EP2087770B1 - Verfahren zur steuerung eines induktionskochgeräts und induktionskochgerät - Google Patents

Verfahren zur steuerung eines induktionskochgeräts und induktionskochgerät Download PDF

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EP2087770B1
EP2087770B1 EP07816224A EP07816224A EP2087770B1 EP 2087770 B1 EP2087770 B1 EP 2087770B1 EP 07816224 A EP07816224 A EP 07816224A EP 07816224 A EP07816224 A EP 07816224A EP 2087770 B1 EP2087770 B1 EP 2087770B1
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EP
European Patent Office
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coil
induction
power
current
cooking appliance
Prior art date
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EP07816224A
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French (fr)
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EP2087770A1 (de
Inventor
Werner Meier
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Menu-System AG
Original Assignee
Menu-System AG
Menu System Wuest and Co
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an induction cooking appliance according to the preamble of claim 1 and an induction cooking appliance for heating a cookware according to the preamble of claim 10.
  • An induction cooking appliance is understood, for example, to mean an induction cooker.
  • a cookware can be, for example, a pan.
  • a cooking appliance with an inductive heating device which is located under a square cooking plate.
  • the heating device has four heating elements, which are designed such that the edge regions of the cooking plate can be used for cooking purposes.
  • Each heating element comprises a surface inductor having substantially helical turns, the respective turns having substantially rectilinear and sequential sections, and the respective linearly extending turn section being parallel to one of the sides of the cooking plate.
  • the power required for cooking is controlled by additional controls such as potentiometers, rotary switches, jog keys or similar controls in induction cookers or their hotplates.
  • the operation of such additional controls is complex and there is a likelihood of confusion of the controls, especially if the controls are not located next to the corresponding hob, as is often the case.
  • the additional controls require additional space and cause costs.
  • the additional operating elements are designed as tapping buttons, which are arranged directly under the cooking surface, which is typically made of glass ceramic, the operation is often cumbersome and often only possible after a cleaning of the cooking surface.
  • the touching keys to be touched may have been heated by a hot cooking utensil which previously stood at this point of the cooking surface, so that their contact may be unpleasant or even painful.
  • This object is achieved by a method for controlling an induction cooking appliance having the features of claim 1 and by an induction cooking appliance for heating a cookware having the features of claim 8.
  • the power of the coil which is also referred to as heating power
  • the power of the coil is set depending on a position of a cookware on the coil.
  • the inventive induction cooking appliance for heating a cookware which has at least one coil and a drive unit for this coil, is characterized in that the induction cooking appliance, in particular its drive unit, is designed for carrying out the inventive method. Under the coil is understood in particular an inductor.
  • the heating power of the induction cooking appliance or one of its coils can therefore advantageously be controlled solely by changing the position of a cookware on a coil of the induction cooking appliance.
  • additional control elements such as those mentioned above, for example in the form of rotary switches or touch keys, can be provided for additional control of the heating power.
  • an actual value which is dependent on the position of the cookware on the coil, is preferably determined. Then this actual value is under a given setpoint Forming a deviation compared and in a deviation of the actual value of the setpoint, ie at a deviation greater than zero, the power of the coil is set such that the actual value is set to the target value.
  • the setpoint value is preferably specified as the value of a setpoint curve, the values of the setpoint curve being dependent on the pulse duration and / or period duration of an induction current for the coil.
  • a controller such as a P-controller (proportional controller, a PI controller (proportional-integral controller) or a PID controller (proportional-integral differential -Controller), wherein the determined deviation forms an input variable for the controller.
  • FIG. 1 shows a plan view of an induction cooker 1 with, for example, three cooktops 2, each hob 2 for heating or heating a coil 5 below the cooking surface 4 has (see. Figures 2 and 4 ).
  • the cooktops 2 are preferably arranged in a row and aligned with each other.
  • the cooking surface 4 typically consists of a heat-resistant and at least partially transparent material, in particular glass ceramic.
  • For heating or heating food they are applied in a metallic cookware 12 on one of the cooktops 2 (see. Figures 2 and 4 ) and heated by generated in the metallic cookware 12 eddy currents, which are induced by the flow through the respective hob 2 associated coil 5 with an induction current in the cookware.
  • Each hob 2 has on the cooking surface 4 preferably a display unit 3, on which the instantaneous power of the hob 2 associated coil 5 is displayed.
  • a display unit 3 on which the instantaneous power of the hob 2 associated coil 5 is displayed.
  • the induction cooking appliance 1 may be formed for example as a cart or as a cabinet and includes a drive unit 6 for the coils 5 of the hobs. 2
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the induction cooking appliance 1 with a hob 2, on which a cookware 12 is in the form of a pan. Below the hob 2, a coil 5 is arranged in the form of a réelleninduktors for heating the cookware 12.
  • the induction cooking appliance 1 has a drive unit 6 for driving the coil 5, which is connected via unspecified cable to the coil 5.
  • the drive unit 6 has a power section 7, which is connected to a power source 8 and to the coil 5 via unspecified cable.
  • the coil 5 is designed in particular as a disk coil, i. the turns of the winding of the coil 5 lie in one plane and form a spiral.
  • the winding is preferably designed as Hochfrequenzlitze, wherein the turns of the winding are mounted on a cooktop 2 facing side of a base plate, not shown.
  • the windings may be secured to the base plate, for example, by means of adhesive.
  • the ends of this winding form connection conductors to which the power section 7 is connected.
  • the power source 8 is preferably a power supply network commonly located in a building, e.g. in Switzerland has a mains voltage of 230 volts and a frequency of 50 hertz, wherein the mains current is typically between 0 and 16 amps and has a frequency of 50 hertz.
  • the power unit 7 generates from the mains current an induction current for the coil 5 (also called drive current), wherein the power unit 7 for this purpose of a Control unit 9 is controlled.
  • the power section 7 is in particular a pulse generator or a frequency generator. If a pulse generator is used as the power part 7, the pulse length or pulse duration of the pulses of the induction current and in this way the heat output of the coil 5 are controlled by the control part 9.
  • the induction current is preferably between 0 and 50 amperes.
  • the output from the coil 5 power can be between 50 watts and 20 kilowatts.
  • the induction current preferably comprises a current contribution with a fixed basic or operating frequency, for example 22 kilohertz, and a symmetrical pulse current whose pulse duration or pulse length from the control unit 9 via the power unit 7 can be controlled.
  • a pulse control method is, for example, in CH 696649 A5 described.
  • the frequency of the induction current is preferably at 22 kilohertz ⁇ 200 hertz in a control of power over the pulse length or pulse duration of the induction current, wherein 22 kilohertz represents the fundamental or working frequency.
  • the frequency of the induction current is preferably in the inaudible range between 22 and 40 kilohertz.
