EP2453714A1 - Induction heating device - Google Patents

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Publication number
EP2453714A1
EP2453714A1 EP11187090A EP11187090A EP2453714A1 EP 2453714 A1 EP2453714 A1 EP 2453714A1 EP 11187090 A EP11187090 A EP 11187090A EP 11187090 A EP11187090 A EP 11187090A EP 2453714 A1 EP2453714 A1 EP 2453714A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inductor
switching
unit
inductor coil
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11187090A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Anton Falcon
Magdy Saoudi
Claudio Carretero Chamarro
Jose Maria De La Cuerda Ortin
Pablo Jesus Hernandez Blasco
Oscar Jimenez Navascues
Sergio Llorente Gil
Arturo Mediano Heredia
Jose Joaquin Paricio Azcona
Diego Puyal Puente
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2453714A1 publication Critical patent/EP2453714A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils

Definitions

  • the invention is based on an induction heating device according to the preamble of claim 1.
  • Induction heaters which comprise a larger number of inductor coils than frequency units and a larger number of inductor coils than resonant units.
  • the inductor coils are fixedly connected in pairs to a resonance unit. An assignment of the inductor coils to the frequency units via a switching arrangement of the induction heater.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic induction heater with lower requirements for a control algorithm with the same complexity of a switching arrangement.
  • the object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention is based on an induction heating device, in particular a cooktop induction heating device, with at least one inductor coil, a first and a second resonance unit and a switching arrangement.
  • the switching arrangement be provided for selectively assigning the inductor coil to the first or the second resonance unit.
  • provided is intended to be understood in particular specifically designed and / or equipped and / or programmed.
  • An “inductor coil” is to be understood, in particular, as a wound electrical conductor, preferably in the form of a circular disk, through which high-frequency alternating current flows in at least one operating state.
  • the inductor coil is preferably intended to supply electrical energy indirectly via induced eddy currents To convert heat.
  • a “switching arrangement” is to be understood in particular as an entirety of switching elements.
  • the switching elements are preferably relays, in particular electromechanical relays, and particularly advantageously semiconductor switches, in particular transistors and / or thyristors and / or triacs.
  • the switching arrangement to the inductor “optionally assign the first or the second resonance unit” should be understood in particular that the switching elements of the switching arrangement are arranged such that in a first switching state, a first conduction path between the inductor and the first resonance unit and in a second switching state enable a second conduction path between the inductor and the second resonance unit.
  • conductive path is intended to be understood in particular an electrically conductive conductor portion between two points, which is preferably an electrical resistivity of not more than 10- 4 ohm-m, in particular of not more than 10- 5 ohm-m, advantageously of more than 10- 6 ohm-m, and particularly advantageously of up to 10- 7 ⁇ m at 20 ° C has.
  • a "resonance unit” is to be understood in particular as meaning a unit which comprises at least one resonance capacitor, which differs in particular from a damping capacitor.
  • the resonance capacitor is in particular part of an electrical resonant circuit, in particular of an electrical series resonant circuit.
  • the resonant capacitor is in particular connected to the inductor coil, preferably via at least one switching element, and is particularly advantageously designed to be charged via the inductor coil by a frequency unit, in particular when the inductor coil is set by the switching arrangement to a higher electrical potential.
  • the resonance capacitor is arranged in particular on a side of the inductor coil facing away from the frequency unit in the direction of a line path.
  • the resonance unit comprises at most two capacitors, which are connected in particular in a half-bridge circuit between two busbars.
  • the induction heating device comprises at least one frequency unit.
  • a "frequency unit” is to be understood in particular as meaning an electrical unit which generates an oscillating electrical signal, preferably with a frequency of at least 1 kHz, in particular of at least 10 kHz and advantageously of at least 20 kHz, for the inductor coil.
  • the frequency unit comprises in particular at least one inverter, which preferably comprises two switching units.
  • a “switching unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit which is intended to interrupt a line path comprising the switching unit.
  • the switching unit is a bidirectional unipolar switch which in particular allows a current flow through the switch along the conduction path in both directions and in particular short-circuits an electrical voltage in at least one polarity direction.
  • the inverter comprises at least two bipolar transistors with insulated gate electrode and particularly advantageously at least one damping capacitor. In this way, a high-frequency power supply of the inductor coils can be provided, whereby a heating of a ferromagnetic cooking utensil can be made possible by the inductor coils.
  • the frequency unit of the inductor coil is permanently assigned.
  • the frequency unit of the inductor coil is permanently assigned.
  • the inductor coil is operated independently of a switching state of the switching device exclusively by a specific frequency unit.
  • a “switching state of the switching arrangement” is to be understood in particular a specific combination of switch positions of the switching elements of the switching arrangement.
  • the inductor coil can be electrically connected to a further inductor coil via at least one switching element of the switching arrangement.
  • a first unit can be electrically connected to a second unit via at least one switching element of the switching arrangement, it should be understood in particular that the two units are connected via a line path in at least one switching state of the switching arrangement and that the switching element is part of the line path.
  • the further inductor coil via at least one switching element of the switching arrangement with the frequency unit is electrically connected.
  • a flexible assignment of the further inductor coil to the frequency unit can be achieved.
  • the induction heating device comprise at least one further inductor coil which is permanently assigned to one of the resonance units.
  • the further inductor coil is permanently assigned to one of the resonance units
  • the further inductor coil can be operated independently of the switching state of the switching arrangement exclusively with the specific resonance unit.
  • an inseparable conduction path exists between the further inductor coil and the resonance unit.
  • the switching arrangement is provided for optionally assigning the further inductor coil to at least one of at least two frequency units.
  • the switching arrangement is intended to "optionally allocate the further inductor coil to at least one of at least two frequency units"
  • the switching arrangement is provided for this purpose is to form a conduction path from the further inductor coil to a first frequency unit in a first operating mode, to form a conduction path from the further inductor coil to a second frequency unit in a second operating state, and preferably in a third operating mode simultaneously to a conduction path from the further inductor coil the first frequency unit and the second frequency unit.
  • the induction heating device comprises a control unit which is intended to operate at least two inductor coils in a time division multiplex method.
  • a "control unit” should in particular be understood to mean an electronic unit which is preferably at least partially integrated in a control and / or regulating unit of an induction hob and which is preferably provided to control and / or supply at least the frequency unit and the switching elements of the switching arrangement regulate.
  • the control unit comprises a computing unit and, in particular in addition to the computing unit, a memory unit with a control and / or regulating program stored therein.
  • a "time-division multiplexing" is to be understood in particular as a control method in which individual time segments are defined, which are preferably run through one after the other, periodically recurring.
  • the switching state of the switching arrangement changes, preferably in such a way that a first inductor coil is supplied with energy in the first time segment and a second inductor coil in the second time segment.
  • a power supplied to the inductors during a period of time is greater than an average time power supplied to the inductors.
  • a period of the control method is 1 s to 5 s.
  • the time division multiplex method is preferably used when a total number of operated inductor coils exceeds a total number of all frequency units and, in particular, all heating powers of the operated inductor coils are different.
  • control unit is provided, at least two inductor coils in a time division multiplex method
  • a high ease of use can be achieved, in particular in an induction heater in which the total number of inductor coils is greater than the total number of frequency units.
  • any independent power stages for the inductor coils can be achieved.
  • the control unit is provided to select the two time-division-multiplexed inductor coils, taking into account a total number of past switching operations of the switching elements of the switching arrangement. Assuming that the control unit is intended to "select the two time-division-multiplexed inductor coils considering a total number of past switching operations of the switching elements of the switching arrangement", it should be understood in particular that the control unit selects from a single point of view the two inductor coils to be time-division multiplexed a minimization of switching operations of each individual switching element of the switching arrangement meets.
  • control unit is provided to operate the two inductor coils in the time-division multiplex method, which are connected to the same frequency unit via a common switching element, which has the minimum total number of past switching operations of all switching elements of the switching arrangement.
  • control unit is specially designed to detect and store the total number of past switching operations for each switching element.
  • a total number of all inductor coils is greater than a total number of all frequency units.
  • a “total number of inductor coils” should be understood to mean, in particular, the total number of all inductor coils of an induction hob.
  • a “total number of all frequency units” should be understood in particular the total number of all frequency units of the induction hob. This can reduce material and costs.
  • Advantageous is the total number of frequency units two in an induction hob with at least three inductor coils.
  • the total number of frequency units is four in a matrix induction hob.
  • a "matrix induction hob” is to be understood in particular an induction hob, in which the inductor coils are arranged in a regular grid under a cooktop plate, and a heated by means of the inductor coil region of the hob plate preferably at least 60%, in particular at least 70%, preferably at least 80% and particularly advantageously comprises at least 90% of a total area of the hob plate.
  • the matrix induction hob comprises at least 10, in particular at least 20, advantageously at least 30 and particularly advantageously at least 40 inductor coils. In this way, despite a limited number of frequency units, especially in matrix induction hobs, where experience teaches that usually a maximum of four cookware are heated, a high level of operating comfort can be ensured.
  • a sum of nominal powers of all inductor coils is greater than a sum of nominal powers of all frequency units.
  • a “sum of nominal powers of all inductor coils” is to be understood in particular as the sum of the nominal electrical powers of all induction coils of the induction hob.
  • a “sum of nominal powers of all frequency units” should in particular be understood as the sum of the nominal electrical powers of all frequency units of the induction hob.
  • a “nominal power" of a unit is to be understood in particular to mean a power for which the unit is designed for continuous operation.
  • the sum of the nominal powers of the frequency units preferably corresponds to an electric power provided maximally for the induction hob from the outside. This can reduce costs.
  • Fig. 1a shows a first induction hob with a cooktop plate 40a of a glass ceramic in a plan view.
  • the heating zone 42a has a diameter of 15 cm and has a nominal power of 1.4 kW and a peak power of 1.8 kW for a Kochschub istsschreib.
  • the heating zone 44a has a diameter of 18 cm and has a nominal power of 1.8 kW and a peak power of 2.5 kW for a Kochschub istsschreib.
  • the heating zone 46a has a diameter of 18 cm and has a nominal power of 1.8 kW and a peak power of 2.5 kW for a Kochschub istsWrit.
  • the heating zone 48a has a diameter of 15 cm and has a nominal power of 1.4 kW and a peak power of 1.8 kW for a Kochschub Anlagensschreib.
  • Each heating zone 42a, 44a, 46a, 48a has an inductor coil 10a, 12a, 14a, 16a associated with it below the hob plate 40a.
