DE102012201237A1

DE102012201237A1 - Hausgerätevorrichtung

Info

Publication number: DE102012201237A1
Application number: DE201210201237
Authority: DE
Inventors: Ignacio Garde Aranda; David Valeau Martin; Daniel Palacios Tomas; Ramon Peinado Adiego
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-08-30

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Hausgerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Leistungswandler (13, 15, 17, 19), die dazu vorgesehen sind, in zumindest einem Betriebsmodus jeweils abschnittsweise betrieben zu werden.
Um verbesserte Eigenschaften hinsichtlich einer ausgeglichenen Belastung eines Netzanschlusses der Hausgerätevorrichtung zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Hausgerätevorrichtung zumindest eine erste Steuereinheit (28) aufweist, die zumindest dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des zweiten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) in Abhängigkeit von mindestens einer Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des ersten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) zu steuern.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Hausgerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Kochfelder mit zwei als Inverter ausgebildeten Leistungswandlern bekannt, wobei die Leistungswandler dazu vorgesehen sind, jeweils abschnittsweise betrieben zu werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer ausgeglichenen Belastung eines Netzanschlusses der Hausgerätevorrichtung bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Hausgerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Leistungswandler, die dazu vorgesehen sind, in zumindest einem Betriebsmodus jeweils abschnittsweise betrieben zu werden.
Es wird vorgeschlagen, dass die Hausgerätevorrichtung zumindest eine erste Steuereinheit aufweist, die zumindest dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts des zweiten Leistungswandlers in Abhängigkeit von mindestens einer Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts des ersten Leistungswandlers zu steuern. Unter einem „Leistungswandler“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die eine elektrische Leistung, vorzugsweise eine Gleichspannungsleistung, in eine andere Leistungsform, insbesondere eine Wechselspannungsleistung, eine Wärmeleistung, eine Leistung eines elektromagnetischen Felds und/oder eine mechanische Leistung, insbesondere mit einem Wirkungsgrad von über 50 %, vorteilhaft mehr als 70 % und vorzugsweise mehr als 85 %, umwandelt. Insbesondere wandelt in alternativen Ausgestaltungen ein Leistungswandler eine Gleichspannungsleistung in eine Gleichspannungsleistung mit anderer Spannung oder eine Wechselspannungsleistung in eine Wechselspannungsleistung anderer Spannung und/oder anderer Frequenz. Vorzugsweise dient ein Leistungswandler einer Erzeugung einer Heizleistung. Insbesondere ist am Leistungswandler ein Messschaltkreis angeordnet, der an einer Bestimmung zumindest von Kenngrößen, insbesondere einer Stromstärke, einer Spannung und/oder einer Leistung, der in dem Leistungswandler umgewandelten elektrischen Leistung, beteiligt ist. Eine „elektrische Leistung“ wird insbesondere durch einen elektrischen Stromfluss übertragen, der durch eine Überlagerung eines Wechselstromanteils mit einer Wechselstromamplitude und eines Gleichstromanteils mit einer Gleichstromamplitude gebildet wird. Unter einer „Gleichspannungsleistung“ soll insbesondere eine elektrische Leistung verstanden werden, deren Wechselstromamplitude maximal 10% der Gleichstromamplitude entspricht. Unter einer „Wechselspannungsleistung“ soll insbesondere eine elektrische Leistung verstanden werden, die sich von einer Gleichspannungsleistung unterscheidet. Darunter, dass ein Leistungswandler „abschnittsweise betrieben“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass der Leistungswandler abwechselnd, vorzugsweise periodisch abwechselnd, aktiv oder inaktiv ist und vorzugsweise eine mittlere elektrische Leistung umwandelt, die größer ist als 5 W und vorzugsweise größer ist als 15 W. Insbesondere ist eine Periodendauer bei einem „periodisch abwechselnden“ Betrieb kleiner als 5 min, insbesondere kleiner als 1 min, vorteilhaft kleiner als 10 s und vorzugsweise kleiner als 2 s. Darunter, dass der Leistungswandler „inaktiv“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass der Leistungswandler eine elektrische Leistung wandelt, die kontinuierlich kleiner als 5 W, insbesondere kleiner als 1 W und vorzugsweise kleiner als 0,1 W ist. Ein Leistungswandler ist insbesondere „aktiv“, wenn er sich von einem inaktiven Leistungswandler unterscheidet und wenn er vorzugsweise eine momentane elektrische Leistung von mehr als 10 W, insbesondere mehr als 30 W und vorteilhaft mehr als 100 W umwandelt. Unter einer „momentanen“ elektrischen Leistung soll insbesondere die über einen Zeitabschnitt, insbesondere über einen Zeitabschnitt mit einer Länge von mindestens 1 ms und maximal 2 s, insbesondere maximal 0,1 s und vorzugsweise maximal 10 ms, gemittelte elektrische Leistung verstanden werden. Unter einer „mittleren“ elektrischen Leistung soll insbesondere die über einen Zeitabschnitt, insbesondere über einen Zeitabschnitt mit einer Länge von mindestens 2 s und maximal 5 min, insbesondere maximal 1 min, vorteilhaft maximal 10 s und vorzugsweise maximal 2 s gemittelte elektrische Leistung verstanden werden. Unter einer „Steuereinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest zu einer Steuerung und/oder einer Regelung eines Geräts vorgesehen ist. Insbesondere weist eine Steuereinheit zumindest eine steuernde Komponente auf. Unter einer „steuernden Komponente“ soll insbesondere ein abgeschlossenes Bauteil verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, Ausgangssignale zu erzeugen, die einer Steuerung und/oder Regelung des Geräts dienen, und vorzugsweise dazu vorgesehen ist, Eingangssignale, insbesondere Messsignale, in für die Steuereinheit verwertbare Daten zu wandeln. Vorzugsweise weist zumindest eine steuernde Komponente eine Prozessoreinheit, eine Speichereinheit und ein in der Speichereinheit hinterlegtes Betriebsprogramm auf, wobei die Prozessoreinheit dazu vorgesehen ist, das Betriebsprogramm auszuführen. Unter einem „Betriebsabschnitt“ soll insbesondere ein Zeitraum verstanden werden, in dem ein Leistungswandler kontinuierlich aktiv ist. Insbesondere beginnt ein Betriebsabschnitt mit dem Wechsel von inaktiv zu aktiv, wodurch ein Startpunkt festgelegt wird, und endet mit dem ersten darauf folgenden Wechsel von aktiv zu inaktiv, wodurch ein Endpunkt festgelegt wird. Unter einer „Kenngröße“ eines Betriebsabschnitts soll insbesondere eine Größe verstanden werden, die den Betriebsabschnitt charakterisiert. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Startpunkt, einen Endpunkt oder eine Dauer, insbesondere eine Differenz zwischen End- und Startpunkt, des Betriebsabschnitts. Es sind auch andere Größen, insbesondere die mittlere und/oder momentane elektrische Leistung, die während des Betriebsabschnitts gewandelt wird, und/oder andere die elektrische Leistung beschreibende Größen, insbesondere eine Frequenz, als Kenngrößen des Betriebsabschnitts denkbar. Durch eine Abstimmung der Betriebsabschnitte mehrerer abschnittsweise betriebener Leistungswandler kann insbesondere eine gleichmäßige Leistungsaufnahme und/oder eine Vermeidung von Leistungsspitzen der Hausgerätevorrichtung erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Leistungswandler dazu vorgesehen sind, über unterschiedliche Phasen eines Mehrphasenstromanschlusses betrieben zu werden. Unter einem „Mehrphasenstromanschluss“ soll insbesondere ein Stromanschluss mit zumindest zwei Außenleitern, im Weiteren „Phasen“ genannt, und einem Nullleiter, den sich die Phasen teilen, verstanden werden, wobei an den Phasen eine Wechselspannung mit jeweils einer zumindest im Wesentlichen gleichen Wechselspannungsfrequenz und einer jeweils zumindest im Wesentlichen gleichen Wechselspannungsamplitude bezüglich des Nullleiters anliegt. Jeweils zwei Phasen weisen im Verlauf der Wechselspannung vorzugsweise jeweils eine Phasendifferenz von zumindest im Wesentlichen 120° auf. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Mehrphasenstromanschluss um einen Drei-Phasen-Hausanschluss mit einer Wechselspannungsfrequenz von im Wesentlichen 50 Hz und einer Wechselspannungsamplitude von im Wesentlichen 230 V. Darunter, dass eine Größe „im Wesentlichen“ einem Wert entspricht, soll insbesondere verstanden, dass eine Abweichung der Größe von dem Wert kleiner als 10 %, insbesondere kleiner als 5 % des Werts ist. Es kann insbesondere phasenübergreifend eine gleichmäßige Leistungsaufnahme des Hausgeräts erreicht werden.
