperatursensor der Kochstelle im Regelfall eine Temperatur, die niedriger ist als die Temperatur des Bodens des Kochgeschirrs. Das ist eine Besonderheit des Induktionskochens, bei dem die Wärme im Topfboden und nicht in der Kochstelle erzeugt wird, wie zum Beispiel bei Strahlungskochstellen.Many cookware has a concave, curved bottom that rests on the hob. With increasing heating of the cookware, the soil is approximately flat and is located only after heating approximately the entire surface of the cooking area. Only when the soil is approximately flush with the cooking surface, there is a good heat transfer between the cookware and the cooking surface. Only then can a temperature equilibrium be established between the bottom of a cookware and the hotplate. However, such a temperature balance between the floor and the cooking area is necessary so that a temperature sensor attached to the cooking area can detect the temperature of the bottom of the cookware. If there is no optimum heat transfer, the temperature sensor of the hotplate usually detects a temperature that is lower than the temperature of the bottom of the cookware. This is a peculiarity of induction cooking, where the heat is generated in the bottom of the pot and not in the cooking area, such as in radiant hot spots.

Bei schnellen Temperaturänderungen reagieren Sensoren, die in der Kochstelle angeordnet sind, häufig zu träge um rechtzeitig die schnell erreichten, hohen Temperaturen zu erfassen, so dass ein Schutz des Kochgeschirrs vor Überhitzung nur bei Kochgeschirren mit annähernd planen Böden gegeben ist. Nur bei Kochgeschirren mit annähernd planen Böden ist ein ausreichender Schutz vor Brand oder Beschädigung des Kochgeschirrs gegeben, es sei denn die Temperaturgrenze bei deren Erreichen die Kochstelle abgeschaltet wird liegt so niedrig, dass gewährleistet ist, dass trotz der Trägheit eines in der Kochstelle angeordneten Sensors eine Überhitzung des Kochgeschirrs verhindert ist.With rapid changes in temperature sensors arranged in the cooking area, often too lazy to timely capture the quickly reached, high temperatures, so that a protection of the cookware from overheating is only given in cookware with approximately flat soils. Only with cookware with approximately flat floors is sufficient protection against fire or damage to the cookware, unless the temperature limit at which the hob is switched off is so low that it is guaranteed that despite the inertia of a sensor arranged in the cooking place a Overheating of the cookware is prevented.

Bei einer solchen Auslegung der Kochstelle wäre allerdings ein effektives Ankochen mit der Kochstelle nicht mehr möglich. Insbesondere könnten größere Mengen Wasser nicht mit großen Leistungen erhitzt werden. Die Temperatur der Kochstelle würde die niedrige Temperaturgrenze schnell erreichen, obwohl der Boden des mit Wasser gefüllten Kochgeschirrs nicht überhitzt.In such a design of the hotplate, however, an effective cooking with the hotplate would no longer be possible. In particular, larger amounts of water could not be heated with great benefits. The temperature of the hotplate would reach the low temperature limit quickly, although the bottom of the water-filled cookware does not overheat.

Aus der US 6,462,316 B1 ist ein Kochfeldsteuerungs- und -überwachungssystem zum Erkennen von Eigenschaften eines Kochutensils und dessen Inhalt bekannt, wobei ein auf die Temperatur hindeutender Parameter einer überwachten Stelle des Kochfelds oder des Kochutensils auf dem Kochfeld und ein auf die Leistung der Heizquelle hindeutender Parameter sensiert und weiterverarbeitet werden.From the US 6,462,316 B1 For example, there is known a cooktop control and monitoring system for detecting characteristics of a cooking utensil and its contents, wherein a temperature indicative parameter of a monitored location of the cooktop or cooking utensil on the cooktop and a parameter indicative of the power of the heat source are sensed and further processed.

Aus der DE 60 2004 005 105 T2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von anormalen Temperatursteigerungen in einer Kocheinrichtung insbesondere bei einer Kombination aus einem Kochutensil und einer Kochfläche bekannt, mit einer ersten temperaturempfindlichen Einrichtung zur Überwachung der Temperatur der Kochfläche und einer zweiten temperaturempfindlichen Einrichtung zur Überwachung der Temperatur des Kochutensils, die in Abhängigkeit von der Temperatur des Kochutensils eine elektrische Ausgangsleistung bereitstellt, und einem Mittel für das Berechnen einer ersten und einer zweiten Ableitung nach der Zeit für die von der zweiten temperaturempfindlichen Einrichtung erfasste Temperatur über einen Betriebstemperaturbereich der Heizvorrichtung und für das Erfassen eines ungewöhnlichen Anstiegs der Temperatur auf der Grundlage der ersten und der zweiten Ableitung.From the DE 60 2004 005 105 T2 a device and a method for detecting abnormal temperature increases in a cooking device, in particular a combination of a cooking utensil and a cooking surface, with a first temperature-sensitive device for monitoring the temperature of the cooking surface and a second temperature-sensitive device for monitoring the temperature of the cooking utensil, the depending on the temperature of the Kochutensils provides an electrical output power, and means for calculating a first and a second derivative by time for the temperature detected by the second temperature-sensitive device over an operating temperature range of the heater and for detecting an unusual increase in temperature based on the first and the second derivative.