  • the heating zone 42a is associated with the inductor coil 10a.
  • the heating zone 44a is associated with the inductor coil 12a.
  • the heating zone 46a is associated with the inductor coil 14a.
  • the heating zone 48a is associated with the inductor coil 16a.
  • Fig. 1b shows an electrical circuit diagram of a first induction heating of the first induction hob.
  • the induction heating device comprises four inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a and two frequency units 24a, 26a.
  • the frequency units 24a, 26a each have an output power of 2.3 kW.
  • a total number of all the inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a is larger as a total number of all frequency units 24a, 26a.
  • a sum of nominal powers of all inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a is greater than a sum of nominal powers of all frequency units 24a, 26a.
  • the invention is based on the fact that the output power of a single frequency unit 24a, 26a is sufficient to power one of the two small heating zones 42a, 48a in a cooking thrust mode by only one frequency unit 24a, 26a.
  • the switching arrangement 22a is provided to connect the inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a respectively to one of the two frequency units 24a, 26a and one of two resonant units 18a, 20a of the induction heater.
  • the switching arrangement 22a is provided to selectively associate the two inductor coils 10a, 16a associated with the small heating zones 42a, 48a with the first resonance unit 18a or the second resonance unit 20a.
  • the switching arrangement 22a is provided to selectively associate the two inductor coils 12a, 14a associated with the larger heating zones 44a, 46a with one of the two frequency units 24a, 26a.
  • the frequency units 24a, 26a each include a snubber capacitor bank 54a, 56a and an inverter 50a, 52a.
  • the inverter 50a includes a first insulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated to "IGBT") 58a and a second IGBT 60a.
  • the inverter 52a has a first IGBT 62a and a second IGBT 64a.
  • IGBTs any other switching unit that appears expedient to the person skilled in the art can be used, but preferably a bidirectional unipolar switch.
  • the induction heating device has a connection to a country-specific AC voltage source 66a, which supplies a mains voltage with an effective value of 230 V and a frequency of 50 Hz.
  • a corresponding AC power source supplies a 60 Hz power line voltage.
  • the voltage of AC power source 66a first becomes a filter 68a of the induction heaters which eliminates high-frequency noise and is essentially a low-pass filter.
  • a voltage filtered by the filter 68a is rectified by a rectifier 70a of the induction heater, which may be a bridge rectifier, so that a rectified voltage is applied to an output of the rectifier 70a, between a collector of the IGBT 58a and an emitter of the IGBT 60a is present.
  • the rectified voltage is also applied between a collector of the IGBT 62a and an emitter of the IGBT 64a.
  • An emitter of the IGBT 58a is conductively connected to a collector of the IGBT 60a.
  • an emitter of the IGBT 62a is conductively connected to a collector of the IGBT 64a.
  • the snubber capacitor banks 54a, 56a each consist of two capacitors, wherein a first capacitor is connected in parallel with the first IGBT 58a, 62a and a second capacitor is connected in parallel with the second IGBT 60a, 64a of the respective frequency unit 24a, 26a.
  • the switching arrangement 22a comprises six switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a.
  • the switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a are SPDT relay and identical.
  • Each of the switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a has a first, a second and a third contact and a coil, wherein the first contact by a corresponding control of the coil is selectively conductively connected to the second or the third contact ,
  • the resonance units 18a, 20a each consist of two resonance capacitors 72a, 74a, 76a, 78a.
  • the rectified by the rectifier 70a voltage is applied to the two series-connected resonance capacitors 72a, 74a of the resonance unit 18a. Further, the rectified voltage is applied to the two series resonance capacitors 76a, 78a of the resonance unit 20a.
  • the resonance unit 18a is electrically connectable to the inductor coil 10a via the switching element 28a and to the inductor coil 16a via the switching element 30a. Further, the resonance unit 18a between the two resonance capacitors 72a, 74a is fixedly connected to the inductor coil 12a.
  • the resonance unit 20a between the two resonance capacitors 76a, 78a is also via the switching element 28a with the inductor coil 10a and via the switching element 30a with the inductor coil 16a electrically connected. Further, the resonance unit 20a is fixedly connected to the inductor coil 14a between the two resonance capacitors 76a, 78a. Further, the inductor coil 10a is connected via the switching element 28a depending on the switching position of the switching element 28a either with the inductor coil 12a or with the inductor coil 14a. Furthermore, depending on the switching position of the switching element 30a, the inductor coil 16a is connected via the switching element 30a either to the inductor coil 12a or to the inductor coil 14a.
  • the inductor coil 10a is connectable to the frequency unit 24a via the two switching elements 32a and 34a. A connection of the inductor coil 10a to the frequency unit 26a is excluded. Conversely, the inductor coil 16a is connectable to the frequency unit 26a via the two switching elements 36a and 38a. A connection of the inductor coil 16a to the frequency unit 24a is excluded.
  • the inductor coil 12a is electrically connectable to the frequency unit 24a via the two switching elements 32a and 34a or to the frequency unit 26a via the switching element 36a.
  • the inductor coil 14a is electrically connectable to the frequency unit 26a via the two switching elements 36a and 38a or to the frequency unit 26a via the switching element 32a.
  • the induction heater includes a control unit 39a (in FIG Fig. 1b not shown), which is intended to control the switching arrangement 22a and the frequency units 24a, 26a and regulate a predetermined heating power.
  • the control unit 39a selects a frequency unit 24a, 26a and controls the switching arrangement 22a, so that a conductive connection between the frequency unit 24a , 26a and the inductor coil 10a, 12a, 14a, 16a associated with the selected heating zone 42a, 44a, 46a, 48a.
  • the two of the four heating zones 44a, 46a it is possible to select a heating output which exceeds the nominal power of a single frequency unit 24a, 26a.
  • the control unit 39a provided to operate the heating zones 44a, 46a associated inductors 12a, 14a in a booster mode in which an inductor coil 12a, 14a is operated in parallel to two frequency units 24a, 26a.
  • the control unit 39a switches the switching element 32a to the upper position, the switching element 34a to the lower position, and the switching element 36a to the upper position (see FIG. Fig. 1b ).
  • the control unit 39a switches the switching element 32a to the lower position, the switching element 36a to the lower position and the switching element 38a to the upper position.
  • control unit 39a assigns each of the two selected heating zones 42a, 44a, 46a, 48a to a frequency unit 24a, 26a, respectively the switching arrangement 22a controls accordingly.
  • control unit 39a is provided with at least two of the three activated inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a corresponding to the selected heating zones 42a , 44a, 46a, 48a are operable in a time-division multiplexing manner.
  • the control unit 39a selects the two time-division-multiplexed inductors 10a, 12a
  • the inductor coil 14a is assigned to the frequency unit 26a and the resonance unit 20a by means of the switching elements 36a, 38a alone
  • the two inductor coils 10a, 12a are assigned to the frequency unit 24a and the resonance unit 18a.
  • the two switching elements 28a, 32a are each in the upper position.
  • the switching element 34a is controlled by the control unit 39a so as to periodically change its position and thus connect the inductor coil 10a during a period T 1 and the inductor coil 12a to the frequency unit 24a during a period T 2 .
  • Lengths of the time periods T 1 and T 2 are at a constant output power of the frequency unit 24a in a same ratio as selected power levels P 1 and P 2 for the two inductors 10a, 12a associated heating zones 42a, 44a.
  • Decisive in the time division multiplex method is the constant output power of the frequency unit 24a in different switch positions of the switching element 34a. This is accomplished by adjusting the switching frequency and the duty cycle of the inverter 50a of the frequency unit 24a.
  • the control unit 39a selects the two inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a to be time-division-multiplexed in consideration of three aspects. First, the control unit 39a is provided to associate the two inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a to be time division multiplexed with the same resonance unit 18a, 20a. Secondly, the control unit 39a is provided to select the two inductors 10a, 12a, 14a, 16a to be time-division multiplexed, depending on the selected power levels for the associated heating zones 42a, 44a, 46a, 48a.
  • control unit 39a generally selects the time-division multiplexing inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a associated with the two heating zones 42a, 44a, 46a, 48a with the smallest selected power stage.
  • the heating coil 42a, 44a, 46a, 48a with the largest selected power level associated inductor 10a, 12a, 14a, 16a is usually operated on its own at a frequency unit 24a, 26a.
  • the control unit 39a is provided, in the meantime, for the two time-division-multiplexed inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a taking into account a total number of switching operations of the switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a of FIG Select switching arrangement 22a.
  • the control unit 39a detects the total number of switching operations for each switching element 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a and stores this value in a dedicated semi-permanent electronic memory.
  • the control unit 39a selects those two time-division multiplexing inductors 10a, 12a, 14a, 16a, which perform a time-division multiplexing using of that switching element 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a allow the smallest total number of switching operations.
  • the control unit 39a may also associate the two inductor coils 10a, 14a for the time division multiplexing method. In this case, the inductor coil 12a is assigned to the frequency unit 26a and the resonance unit 18a by means of the switching element 36a.
  • the two inductor coils 10a, 14a are assigned to the frequency unit 24a and the resonance unit 20a.
  • the switching element 32a is controlled by the control unit 39a so as to periodically change its position.
  • the control unit 39a is provided to operate the inductors 10a, 12a, 14a, 16a in pairs in time-division multiplexing.
  • An assignment decision takes into account the same aspects as in the case of three heated heating zones 42a, 44a, 46a, 48a.
  • Fig. 2a and 2b a further embodiment of the invention is shown.
  • the following descriptions are essentially limited to the differences between the embodiments, with respect to the same components, features and functions on the description of the other embodiments, in particular the Fig. 1a and 1b , can be referenced.
  • the letter a in the reference numerals of the embodiment in the Fig. 1a and 1b by the letter b in the reference numerals of the embodiment of Fig. 2a and 2b replaced.
  • identically designated components in particular with regard to components with the same reference numerals, can in principle also to the drawings and / or the description of the other embodiment, in particular the Fig. 1a and 1b , to get expelled.
  • Fig. 2a shows a second induction hob with a cooktop plate 40b made of a glass ceramic in a plan view.
  • the heating zone 42b has a diameter of 15 cm and has a nominal power of 1.4 kW and a peak power of 1.8 kW for a Kochschub istsschreib.
  • the heating zone 44b has a diameter of 24 cm and has a nominal power of 2.2 kW and a peak power of 3.3 kW for a Kochschub istsschreib.
  • the heating zone 46b has a diameter of 18 cm and has a nominal power of 1.8 kW and a peak power of 2.5 kW for a Kochschub istsWrit.
  • Each heating zone 42b, 44b, 46b is associated below the cooktop panel 40b with an inductor coil 10b, 12b, 14b.
  • the heating zone 42b is associated with the inductor coil 10b.
  • the heating zone 44b is associated with the inductor coil 12b.
  • the heating zone 46b is associated with the inductor coil 14b.
  • Fig. 2b shows an electrical circuit diagram of a second induction heater of the second induction hob.
  • the induction heating device comprises three inductor coils 10b, 12b, 14b and two frequency units 24b, 26b. Due to a smaller number of inductor coils 10b, 12b, 14b compared to the previous embodiment, a switching arrangement 22b in this embodiment has only four switching elements 28b, 32b, 34b, 36b. With regard to an interconnection of the inductor coils 10b, 12b, 14b and a control by a control unit 39b, reference is made to the previous exemplary embodiment.
  • an induction heating device has further switching elements and more than four inductor coils, which are connected to frequency units by means of the further switching elements.
  • the switching elements which are designed as SPDT relays, are each replaced by two SPST relays.