  • a sensor 10 which is preferably designed as a current transformer, provided for measuring the mains current, which is connected to the control part 9, so that the measured values of the sensor 10 can be transmitted to the control unit 9. Furthermore, a sensor 11 for measuring the induction current is provided, which is likewise connected to the control unit 9, so that its measured values can be transmitted to the control unit 9.
  • the induction current is load-dependent. It follows that it depends on the position of a load in the form of a metallic cookware 12 on the spool 5. Since the induction current and thus also the power of the coil 5 are load-dependent, the power output by the coil 5 can be changed via the position of a cookware 12 on the coil 5.
  • FIG. 3 shows the power of the coil 5 in kilowatts as a function of the pulse duration of the induction current in microseconds.
  • the solid curve shows the course of the power when the cookware 12 centered, that is aligned exactly to the center of the coil 5, placed on the hob 2. This position of the cookware 12 is in FIG. 4a ) shown schematically.
  • the dashed curve in FIG. 3 shows the course of performance when the cookware 12 is not aligned centered on the coil 5, but when the edge of the cookware 12, such as a pan edge, the center of the hob 2 and thus the center of the coil 5 intersects. This is in FIG. 4b ) shown schematically.
  • FIGS. 3 . 5 and 6 represent exemplary curves for a cookware 12 in the form of a particular pan, which is applied to a coil 5 in the form of a dimensioned on a particular typeinstituninduktors. Furthermore, the curves shown may depend on other performance-determining components. Likewise, the numerical values given further in the text are purely exemplary.
  • FIG. 3 shows an exemplary diagram, from which it can be seen that the power of the coil 5 increases with the increase of the pulse duration, the power is higher, especially at high pulse durations centered on the coil 5 arranged cookware 12, as if the cookware 12 from the center of Spool 5 is shifted. It can therefore by moving the cookware 12 of the hob 2 and thus of the coil. 5 the power of the coil 5 can be reduced.
  • the power by moving the cookware 12 in the in FIG. 4b from 3.16 kilowatts to 2.44 kilowatts.
  • the power can be adjusted by shifting from the position in accordance with a pulse duration of 15 microseconds FIG. 4a ) in the position according to FIG. 4b ) the power is reduced from 1.09 kilowatts to 0.86 kilowatts.
  • the cookware 12 is preferably shifted at most so far that its edge intersects the center of the coil 5 (see FIG. 4b )).
  • an actual value which is dependent on the position of the cookware 12 on the coil 5, determined and compared with a predetermined setpoint.
  • the actual value is preferably the ratio of the induction current, which is also referred to as HF current (high-frequency current), to the mains current.
  • HF current high-frequency current
  • the induction current is measured by means of the sensor 11 and the mains current is measured by means of the sensor 10.
  • the determined actual value is then compared with the corresponding value of a setpoint curve stored in the control unit 9, the values of which depend on the pulse duration of the induction current. That The actual value determined at a specific pulse duration is compared with the desired value of a stored nominal curve corresponding to this pulse duration.
  • FIG. 5 shows by way of example the actual value formed as the ratio of induction current to mains current Dependence on the pulse duration and a linear setpoint curve 13, which is formed as a straight line with a negative slope.
  • the setpoint curve 13 has a negative slope, in particular, if the ratio of induction current to mains current is used as the actual value.
  • the solid curve 14 shows the ratio of the induction current to the mains current, which can also be referred to as active current, as a function of the pulse duration, in the event that the cookware 12 centered on the coil 5 is placed (see. FIG. 4a )).
  • the dashed curve 15 shows the ratio of the induction current to the mains current, when the cookware 12 is not centered on the spool 5, but arranged such that the edge of the cookware 12, the center of the hob 2 and thus the coil 5 intersects (see. FIG. 4b )).
  • the induction current is measured via the sensor 11 and the mains current via the sensor 10, and the ratio of the induction current to the mains current is determined as the actual value.
  • This actual value is then compared with the corresponding value of the setpoint curve 13, and the deviation of the actual value from the setpoint value is determined. If the actual value is greater than the setpoint value, the pulse duration of the induction current is reduced until the actual value adjusts to the setpoint value. The reduction of the pulse duration results in a reduction of the power of the coil 5. If the actual value is smaller than the setpoint, the pulse duration is increased until the actual value adjusts to the setpoint. An increase in the pulse duration results in an increase in the power of the coil 5.
  • a controller for example a P controller, a PI controller or a PID controller, can be used.
  • a controller for example a P controller, a PI controller or a PID controller.
  • a better Dynamic tuning characteristic ie a better transient response, and a more accurate setting erzichev be.
  • an exponential adjustment behavior can be achieved.
  • the controller has an integral component, advantageously a stationary control error of zero can be achieved.
  • the points of intersection of the setpoint curve 13 with the curves 14 and 15 define the power adjustment range of the coil 5.
  • the intersection of the setpoint curve with the curve 14 defines the power in the event that the cookware 12 is exactly in the center of the hob 2.
  • the intersection of the target curve 13 with the curve 15 defines the case that the edge of the cookware 12 intersects the center of the cooktop 2.
  • the cookware 12 is preferably moved only between these two positions, that is, it is not further than in FIG. 4b ) shown pushed away from the center.
  • a higher power for example a power of 3.16 kilowatts (cf. FIG. 3 : the value of the solid curve at a pulse duration of 20 microseconds).
  • a power of 3.16 kilowatts cf. FIG. 3 : the value of the solid curve at a pulse duration of 20 microseconds.
  • the decrease of the amount of the slope can be realized by that as in FIG. 6 shown, a setpoint curve 16 is used, which consists of two linear sections the section is up to a pulse duration of 17.5 microseconds in the FIG. 5 corresponds to the setpoint curve 13 and the section for pulse durations greater than or equal to 17.5 microseconds a smaller amount of slope than the setpoint curve 13.
  • the setpoint curve 16 intersects the curve 14 accordingly only at a pulse duration of 20 microseconds, instead of the setpoint curve 13 at a Pulse duration of 18.3 microseconds.
  • the setpoint curve 16 thus lies for a larger duration of the pulse duration between the curves 14 and 15. This advantageously results in a larger power range. With a pulse duration of 20 microseconds, the power of 3.16 kilowatts then results (cf. FIG. 3 , the solid curve).
  • setpoint curve 16 may also be designed differently, for example as a quadratic function, as an exponential function, as a hyperbola, as a parabola or the like. It can be composed of several sections.
  • phase shift or time delay of the induction current can be used as the actual value, wherein in particular the phase shift or time delay between the first current zero crossing of the induction current and a drive pulse is meant.
  • a drive pulse is to be understood as meaning a pulse generated by the power unit 7 that does not correspond to the load -d.h. the cookware 12- is exposed, i. which is not phase-shifted by load.