Vorzugsweise ist zumindest die erste Steuereinheit dazu vorgesehen, einen Startpunkt des zumindest einen Betriebsabschnitts des zweiten Leistungswandlers in Abhängigkeit von einem Endpunkt des zumindest einen Betriebsabschnitts des ersten Leistungswandlers festzulegen. Es kann insbesondere eine besonders vorteilhafte gleichmäßige Leistungsaufnahme erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest die erste Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Betriebsabschnitt des zweiten Leistungswandlers an den zumindest einen Betriebsabschnitt des ersten Leistungswandlers anschließen zu lassen. Darunter, dass zwei Betriebsabschnitte aneinander „anschließen“, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Zeitdifferenz zwischen einem Endpunkt des einen Betriebsabschnitts und dem Startpunkt des anderen Betriebsabschnitts maximal so groß ist wie eine Periodendauer der Phase, vorzugsweise maximal so groß ist wie ein Drittel der Periodendauer der Phase, von der zumindest einer der Leistungswandler seine Leistung bezieht. Insbesondere ist die Zeitdifferenz kleiner als 14 ms, vorteilhaft kleiner als 7 ms und vorzugsweise kleiner als 1 ms. Dadurch, dass die Betriebsabschnitte der Leistungswandler aneinander anschließen, kann insbesondere eine Verringerung von Flicker erreicht werden. Unter „Flicker“ soll insbesondere eine subjektiv empfundene Schwankung einer Helligkeit von Raumbeleuchtungsmitteln, insbesondere Glühbirnen, verstanden werden, die insbesondere durch hohe Leistungsschwankungen auf einzelnen Phasen verursacht wird. Eine hohe Leistung eines Geräts, die über einer ersten Phase abfällt, verursacht auf dem Nullleiter, den sich die Phasen teilen, einen Spannungsabfall, der wiederum eine Veränderung der Spannung auf den anderen Phasen und in einem parallel zu dem Gerät auf der ersten Phase geschalteten Leuchtmittel nach sich zieht. Durch diese Veränderung der Spannung kann neben einer Veränderung einer Helligkeit von Leuchtmitteln auch eine Störung und/oder Zerstörung anderer elektrischer Geräte verursacht werden. Werden zwei ähnliche Lasten auf der gleichen Phase in unterschiedlichen Betriebsabschnitten direkt hintereinander betrieben, können zwei hohe Laständerungen auf der Phase vermieden werden. Werden zwei ähnliche Lasten an unterschiedlichen Phasen in unterschiedlichen Betriebsabschnitten direkt hintereinander betrieben, kann ebenfalls eine hohe Flanke der Wechselspannungsamplitude auf den Phasen vermieden werden, da lediglich eine Phasenlage der Wechselspannung beeinflusst wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Leistungswandler als Inverter ausgebildet. Unter einem „Inverter“ soll insbesondere ein elektronisches Bauteil, vorzugsweise ein Halbleiterbauteil, verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine Gleichspannungsleistung in eine Wechselspannungsleistung, insbesondere eine Wechselspannungsleistung mit einer Frequenz von mindestens 1 kHz, vorzugsweise von mindestens 10 kHz, umzuwandeln. Vorzugsweise ist die erzeugte Wechselspannungsleistung dazu vorgesehen, einen Induktor, insbesondere zu einer induktiven Beheizung von Kochgeschirr und/oder anderen metallischen Heizkörpern, zu betreiben. Insbesondere weist die Hausgerätevorrichtung einen Gleichrichter zu einer Bereitstellung der Gleichspannungsleistung auf. Durch Ausbildung des Leistungswandlers als Inverter kann insbesondere vorteilhaft eine flexible Heizeinrichtung betrieben werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Hausgerätevorrichtung zumindest eine zweite Steuereinheit auf, die dem zweiten Leistungswandler zugeordnet ist, während die erste Steuereinheit dem ersten Leistungswandler zugeordnet ist. Insbesondere ist die zweite Steuereinheit dazu vorgesehen, wenigstens eine Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts eines dritten Leistungswandlers, der in dem Betriebsmodus ebenfalls abschnittsweise betrieben wird, in Abhängigkeit von mindestens einer Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts des zweiten Leistungswandlers zu steuern. Insbesondere kann das Prinzip auf beliebig viele Leistungswandler mit zugehörigen Steuereinheiten übertragen werden. Darunter, dass eine Steuereinheit einem Leistungswandler „zugeordnet ist“, soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit für eine Einstellung eines angeforderten Leistungsniveaus für den Leistungswandler zuständig ist. Es kann insbesondere eine gute Modularität und Erweiterbarkeit der Hausgerätevorrichtung erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest die erste Steuereinheit zumindest eine steuernde Komponente aufweist und diese als ASIC-Komponente ausgebildet ist, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Betriebsabschnitt zu steuern und eine durch den Leistungswandler gewandelte Leistung zu messen. Unter einer „ASIC-Komponente“ soll insbesondere eine steuernde Komponente verstanden werden, die als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit) ausgebildet ist. Eine ASIC-Komponente ist ein separates Bauteil, das insbesondere dazu vorgesehen ist, fest vorgeschriebene Operationen unabhängig von einem Betriebsprogramm auszuführen. Insbesondere ist die ASIC-Komponente dazu vorgesehen, eine Einstellung der im Leistungswandler zu wandelnden elektrischen Leistung vorzunehmen. Vorzugsweise werden durch die ASIC-Komponente Startpunkte und Dauern von Betriebsabschnitten bestimmt. Insbesondere ist die ASIC-Komponente dazu vorgesehen, an zumindest einen Messschaltkreis des zugeordneten Leistungswandlers angeschlossen zu werden und eine Messung durchzuführen. Insbesondere kann Energie gespart werden und eine Effizienz gesteigert werden, da eine programmgesteuerte Komponente mit gleicher Aufgabe wie die ASIC-Komponente unnötige Operationen, insbesondere Verwaltungsoperationen, ausführt, die Energie und Zeit kosten. Weiterhin können in Serienproduktionen Produktionskosten gespart werden.