Ferner ist aus der DE 3530403 A1 ein Verfahren zum automatischen Regeln des Ankochheizvorganges einer elektrischen Heizplatte während des Ankochens von Kochgut und zum Vermeiden eines Überkochens am Ende des Kochvorganges bekannt. Dabei wird zu Beginn des Ankochvorganges die Ankochheizleistung einer elektrischen Kochplatte auf einen anwählbaren konstanten Wert eingestellt und der zeitliche Temperaturanstieg des Kochgefäßbodens wird fortlaufend über der Zeit bestimmt. Bei einer Topfbodentemperatur oberhalb von ca. 70°C wird der ist-Steigungswert mit einem vorgegebenen Soll-Steigungswert verglichen und bei Abweichungen die Ankochheizleistung zur Annäherung des Ist-Steigungswertes an den Soll-Steigungswert umgeschaltet. Bei einer Topfbodentemperatur oberhalb von ca. 90°C wird beim Abknicken des Steigungsverlaufes der Topfbodentemperatur die Ankochheizleistung abgeschaltet.Furthermore, from the DE 3530403 A1 a method for automatically controlling the Ankochheizvorganges an electric hot plate during the cooking of food and to avoid overcooking at the end of the cooking process known. Here, the Ankochheizleistung an electric hot plate is set to a selectable constant value and the temporal at the beginning of the cooking process Temperature rise of the cooking vessel bottom is determined continuously over time. At a pot bottom temperature above about 70 ° C., the is-slope value is compared with a predetermined desired slope value and, in the case of deviations, the heating-up heating power is switched to the nominal slope value in order to approximate the actual slope value. At a pot bottom temperature above about 90 ° C, the Ankochheizleistung is switched off when bending the pitch curve of the pot bottom temperature.

Des Weiteren ist aus der DE 10 2006 022 327 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements einer Kochmulde bekannt, mit einer Sensoreinrichtung, die zur Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang eines Gutes gemäß einer ersten Zubereitungsart und einer zweiten Zubereitungsart ausgebildet ist, wobei die mehreren Sensoren der Sensoreinrichtung für eine gemeinsame vorgebbare Zeitdauer zum Erfassen von Temperaturinformationen aktivierbar sind und die von den Sensoren erfassten Temperaturinformationen an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragbar sind und die Heizleistung abhängig von diesen Temperaturinformationen steuer- und/oder regelbar ist.Furthermore, from the DE 10 2006 022 327 A1 a device and a method for controlling and / or regulating a heating power of a heating element of a cooktop, with a sensor device which is designed to determine a temperature in a preparation process of a good according to a first preparation and a second preparation, wherein the plurality of sensors of the sensor device can be activated for a common predeterminable time period for detecting temperature information and the temperature information detected by the sensors to the control and / or regulating unit can be transmitted and the heating power is controlled and / or regulated depending on these temperature information.

Der Erfindung stellt sich des Problem ein weiter verbessertes Verfahren zum Induktionskochen und zum Schutz einer Induktionskochstelle bereit zu stellen, so dass einerseits stets ausreichend Sicherheit vor Überhitzung gegeben und andererseits eine effektive Erhitzung von Kochgeschirren und sich im Kochgeschirr befindlichen Lebensmitteln möglich ist.The invention addresses the problem of providing a further improved method for induction cooking and for protecting an induction hob so that on the one hand there is always sufficient security against overheating and, on the other hand, effective heating of cooking utensils and food in the cookware is possible.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention, this problem is solved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the following subclaims.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere in einem ausreichenden Schutz des Kochgeschirrs vor Überhitzung und der Möglichkeit große Mengen Wasser schnell zu erhitzen.The achievable with the present invention consist in particular in a sufficient protection of the cookware from overheating and the ability to heat large amounts of water quickly.

Erfindungsgemäß ermittelt das Regelmittel aus dem Temperatursignal die zeitliche Änderung des Temperatursignals. Mit dem Regelmittel wird dann in Abhängigkeit vom Temperatursignal und der zeitlichen Änderung des Temperatursignals die Leistung des Erregers begrenzt.According to the invention, the control means determines from the temperature signal the temporal change of the temperature signal. With the control means, the power of the exciter is then limited depending on the temperature signal and the time change of the temperature signal.