Abstract

The induction cooktop has inductor coils (10a,12a,14a,16a), resonance units (18a,20a) and a switching arrangement (22a). The switching arrangement is controlled by a control algorithm, to assign the inductor coil to either of the resonance units. A frequency unit (24a) is permanently assigned to the inductor coil. A control unit is provided for operating the inductor coils in a time division multiplex method.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on an induction heating device according to the preamble of claim 1.

Es sind Induktionsheizvorrichtungen bekannt, die eine größere Anzahl von Induktorspulen als Frequenzeinheiten und eine größere Anzahl von Induktorspulen als Resonanzeinheiten umfassen. Bei solchen Induktionsheizvorrichtungen sind die Induktorspulen paarweise fest mit einer Resonanzeinheit verbunden. Eine Zuordnung der Induktorspulen zu den Frequenzeinheiten erfolgt über eine Schaltanordnung der Induktionsheizvorrichtung.Induction heaters are known which comprise a larger number of inductor coils than frequency units and a larger number of inductor coils than resonant units. In such induction heating devices, the inductor coils are fixedly connected in pairs to a resonance unit. An assignment of the inductor coils to the frequency units via a switching arrangement of the induction heater.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Induktionsheizvorrichtung mit geringeren Anforderungen an einen Steuerungsalgorithmus bei gleich bleibender Komplexität einer Schaltanordnung bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object of the invention is in particular to provide a generic induction heater with lower requirements for a control algorithm with the same complexity of a switching arrangement. The object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung, insbesondere einer Kochfeldinduktionsheizvorrichtung, mit wenigstens einer Induktorspule, einer ersten und einer zweiten Resonanzeinheit und einer Schaltanordnung.The invention is based on an induction heating device, in particular a cooktop induction heating device, with at least one inductor coil, a first and a second resonance unit and a switching arrangement.