In einer alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest die erste Steuereinheit eine weitere steuernde Komponente aufweist und die zweite Steuereinheit dazu vorgesehen ist, mit der ASIC-Komponente und zumindest der weiteren steuernden Komponente der ersten Steuereinheit zu kommunizieren. Insbesondere ist die ASIC-Komponente der ersten Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest ein Signal wenigstens an die zweite Steuereinheit zu senden, das insbesondere zu einer Festlegung eines Startpunkts des zumindest einen Betriebsabschnitts des zweiten Leistungswandlers vorgesehen ist. Insbesondere erfolgt die Kommunikation über ein Datenbussystem. Unter einem „Datenbussystem“ soll insbesondere ein System von den steuernden Komponenten zugeordneten Kommunikationsmodulen verstanden werden, die miteinander verdrahtet sind. Unter einem „Kommunikationsmodul“ soll insbesondere ein Modul verstanden werden, das zumindest eine Sende- und eine Empfangseinheit umfasst. Es kann insbesondere eine kurze Kommunikationszeit für eine Festlegung des Startpunkts des Betriebsabschnitts des zweiten Leistungswandlers erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein Kochfeld mit vier Heizzonen und einer erfindungsgemäßen Hausgerätevorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hausgerätevorrichtung und
3 einen zeitlichen Verlauf der über Leistungswandler gewandelten Leistung.
Die 1 zeigt ein als Induktionskochfeld ausgebildetes Hausgerät 10 mit einer als Kochfeldvorrichtung ausgebildeten Hausgerätevorrichtung 11. Das Induktionskochfeld weist vier Kochzonen mit darunter angeordneten Induktoren 12, 14, 16, 18 auf. Zur Versorgung der Induktoren 12, 14, 16, 18 mit elektrischer Leistung sind zwei Versorgungsmodule 20, 22 der Hausgerätevorrichtung 11 vorgesehen, die jeweils an unterschiedliche Phasen L1, L2 eines als Drei-Phasen-Hausanschluss ausgebildeten Mehrphasenstromanschlusses 24 mit drei Phasen L1, L2, L3 und einem Nullleiter N angeschlossen sind. Die dritte Phase L3 ist unbelegt. Das Hausgerät 10 weist eine als berührungsempfindliches Bedienfeld ausgebildete Bedieneinheit 26 auf, die zu einer Heizleistungszuordnung vorgesehen ist.
In der 2 sind die Versorgungsmodule 20, 22 mit Details dargestellt. Jedes der Versorgungsmodule 20, 22 weist einen Kühlkörper und einen Ventilator auf, die zu einer Kühlung von Leistungselektronik des Versorgungsmoduls vorgesehen sind. Jedes der Versorgungsmodule 20, 22 weist zwei ausgebildete Leistungswandler 13, 15 bzw. 17, 19 auf, die dazu vorgesehen sind, in einem Betriebsmodus jeweils abschnittsweise betrieben zu werden (vgl. 3). Die Leistungswandler 13, 15 bzw. 17, 19 sind entsprechend ihrer Zuordnung zu einem Versorgungsmodul 20, 22 dazu vorgesehen, über unterschiedliche Phasen L1 bzw. L2 eines Mehrphasenstromanschlusses 24 betrieben zu werden. Die Versorgungsmodule 20, 22 weisen jeweils einen Gleichrichter 21, 23 auf, der zu einer Versorgung der Leistungswandler 13, 15 bzw. 17, 19 mit einer Gleichspannungsleistung vorgesehen ist. Die Leistungswandler 13, 15, 17, 19 sind als Inverter ausgebildet. Der Leistungswandler 13, 15, 17, 19 wandelt beim Betrieb die vom Gleichrichter 21, 23 bereitgestellte Gleichspannungsleistung in eine Wechselspannungsleistung mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 60 kHz um. Die Wechselspannungsleistung wird den Induktoren 12, 14, 16, 18 zugeführt, damit sie durch eine Übertragung in Form von elektromagnetischen Wellen an ein Kochgeschirr in Heizleistung umgewandelt werden kann. Um eine zu wandelnde Leistung einzustellen, wird eine Frequenz der von dem Inverter erzeugten Wechselspannungsleistung angepasst. Eine hohe Frequenz sorgt für eine schlechte Kopplung des Induktors 12, 14, 16, 18 mit dem Kochgeschirr und so zu einer geringen gewandelten Leistung. Bauartbedingt ist einem Inverter, wie auch vielen anderen Leistungswandlern 13, 15, 17, 19, eine