  • the control unit 9 instead of recordable example of a microcontroller, an operational amplifier, since substantially no complex mathematical analysis in the power control must be performed.
  • the mains current, the ratio of mains voltage to active current or / and the Performance to be used.
  • the control unit 9 as well as in the case that the actual value corresponds to the ratio of induction current to mains current, so a microcontroller. If the ratio of mains voltage to active current is used as the actual value, this has the advantage that voltage fluctuations in the supply network have little influence on the control of the power of the coil 5.
  • the voltage can be converted into the Figures 5 and 6 shown target curve 13, 16 also have a positive control instead of the illustrated negative slope. In certain cases, the slope of the setpoint curve 13, 16 may even be zero.
  • the power unit 7 is designed as a frequency generator and the frequency of the induction current of the coil 5 is controlled by the control unit 9, the values of the desired curve 13, 16 are dependent on the period of the induction current, wherein the amount of the slope of the desired curve with increasing period of the induction current preferably decreases. Even with a frequency control of the induction current, the above-mentioned signals can be used as actual values.
  • Curves represented by way of example relate to an induction cooking appliance 1 with pulse control of the induction current.
  • the in the Figures 3 . 5 and 6 curves shown corresponding curves for an induction cooking appliance 1 with frequency control of the induction current are conceivable.
  • the curves for the power, the actual values and the setpoint curves are in this case dependent on the period of the induction current.
  • the curves of the curves can be basically similar.
  • the desired curves 13, 16 are preferably also dependent on the type of cookware, in particular on the size and / or the construction of the cookware 12.
  • different set curves 13, 16 are preferably used for different cookware 12 or cookware types.
  • the ratio of the induction current to the mains current is greater, the smaller the diameter of the cookware 12 is.
  • an induction current lower frequency should be used, as in cookware, especially pans, with a so-called sandwich bottom, otherwise usually high heat outputs can not be achieved.
  • cookware 12 made of cast iron or other iron cooking utensils are characterized by special properties that should be considered in the respective setpoint curve 13, 16.
  • a detuning of the respective frequency also results in that the maximum achievable with a coil 5 power is affected.
  • the lower the frequency of the induction current the higher the power.
  • influencing the maximum achievable with a coil 5 performance is not necessarily desirable.
  • adjacent coils 5 are operated with induction currents of different frequency and the frequencies of the induction currents are switched at predetermined time intervals, for example every 100 milliseconds. In a pulse control, this affects the working or fundamental frequency.
  • the switching times or the time until the next switching can be stored in the control unit 9 as well as the frequencies at which the coils 5 are respectively operated.
  • the coil 5 of the first cooktop 2 is operated with an induction current having a working or fundamental frequency of 22 kilohertz.
  • the coil 5 of the second hob 2 is operated, for example, with an induction current with a working or fundamental frequency of 22.2 kilohertz.
  • the operating or basic frequencies are switched such that the coil 5 of the first cooktop 2 with 22.2 kilohertz and the coil 5 of the second cooktop 2 with 22.0 kilohertz works as a working or fundamental frequency. Accordingly, the operating or basic frequencies of the induction currents of more than two coils 5 are switched.
  • the power density decreases for that portion of the bottom of a cookware 12 that is farther from the center of the coil 5. This can lead to a visible difference in the cooking image, e.g. when bubbling in slightly boiling water, which is not necessarily desirable.
  • This difference in the cooking pattern is in oval coils 5, which are designed in particular as counselninduktoren less than in the case of round coils 5.
  • the inventive induction cooker 1 is therefore advantageously at least one coil 5, preferably all coils 5, designed oval.
  • the oval shape of the coils 5 also results in a better surface utilization factor, since the coil width is lower than for round coils 5 with comparable performance.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Induktionskochgeräts gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Induktionskochgerät zum Erwärmen eines Kochgeschirrs gemäss Oberbegriff des Anspruchs 10. Unter einem Induktionskochgerät wird beispielsweise ein Induktionsherd verstanden. Ein Kochgeschirr kann beispielsweise eine Pfanne sein.
    • Stand der Technik
  • Aus der Patentanmeldung EP A1-0 706 304 ist ein Kochgerät mit einer induktiven Heizvorrichtung bekannt, welches sich unter einer viereckigen Kochplatte befindet. Die Heizvorrichtung weist vier Heizelemente auf, die derart ausgeführt sind, dass auch die Randbereiche der Kochplatte für Kochzwecke verwendbar sind. Jedes Heizelement umfasst einen Flächeninduktor mit im Wesentlichen spiralförmigen Windungen, wobei die jeweiligen Windungen praktisch geradlinig verlaufende und hintereinander geschaltete Abschnitte aufweisen und der jeweilige geradlinig verlaufene Windungsabschnitt parallel zu einer der Seiten der Kochplatte verläuft.
  • Üblicherweise wird bei Induktionsherden bzw. deren Kochplatten die zum Kochen erforderliche Leistung über zusätzliche Bedienelemente wie Potentiometer, Drehschalter, Tipptasten oder ähnliche Bedienelemente gesteuert.
  • Sobald jedoch mehrere Pfannen oder Töpfe auf einem Induktionsherd erwärmt werden sollen, wird die Betätigung solcher zusätzliche Bedienelemente aufwändig und es besteht eine Verwechslungsgefahr der Bedienelemente insbesondere dann, wenn die Bedienelemente nicht direkt neben dem entsprechenden Kochfeld angeordnet sind, wie dies oftmals der Fall ist. Ferner benötigen die zusätzlichen Bedienelemente zusätzlichen Platz und verursachen Kosten. Sind die zusätzlichen Bedienelemente als Tipptasten ausgeführt, die direkt unter der typischerweise aus Glaskeramik ausgebildeten Kochfläche angeordnet sind, ist die Bedienung häufig umständlich und bei einer Verschmutzung der Kochfläche oftmals erst nach einer Reinigung dieser möglich. Ferner können die zu berührenden Tipptasten von einem vorher an dieser Stelle der Kochfläche stehenden heissen Kochgeschirr aufgeheizt worden sein, so dass ihre Berührung unangenehm oder sogar schmerzhaft sein kann.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Induktionskochgeräts, welches ein einfaches Betreiben eines Induktionskochgeräts ermöglicht, und ein einfach zu betreibendes Induktionskochgerät bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Induktionskochgeräts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Induktionskochgerät zum Erwärmen eines Kochgeschirrs mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Steuerung eines Induktionskochgeräts, das wenigstens eine Spule aufweist, wird die Leistung der Spule, die auch als Heizleistung bezeichnet wird, in Abhängigkeit von einer Position eines Kochgeschirrs auf der Spule eingestellt. Das erfindungsgemässe Induktionskochgerät zum Erwärmen eines Kochgeschirrs, welches wenigstens eine Spule und eine Ansteuereinheit für diese Spule aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass das Induktionskochgerät, insbesondere deren Ansteuereinheit, zum Ausführen des erfindungsgemässen Verfahrens ausgebildet ist. Unter der Spule wird insbesondere ein Induktor verstanden.