Es wird vorgeschlagen, dass die Schaltanordnung dazu vorgesehen, die Induktorspule wahlweise der ersten oder der zweiten Resonanzeinheit zuzuordnen. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet und/oder programmiert verstanden werden. Unter einer "Induktorspule" soll insbesondere ein gewickelter elektrischer Leiter verstanden werden, vorzugsweise in Form einer Kreisscheibe, der in zumindest einem Betriebszustand von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen wird. Die Induktorspule ist vorzugsweise dazu vorgesehen, elektrische Energie indirekt über induzierte Wirbelströme in Wärme umzuwandeln. Unter einer "Schaltanordnung" soll insbesondere eine Gesamtheit von Schaltelementen verstanden werden. Bei den Schaltelementen handelt es sich vorzugsweise um Relais, insbesondere um elektromechanische Relais, und besonders vorteilhaft um Halbleiterschalter, insbesondere Transistoren und/oder Thyristoren und/oder Triacs. Darunter, das die Schaltanordnung dazu vorgesehen ist, die Induktorspule "wahlweise der ersten oder der zweiten Resonanzeinheit zuzuordnen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Schaltelemente der Schaltanordnung derart angeordnet sind, dass sie in einem ersten Schaltzustand einen ersten Leitungspfad zwischen der Induktorspule und der ersten Resonanzeinheit und in einem zweiten Schaltzustand einen zweiten Leitungspfad zwischen der Induktorspule und der zweiten Resonanzeinheit ermöglichen. Unter einem "Leitungspfad" soll insbesondere ein elektrisch leitendes Leiterstück zwischen zwei Punkten verstanden werden, das vorzugsweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von höchstens 10-4 Ωm, insbesondere von maximal 10-5 Ωm, vorteilhaft von höchstens 10-6 Ωm und besonders vorteilhaft von maximal 10-7 Ωm bei 20°C aufweist. Unter einer "Resonanzeinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest einen Resonanzkondensator umfasst, der insbesondere von einem Dämpfungskondensator verschieden ist. Der Resonanzkondensator ist insbesondere Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises, insbesondere eines elektrischen Reihenschwingkreises. Der Resonanzkondensator ist insbesondere an die Induktorspule angeschlossen, vorzugsweise über zumindest ein Schaltelement, und ist besonders vorteilhaft dazu vorgesehen, über die Induktorspule durch eine Frequenzeinheit aufgeladen zu werden, insbesondere wenn die Induktorspule durch die Schaltanordnung auf ein höheres elektrisches Potential gelegt wird. Der Resonanzkondensator ist insbesondere auf einer in Richtung eines Leitungspfads gesehen von der Frequenzeinheit abgewandten Seite der Induktorspule angeordnet. Mit Vorteil umfasst die Resonanzeinheit höchstens zwei Kondensatoren, die insbesondere in einer Halbbrückenschaltung zwischen zwei Stromschienen angeschlossen sind. Durch eine solche Ausgestaltung kann bei gleich bleibender Komplexität der Schaltanordnung ein Steueralgorithmus vereinfacht werden. Ferner kann eine Flexibilität des Steueralgorithmus erhöht werden, da eine feste Zuordnung der Induktorspulen zu den Resonanzeinheiten aufgebrochen ist.It is proposed that the switching arrangement be provided for selectively assigning the inductor coil to the first or the second resonance unit. By "provided" is intended to be understood in particular specifically designed and / or equipped and / or programmed. An "inductor coil" is to be understood, in particular, as a wound electrical conductor, preferably in the form of a circular disk, through which high-frequency alternating current flows in at least one operating state. The inductor coil is preferably intended to supply electrical energy indirectly via induced eddy currents To convert heat. A "switching arrangement" is to be understood in particular as an entirety of switching elements. The switching elements are preferably relays, in particular electromechanical relays, and particularly advantageously semiconductor switches, in particular transistors and / or thyristors and / or triacs. Among them, which is provided the switching arrangement to the inductor "optionally assign the first or the second resonance unit" should be understood in particular that the switching elements of the switching arrangement are arranged such that in a first switching state, a first conduction path between the inductor and the first resonance unit and in a second switching state enable a second conduction path between the inductor and the second resonance unit. The term "conductive path" is intended to be understood in particular an electrically conductive conductor portion between two points, which is preferably an electrical resistivity of not more than 10- 4 ohm-m, in particular of not more than 10- 5 ohm-m, advantageously of more than 10- 6 ohm-m, and particularly advantageously of up to 10- 7 Ωm at 20 ° C has. A "resonance unit" is to be understood in particular as meaning a unit which comprises at least one resonance capacitor, which differs in particular from a damping capacitor. The resonance capacitor is in particular part of an electrical resonant circuit, in particular of an electrical series resonant circuit. The resonant capacitor is in particular connected to the inductor coil, preferably via at least one switching element, and is particularly advantageously designed to be charged via the inductor coil by a frequency unit, in particular when the inductor coil is set by the switching arrangement to a higher electrical potential. The resonance capacitor is arranged in particular on a side of the inductor coil facing away from the frequency unit in the direction of a line path. Advantageously, the resonance unit comprises at most two capacitors, which are connected in particular in a half-bridge circuit between two busbars. By virtue of such an embodiment, a control algorithm can be simplified while the complexity of the switching arrangement remains constant. Furthermore, a Flexibility of the control algorithm can be increased, since a fixed assignment of the inductor coils is broken to the resonance units.

Vorteilhaft umfasst die Induktionsheizvorrichtung zumindest eine Frequenzeinheit. Unter einer "Frequenzeinheit" soll insbesondere eine elektrische Einheit verstanden werden, die ein oszillierendes elektrisches Signal, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 1 kHz, insbesondere von wenigstens 10 kHz und vorteilhaft von mindestens 20 kHz, für die Induktorspule erzeugt. Die Frequenzeinheit umfasst insbesondere zumindest einen Wechselrichter, der vorzugsweise zwei Schalteinheiten umfasst. Unter einer "Schaiteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen die Schalteinheit umfassenden Leitungspfad zu unterbrechen. Vorzugsweise ist die Schalteinheit ein bidirektionaler unipolarer Schalter, der insbesondere einen Stromfluss durch den Schalter entlang dem Leitungspfad in beide Richtungen ermöglicht und der insbesondere eine elektrische Spannung in zumindest einer Polungsrichtung kurzschließt. Vorzugsweise umfasst der Wechselrichter zumindest zwei Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode und besonders vorteilhaft zumindest einen Dämpfungskondensator. Hierdurch kann eine hochfrequente Energieversorgung der Induktorspulen bereitgestellt werden, wodurch eine Erhitzung eines ferromagnetischen Gargeschirrs durch die Induktorspulen ermöglicht werden kann.Advantageously, the induction heating device comprises at least one frequency unit. A "frequency unit" is to be understood in particular as meaning an electrical unit which generates an oscillating electrical signal, preferably with a frequency of at least 1 kHz, in particular of at least 10 kHz and advantageously of at least 20 kHz, for the inductor coil. The frequency unit comprises in particular at least one inverter, which preferably comprises two switching units. A "switching unit" is to be understood as meaning, in particular, a unit which is intended to interrupt a line path comprising the switching unit. Preferably, the switching unit is a bidirectional unipolar switch which in particular allows a current flow through the switch along the conduction path in both directions and in particular short-circuits an electrical voltage in at least one polarity direction. Preferably, the inverter comprises at least two bipolar transistors with insulated gate electrode and particularly advantageously at least one damping capacitor. In this way, a high-frequency power supply of the inductor coils can be provided, whereby a heating of a ferromagnetic cooking utensil can be made possible by the inductor coils.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Frequenzeinheit der Induktorspule fest zugeordnet ist. Darunter, dass "die Frequenzeinheit der Induktorspule fest zugeordnet ist", soll insbesondere verstanden werden, dass die Induktorspule unabhängig von einem Schaltzustand der Schaltanordnung ausschließlich durch eine bestimmte Frequenzeinheit betreibbar ist. Unter einem "Schaltzustand der Schaltanordnung" soll insbesondere eine bestimmte Kombination von Schalterstellungen der Schaltelemente der Schaltanordnung verstanden werden. Hierdurch können eine Komplexität der Schaltanordnung und deren Ansteuerung reduziert werden, wodurch Kosten eingespart werden können.It is also proposed that the frequency unit of the inductor coil is permanently assigned. By the fact that "the frequency unit of the inductor coil is permanently assigned" should be understood in particular that the inductor coil is operated independently of a switching state of the switching device exclusively by a specific frequency unit. A "switching state of the switching arrangement" is to be understood in particular a specific combination of switch positions of the switching elements of the switching arrangement. As a result, a complexity of the switching arrangement and its control can be reduced, whereby costs can be saved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Induktorspule über zumindest ein Schaltelement der Schaltanordnung mit einer weiteren Induktorspule elektrisch verbindbar ist. Darunter, dass eine erste Einheit über zumindest ein Schaltelement der Schaltanordnung mit einer zweiten Einheit elektrisch verbindbar ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die beiden Einheiten bei zumindest einem Schaltzustand der Schaltanordnung über einen Leitungspfad verbunden sind und dass das Schaltelement Teil des Leitungspfads ist. Hierdurch kann eine Zuordnung zweier Induktorspulen zu einer einzigen Resonanzeinheit erreicht werden.In a preferred embodiment, it is proposed that the inductor coil can be electrically connected to a further inductor coil via at least one switching element of the switching arrangement. By means of the fact that a first unit can be electrically connected to a second unit via at least one switching element of the switching arrangement, it should be understood in particular that the two units are connected via a line path in at least one switching state of the switching arrangement and that the switching element is part of the line path. As a result, an assignment of two inductor coils to a single resonance unit can be achieved.