minimale zu wandelnde momentane Leistung P_MIN13, P_MIN15, P_MIN17, P_MIN19 zugeordnet, die im Falle eines Inverters unter anderem durch eine maximale Frequenz bestimmt wird, bei der er betrieben werden kann. Soll ein Leistungswandler 13, 15, 17, 19 eine mittlere elektrische Leistung wandeln, die geringer ist als die minimale zu wandelnde momentane Leistung P_MIN13, P_MIN15, P_MIN17, P_MIN19, wird er abschnittsweise bei der minimalen zu wandelnden momentanen Leistung P_MIN13, P_MIN15, P_MIN17, P_MIN19 betrieben. Es gibt einen Betriebszustand der Hausgerätevorrichtung, in dem die vier Leistungswandler 13, 15, 17, 19 abschnittsweise betrieben werden, beispielsweise bei einem Warmhaltevorgang auf jeder der Kochzonen, bei dem jeweils nur eine geringe Heizleistung nötig ist. Weiterhin weist die Hausgerätevorrichtung 11 eine erste Steuereinheit 28 auf, die dazu vorgesehen ist, Kenngrößen von Betriebsabschnitten 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 eines zweiten Leistungswandlers 13, 15, 17, 19 in Abhängigkeit von Kenngrößen von Betriebsabschnitten 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 eines ersten Leistungswandlers 13, 15, 17, 19, zu steuern. Die Hausgerätevorrichtung 11 weist eine zweite Steuereinheit 30 auf, die den Leistungswandlern 17, 19 zugeordnet ist, während die erste Steuereinheit 28 den Leistungswandlern 13, 15 zugeordnet ist. Die Steuereinheiten 28, 30 weisen jeweils zwei steuernde Komponenten auf. Eine der steuernden Komponenten ist jeweils als ASIC-Komponente 32, 34 ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, die Betriebsabschnitte 51, 52, 55, 56, 59 bzw. 53, 54, 57, 58 der Leistungswandler 13, 15 bzw. 17, 19 zu steuern und mittels an den Leistungswandlern angeordneter Messschaltkreise 36, 37, 38, 39 eine durch die Leistungswandler 13, 15 bzw. 17, 19 gewandelte Leistung zu messen. Eine zweite steuernde Komponente ist jeweils als Mikrocontroller 33, 35 ausgebildet, der ein in einer Speichereinheit hinterlegtes Programm ausführt. Die Mikrocontroller 33, 35 und die ASIC-Komponenten 32, 34 sind über ein erstes Datenbussystem 40 miteinander verbunden. Die Steuereinheiten 28, 30 sind dazu vorgesehen, jeweils mit der ASIC-Komponente 32, 34 und dem Mikrocontroller 33, 35 der jeweils anderen Steuereinheit 28, 30 über das Datenbussystem 40 zu kommunizieren. Der Mikrocontroller 33, 35 einer der Steuereinheiten 28, 30 empfängt jeweils Messdaten von der ASIC-Komponente 32, 34 der gleichen Steuereinheit 28, 30, wertet diese aus und sendet an die ASIC-Komponente 32, 34 Betriebsparameter der Leistungswandler 13, 15, 17, 19. Die ASIC-Komponente 32, 34 regelt unter anderem die Frequenz, bei der der als Inverter ausgebildete Leistungswandler 13, 15, 17, 19 betrieben wird und schaltet Startpunkte 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 und Endpunkte 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 von Betriebsabschnitten 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, zu denen der Leistungswandler 13, 15, 17, 19 betrieben wird. Die Bedieneinheit 26 ist über ein zweites Datenbussystem 41 mit den Mikrocontrollern 33, 35 verbunden. Die Steuereinheit 28, 30 ist dazu vorgesehen, Startpunkte 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 von Betriebsabschnitten 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 des zweiten Leistungswandlers 13, 15, 17, 19 in Abhängigkeit von Endpunkten 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 von Betriebsabschnitten 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 des ersten Leistungswandlers 13, 15, 17, 19 festzulegen. Die Steuereinheit 28, 30 ist dazu vorgesehen, Betriebsabschnitte 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 des zweiten Leistungswandlers 13, 15, 17, 19 an Betriebsabschnitte 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 des ersten Leistungswandlers 13, 15, 17, 19 anschließen zu lassen.