  • Dadurch dass die Heizleistung der Spule abhängig von der Position des Kochgeschirrs auf der Spule eingestellt werden kann, werden zusätzliche Bedienelemente wie die beispielhaft oben genannten Potentiometer, Drehschalter, Tipptasten oder ähnlichen Bedienelemente vorteilhafterweise nicht benötigt und es können der hierfür erforderliche Platzbedarf und die hierdurch verursachten Kosten eingespart werden. Ferner kann es zu keiner Verwechslung der zu erwärmenden Kochgeschirre kommen, die dadurch zustande kommen kann, dass ein zusätzliches Bedienelement bedient wird, welches jedoch einem anderen Kochfeld als demjenigen, auf dem das zu erwärmende Kochgeschirr steht, zugeordnet ist.
  • Die Heizleistung des Induktionskochgeräts bzw. einer seiner Spulen kann also vorteilhafterweise allein dadurch gesteuert werden, dass die Position eines Kochgeschirrs auf einer Spule des Induktionskochgeräts verändert wird. Selbstverständlich können für eine zusätzliche Steuerung der Heizleistung zusätzliche Bedienelemente wie die eingangs genannten, beispielsweise in Form von Drehschaltern oder Tipptasten, vorgesehen sein.
  • Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird vorzugsweise ein Istwert, der von der Position des Kochgeschirrs auf der Spule abhängig ist, ermittelt. Dann wird dieser Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert unter Bildung einer Abweichung verglichen und bei einem Abweichen des Istwerts von dem Sollwert, d.h. bei einer Abweichung grösser Null, wird die Leistung der Spule derart eingestellt, dass der Istwert sich auf den Sollwert einstellt. Der Sollwert ist bevorzugt als Wert einer Sollkurve vorgegeben, wobei die Werte der Sollkurve von der Pulsdauer und/oder Periodendauer eines Induktionsstroms für die Spule abhängig sind.
  • Selbstverständlich kann bei einem Abweichen des Istwerts vom Sollwert die Leistung der Spule auch über einen Regler, beispielsweise eine P-Regler (Proportional-Regler, einen PI-Regler (Proportional-Integral-Regler) oder einen PID-Regler (Proportional-Integral-Differential-Regler), eingestellt werden, wobei die ermittelte Abweichung eine Eingangsgrösse für den Regler bildet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den anhand der Zeichnungen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Draufsicht auf ein beispielhaftes Kochfeld eines Induktionskochgeräts mit drei Kochfeldern;
    • Figur 2 eine schematische Darstellung eines Induktionskochgeräts mit auf diesem angeordneten Kochgeschirr;
    • Figur 3 ein Diagramm, welches die von einer Spule des Induktionskochgeräts aufgenommene Leistung in Abhängigkeit von der Pulsdauer des Ansteuerstroms der Spule darstellt;
    • Figur 4 eine schematische Darstellung eines Kochgeschirrs auf einem Kochfeld eines Induktionskochgeräts, wobei das Kochgeschirr in Figur 4a) zentriert über der Spule des Kochfeldes und in Figur 4b) mit dem Kochgeschirrrand das Zentrum des Kochfeldes schneidend auf dem Kochfeld angeordnet ist;
    • Figur 5 ein Diagramm, das das Verhältnis des Induktionsstroms zum Netzstrom in Abhängigkeit von der Pulsdauer darstellt und
    • Figur 6 ein weiteres Diagramm, das das Verhältnis des Induktionsstroms zum Netzstrom in Abhängigkeit von der Pulsdauer darstellt.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen strukturell bzw. funktionell gleich bzw. gleichwirkende Komponente bzw. Elemente.
    • Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
  • Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Induktionskochgerät 1 mit beispielhaft drei Kochfeldern 2, wobei jedes Kochfeld 2 zum Heizen bzw. Erwärmen eine Spule 5 unterhalb der Kochfläche 4 aufweist (vgl. Figuren 2 und 4). Die Kochfelder 2 sind bevorzugt in einer Reihe angeordnet und aufeinander ausgerichtet. Die Kochfläche 4 besteht typischerweise aus einem hitzebeständigen und zumindest teilweise durchsichtigen Material, insbesondere Glaskeramik. Zum Erwärmen bzw. Erhitzen von Speisen werden diese in einem metallischen Kochgeschirr 12 auf eines der Kochfelder 2 aufgebracht (vgl. Figuren 2 und 4) und durch in dem metallischen Kochgeschirr 12 entstehende Wirbelströme erwärmt, die beim Durchfliessen der dem jeweiligen Kochfeld 2 zugeordneten Spule 5 mit einem Induktionsstrom in dem Kochgeschirr induziert werden.
  • Jedes Kochfeld 2 weist an der Kochfläche 4 vorzugsweise eine Anzeigeeinheit 3 auf, auf der die momentane Leistung der dem Kochfeld 2 zugeordneten Spule 5 angezeigt wird. Selbstverständlich kann auch eine von der in Figur 1 dargestellten Anzahl von Kochfeldern 2 unterschiedliche Anzahl von Kochfeldern 2 vorgesehen sein, wobei die Kochfelder 2 nicht in einer Reihe, sondern auch in anderen Anordnungen vorgesehen sein können. Unterhalb der Kochfläche 4 kann das Induktionskochgerät 1 beispielsweise als Wagen oder als Schrank ausgebildet sein und umfasst eine Ansteuereinheit 6 für die Spulen 5 der Kochfelder 2.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Induktionskochgeräts 1 mit einem Kochfeld 2, auf dem ein Kochgeschirr 12 in Form einer Pfanne steht. Unterhalb des Kochfeldes 2 ist eine Spule 5 in Form eines Flächeninduktors zum Erwärmen des Kochgeschirrs 12 angeordnet. Das Induktionskochgerät 1 weist eine Ansteuereinheit 6 zum Ansteuern der Spule 5 auf, die über nicht näher bezeichnete Kabel mit der Spule 5 verbunden ist. Die Ansteuereinheit 6 weist einen Leistungsteil 7 auf, der mit einer Stromquelle 8 und mit der Spule 5 über nicht näher bezeichnete Kabel verbunden ist.
  • Die Spule 5 ist insbesondere als Scheibenspule ausgeführt, d.h. die Windungen der Wicklung der Spule 5 liegen in einer Ebene und bilden eine Spirale. Die Wicklung ist bevorzugt als Hochfrequenzlitze ausgeführt, wobei die Windungen der Wicklung auf einer dem Kochfeld 2 zugewandten Seite einer nicht dargestellten Grundplatte angebracht sind. Die Wicklungen können beispielsweise mit Hilfe von Klebstoff auf der Grundplatte befestigt sein. Die Enden dieser Wicklung bilden Anschlussleiter, an welche das Leistungsteil 7 angeschlossen ist.