Vorteilhaft ist die weitere Induktorspule über zumindest ein Schaltelement der Schaltanordnung mit der Frequenzeinheit elektrisch verbindbar. Hierdurch kann eine flexible Zuordnung der weiteren Induktorspule zur Frequenzeinheit erreicht werden.Advantageously, the further inductor coil via at least one switching element of the switching arrangement with the frequency unit is electrically connected. As a result, a flexible assignment of the further inductor coil to the frequency unit can be achieved.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung wenigstens eine weitere Induktorspule umfasst, die fest einer der Resonanzeinheiten zugeordnet ist. Darunter, dass die weitere Induktorspule "fest einer der Resonanzeinheiten zugeordnet ist", soll insbesondere verstanden werden, dass die weitere Induktorspule unabhängig vom Schaltzustand der Schaltanordnung ausschließlich mit der bestimmten Resonanzeinheit betreibbar ist. Vorzugsweise besteht ein untrennbarer Leitungspfad zwischen der weiteren Induktorspule und der Resonanzeinheit. Durch eine feste Zuordnung können Schaltelemente eingespart werden, wodurch Kosten reduziert und die Schaltanordnung sowie deren Ansteuerung vereinfach werden können.It is also proposed that the induction heating device comprise at least one further inductor coil which is permanently assigned to one of the resonance units. By the fact that the further inductor coil "is permanently assigned to one of the resonance units", it should be understood in particular that the further inductor coil can be operated independently of the switching state of the switching arrangement exclusively with the specific resonance unit. Preferably, an inseparable conduction path exists between the further inductor coil and the resonance unit. By a fixed assignment switching elements can be saved, thereby reducing costs and the switching arrangement and their control can be simplified.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schaltanordnung dazu vorgesehen ist, die weitere Induktorspule wahlweise wenigstens einer von zumindest zwei Frequenzeinheiten zuzuordnen. Darunter, dass die Schaltanordnung dazu vorgesehen ist, "die weitere Induktorspule wahlweise wenigstens einer von zumindest zwei Frequenzeinheiten zuzuordnen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Schaltanordnung dazu vorgesehen ist, in einem ersten Betriebsmodus einen Leitungspfad von der weiteren Induktorspule zu einer ersten Frequenzeinheit zu bilden, in einem zweiten Betriebszustand einen Leitungspfad von der weiteren Induktorspule zu einer zweiten Frequenzeinheit zu bilden und vorzugsweise in einem dritten Betriebsmodus gleichzeitig je einen Leitungspfad von der weiteren Induktorspule zu der ersten Frequenzeinheit und der zweiten Frequenzeinheit zu bilden. Hierdurch kann eine hohe Flexibilität in einem Betrieb der Induktionsheizvorrichtung erreicht werden.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the switching arrangement is provided for optionally assigning the further inductor coil to at least one of at least two frequency units. By the fact that the switching arrangement is intended to "optionally allocate the further inductor coil to at least one of at least two frequency units", it should be understood in particular that the switching arrangement is provided for this purpose is to form a conduction path from the further inductor coil to a first frequency unit in a first operating mode, to form a conduction path from the further inductor coil to a second frequency unit in a second operating state, and preferably in a third operating mode simultaneously to a conduction path from the further inductor coil the first frequency unit and the second frequency unit. As a result, high flexibility can be achieved in an operation of the induction heating device.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung eine Steuereinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, wenigstens zwei Induktorspulen in einem Zeitmultiplexverfahren zu betreiben. Unter einer "Steuereinheit" soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, die vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinheit eines Induktionskochfelds zumindest teilweise integriert ist und die vorzugsweise dazu vorgesehen ist, zumindest die Frequenzeinheit und die Schaltelemente der Schaltanordnung zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm. Unter einem "Zeitmultiplexverfahren" soll insbesondere ein Steuerungsverfahren verstanden werden, bei dem einzelne Zeitabschnitte definiert werden, die vorzugsweise periodisch wiederkehrend nacheinander durchlaufen werden. Insbesondere ändert sich bei einem Übergang von einem ersten zu einem zweiten Zeitabschnitt der Schaltzustand der Schaltanordnung, vorzugsweise derart, dass im ersten Zeitabschnitt eine erste Induktorspule und im zweiten Zeitabschnitt eine zweite Induktorspule mit Energie versorgt wird. Insbesondere ist eine den Induktorspulen während eines Zeitabschnitts zugeführte Leistung größer als eine den Induktorspulen zugeführte zeitliche Durchschnittsleistung. Vorzugsweise beträgt eine Periodendauer des Steuerungsverfahrens 1 s bis 5 s. Vorzugsweise kommt das Zeitmultiplexverfahren zum Einsatz, wenn eine Gesamtzahl betriebener Induktorspulen eine Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten übersteigt und insbesondere alle Heizleistungen der betriebenen Induktorspulen unterschiedlich sind. Dadurch, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, wenigstens zwei Induktorspulen in einem Zeitmultiplexverfahren zu betreiben, kann ein hoher Bedienkomfort erreicht werden, insbesondere bei einer Induktionsheizvorrichtung bei der die Gesamtzahl von Induktorspulen größer ist als die Gesamtzahl von Frequenzeinheiten. Insbesondere können bei einem Betrieb mehrerer Induktorspulen an einer Frequenzeinheit beliebige voneinander unabhängige Leistungsstufen für die Induktorspulen erzielt werden.It is further proposed that the induction heating device comprises a control unit which is intended to operate at least two inductor coils in a time division multiplex method. A "control unit" should in particular be understood to mean an electronic unit which is preferably at least partially integrated in a control and / or regulating unit of an induction hob and which is preferably provided to control and / or supply at least the frequency unit and the switching elements of the switching arrangement regulate. Preferably, the control unit comprises a computing unit and, in particular in addition to the computing unit, a memory unit with a control and / or regulating program stored therein. A "time-division multiplexing" is to be understood in particular as a control method in which individual time segments are defined, which are preferably run through one after the other, periodically recurring. In particular, in the case of a transition from a first to a second time segment, the switching state of the switching arrangement changes, preferably in such a way that a first inductor coil is supplied with energy in the first time segment and a second inductor coil in the second time segment. In particular, a power supplied to the inductors during a period of time is greater than an average time power supplied to the inductors. Preferably, a period of the control method is 1 s to 5 s. The time division multiplex method is preferably used when a total number of operated inductor coils exceeds a total number of all frequency units and, in particular, all heating powers of the operated inductor coils are different. Characterized in that the control unit is provided, at least two inductor coils in a time division multiplex method To operate, a high ease of use can be achieved, in particular in an induction heater in which the total number of inductor coils is greater than the total number of frequency units. In particular, when operating a plurality of inductor coils on a frequency unit, any independent power stages for the inductor coils can be achieved.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die zwei im Zeitmultiplexverfahren betriebenen Induktorspulen unter Berücksichtigung einer Gesamtzahl von vergangenen Schaltvorgängen der Schaltelemente der Schaltanordnung auszuwählen. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, "die zwei im Zeitmultiplexverfahren betriebenen Induktorspulen unter Berücksichtigung einer Gesamtzahl von vergangenen Schaltvorgängen der Schaltelemente der Schaltanordnung auszuwählen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit eine Auswahl der im Zeitmultiplexverfahren zu betreibenden zwei Induktorspulen unter einem Gesichtspunkt einer Minimierung von Schaltvorgängen eines jeden einzelnen Schaltelements der Schaltanordnung trifft. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die beiden Induktorspulen im Zeitmultiplexverfahren zu betreiben, die über ein gemeinsames Schaltelement, welches die minimale Gesamtzahl von vergangenen Schaltvorgängen aller Schaltelemente der Schaltanordnung aufweist, mit derselben Frequenzeinheit verbunden sind. Vorzugsweise ist die Steuereinheit speziell dazu ausgelegt, die Gesamtzahl von vergangenen Schaltvorgängen für jedes Schaltelement zu erfassen und abzuspeichern. Hierdurch kann eine Lebensdauer der Schaltelemente, insbesondere von elektromechanischen Relais, vorteilhaft erhöht werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is proposed that the control unit is provided to select the two time-division-multiplexed inductor coils, taking into account a total number of past switching operations of the switching elements of the switching arrangement. Assuming that the control unit is intended to "select the two time-division-multiplexed inductor coils considering a total number of past switching operations of the switching elements of the switching arrangement", it should be understood in particular that the control unit selects from a single point of view the two inductor coils to be time-division multiplexed a minimization of switching operations of each individual switching element of the switching arrangement meets. Preferably, the control unit is provided to operate the two inductor coils in the time-division multiplex method, which are connected to the same frequency unit via a common switching element, which has the minimum total number of past switching operations of all switching elements of the switching arrangement. Preferably, the control unit is specially designed to detect and store the total number of past switching operations for each switching element. As a result, a service life of the switching elements, in particular of electromechanical relays, can advantageously be increased.