In der 3 sind die gewandelten momentanen Leistungen P₁₃, P₁₅, P₁₇, P₁₉ der Leistungswandler 13, 15, 17, 19 in schematischen Diagrammen dargestellt. Ein erstes Diagramm stellt die von dem Leistungswandler 13 gewandelte Leistung P₁₃ in Abhängigkeit von der Zeit t dar. Auf gleiche Weise sind die Leistungen P₁₅, P₁₇ und P₁₉ der Leistungswandler 15, 17, 19 in weiteren Diagrammen dargestellt. Die Leistungswandler 13, 15, 17, 19 befinden sich jeweils in einem Betriebszustand, in dem sie abschnittsweise bei der entsprechenden minimalen momentanen Leistung P_MIN13, P_MIN15, P_MIN17, P_MIN19 betrieben werden. Über das Datenbussystem 40 teilen sich die Mikrocontroller 33, 35 gegenseitig mit, welche der Leistungswandler 13, 15, 17, 19 sich in einem abschnittsweisen Betrieb befinden. Ausgehend davon erstellen die Mikrocontroller 33, 35 eine Betriebsreihenfolge der Leistungswandler 13, 15, 17, 19. Ein erster Leistungswandler 13 in dieser Betriebsreihenfolge wird für einen ersten Betriebsabschnitt 51 zu einem geeigneten Startpunkt 61 durch die ASIC-Komponente 32 in Betrieb gesetzt. Dabei wird der Startpunkt 61 auf einen Zeitpunkt gelegt, zu dem die Phase L1 einen Nulldurchgang in der Wechselspannung aufweist, um eine günstige Belastung der Elektronik zu erreichen. Kurz vor Erreichen eines Endpunkts 71, der den ersten Betriebsabschnitt 51 des Leistungswandlers 13 beendet, teilt die ASIC-Komponente 32 den Mikrokontrollern 33, 35 über das Datenbussystem 40 mit, dass bei einem Erreichen des nächsten Nulldurchgangs der Wechselspannung an der Phase L1 der Leistungswandler 13 abgeschaltet wird. Diese Nachricht wird von den Mikrocontrollern 33, 35 ausgewertet und der jeweilige Mikrocontroller 33, 35, der dem nächsten, also zweiten, Leistungswandler 13, 15, 17, 19 in der Betriebsreihenfolge zugeordnet ist, in diesem Beispiel der Mikrocontroller 33, der dem Leistungswandler 15 zugeordnet ist, setzt diesen durch eine Nachricht an die ASIC-Komponente 32 für einen Betriebsabschnitt 52 in Betrieb. Der Startpunkt 62 des Betriebsabschnitts 52 des Leistungswandlers 15 wird auf den kommenden Nulldurchgang der Phase L1 gelegt. Da die Leistungswandler 13, 15 an der gleichen Phase L1 betrieben werden, fallen der Endpunkt 71 und der Startpunkt 62 zusammen. Der Betriebsabschnitt 52 wird an dem Endpunkt 72 beendet. Wieder wird vor Erreichen des Endpunkts 72 von der ASIC-Komponente 32 eine Nachricht an die Mikrocontroller 33, 35 gesendet, die mitteilt, dass bei Erreichen des kommenden Nulldurchgangs der Phase L1 der Betrieb des Leistungswandlers 15 eingestellt wird. Der Mikrocontroller 35 übergibt daraufhin der ASIC-Komponente 34 die Betriebsparameter für den dritten Leistungswandler 17 in der Betriebsreihenfolge. Bei dem folgenden Nulldurchgang der Wechselspannung der Phase L2 wird der Leistungswandler 17 zum Startpunkt 63 des Betriebsabschnitts 53 in Betrieb gesetzt. Da die Leistungswandler 15 und 17 an unterschiedlichen Phasen angeschlossen sind, vergeht zwischen dem Endpunkt 72 und dem Startpunkt 63 eine Zeitdauer, die je nach Phasenlage zwischen den Phasen L1 und L2 einem Drittel oder einem Sechstel der Periodendauer der Wechselstromfrequenz der Phasen, also ca. 6,7 ms bzw. 3,3 ms, entspricht. Flicker kann aufgrund von Trägheits- und Dämpfungseffekten bei solch kurzen Zeitdauern vernachlässigt werden. Der Startpunkt 64 des Betriebsabschnitts 54 des Leistungswandlers 19, der der vierte Leistungswandler in der Betriebsreihenfolge ist, fällt, analog dem oben beschriebenen Folgen des Betriebsabschnitts 52 auf den Betriebsabschnitt 51, mit dem Endpunkt 73 