  • Bei der Stromquelle 8 handelt es sich vorzugsweise um ein üblicherweise in einem Gebäude befindlichen Stromnetz bzw. Versorgungsnetz, welches z.B. in der Schweiz eine Netzspannung von 230 Volt und eine Frequenz von 50 Hertz hat, wobei der Netzstrom typischerweise zwischen 0 und 16 Ampere liegt und eine Frequenz von 50 Hertz hat.
  • Das Leistungsteil 7 erzeugt aus dem Netzstrom einen Induktionsstrom für die Spule 5 (auch Ansteuerstrom genannt), wobei das Leistungsteil 7 hierzu von einer Steuereinheit 9 angesteuert wird. Bei dem Leistungsteil 7 handelt es sich insbesondere um einen Pulsgenerator oder um einen Frequenzgenerator. Wird ein Pulsgenerator als Leistungsteil 7 eingesetzt, so wird über das Steuerteil 9 die Pulslänge bzw. Pulsdauer der Pulse des Induktionsstrom und auf diese Weise die Heizleistung der Spule 5 gesteuert. Der Induktionsstrom liegt bevorzugt zwischen 0 und 50 Ampere. Die von der Spule 5 abgegebene Leistung kann zwischen 50 Watt und 20 Kilowatt liegen.
  • Ist das Leistungsteil 7 als Pulsgenerator ausgeführt und erfolgt somit eine Pulssteuerung des Induktionsstrom, so umfasst der Induktionsstrom vorzugsweise einen Strombeitrag mit einer festen Grund- bzw. Arbeitsfrequenz, beispielsweise 22 Kilohertz, und einen symmetrischen Pulsstrom, dessen Pulsdauer bzw. Pulslänge von der Steuereinheit 9 über das Leistungsteil 7 gesteuert werden kann. Ein solches Pulssteuerungsverfahren ist beispielsweise in CH 696649 A5 beschrieben. Die Frequenz des Induktionsstroms liegt bei einer Steuerung der Leistung über die Pulslänge bzw. Pulsdauer des Induktionsstroms vorzugsweise bei 22 Kilohertz ± 200 Hertz, wobei 22 Kilohertz die Grund- bzw. Arbeitsfrequenz darstellt.
  • Ist das Leistungsteil als Frequenzgenerator ausgeführt und erfolgt somit eine Frequenzsteuerung des Induktionsstroms, so liegt die Frequenz des Induktionsstroms bevorzugt im unhörbaren Bereich zwischen 22 und 40 Kilohertz.
  • Es ist ein Sensor 10, der vorzugsweise als Stromwandler ausgeführt ist, zur Messung des Netzstroms vorgesehen, der mit dem Steuerteil 9 verbunden ist, so dass die Messwerte des Sensors 10 an die Steuereinheit 9 übermittelt werden können. Es ist ferner ein Sensor 11 zur Messung des Induktionsstroms vorgesehen, der ebenfalls mit der Steuereinheit 9 verbunden ist, so dass seine Messwerte an die Steuereinheit 9 übermittelt werden können.
  • Der Induktionsstrom ist lastabhängig. Daraus folgt, dass er von der Position einer Last in Form eines metallischen Kochgeschirrs 12 auf der Spule 5 abhängig ist. Da der Induktionsstrom und somit auch die Leistung der Spule 5 lastabhängig sind, kann die von der Spule 5 abgegebene Leistung über die Position eines Kochgeschirrs 12 auf der Spule 5 verändert werden.
  • Figur 3 zeigt die Leistung der Spule 5 in Kilowatt in Abhängigkeit von der Pulsdauer des Induktionsstroms in Mikrosekunden. Die durchgezogene Kurve zeigt den Verlauf der Leistung, wenn das Kochgeschirr 12 zentriert, d.h. exakt auf das Zentrum der Spule 5 ausgerichtet, auf dem Kochfeld 2 plaziert ist. Diese Position des Kochgeschirrs 12 ist in Figur 4a) schematisch dargestellt. Die gestrichelte Kurve in Figur 3 zeigt den Verlauf der Leistung, wenn das Kochgeschirr 12 nicht auf die Spule 5 zentriert ausgerichtet ist, sondern wenn der Rand des Kochgeschirrs 12, beispielsweise ein Pfannenrand, das Zentrum des Kochfeldes 2 und somit das Zentrum der Spule 5 schneidet. Dies ist in Figur 4b) schematisch dargestellt.
  • Die Figuren 3, 5 und 6 stellen beispielhafte Kurvenverläufe für ein Kochgeschirr 12 in Form einer bestimmten Pfanne, das auf eine Spule 5 in Form eines auf eine bestimmte Art dimensionierten Flächeninduktors aufgebracht wird, dar. Ferner können die dargestellten Kurvenverläufe von weiteren leistungsbestimmenden Komponenten abhängig sein. Ebenso sind die weiter im Text angegebenen Zahlenwerte rein beispielhafter Natur.
  • Aus Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, aus dem ersichtlich wird, dass die Leistung der Spule 5 mit der Zunahme der Pulsdauer zunimmt, Die Leistung ist insbesondere bei hohen Pulsdauern bei zentriert auf der Spule 5 angeordnetem Kochgeschirr 12 höher, als wenn das Kochgeschirr 12 aus dem Zentrum der Spule 5 verschoben ist. Es kann also durch Verschieben des Kochgeschirrs 12 von dem Kochfeld 2 und somit von der Spule 5 die Leistung der Spule 5 reduziert werden. So kann beispielsweise bei einer Pulsdauer von 20 Mikrosekunden die Leistung durch Verschieben des Kochgeschirrs 12 in die in Figur 4b) dargestellte Position von 3,16 Kilowatt auf 2,44 Kilowatt reduziert werden. Im mittleren Leistungsbereich kann bei einer Pulsdauer von 15 Mikrosekunden die Leistung durch Verschieben von der Position gemäss Figur 4a) in die Position gemäss Figur 4b) die Leistung von 1,09 Kilowatt auf 0,86 Kilowatt reduziert werden.
  • Wird das Kochgeschirr 12 soweit aus dem Zentrum des Kochfeldes 2 bzw. der Spule 5 herausgeschoben, dass das Zentrum der Spule 5 nicht mehr von dem Kochgeschirr 12, d.h. auch nicht von dessen Rand, bedeckt ist, so führt dies zu einer äusserst unterschiedlichen Erwärmung der in dem Kochgeschirr 12 befindlichen Speise, die es zu vermeiden gilt. Daher wird das Kochgeschirr 12 vorzugsweise höchstens soweit verschoben, dass sein Rand das Zentrum der Spule 5 schneidet (siehe Figur 4b)).