Vorteilhaft ist eine Gesamtzahl aller Induktorspulen größer als eine Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten. Unter einer "Gesamtzahl aller Induktorspulen" soll insbesondere die Gesamtzahl aller Induktorspulen eines Induktionskochfelds verstanden werden. Unter einer "Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten" soll insbesondere die Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten des Induktionskochfelds verstanden werden. Hierdurch können Material und Kosten reduziert werden. Vorteilhaft ist die Gesamtzahl der Frequenzeinheiten zwei bei einem Induktionskochfeld mit zumindest drei Induktorspulen. Vorteilhaft ist die Gesamtzahl der Frequenzeinheiten vier bei einem Matrixinduktionskochfeld. Unter einem "Matrixinduktionskochfeld" soll insbesondere ein Induktionskochfeld verstanden werden, bei dem die Induktorspulen in einem regelmäßigen Raster unter einer Kochfeldplatte angeordnet sind, und ein mittels der Induktorspulen heizbarer Bereich der Kochfeldplatte vorzugsweise wenigstens 60%, insbesondere zumindest 70%, vorteilhaft zumindest 80% und besonders vorteilhaft wenigstens 90% einer Gesamtfläche der Kochfeldplatte umfasst. Insbesondere umfasst das Matrixinduktionskochfeld zumindest 10, insbesondere mindestens 20, vorteilhaft wenigstens 30 und besonders vorteilhaft zumindest 40 Induktorspulen. Hierdurch kann trotz einer begrenzten Anzahl von Frequenzeinheiten, insbesondere bei Matrixinduktionskochfeldern, bei denen die Erfahrung lehrt, dass meist maximal vier Gargeschirre erhitzt werden, ein hoher Bedienkomfort sichergestellt werden.Advantageously, a total number of all inductor coils is greater than a total number of all frequency units. A "total number of inductor coils" should be understood to mean, in particular, the total number of all inductor coils of an induction hob. A "total number of all frequency units" should be understood in particular the total number of all frequency units of the induction hob. This can reduce material and costs. Advantageous is the total number of frequency units two in an induction hob with at least three inductor coils. Advantageously, the total number of frequency units is four in a matrix induction hob. A "matrix induction hob" is to be understood in particular an induction hob, in which the inductor coils are arranged in a regular grid under a cooktop plate, and a heated by means of the inductor coil region of the hob plate preferably at least 60%, in particular at least 70%, preferably at least 80% and particularly advantageously comprises at least 90% of a total area of the hob plate. In particular, the matrix induction hob comprises at least 10, in particular at least 20, advantageously at least 30 and particularly advantageously at least 40 inductor coils. In this way, despite a limited number of frequency units, especially in matrix induction hobs, where experience teaches that usually a maximum of four cookware are heated, a high level of operating comfort can be ensured.

Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Summe von Nominalleistungen aller Induktorspulen größer ist als eine Summe von Nominalleistungen aller Frequenzeinheiten. Unter einer "Summe von Nominalleistungen aller Induktorspulen" soll insbesondere die Summe der elektrischen Nominalleistungen aller Induktorspulen des Induktionskochfelds verstanden werden. Unter einer "Summe von Nominalleistungen aller Frequenzeinheiten" soll insbesondere die Summe der elektrischen Nominalleistungen aller Frequenzeinheiten des Induktionskochfelds verstanden werden. Unter einer "Nominalleistung" einer Einheit soll insbesondere eine Leistung verstanden werden, für die die Einheit in einem Dauerbetrieb ausgelegt ist. Vorzugsweise entspricht die Summe der Nominalleistungen der Frequenzeinheiten einer maximal für das Induktionskochfeld von außen bereitgestellten elektrischen Leistung. Hierdurch können Kosten reduziert werden.Furthermore, it is proposed that a sum of nominal powers of all inductor coils is greater than a sum of nominal powers of all frequency units. A "sum of nominal powers of all inductor coils" is to be understood in particular as the sum of the nominal electrical powers of all induction coils of the induction hob. A "sum of nominal powers of all frequency units" should in particular be understood as the sum of the nominal electrical powers of all frequency units of the induction hob. A "nominal power" of a unit is to be understood in particular to mean a power for which the unit is designed for continuous operation. The sum of the nominal powers of the frequency units preferably corresponds to an electric power provided maximally for the induction hob from the outside. This can reduce costs.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den folgenden Zeichnungsbeschreibungen. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibungen und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages can be found in the following drawing descriptions. In the drawings, two embodiments of the invention are shown. The drawings, the descriptions and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art expediently the features also consider individually and summarize to meaningful further combinations.

Es zeigen:

Fig. 1a
ein Induktionskochfeld mit vier Heizzonen in einer Draufsicht,
Fig. 1b
eine Induktionsheizvorrichtung des Induktionskochfelds aus Fig. 1a,
Fig. 2a
ein Induktionskochfeld mit drei Heizzonen in einer Draufsicht und
Fig. 2b
eine Induktionsheizvorrichtung des Induktionskochfelds aus Fig. 1b.
Show it:
Fig. 1a
an induction hob with four heating zones in a plan view,
Fig. 1b
an induction heater of the induction hob off Fig. 1a .
Fig. 2a
an induction hob with three heating zones in a plan view and
Fig. 2b
an induction heater of the induction hob off Fig. 1b ,

Fig. 1a zeigt ein erstes Induktionskochfeld mit einer Kochfeldplatte 40a aus einer Glaskeramik in einer Draufsicht. Auf der Kochfeldplatte 40a sind vier kreisrunde Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a in bekannter Weise markiert. Die Heizzone 42a weist einen Durchmesser von 15 cm auf und verfügt über eine Nominalleistung von 1,4 kW sowie eine Spitzenleistung von 1,8 kW für einen Kochschubbetriebszustand. Die Heizzone 44a weist einen Durchmesser von 18 cm auf und verfügt über eine Nominalleistung von 1,8 kW sowie eine Spitzenleistung von 2,5 kW für einen Kochschubbetriebszustand. Die Heizzone 46a weist einen Durchmesser von 18 cm auf und verfügt über eine Nominalleistung von 1,8 kW sowie eine Spitzenleistung von 2,5 kW für einen Kochschubbetriebszustand. Die Heizzone 48a weist einen Durchmesser von 15 cm auf und verfügt über eine Nominalleistung von 1,4 kW sowie eine Spitzenleistung von 1,8 kW für einen Kochschubbetriebszustand. Jeder Heizzone 42a, 44a, 46a, 48a ist unterhalb der Kochfeldplatte 40a eine Induktorspule 10a, 12a, 14a, 16a zugeordnet. Der Heizzone 42a ist die Induktorspule 10a zugeordnet. Der Heizzone 44a ist die Induktorspule 12a zugeordnet. Der Heizzone 46a ist die Induktorspule 14a zugeordnet. Der Heizzone 48a ist die Induktorspule 16a zugeordnet. Fig. 1a shows a first induction hob with a cooktop plate 40a of a glass ceramic in a plan view. On the hob plate 40a four circular heating zones 42a, 44a, 46a, 48a are marked in a known manner. The heating zone 42a has a diameter of 15 cm and has a nominal power of 1.4 kW and a peak power of 1.8 kW for a Kochschubbetriebszustand. The heating zone 44a has a diameter of 18 cm and has a nominal power of 1.8 kW and a peak power of 2.5 kW for a Kochschubbetriebszustand. The heating zone 46a has a diameter of 18 cm and has a nominal power of 1.8 kW and a peak power of 2.5 kW for a Kochschubbetriebszustand. The heating zone 48a has a diameter of 15 cm and has a nominal power of 1.4 kW and a peak power of 1.8 kW for a Kochschubbetriebszustand. Each heating zone 42a, 44a, 46a, 48a has an inductor coil 10a, 12a, 14a, 16a associated with it below the hob plate 40a. The heating zone 42a is associated with the inductor coil 10a. The heating zone 44a is associated with the inductor coil 12a. The heating zone 46a is associated with the inductor coil 14a. The heating zone 48a is associated with the inductor coil 16a.