des Betriebsabschnitts 53 des Leistungswandlers 17 zusammen. Kurz vor Beendigung des Betriebsabschnitts 54 wird von der ASIC-Komponente 34 analog zuvor Beschriebenem eine Nachricht gesendet. Da der vierte Leistungswandler 19 der letzte Leistungswandler der Betriebsreihenfolge ist, folgt keine weitere davon abhängige Aktion. Die Startpunkte 61, 65, 69 der Betriebsabschnitte 51, 55, 59 des ersten Leistungswandlers 13 der Betriebsreihenfolge sind unabhängig von den Endpunkten 72, 73, 74, 76, 77, 78 der Betriebsabschnitte 52, 53, 54, 56, 57, 58 anderer Leistungswandler 15, 17, 19. In dem gezeigten Beispiel fällt der Startpunkt 65 des zweiten Betriebsabschnitts 55 des ersten Leistungswandlers 13 der Betriebsreihenfolge deshalb in den Betriebsabschnitt 54 des vierten Leistungswandlers 19 der Betriebsreihenfolge. Die Startpunkte 61, 65, 69 von Betriebsabschnitten 51, 55, 59 des Leistungswandlers 13 sind mit einer Schaltperiode 80, 81 beabstandet. Die Schaltperiode 80, 81 beträgt 1 s. Die Startpunkte 62 und 66 bzw. 63 und 67 bzw. 64 und 68 der verschiedenen Betriebsabschnitte 52 und 56 bzw. 53 und 57 bzw. 54 und 58 der anderen Leistungswandler 15, 17, 19 sind demzufolge mit einer entsprechenden Schaltperiode 80. 81 beabstandet. Eine mittlere gewandelte Leistung wird bestimmt durch den zeitlichen Abstand vom Endpunkt 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 eines Betriebsabschnitts 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 zum Startpunkt 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 des Betriebsabschnitts 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59. So entspricht ein Verhältnis der gemittelten gewandelten Leistung des Leistungswandlers 13 zu der minimalen momentanen Leistung P_MIN13 des Leistungswandlers 13 dem Verhältnis des zeitlichen Abstands von Startpunkt 61 und Endpunkt 71 des Betriebsabschnitts 51 zur Schaltperiode 80. Die mittleren gewandelten Leistungen der Leistungswandler 15, 17, 19 werden auf analoge Weise bestimmt.
In einem fünften Diagramm der 3 sind die Leistungsverläufe der einzelnen Leistungswandler 13, 15, 17, 19 zu einer Summenleistung P_SUM summiert. Wie leicht zu sehen ist, gibt es, anstatt an jedem Startpunkt 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 und Endpunkt 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 in einem unkoordinierten Betrieb der Leistungswandler, je Schaltperiode 80, 81 lediglich zwei große Flanken im Leistungsverlauf. Es gibt jeweils eine Flanke beim Startpunkt 61, 65 des ersten Leistungswandlers 13 und eine weitere Flanke beim Endpunkt 74 des letzten Leistungswandlers 19 in der Betriebsreihenfolge. Durch eine derartige Synchronisation der Leistungswandler 13, 15, 17, 19 kann also preiswert eine gute Flickervermeidung erreicht werden.
In Fällen, in denen weniger als alle Leistungswandler 13, 15, 17, 19 abschnittsweise betrieben werden, wird die Betriebsreihenfolge entsprechend angepasst. Die Betriebsreihenfolge entspricht der kompletten Betriebsreihenfolge für den Fall, dass alle Leistungswandler abschnittsweise betrieben werden, wobei die Leistungswandler 13, 15, 17, 19, die sich von einem abschnittsweise betriebenen Leistungswandler 13, 15, 17, 19 unterscheiden, aus der kompletten Betriebsreihenfolge gestrichen sind. Der erste Leistungswandler 13, 15, 17, 19 der Betriebsreihenfolge, der somit unabhängig von den anderen abschnittsweise betriebenen Leistungswandlern 13, 15, 17, 19 betrieben wird, entspricht so dem ersten Leistungswandler 13, 15, 17, 19 der kompletten Betriebsreihenfolge, der abschnittsweise betrieben wird.