Das Verfahren ist so ausgestaltet, dass Temperaturbereiche festgelegt sind, in denen das Temperatursignal liegen kann. Jede plausible Temperatur, die erreicht werden kann, ist also einem Temperaturbereich zugeordnet. Für jeden dieser Temperaturbereiche ist dann eine maximal zulässige Änderung des Temperatursignals festgelegt. In jedem der Temperaturbereiche darf also eine maximale Änderung der Temperatur nicht überschritten werden. In Temperaturbereichen für niedrige Temperaturen können beispielsweise höhere Änderungen zugelassen werden als in Temperaturbereichen für hohe Temperaturen. Damit kann bei niedrigen Temperaturen eine höhere Leistung zugelassen werden, um beispielsweise einen mit Wasser gefüllten Topf schnell zu erwärmen. Bei hohen Temperaturen wird dagegen je nach zeitlicher Änderung der Temperatur nur eine geringe oder begrenzte Leistung zugelassen, um der Gefahr einer Überhitzung des Kochgeschirrs entgegenzuwirken.The method is designed such that temperature ranges are defined in which the temperature signal can lie. Any plausible temperature that can be reached is therefore assigned to a temperature range. For each of these temperature ranges then a maximum allowable change of the temperature signal is set. In each of the temperature ranges, a maximum change in temperature must not be exceeded. In low temperature temperature ranges, for example, higher changes can be allowed than in high temperature temperature ranges. Thus, at low temperatures, a higher power can be allowed, for example, to quickly heat a pot filled with water. At high temperatures, however, only a small or limited power is allowed, depending on the time change of the temperature, to counteract the risk of overheating of the cookware.

Dieser Gedanke wird umgesetzt in dem vom Regelmittel zur Durchführung des Verfahrens folgende Schritte in einer Schleife wiederholt durchgeführt werden:This idea is implemented in that the following steps are carried out repeatedly in a loop by the control means for carrying out the method:

In einem ersten Schritt stellt das Regelmittel fest, in welchem Temperaturbereich das Temperatursignal liegt. Daraufhin prüft das Regelmittel in einem nächsten Schritt, ob für den festgestellten Temperaturbereich die maximal zulässige zeitlicher Änderung des Temperatursignals überschritten worden ist oder nicht. In Abhängigkeit davon wird in einem weiteren Schritt entweder in den Fällen des Überschreitens der maximal zulässigen Änderung des Temperatursignals die Leistung des Erregers auf einen im Regelmittel festgelegten Betrag begrenzt oder in den Fällen, in denen für den festgestellten Temperaturbereich die maximal zulässige Änderung des Temperatursignals nicht überschritten wird, durch das Regelmittel die Leistung des Erregers auf den vom Benutzer gewählten Betrag eingestellt.In a first step, the control means determines in which temperature range the temperature signal is located. The control means then checks in a next step whether or not the maximum permissible change over time of the temperature signal has been exceeded for the determined temperature range. Depending on this, in a further step, either in cases of exceeding the maximum permissible change of the temperature signal, the power of the exciter is limited to an amount defined in the control means or in those cases where the maximum permissible change of the temperature signal is not exceeded for the determined temperature range is adjusted by the control means the power of the exciter to the amount selected by the user.

Die Leistung des Erregers könnten beispielsweise gemäß der nachstehenden Tabelle durch das Regelmittel begrenzt werden. In der nachstehenden Tabelle ist anstelle des Wertebereichs des in der Regel elektrischen Temperatursignals der entsprechende Temperaturbereich angegeben. Temperaturbereich max. zulässige Änderung max. Leistung 30°C bis 80°C 1°C/sec 2500 W 80°C bis 120°C 0,6°C/sec 1500 W 120°C bis 150°C 0,4°C/sec 600 W 150°C bis 200°C 0,2°C/sec 300 W > 200°C 0°C/sec 0 W For example, the exciter's performance could be limited by the regulatory means according to the table below. In the table below, the corresponding temperature range is given instead of the value range of the usually electrical temperature signal. temperature range Max. permissible change Max. power 30 ° C to 80 ° C 1 ° C / sec 2500 W 80 ° C to 120 ° C 0.6 ° C / sec 1500 W 120 ° C to 150 ° C 0.4 ° C / sec 600W 150 ° C to 200 ° C 0.2 ° C / sec 300w > 200 ° C 0 ° C / sec 0 W