Fig. 1b zeigt ein elektrisches Schaltbild einer ersten Induktionsheizvorrichtung des ersten Induktionskochfelds. Die Induktionsheizvorrichtung umfasst vier Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a und zwei Frequenzeinheiten 24a, 26a. Die Frequenzeinheiten 24a, 26a verfügen jeweils über eine Ausgangsleistung von 2,3 kW. Somit ist eine Gesamtzahl aller Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a größer als eine Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten 24a, 26a. Des Weiteren ist eine Summe von Nominalleistungen aller Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a größer als eine Summe von Nominalleistungen aller Frequenzeinheiten 24a, 26a. Die Erfindung beruht nun darauf, dass die Ausgangsleistung einer einzelnen Frequenzeinheit 24a, 26a ausreicht, eine der zwei kleinen Heizzonen 42a, 48a in einem Kochschubbetriebszustand durch nur eine Frequenzeinheit 24a, 26a mit Energie zu versorgen. Dies führt zu einer günstigeren Auslegung einer Schaltanordnung 22a der Induktionsheizvorrichtung. Die Schaltanordnung 22a ist dazu vorgesehen, die Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a jeweils mit einer der zwei Frequenzeinheiten 24a, 26a und einer von zwei Resonanzeinheiten 18a, 20a der Induktionsheizvorrichtung zu verbinden. So ist die Schaltanordnung 22a dazu vorgesehen, die zwei den kleinen Heizzonen 42a, 48a zugeordneten Induktorspulen 10a, 16a wahlweise der ersten Resonanzeinheit 18a oder der zweiten Resonanzeinheit 20a zuzuordnen. Des Weiteren ist die Schaltanordnung 22a dazu vorgesehen, die zwei den größeren Heizzonen 44a, 46a zugeordneten Induktorspulen 12a, 14a wahlweise einer der zwei Frequenzeinheiten 24a, 26a zuzuordnen. Fig. 1b shows an electrical circuit diagram of a first induction heating of the first induction hob. The induction heating device comprises four inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a and two frequency units 24a, 26a. The frequency units 24a, 26a each have an output power of 2.3 kW. Thus, a total number of all the inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a is larger as a total number of all frequency units 24a, 26a. Furthermore, a sum of nominal powers of all inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a is greater than a sum of nominal powers of all frequency units 24a, 26a. The invention is based on the fact that the output power of a single frequency unit 24a, 26a is sufficient to power one of the two small heating zones 42a, 48a in a cooking thrust mode by only one frequency unit 24a, 26a. This leads to a more favorable design of a switching arrangement 22a of the induction heater. The switching arrangement 22a is provided to connect the inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a respectively to one of the two frequency units 24a, 26a and one of two resonant units 18a, 20a of the induction heater. Thus, the switching arrangement 22a is provided to selectively associate the two inductor coils 10a, 16a associated with the small heating zones 42a, 48a with the first resonance unit 18a or the second resonance unit 20a. Furthermore, the switching arrangement 22a is provided to selectively associate the two inductor coils 12a, 14a associated with the larger heating zones 44a, 46a with one of the two frequency units 24a, 26a.

Die Frequenzeinheiten 24a, 26a umfassen jeweils eine Dämpfungskondensatorbank 54a, 56a und einen Wechselrichter 50a, 52a. Der Wechselrichter 50a weist einen ersten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (hierfür wird im Folgenden die Abkürzung "IGBT" verwendet) 58a und einen zweiten IGBT 60a auf. Der Wechselrichter 52a weist einen ersten IGBT 62a und einen zweiten IGBT 64a auf. Alternativ kann anstatt der IGBTs auch jede andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Schalteinheit eingesetzt werden, vorzugsweise jedoch ein bidirektionaler unipolarer Schalter. Des Weiteren weist die Induktionsheizvorrichtung einen Anschluss an eine länderspezifische Wechselstromspannungsquelle 66a auf, welche eine Stromnetzspannung mit einem Effektivwert von 230 V und einer Frequenz von 50 Hz liefert. Für Induktionsheizvorrichtungen, welche zu einem Betrieb in den USA vorgesehen sind, liefert eine entsprechende Wechselstromspannungsquelle eine Stromnetzspannung mit 60 Hz. Die Spannung der Wechselstromspannungsquelle 66a wird zunächst einem Filter 68a der Induktionsheizvorrichtungen zugeführt, der hochfrequentes Rauschen eliminiert und im Wesentlichen ein Tiefpass-Filter ist. Eine von dem Filter 68a gefilterte Spannung wird von einem Gleichrichter 70a der Induktionsheizvorrichtung, welcher als Brückengleichrichter ausgebildet sein kann, gleichgerichtet, so dass an einem Ausgang des Gleichrichters 70a eine gleichgerichtete Spannung abgegeben wird, die zwischen einem Kollektor des IGBTs 58a und einem Emitter des IGBTs 60a anliegt. Die gleichgerichtete Spannung liegt ferner zwischen einem Kollektor des IGBTs 62a und an einem Emitter des IGBTs 64a an. Ein Emitter des IGBTs 58a ist leitend mit einem Kollektor des IGBTs 60a verbunden. Außerdem ist ein Emitter des IGBTs 62a leitend mit einem Kollektor des IGBTs 64a verbunden. Die Dämpfungskondensatorbänke 54a, 56a bestehen jeweils aus zwei Kondensatoren, wobei ein erster Kondensator parallel zum ersten IGBT 58a, 62a und ein zweiter Kondensator parallel zum zweiten IGBT 60a, 64a der jeweiligen Frequenzeinheit 24a, 26a geschaltet ist.
Die Schaltanordnung 22a umfasst sechs Schaltelemente 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a. Die Schaltelemente 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a sind SPDT-Relais und baugleich. Jedes der Schaltelemente 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kontakt und eine Spule auf, wobei der erst Kontakt durch eine entsprechende Ansteuerung der Spule wahlweise mit dem zweiten oder dem dritten Kontakt leitend verbindbar ist.The frequency units 24a, 26a each include a snubber capacitor bank 54a, 56a and an inverter 50a, 52a. The inverter 50a includes a first insulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated to "IGBT") 58a and a second IGBT 60a. The inverter 52a has a first IGBT 62a and a second IGBT 64a. Alternatively, instead of the IGBTs, any other switching unit that appears expedient to the person skilled in the art can be used, but preferably a bidirectional unipolar switch. Furthermore, the induction heating device has a connection to a country-specific AC voltage source 66a, which supplies a mains voltage with an effective value of 230 V and a frequency of 50 Hz. For induction heaters intended for US operation, a corresponding AC power source supplies a 60 Hz power line voltage. The voltage of AC power source 66a first becomes a filter 68a of the induction heaters which eliminates high-frequency noise and is essentially a low-pass filter. A voltage filtered by the filter 68a is rectified by a rectifier 70a of the induction heater, which may be a bridge rectifier, so that a rectified voltage is applied to an output of the rectifier 70a, between a collector of the IGBT 58a and an emitter of the IGBT 60a is present. The rectified voltage is also applied between a collector of the IGBT 62a and an emitter of the IGBT 64a. An emitter of the IGBT 58a is conductively connected to a collector of the IGBT 60a. In addition, an emitter of the IGBT 62a is conductively connected to a collector of the IGBT 64a. The snubber capacitor banks 54a, 56a each consist of two capacitors, wherein a first capacitor is connected in parallel with the first IGBT 58a, 62a and a second capacitor is connected in parallel with the second IGBT 60a, 64a of the respective frequency unit 24a, 26a.
The switching arrangement 22a comprises six switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a. The switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a are SPDT relay and identical. Each of the switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a has a first, a second and a third contact and a coil, wherein the first contact by a corresponding control of the coil is selectively conductively connected to the second or the third contact ,