Es sind weiterhin Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen ein drittes Versorgungsmodul 45 mit weiteren Leitungswandlern an der dritten Phase L3 betrieben wird (vgl. 2) und/oder in denen das Kochfeld als Matrixkochfeld ausgebildet ist. Weiterhin sind Ausführungen denkbar, in denen jedem Leistungswandler eine separate Steuereinheit zugeordnet ist. Des Weiteren ist die beschriebene Erfindung auf eine beliebige Anzahl an Leistungswandlern erweiterbar. Auch kann auf eine Synchronisation der Start- und Endpunkte mit einem jeweiligen Nulldurchgang der Wechselspannung der Phasen verzichtet werden. In weiteren Ausführungen mit komplexeren Steuereinheiten kann durch einen getakteten Betrieb bei Leistungen, die größer sind als die minimale momentane Leistung, auch eine Reduktion der kleineren Flanken und bei ausreichender Gesamtauslastung eine Vermeidung der großen Flanken der in der 3 gezeigten Gesamtleistungsaufnahme erreicht werden. In einer derartigen Ausführung können auch durchgängig betriebene Leistungswandler in einen abschnittsweisen Betrieb überführt werden, um so Betriebsfreiraum für Betriebsabschnitte von abschnittsweise betriebenen Leistungswandlern zu schaffen.
Bezugszeichenliste

10: Hausgerät
11: Hausgerätevorrichtung
12: Induktor
13: Leistungswandler
14: Induktor
15: Leistungswandler
16: Induktor
17: Leistungswandler
18: Induktor
19: Leistungswandler
20: Versorgungsmodul
21: Gleichrichter
22: Versorgungsmodul
23: Gleichrichter
24: Mehrphasenstromanschluss
26: Bedieneinheit
28: Steuereinheit
30: Steuereinheit
32: ASIC-Komponente
33: Mikrocontroller
34: ASIC-Komponente
35: Mikrocontroller
36: Messschaltkreis
37: Messschaltkreis
38: Messschaltkreis
39: Messschaltkreis
40: Datenbussystem
41: Datenbussystem
45: Versorgungsmodul
51: Betriebsabschnitt
52: Betriebsabschnitt
53: Betriebsabschnitt
54: Betriebsabschnitt
55: Betriebsabschnitt
56: Betriebsabschnitt
57: Betriebsabschnitt
58: Betriebsabschnitt
59: Betriebsabschnitt
61: Startpunkt
62: Startpunkt
63: Startpunkt
64: Startpunkt
65: Startpunkt
66: Startpunkt
67: Startpunkt
68: Startpunkt
69: Startpunkt
71: Endpunkt
72: Endpunkt
73: Endpunkt
74: Endpunkt
75: Endpunkt
76: Endpunkt
77: Endpunkt
78: Endpunkt
80: Schaltperiode
81: Schaltperiode

Claims

Hausgerätevorrichtung, insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Leistungswandler (13, 15, 17, 19), die dazu vorgesehen sind, in zumindest einem Betriebsmodus jeweils abschnittsweise betrieben zu werden, gekennzeichnet durch zumindest eine erste Steuereinheit (28), die zumindest dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des zweiten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) in Abhängigkeit von mindestens einer Kenngröße zumindest eines Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des ersten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) zu steuern.
Hausgerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungswandler (13, 15, 17, 19) dazu vorgesehen sind, über unterschiedliche Phasen (L1, L2, L3) eines Mehrphasenstromanschlusses (24) betrieben zu werden.
Hausgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungswandler (13, 15, 17, 19) als Inverter ausgebildet sind.
Hausgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Steuereinheit (28) dazu vorgesehen ist, einen Startpunkt (61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) des zumindest einen Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des zweiten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) in Abhängigkeit von einem Endpunkt (71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78) des zumindest einen Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des ersten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) festzulegen.
Hausgerätevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Steuereinheit (28) dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Betriebsabschnitt (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des zweiten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) an den zumindest einen Betriebsabschnitt (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des ersten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) anschließen zu lassen.
Hausgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine zweite Steuereinheit (30), die dem zweiten Leistungswandler (17, 19) zugeordnet ist, während die erste Steuereinheit (28) dem ersten Leistungswandler (13, 15) zugeordnet ist.
Hausgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Steuereinheit (28) zumindest eine steuernde Komponente aufweist und diese als ASIC-Komponente (32, 34) ausgebildet ist, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Betriebsabschnitt (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) zu steuern und eine durch den Leistungswandler (13, 15, 17, 19) gewandelte Leistung zu messen.
Hausgerätevorrichtung zumindest nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Steuereinheit (28) eine weitere steuernde Komponente aufweist und die zweite Steuereinheit (30) dazu vorgesehen ist, mit der ASIC-Komponente (32) und zumindest der weiteren steuernden Komponente der ersten Steuereinheit (28) zu kommunizieren.
Hausgerät mit einer Hausgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren mit einer Hausgerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, die zumindest einen ersten und einen zweiten Leistungswandler (13, 15, 17, 19) aufweist, die dazu vorgesehen sind, in zumindest einem Betriebsmodus jeweils abschnittsweise betrieben zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kenngröße eines Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des ersten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) in Abhängigkeit von mindestens einer Kenngröße eines Betriebsabschnitts (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59) des zweiten Leistungswandlers (13, 15, 17, 19) gesteuert wird.