Das Verfahren sieht vor, dass das Regelmittel die Häufigkeit eines Wechsels vom Betrieb mit einer begrenzten Leistung des Erregers zum Betrieb mit durch den Benutzer gewählter Leistung während einer festgelegten Zeitdauer erfasst. Je häufiger innerhalb der Zeitdauer ein Wechsel vom Betrieb mit begrenzter Leistung zum Betrieb mit der durch den Benutzer gewählten Leistung erfolgt, umso eher kann davon ausgegangen werden, dass die Begrenzung der Leistung ohne das Bestehen einer tatsächlichen Gefahr einer Überhitzung erfolgt ist. In diesen Fällen kann das Regelmittel die zu den Temperaturbereichen festgelegte maximal zulässige Änderung des Temperatursignals erhöhen. Dazu musste die Häufigkeit der Wechsel vom Betrieb mit begrenzter Leistung zum Betrieb mit vom Benutzer gewählter Leistung einen festgelegten Wert überschreiten. Ein solcher Fall kann insbesondere bei dem Erhitzen eines mit Wasser gefüllten Topfes eintreten.The method provides that the control means detects the frequency of a change from operation with a limited power of the exciter to operation with user-selected power during a predetermined period of time. The more frequently a change from limited power operation to operation with the power selected by the user occurs within the period of time, the more likely it is that the power has been limited without the actual danger of overheating. In these cases, the control means may increase the maximum allowable change in the temperature signal, as determined by the temperature ranges. To do so, the frequency of changes from limited power operation to operation with user-selected power had to exceed a set value. Such a case may occur in particular when heating a pot filled with water.

Aus der US-amerikanischen Patentschrift mit der Nummer US 3,781,506 ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels der Beobachtung einer elektrischen Größe auf die Temperaturen des Bodens des Kochgeschiss geschlossen werden kann. Die elektrische Größe korreliert mit der Temperatur des Bodens des Kochgeschirrs. Dieses Verfahren kann für eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden. Dazu wird die mit der Temperatur korrelierende elektrische Größe als weiteres Temperatursignal verwendet oder in ein zweites Temperaturensignal gewandelt.From the US patent specification number US 3,781,506 a method is known in which by means of the observation of an electrical quantity on the temperatures of the bottom of the cooking can be concluded. The electrical size correlates with the temperature of the bottom of the cookware. This method can be used for another development of the method according to the invention. For this purpose, the electrical quantity correlating with the temperature is used as a further temperature signal or converted into a second temperature signal.

Das Regelmittel kann dann innerhalb von Messzyklen festgelegter Länge während des Betriebs des Erregers mit begrenzter Leistung oder während eines Betriebs des Erregers mit einer festgesetzten niedrigeren Leistung das zweite Temperatursignal auswerten. Dazu wird eine erste Differenz aus dem zweiten Temperatursignal zum Beginn und zum Ende eines Messzyklus ermittelt. Außerdem wird eine zweite Differenz aus dem zweiten Temperatursignal zum Beginn des folgenden Messzyklus und zum Beginn des vorgenannten Messzyklus ermittelt. Liegen beide Differenzen vor, wird ein Quotient aus der ersten Differenz geteilt durch die zweite Differenz gebildet.The control means may then evaluate the second temperature signal within fixed-length measurement cycles during limited-power exciter operation or during lower-power operation of the exciter. For this purpose, a first difference from the second temperature signal is determined at the beginning and at the end of a measurement cycle. In addition, a second difference from the second temperature signal at the beginning of the following measurement cycle and at the beginning of the aforementioned measurement cycle is determined. If both differences are present, a quotient of the first difference divided by the second difference is formed.

Das Regelmittel kann die maximal zulässigen Änderungen, die den Bereichen des Temperatursignals zugeordnet sind, erhöhen, wenn der ermittelte Quotient einen festgelegten Wert überschreitet.The control means may increase the maximum allowable changes associated with the regions of the temperature signal if the determined quotient exceeds a predetermined value.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown purely schematically in the drawings and will be described in more detail below. It shows

1 den Verlauf der Temperatur des Bodens eines mit Wasser gefüllten Topfes sowie an Messpunkten unterhalb einer Glaskeramikplatte eines Kochfeldes während eines Aufheizvorgangs, 1 the course of the temperature of the bottom of a water-filled pot and at measuring points below a glass ceramic plate of a hob during a heating process,

2 den Verlauf der Temperatur des Bodens eines leeren Topfes sowie an den Messpunkten unterhalb einer Glaskeramikplatte eines Kochfeldes während eines Aufheizvorgangs, 2 the course of the temperature of the bottom of an empty pot and at the measuring points below a glass ceramic plate of a hob during a heating process,

3 den Verlauf der zeitlichen Änderung der in 1 dargestellten Temperaturen, three the course of the temporal change in 1 temperatures shown,

4 den Verlauf der zeitlichen Änderung der in 2 dargestellten Temperaturen, 4 the course of the temporal change in 2 temperatures shown,

5 den Verlauf der Leistung des Erregers und der Temperatur des Topfbodens bei mit erfindungsgemäß begrenzter Leistung beim Aufheizen eines leeren Topfes, 5 the course of the performance of the exciter and the temperature of the pot bottom with according to the invention limited performance in heating an empty pot,

6 den Verlauf der Leistung des Erregers, der Temperatur des Topfbodens und der Wassertemperatur bei mit erfindungsgemäß begrenzter Leistung beim Aufheizen eines mit Wasser gefüllten Topfes, 6 the course of the performance of the pathogen, the temperature of the pot bottom and the water temperature with according to the invention limited power when heating a pot filled with water,

7 die Anordnung der Temperatursensoren 1 bis 6 auf der Induktionsspule entsprechend dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, 7 the arrangement of the temperature sensors 1 to 6 on the induction coil according to the described embodiment,

8 mögliche alternative Anordnungen von Temperatursensoren. 8th possible alternative arrangements of temperature sensors.