  • Um bei einem Verschieben des Kochgeschirrs 12 auf der Spule 5 eine höhere Leistungsreduktion als die oben erwähnte zu erzielen, wird vorzugsweise ein Istwert, der von der Position des Kochgeschirrs 12 auf der Spule 5 abhängig ist, ermittelt und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Bei dem Istwert handelt es sich bevorzugt um das Verhältnis des Induktionsstroms, der auch als HF-Strom (Hochfrequenz-Strom) bezeichnet wird, zum Netzstrom. Der Induktionsstrom wird hierbei mittels des Sensors 11 und der Netzstrom wird mittels des Sensors 10 gemessen. Der ermittelte Istwert wird dann mit dem entsprechenden Wert einer in der Steuereinheit 9 hinterlegten Sollkurve verglichen, deren Werte von der Pulsdauer des Induktionsstroms abhängig sind. D.h. der bei einer bestimmten Pulsdauer ermittelte Istwert wird mit dem dieser Pulsdauer entsprechenden Sollwert einer hinterlegten Sollkurve verglichen.
  • Figur 5 zeigt beispielhaft den als Verhältnis aus Induktionsstrom zu Netzstrom gebildeten Istwert in Abhängigkeit von der Pulsdauer und eine lineare Sollkurve 13, die als Gerade mit negativer Steigung ausgebildet ist. Die Sollkurve 13 weist insbesondere dann eine negative Steigung aus, wenn als Istwert das Verhältnis von Induktionsstrom zu Netzstrom eingesetzt wird. Die durchgezogene Kurve 14 zeigt das Verhältnis des Induktionsstroms zum Netzstrom, der auch als Wirkstrom bezeichnet werden kann, in Abhängigkeit von der Pulsdauer, für den Fall, dass das Kochgeschirr 12 zentriert auf der Spule 5 plaziert ist (vgl. Figur 4a)). Die gestrichelte Kurve 15 zeigt das Verhältnis des Induktionsstroms zum Netzstrom, wenn das Kochgeschirr 12 nicht auf der Spule 5 zentriert, sondern derart angeordnet ist, dass der Rand des Kochgeschirrs 12 das Zentrum des Kochfeldes 2 und somit der Spule 5 schneidet (vgl. Figur 4b)). Die Sollkurve 13, die strichpunktiert dargestellt ist, schneidet die Kurven 14 und 15 vorzugsweise in zwei nicht näher bezeichneten Punkten und verläuft ansonsten zwischen ihnen.
  • Bei einer gegebenen Pulsdauer werden wie bereits ausgeführt der Induktionsstrom über den Sensor 11 und der Netzstrom über den Sensor 10 gemessen und das Verhältnis des Induktionsstroms zum Netzstrom als Istwert ermittelt. Dieser Istwert wird nun mit dem entsprechenden Wert der Sollkurve 13 verglichen, und die Abweichung des Istwerts von dem Sollwert wird ermittelt. Ist der Istwert grösser als der Sollwert, so wird die Pulsdauer des Induktionsstroms verkleinert, bis sich der Istwert auf den Sollwert einstellt. Die Verkleinerung der Pulsdauer hat eine Verringerung der Leistung der Spule 5 zur Folge. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, so wird die Pulsdauer vergrössert, bis sich der Istwert auf den Sollwert einstellt. Eine Vergrösserung der Pulsdauer hat eine Erhöhung der Leistung der Spule 5 zur Folge.
  • Zur Einstellung des Istwertes auf den Sollwert kann ein Regler, beispielsweise ein P-Regler, ein PI-Regler oder ein PID-Regler, eingesetzt werden. Durch Einsatz eines entsprechenden Reglers kann eine bessere dynamische Einstellcharakteristik, d.h. ein besseres Einschwingverhalten, und eine genauere Einstellung erziehlt werden. Insbesondere kann ein exponentielles Einstellverhalten erreicht werden. Weist der Regler einen Integralanteil auf, so kann vorteilhafterweise ein stationären Regelfehler von Null erzielt werden.
  • Die Schnittpunkte der Sollkurve 13 mit den Kurven 14 und 15 definieren den Leistungsstellbereich der Spule 5. So definiert der Schnittpunkt der Sollkurve mit der Kurve 14 die Leistung für den Fall, dass das Kochgeschirr 12 exakt im Zentrum des Kochfeldes 2 steht. Der Schnittpunkt der Sollkurve 13 mit der Kurve 15 definiert den Fall, dass der Rand des Kochgeschirrs 12 das Zentrum des Kochfeldes 2 schneidet. Wie oben ausgeführt wird das Kochgeschirr 12 bevorzugt nur zwischen diesen beiden Positionen bewegt, das heisst, er wird nicht weiter als in Figur 4b) dargestellt vom Zentrum weg geschoben.
  • Steht das Kochgeschirr 12 im Zentrum des Kochfeldes 2, so ergibt sich eine Pulsdauer von 18,3 Mikrosekuriden, woraus eine Leistung der Spule 5 von 2,66 Kilowatt resultiert (vgl. Figur 3, die durchgezogene Kurve). Schneidet der Rand des Kochgeschirrs 12 das Zentrum des Kochfeldes 2, so ergibt sich eine Pulsdauer von etwa 10 Mikrosekunden, was eine Leistung von 0,21 Kilowatt zur Folge hat (vgl. Figur 3, die gestrichelte Kurve). Der Leistungsbereich von 0,21 Kilowatt bis 2,66 Kilowatt ist ein zum Kochen äusserst geeigneter Leistungsbereich.
  • Dennoch kann es wünschenswert sein, eine höhere Leistung, beispielsweise eine Leistung von 3,16 Kilowatt (vgl. Figur 3: der Wert der durchgezogenen Kurve bei einer Pulsdauer von 20 Mikrosekunden) einzusetzen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Sollkurve derart ausgebildet ist, dass der Betrag ihrer Steigung mit zunehmender Pulsdauer des Induktionsstroms abnimmt. Die Abnahme des Betrages der Steigung kann dadurch realisiert werden, dass wie in Figur 6 dargestellt, eine Sollkurve 16 eingesetzt wird, die aus zwei linearen Abschnitten besteht, wobei der Abschnitt bis zu einer Pulsdauer von 17,5 Mikrosekunden der in der Figur 5 dargestellten Sollkurve 13 entspricht und der Abschnitt für Pulsdauern grösser oder gleich 17,5 Mikrosekunden einen geringeren Betrag der Steigung hat als die Sollkurve 13. Die Sollkurve 16 schneidet die Kurve 14 entsprechend erst bei einer Pulsdauer von 20 Mikrosekunden, statt wie die Sollkurve 13 bei einer Pulsdauer von 18,3 Mikrosekunden. Die Sollkurve 16 liegt somit für einen grösseren Pulsdauerbereich zwischen den Kurven 14 und 15. Dies hat vorteilhafterweise einen grösseren Leistungsbereich zur Folge. Bei einer Pulsdauer von 20 Mikrosekunden ergibt sich dann die Leistung von 3,16 Kilowatt (vgl. Figur 3, die durchgezogene Kurve).