Bei Induktionskochstellen nach dem Stand der Technik werden üblicherweise PT 1000-Temperatursensoren verwendet, mit denen die Temperatur auf der Unterseite der Glaskeramikplatte der Kochstelle erfasst wird. Die Temperaturerfassung ist zwar sehr genau aber, wie sich z. B. beim Aufheizen zeigt, deutlich zu träge um schnelle Temperaturänderungen zu erfassen und auch die tatsächliche Temperatur des auf der Kochstelle angeordneten Kochgeschirrs zu erfassen. In prior art induction cookers, PT 1000 temperature sensors are typically used to detect the temperature on the underside of the glass ceramic hob plate. The temperature detection is very accurate but how z. B. shows when heating, clearly too slow to detect rapid changes in temperature and to detect the actual temperature of the arranged on the hob cookware.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind insgesamt sechs Temperatursensoren mit unterschiedlicher Entfernung zum Mittelpunkt der Kochzone, d. h. mit unterschiedlichem Radius angeordnet. 7 zeigt eine Anordnung der Temperatursensoren 1 bis 6 auf der Induktionsspule, die unterhalb der Glaskeramikkochfläche angeordnet ist. Durch die Größe der Induktionsspule ist die Fläche der Kochzone definiert.In a first exemplary embodiment of the device according to the invention, a total of six temperature sensors are arranged at different distances from the center of the cooking zone, ie with different radius. 7 shows an arrangement of the temperature sensors 1 to 6 on the induction coil, which is arranged below the glass ceramic cooking surface. The size of the induction coil defines the area of the cooking zone.

Die 1 und 2 zeigen den Verlauf der in einem Versuch aufgenommenen Temperaturen am Boden eines Topfes und an den Messstellen einer Kochzone gemäß 7. Es lässt sich deutlich erkennen, dass die Temperatursensoren auf der Unterseite der Glaskeramikkochfläche im Bereich der Kochzone zum Beginn eines Aufheizvorganges stets, niedrigere Temperaturen erfassen als sie im Topfboden herrscht. Die Änderung der Temperatur des Topfbodens ist zu schnell, als dass sie von den Sensoren auf der Unterseite der Glaskeramikplatte der Kochstelle erfasst werden könnte.The 1 and 2 show the course of recorded in a trial temperatures at the bottom of a pot and at the measuring points of a cooking zone according to 7 , It can be clearly seen that the temperature sensors on the underside of the glass ceramic cooking surface in the region of the cooking zone at the beginning of a heating process, always lower temperatures than prevail in the pot bottom. The change in the temperature of the pot bottom is too fast for it to be detected by the sensors on the underside of the glass ceramic plate of the cooking surface.

Die in 1 dargestellten Temperaturverläufe wurden bei einem Aufheizvorgang des mit Wasser gefüllten Topfes aufgenommen, bei denen der Erreger der Induktionskochstelle mit einer konstanten Leistung betrieben wurde. Trotz der kontinuierlichen Leistungszufuhr steigt die Temperatur im Topfboden nicht über 140°C an. Die Änderung der Temperatur des Topfbodens ist zunächst sehr hoch, wird aber im Laufe der Zeit immer geringer.In the 1 The temperature profiles shown were recorded during a heating process of the pot filled with water, in which the exciter of the induction cooker was operated at a constant power. Despite the continuous power supply, the temperature in the pot bottom does not rise above 140 ° C. The change in the temperature of the bottom of the pot is initially very high, but over time becomes smaller and smaller.

Anders verhält es sich beim Aufheizen des leeren Topfes. Die Temperaturen (2) sowohl im Topfboden als auch auf der Unterseite der Glaskeramikplatte steigen schnell an. Die Temperatur im Topfboden steigt im Versuch bis auf ca. 270°C an. Dann wird der Erreger der Induktionskochstelle aus Sicherheitsgründen abgeschaltet. Die Temperatur des Topfbodens sinkt aufgrund von Wärmetransporten ab. Ein Teil der Wärme wird in die Glaskeramikplatte transportiert, weshalb es verzögert zu einem Anstieg der Temperaturen auf der Unterseite der Glaskeramikplatte kommt. Der Temperaturanstieg auf der Unterseite der Glaskeramikplatte ist trotz des Abschaltens des Erregers deutlich schneller als beim Aufheizen eines mit Wasser gefüllten Topfes, wie es in 1 dargestellt ist.The situation is different when heating the empty pot. The temperatures ( 2 ) in both the bottom of the pot and on the bottom of the glass ceramic plate rise quickly. The temperature in the bottom of the pot rises in the experiment up to about 270 ° C. Then the exciter of the induction cooker is switched off for safety reasons. The temperature of the bottom of the pot drops due to heat transport. Part of the heat is transported into the glass ceramic plate, which is why there is a delay in an increase in the temperatures on the underside of the glass ceramic plate. The temperature rise on the underside of the glass ceramic plate is much faster despite the switching off of the exciter than when heating a pot filled with water, as in 1 is shown.

Weitere Versuche haben bestätigt, dass es beim Aufheizen eines leeren Topfes zu sehr hohen Änderungen der Temperaturen auch auf der Unterseite der Glaskeramikplatte kommen kann.Further experiments have confirmed that when heating up an empty pot, very high changes in temperatures can also occur on the underside of the glass-ceramic plate.

Die Darstellung der Änderung der Temperaturen in den 3 beziehungsweise 4 bestätigt diesen aus den 1 und 2 gewonnenen Eindruck.The representation of the change of temperatures in the three respectively 4 confirms this from the 1 and 2 gained impression.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen wurde das erfindungsgemäße Verfahren entwickelt, nachdem in Abhängigkeit von der auf der Unterseite der Glaskeramikplatte erfassten Temperatur und der Änderung dieser Temperatur eine Begrenzung der Leistung des Kochfeldes erfolgt.On the basis of these findings, the method according to the invention was developed after a limitation of the power of the hob takes place in dependence on the temperature detected on the underside of the glass ceramic plate and the change of this temperature.

Die 5 und 6 zeigen die Temperatur und Leistungsverläufe für das Aufheizen eines leeren bzw. mit Wasser gefüllten Topfes, bei dem eine erfindungsgemäße Begrenzung der Leistung erfolgt. Deutlich zu erkennen ist, wie beim leeren Topf (siehe 5) die zunächst hohe Leistung stufenweise auf Null reduziert wird und die Steigerung der Temperatur im Topfboden von Stufe zu Stufe geringer wird.The 5 and 6 show the temperature and performance curves for heating an empty or filled with water pot, in which an inventive limitation of the power takes place. It can be clearly seen, as with the empty pot (see 5 ) the initially high power is gradually reduced to zero and the increase in temperature in the bottom of the pot is reduced from stage to stage.

Bei einem mit Wasser gefüllten Topf (siehe 6) erfolgt zwar auch eine Herabsetzung der Leistung. Sobald es allerdings wieder möglich ist, wird die Leistung wieder heraufgesetzt. Die Temperatur des Topfbodens sinkt in den Phasen mit herabgesetzter Leistung zwar ab, auf lange Sicht steigt sie jedoch an. Die Wassertemperatur steigt dagegen fast kontinuierlich an. Der Aufheizvorgang wird also durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise nicht unnötig verzögert.For a pot filled with water (see 6 ) is also a reduction of the power. However, once it is possible again, the performance is increased again. The temperature of the bottom of the pot will decrease in the reduced power phases, but in the long run it will increase. The water temperature, however, increases almost continuously. The heating process is therefore not unnecessarily delayed by the procedure according to the invention.

8 zeigt eine mögliche alternative Anordnung von Temperatursensoren auf der Induktionsspule. Dabei zeigen die geschwärzt dargestellten Felder die bevorzugte Anordnung von drei Sensoren auf der Induktionsspule. Die weiteren Felder (nicht geschwärzt) können beliebig für die Anordnung weiterer Sensoren vorgesehen werden. 8th shows a possible alternative arrangement of temperature sensors on the induction coil. The blackened fields show the preferred arrangement of three sensors on the induction coil. The other fields (not blackened) can be provided arbitrarily for the arrangement of further sensors.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Leistungszufuhr für eine Induktions-Kochstelle ist derart gestaltet, dass mit einem Erreger ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt wird, dessen Leistung von einem Benutzer gewählt wird, wobei mit wenigstens einem ersten Temperatursensor die Temperatur der Kochstelle im Bereich einer ersten Messstelle erfasst wird und die Temperatur in ein Temperatursignal gewandelt wird. Mit mindestens einem weiteren Temperatursensor wird die Temperatur der Kochstelle im Bereich einer weiteren Messstelle erfasst und in ein Temperatursignal gewandelt, wobei mit einem Regelmittel aus den Temperatursignalen die zeitliche Änderung der Temperatursignale ermittelt wird und in Abhängigkeit von den Temperatursignalen und der zeitlichen Änderung der Temperatursignale die Leistung des Erregers begrenzt wird. The method according to the invention for regulating the power supply for an induction cooking station is designed in such a way that an alternating electromagnetic field is generated by a user whose power is selected by a user, with at least one first temperature sensor detecting the temperature of the cooking point in the region of a first measuring point and the temperature is converted into a temperature signal. With at least one further temperature sensor, the temperature of the cooking area is detected in the range of another measuring point and converted into a temperature signal, wherein the time change of the temperature signals is determined by a control means from the temperature signals and the power in dependence on the temperature signals and the time change of the temperature signals of the pathogen is limited.