  • Selbstverständlich kann die Sollkurve 16 auch andersartig ausgebildet sein, beispielsweise als quadratische Funktion, als Exponentialfunktion, als Hyperbel, als Parabel oder ähnliches. Sie kann aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt sein.
  • Anstelle des Verhältnisses von Induktionsstrom zu Netzstrom können auch andere pulsdauer- bzw. positionsabhängige Signale eingesetzt werden. So kann als Istwert beispielsweise die Phasenverschiebung bzw. Zeitverzögerung des Induktionsstroms herangezogen werden, wobei insbesondere die Phasenverschiebung bzw. Zeitverzögerung zwischen dem ersten Stromnulldurchgang des Induktionsstroms und einem Ansteuerpuls gemeint ist. Unter einem Ansteuerpuls ist ein von dem Leistungsteil 7 erzeugter Puls zu verstehen, der nicht der Last -d.h. dem Kochgeschirr 12- ausgesetzt ist, d.h. der nicht lastabhängig phasenverschoben ist. Bei dieser Wahl des Istwertes kann die Steuereinheit 9 anstelle bespielsweise eines Mikrokontrollers einen Operationsverstärker, da im Wesentlichen keinen komplexen mathematischen Analysen bei der Leistungssteuerung durchgeführt werden müssen.
  • Ferner können als Istwert der Netzstrom, das Verhältnis von Netzspannung zu Wirkstrom oder/und die Leistung eingesetzt werden. Für diese Fälle umfasst die Steuereinheit 9 ebenso wie für den Fall, dass der Istwert dem Verhältnis von Induktionsstrom zu Netzstrom entspricht, einen so Mikrocontroller. Wird als Istwert das Verhältnis von Netzspannung zu Wirkstrom eingesetzt, so hat dies den Vorteil, dass Spannungsschwankungen im Versorgungsnetz wenig Einfluss auf die Steuerung der Leistung der Spule 5 haben.
  • Wird als Istwert der Netzstrom oder die Phasenverschiebung eingesetzt so kann die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Sollkurve 13, 16 auch eine positive Steuerung anstelle der dargestellten negativen Steigung aufweisen. In bestimmten Fällen kann die Steigung der Sollkurve 13, 16 sogar gleich Null sein.
  • Ist das Leistungsteil 7 als Frequenzgenerator konzipiert und wird die Frequenz des Induktionsstroms der Spule 5 über die Steuereinheit 9 gesteuert, so sind die Werte der Sollkurve 13, 16 von der Periodendauer des Induktionsstroms abhängig, wobei der Betrag der Steigung der Sollkurve mit zunehmender Periodendauer des Induktionsstroms vorzugsweise abnimmt. Auch bei einer Frequenzsteuerung des Induktionsstroms können die oben genannten Signale als Istwerte eingesetzt werden.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die in den Figuren 3, 5 und 6 beispielhaft dargestellten Kurvenverläufe ein Induktionskochgerät 1 mit Pulssteuerung des Induktionsstroms betreffen. Den in den Figuren 3, 5 und 6 dargestellten Kurvenverläufen entsprechende Kurvenverläufe für ein Induktionskochgerät 1 mit Frequenzsteuerung des Induktionsstroms sind denkbar. Die Kurven für die Leistung, die Istwerte und die Sollkurven sind in diesem Fall von der Periodendauer des Induktionsstroms abhängig. Die Verläufe der Kurven können grundsätzlich ähnlich sein.
  • Die Sollkurven 13, 16 sind vorzugsweise auch von dem Kochgeschirrtyp, insbesondere von der Grösse und/oder der Aufbauart des Kochgeschirrs 12, abhängig. D.h. für unterschiedliche Kochgeschirre 12 bzw. Kochgeschirrtypen werden bevorzugt unterschiedliche Sollkurven 13, 16 eingesetzt. So ist beispielsweise bei gleicher Aufbauart das Verhältnis vom Induktionsstrom zum Netzstrom umso grösser, je kleiner der Durchmesser des Kochgeschirrs 12 ist. Bei sogenannten Mehrschicht-Kochgeschirren, insbesondere Mehrschicht-Pfannen, sollte ein Induktionsstrom niedrigerer Frequenz eingesetzt werden, als bei Kochgeschirren, insbesondere bei Pfannen, mit einem sogenannten Sandwich-Boden, da ansonsten in der Regel keine hohen Heizleistungen erreicht werden können. Auch Kochgeschirre 12 aus Gusseisen oder andere Eisenkochgeschirre zeichnen sich durch spezielle Eigenschaften aus, die bei der jeweiligen Sollkurve 13, 16 berücksichtigt werden sollten.
  • Werden je nach Kochgeschirrtyp unterschiedliche Sollkurven 13, 16 eingesetzt, so führt dies zu einer verbesserten Steuerung und einem verbesserten Einstell-bzw. Einschwingverhalteh der Leistung der Spule 5. Es wird vorzugsweise bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine Probemessung bezüglich des Kochgeschirrs 12 durchgeführt. Je nach Ergebnis dieser Probemessung wird die Sollkurve 13, 16 des Induktionsstroms ausgewählt. Bei einer Pulssteuerung des Induktionsstroms wird ferner vorzugsweise auch die feste Grund- bzw. Arbeitsfrequenz in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Probemessung ausgewählt. D.h. aus dem bei der Probemessung ermittelten Istwert wird auf einen Kochgeschirrtyp geschlossen und in Abhängigkeit von dem Kochgeschirrtyp wird eine Sollkurve 13, 16 aus einer Schar von Sollkurven ausgewählt, wobei die Schar der Sollkurven in der Steuereinheit 9 hinterlegt sein kann. Ferner wird bevorzugt die feste Grund- bzw. Arbeitsfrequenz des Induktionsstroms in Abhängigkeit von dem Kochgeschirrtyp eingestellt.