Die Temperaturbereiche, in denen die Temperatursignale liegen können, sind festgelegt, wobei für jeden Temperaturbereich eine maximal zulässige Änderung der Temperatursignale festgelegt ist.The temperature ranges in which the temperature signals can be, are fixed, with a maximum allowable change in the temperature signals is set for each temperature range.

Vom Regelmittel werden folgende Schritte in einer Schleife wiederholt durchgeführt:

– das Regelmittel stellt zunächst fest, in welchem Temperaturbereich das Temperatursignal liegt,
– das Regelmittel prüft dann, ob für den festgestellten Temperaturbereich die maximal zulässige Änderung des Temperatursignals überschritten ist und
– das Regelmittel begrenzt anschließend in den Fallen des Überschreitens der maximal zulässigen Änderung des Temperatursignals die Leistung des Erregers auf einen im Regelmittel festgelegten Betrag und

das Regelmittel stellt in den Fallen, in denen für den festgestellten Temperaturbereich die maximal zulässige Änderung des Temperatursignals nicht überschritten ist, die Leistung des Erregers auf den vom Benutzer gewählten Betrag ein.The rule means the following steps are repeated in a loop:

The control means first determines in which temperature range the temperature signal lies,
- The control means then checks whether the maximum permissible change in the temperature signal is exceeded for the determined temperature range and
- The control means then limited in the event of exceeding the maximum allowable change in the temperature signal, the power of the exciter to an amount specified in the control means and

the control means sets in the cases in which for the determined temperature range, the maximum permissible change of the temperature signal is not exceeded, the performance of the exciter on the amount selected by the user.

Die Leistung des Erregers wird gemäß der nachstehenden Tabelle durch das Regelmittel begrenzt, wobei in der Tabelle anstelle des Temperatursignals die entsprechende Temperatur angegeben ist: Temperaturbereich max. zulässige Änderung max. Leistung 30°C bis 80°C 1°C/sec 2500 W 80°C bis 120°C 0,6°C/sec 1500 W 120°C bis 150°C 0,4°C/sec 600 W 150°C bis 200°C 0,2°C/sec 300 W > 200°C 0°C/sec 0 W The power of the exciter is limited by the control means according to the table below, where the temperature is given in the table instead of the temperature signal: temperature range Max. permissible change Max. power 30 ° C to 80 ° C 1 ° C / sec 2500 W 80 ° C to 120 ° C 0.6 ° C / sec 1500 W 120 ° C to 150 ° C 0.4 ° C / sec 600W 150 ° C to 200 ° C 0.2 ° C / sec 300w > 200 ° C 0 ° C / sec 0 W

Das Regelmittel erfasst die Häufigkeit eines Wechsels vom Betrieb mit einer begrenzten Leistung des Erregers zum Betrieb mit durch den Benutzer gewählter Leistung während einer festgelegten Zeitdauer.The control means detects the frequency of a change from operation with a limited power of the exciter to operate with user-selected power during a predetermined period of time.

Das Regelmittel erhöht die in den Temperaturbereichen maximal zulässigen Änderungen, wenn die Häufigkeit der Wechsel einen festgelegten Wert überschreitet.The control means increases the maximum permissible changes in the temperature ranges if the frequency of the changes exceeds a specified value.

Ein Sensor erfasst eine elektrische Größe im Erreger oder in einer Einrichtung des Erregers zur Versorgung mit elektrischer Energie, die mit der Temperatur des Bodens des Kochgeschirrs korreliert, und wandelt diese in ein zweites Temperatursignal.A sensor senses an electrical quantity in the exciter or device of the exciter to supply electrical energy that correlates to the temperature of the bottom of the cookware, and converts it into a second temperature signal.

Das Regelmittel wertet das zweite Temperatursignal innerhalb von Messzyklen festgelegter Länge während des Betriebes des Erregers mit begrenzter Leistung oder während eines Betriebs des Erregers mit einer festgesetzten niedrigen Leistung aus, in dem es eine erste Differenz aus dem zweiten Temperatursignal zum Beginn und zum Ende eines Messzyklus ermittelt, eine zweite Differenz des zweiten Temperatursignals zum Beginn des folgenden Messzyklus und zum Beginn des erstgenannten Messzyklus ermittelt und einen Quotienten aus der ersten Differenz geteilt durch die zweite Differenz bildet.The control means evaluates the second temperature signal within fixed length measurement cycles during operation of the limited power exciter or during low impulse energizer operation by determining a first difference from the second temperature signal at the beginning and end of a measurement cycle , determines a second difference of the second temperature signal at the beginning of the following measurement cycle and at the beginning of the first measurement cycle and forms a quotient of the first difference divided by the second difference.

Das Regelmittel erhöht die maximal zulässigen Änderungen, wenn der ermittelte Quotient einen festgelegten Wert überschreitet. Die maximal zulässigen Änderungen werden beispielsweise um einen Faktor annähernd mit dem Wert 1,5 erhöht.The rule means increases the maximum permissible changes if the determined quotient exceeds a specified value. For example, the maximum permissible changes are increased by a factor of approximately 1.5.

Eine nicht beanspruchte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen ersten und mindestens einen weiteren Temperatursensor im Bereich der Kochzone zum Erfassen der Temperatur der Kochstelle und zum Wandeln der Temperatur in ein Temperatursignal auf. Außerdem weist die Vorrichtung ein Regelmittel zum Ermitteln der zeitlichen Änderung der Temperatursignale aus den Temperatursignalen und zum Begrenzen der Leistung des Erregers in Abhängigkeit von den Temperatursignalen und der zeitlichen Änderung der Temperatursignale auf.An unclaimed device for carrying out the method according to the invention has a first and at least one further temperature sensor in the region of the cooking zone for detecting the temperature of the cooking point and for converting the temperature into a temperature signal. In addition, the device comprises a control means for determining the temporal change of the temperature signals from the temperature signals and for limiting the power of the exciter in response to the temperature signals and the temporal change of the temperature signals.

Der erste und mindestens eine weitere Temperatursensor sind im Bereich der Kochzone unterhalb der Glaskeramikkochfläche angeordnet. Die Temperatursensoren sind vorzugsweise auf der Induktionsspule angeordnet. Die Temperatursensoren sind jeweils auf unterschiedlichen Radien bezogen auf den Mittelpunkt der Induktionsspule angeordnet.The first and at least one further temperature sensor are arranged in the region of the cooking zone below the glass ceramic cooking surface. The temperature sensors are preferably arranged on the induction coil. The temperature sensors are each arranged at different radii relative to the center of the induction coil.

Ein nicht beanspruchtes Kochfeld zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine oder mehrere Induktionskochstellen auf, von denen zumindest eine Kochstelle eine derartige Vorrichtung aufweist.An unclaimed cooktop for carrying out the method according to the invention has one or more induction cooktops, of which at least one cooktop has such a device.

Claims

Method for controlling the power supply for an induction cooking station, - is generated with a pathogen an alternating electromagnetic field, the power of which is selected by a user, - is detected with at least a first temperature sensor, the temperature of the cooking area in the region of a first measuring point and the Temperature is converted into a temperature signal, - wherein the following steps in a loop are repeatedly performed by a control means: - the control means first determines the temperature range in which the temperature signal is located, temperature ranges are set, in which the temperature signal may be, and wherein each maximum temperature range, a maximum allowable change of the temperature signal is set, - the control means then checks whether the maximum permissible change of the temperature signal is exceeded for the detected temperature range and - the control means then limited in the F If the maximum permissible change in the temperature signal is exceeded, the output of the exciter is set to a value determined in the control means and the control means sets the output of the exciter in the case where the maximum permissible change in the temperature signal is not exceeded for the determined temperature range amount selected by the user, characterized in that - the control means detects the frequency of a change from operation with a limited power of the exciter to operate with user selected power during a predetermined period of time, and - the control means increases the maximum allowed changes in the temperature ranges if the frequency of the change exceeds a specified value.

A method according to claim 1, characterized in that the power of the exciter is limited according to the table below by the control means, wherein in the table instead of the temperature signal, the corresponding temperature is indicated: temperature range Max. permissible change Max. power 30 ° C to 80 ° C 1 ° C / sec 2500 W 80 ° C to 120 ° C 0.6 ° C / sec 1500 W 120 ° C to 150 ° C 0.4 ° C / sec 600W 150 ° C to 200 ° C 0.2 ° C / sec 300w 200 ° C 0 ° C / sec 0 W

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor detects an electrical quantity in the exciter or in a device of the exciter for the supply of electrical energy, which correlates with the temperature of the bottom of the cookware, and converts it into a second temperature signal.

A method according to claim 3, characterized in that the control means evaluates the second temperature signal within predetermined-length measurement cycles during operation of the limited-power exciter or during low-power operation of the exciter in which there is a first difference from the second temperature signal determined at the beginning and end of a measuring cycle, a second difference of the second temperature signal at the beginning of the concluding measuring cycle and the Determines the beginning of the first measurement cycle and forms a quotient of the first difference divided by the second difference.

A method according to claim 4, characterized in that the control means increases the maximum permissible changes when the determined quotient exceeds a predetermined value.

A method according to claim 5, characterized in that the control means increases the maximum permissible changes by a factor of approximately 1.5.