  • Liegen die Spulen 5 benachbarter Kochfelder 2 sehr nahe beieinander, so kann es vorkommen, dass sich benachbarte Kochfelder 2 gegenseitig beeinflussen. Die in dem Leistungsteil 7 eingesetzten Schwingquarze, von denen die Frequenz des Induktionsstroms abgeleitet wird, weisen typischerweise Fertigungstoleranzen auf, was zu geringen Frequenzunterschieden bei den Induktionsströmen benachbarter Kochfelder 2 bzw. Spulen 5 führt. Dies hat langsame Schwebungen zwischen benachbarten Kochfeldern 2 bzw. deren Spulen 5 zu Folge, welche zu unerwünschten Leistungsverstellungen führen können. Eine bewusste Verstimmung der Frequenzen der Induktionsströme benachbarter Spulen 5 (bei einer Pulssteuerung: der Arbeits- bzw. Grundfrequenzen) führt dazu, dass die Schwebung ausreichend schnell wird, dass ihr Effekt stark verringert werden kann. Beispielsweise gibt eine Verstimmung um mehr als 100 Hertz eine deutliche Verbesserung. Eine Verstimmung der jeweiligen Frequenz führt jedoch auch dazu, dass die maximal mit einer Spule 5 erreichbare Leistung beeinflusst wird. Je tiefer die Frequenz des Induktionsstroms ist, desto höher ist die Leistung. Eine Beeinflussung der maximal mit einer Spule 5 erreichbaren Leistung ist jedoch nicht unbedingt wünschenswert. Um den Einfluss auf die maximale Leistung im Wesentlichen zu beseitigen, wird vorzugsweise eine synchrone Frequenzumschaltung zwischen benachbarten Kochfeldern 2 bzw. Spulen 5 eingesetzt. Hierbei werden benachbarte Spulen 5 mit Induktionsströmen unterschiedlicher Frequenz betrieben und die Frequenzen der Induktionsströme werden in vorgegebenen zeitlichen Abständen, beispielsweise alle 100 Millisekunden, umgeschaltet. Bei einer Pulssteuerung betrifft dies die Arbeits- bzw. Grundfrequenz. Die Umschaltzeitpunkte bzw. die Zeitdauer bis zur nächsten Umschaltung kann in der Steuereinheit 9 hinterlegt sein ebenso wie die Frequenzen bei denen die Spulen 5 jeweils betrieben werden. Bei einem Induktionskochgerät 1 mit zwei benachbarten Kochfeldern 2 und somit zwei benachbarten Spulen 5 wird beispielsweise die Spule 5 des ersten Kochfeldes 2 mit einem Induktionsstrom mit einer Arbeits- bzw. Grundfrequenz von 22 Kilohertz betrieben. Die Spule 5 des zweiten Kochfeldes 2 wird beispielsweise mit einem Induktionsstrom mit einer Arbeits- bzw. Grundfrequenz von 22,2 Kilohertz betrieben. Nach 100 Millisekunden werden die Arbeits- bzw. Grundfrequenzen derart umgeschaltet, dass die Spule 5 des ersten Kochfeldes 2 mit 22,2 Kilohertz und die Spule 5 des zweiten Kochfeldes 2 mit 22,0 Kilohertz als Arbeits- bzw. Grundfrequenz arbeitet. Entsprechend werden die Arbeits- bzw. Grundfrequenzen der Induktionsströme von mehr als zwei Spulen 5 umgeschaltet.
  • Typischerweise nimmt die Leistungsdichte für den Teil des Bodens eines Kochgeschirrs 12 ab, der weiter entfernt vom Zentrum der Spule 5 liegt. Dies kann zu einem sichtbaren Unterschied im Kochbild, z.B. bei der Blasenbildung in leicht kochendem Wasser, führen, was nicht unbedingt erwünscht ist. Dieser Unterschied im Kochbild ist bei ovalen Spulen 5, die insbesondere als Flächeninduktoren ausgebildet sind, geringer als bei runden Spulen 5. Bei dem erfindungsgemässen Induktionskochgerät 1 ist daher vorteilhafterweise wenigstens eine Spule 5, bevorzugt sämtliche Spulen 5, oval ausgestaltet. Die ovale Form der Spulen 5 resultiert ferner in einem besseren Flächenausnutzungsfaktor, da bei vergleichbarer Leistung die Spulenbreite geringer ist als bei runden Spulen 5 ist.
  • Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Induktionskochgeräts (1) mit wenigstens einer Spule (5), wobei die Leistung der Spule (5) in Abhängigkeit von einer Position eines Kochgeschirrs (12) auf der Spule (5) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Istwert, der von der Position des Kochgeschirrs (12) auf der Spule (5) abhängig ist, ermittelt wird,
    - der Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert unter Bildung einer Abweichung verglichen wird, und
    - bei einem Abweichen des Istwerts von dem Sollwert die Leistung der Spule (5) mittels einer Ansteuereinheit (6) derart eingestellt wird, dass der Istwert sich auf den Sollwert einstellt, wobei die Leistung der Spule (5) über eine Änderung einer Pulsdauer und/oder Periodendauer eines Induktionsstroms der Spule (5) eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert als Wert einer Sollkurve (13; 16) vorgegeben wird, deren Werte von der Pulsdauer und/oder der Periodendauer eines Induktionsstroms abhängig sind, wobei insbesondere die Sollkurve (13; 16) eine negative Steigung hat.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Steigung der Sollkurve (13; 16) mit zunehmender Pulsdauer und/oder Periodendauer des Induktionsstroms abnimmt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Abweichen des Istwerts von dem Sollwert die Leistung der Spule (5) über einen Regler, insbesondere einen PID-Regler, eingestellt wird, wobei die Abweichung eine Eingangsgrösse für den Regler bildet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert ein Induktionsstrom, ein Verhältnis zwischen einem Induktionsstrom und einem Netzstrom, eine Phasenverschiebung eines Induktionsstrom, ein Netzstrom, ein Verhältnis zwischen einer Netzspannung und einem Netzstrom oder/und eine von der Spule (5) abgegebene Leistung ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ermittelten Istwert auf einen Kochgeschirrtyp geschlossen und in Abhängigkeit von dem Kochgeschirrtyp eine Sollkurve (13; 16) aus einer Schar von Sollkurven ausgewählt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Induktionskochgerät (1) mit mindestens zwei benachbarten Spulen (5), die benachbarten Spulen (5) mit Induktionsströmen unterschiedlicher Frequenz betrieben werden und die Frequenzen der Induktionsströme in vorgegebenen zeitlichen Abständen umgeschaltet werden.
  8. Induktionskochgerät zum Erwärmen eines Kochgeschirrs, das wenigstens eine Spule (5) und eine Ansteuereinheit (6) für die Spule (5) aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass das Induktionskochgerät (1), insbesondere dessen Ansteuereinheit (6), zum Ausführen eines Verfahrens gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  9. Induktionskochgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spule (5) oval ausgestaltet ist.
  10. Induktionskochgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anzeigeeinheit (3) zum Anzeigen der momentanen Leistung der wenigstens einen Spule (5) vorgesehen ist.
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