Die Resonanzeinheiten 18a, 20a bestehen jeweils aus zwei Resonanzkondensatoren 72a, 74a, 76a, 78a. Die mittels des Gleichrichters 70a gleichgerichtete Spannung liegt an den zwei in Reihe geschalteten Resonanzkondensatoren 72a, 74a der Resonanzeinheit 18a an. Ferner liegt die gleichgerichtete Spannung an den zwei in Reihe geschalteten Resonanzkondensatoren 76a, 78a der Resonanzeinheit 20a an. Zwischen den zwei Resonanzkondensatoren 72a, 74a ist die Resonanzeinheit 18a über das Schaltelement 28a mit der Induktorspule 10a und über das Schaltelement 30a mit der Induktorspule 16a elektrisch verbindbar. Ferner ist die Resonanzeinheit 18a zwischen den zwei Resonanzkondensatoren 72a, 74a fest mit der Induktorspule 12a verbunden. Des Weiteren ist die Resonanzeinheit 20a zwischen den zwei Resonanzkondensatoren 76a, 78a ebenfalls über das Schaltelement 28a mit der Induktorspule 10a und über das Schaltelement 30a mit der Induktorspule 16a elektrisch verbindbar. Ferner ist die Resonanzeinheit 20a zwischen den zwei Resonanzkondensatoren 76a, 78a fest mit der Induktorspule 14a verbunden. Ferner ist die Induktorspule 10a über das Schaltelement 28a je nach Schaltstellung des Schaltelements 28a entweder mit der Induktorspule 12a oder mit der Induktorspule 14a verbunden. Des Weiteren ist die Induktorspule 16a über das Schaltelement 30a je nach Schaltstellung des Schaltelements 30a entweder mit der Induktorspule 12a oder mit der Induktorspule 14a verbunden. Die Induktorspule 10a ist über die zwei Schaltelemente 32a und 34a mit der Frequenzeinheit 24a verbindbar. Eine Verbindung der Induktorspule 10a zur Frequenzeinheit 26a ist ausgeschlossen. Umgekehrt ist die Induktorspule 16a über die zwei Schaltelemente 36a und 38a mit der Frequenzeinheit 26a verbindbar. Eine Verbindung der Induktorspule 16a zur Frequenzeinheit 24a ist ausgeschlossen. Die Induktorspule 12a ist über die zwei Schaltelemente 32a und 34a mit der Frequenzeinheit 24a oder über das Schaltelement 36a mit der Frequenzeinheit 26a elektrisch verbindbar. Die Induktorspule 14a ist über die zwei Schaltelemente 36a und 38a mit der Frequenzeinheit 26a oder über das Schaltelement 32a mit der Frequenzeinheit 26a elektrisch verbindbar.The resonance units 18a, 20a each consist of two resonance capacitors 72a, 74a, 76a, 78a. The rectified by the rectifier 70a voltage is applied to the two series-connected resonance capacitors 72a, 74a of the resonance unit 18a. Further, the rectified voltage is applied to the two series resonance capacitors 76a, 78a of the resonance unit 20a. Between the two resonance capacitors 72a, 74a, the resonance unit 18a is electrically connectable to the inductor coil 10a via the switching element 28a and to the inductor coil 16a via the switching element 30a. Further, the resonance unit 18a between the two resonance capacitors 72a, 74a is fixedly connected to the inductor coil 12a. Furthermore, the resonance unit 20a between the two resonance capacitors 76a, 78a is also via the switching element 28a with the inductor coil 10a and via the switching element 30a with the inductor coil 16a electrically connected. Further, the resonance unit 20a is fixedly connected to the inductor coil 14a between the two resonance capacitors 76a, 78a. Further, the inductor coil 10a is connected via the switching element 28a depending on the switching position of the switching element 28a either with the inductor coil 12a or with the inductor coil 14a. Furthermore, depending on the switching position of the switching element 30a, the inductor coil 16a is connected via the switching element 30a either to the inductor coil 12a or to the inductor coil 14a. The inductor coil 10a is connectable to the frequency unit 24a via the two switching elements 32a and 34a. A connection of the inductor coil 10a to the frequency unit 26a is excluded. Conversely, the inductor coil 16a is connectable to the frequency unit 26a via the two switching elements 36a and 38a. A connection of the inductor coil 16a to the frequency unit 24a is excluded. The inductor coil 12a is electrically connectable to the frequency unit 24a via the two switching elements 32a and 34a or to the frequency unit 26a via the switching element 36a. The inductor coil 14a is electrically connectable to the frequency unit 26a via the two switching elements 36a and 38a or to the frequency unit 26a via the switching element 32a.

Die Induktionsheizvorrichtung umfasst eine Steuereinheit 39a (in Fig. 1b nicht dargestellt), die dazu vorgesehen ist, die Schaltanordnung 22a und die Frequenzeinheiten 24a, 26a zu steuern und eine vorgegebene Heizleistung einzuregeln.The induction heater includes a control unit 39a (in FIG Fig. 1b not shown), which is intended to control the switching arrangement 22a and the frequency units 24a, 26a and regulate a predetermined heating power.

Wird nur eine der vier Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a durch einen Bediener mittels einer Bedieneinheit 80a des Induktionskochfelds eingeschaltet, so wählt die Steuereinheit 39a eine Frequenzeinheit 24a, 26a aus und steuert die Schaltanordnung 22a, so dass eine leitende Verbindung zwischen der Frequenzeinheit 24a, 26a und der der gewählten Heizzone 42a, 44a, 46a, 48a zugeordneten Induktorspule 10a, 12a, 14a, 16a existiert. Für die zwei der vier Heizzonen 44a, 46a kann eine Heizleistung gewählt werden, die die Nominalleistung einer einzelnen Frequenzeinheit 24a, 26a übersteigt. In diesem Fall ist die Steuereinheit 39a dazu vorgesehen, die den Heizzonen 44a, 46a zugeordneten Induktorspulen 12a, 14a in einem Booster-Modus zu betreiben, bei dem eine Induktorspule 12a, 14a parallel an zwei Frequenzeinheiten 24a, 26a betrieben wird. Soll die Induktorspule 12a im Booster-Modus betrieben werden, so schaltet die Steuereinheit 39a das Schaltelement 32a in die obere Stellung, das Schaltelement 34a in die untere Stellung und das Schaltelement 36a in die obere Stellung (vgl. Fig. 1b). Soll die Induktorspule 14a hingegen im Booster-Modus betrieben werden, so schaltet die Steuereinheit 39a das Schaltelement 32a in die untere Stellung, das Schaltelement 36a in die untere Stellung und das Schaltelement 38a in die obere Stellung.If only one of the four heating zones 42a, 44a, 46a, 48a is switched on by an operator by means of an induction hob control unit 80a, the control unit 39a selects a frequency unit 24a, 26a and controls the switching arrangement 22a, so that a conductive connection between the frequency unit 24a , 26a and the inductor coil 10a, 12a, 14a, 16a associated with the selected heating zone 42a, 44a, 46a, 48a. For the two of the four heating zones 44a, 46a, it is possible to select a heating output which exceeds the nominal power of a single frequency unit 24a, 26a. In this case, the control unit 39a provided to operate the heating zones 44a, 46a associated inductors 12a, 14a in a booster mode in which an inductor coil 12a, 14a is operated in parallel to two frequency units 24a, 26a. When the inductor coil 12a is to be operated in booster mode, the control unit 39a switches the switching element 32a to the upper position, the switching element 34a to the lower position, and the switching element 36a to the upper position (see FIG. Fig. 1b ). On the other hand, if the inductor coil 14a is to be operated in the booster mode, the control unit 39a switches the switching element 32a to the lower position, the switching element 36a to the lower position and the switching element 38a to the upper position.

Werden zwei der vier Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a durch einen Bediener mittels der Bedieneinheit 80a des Induktionskochfelds eingeschaltet, so ordnet die Steuereinheit 39a jeder der zwei gewählten Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a jeweils eine Frequenzeinheit 24a, 26a zu, indem sie die Schaltanordnung 22a entsprechend steuert.When two of the four heating zones 42a, 44a, 46a, 48a are turned on by an operator by means of the induction hob control unit 80a, the control unit 39a assigns each of the two selected heating zones 42a, 44a, 46a, 48a to a frequency unit 24a, 26a, respectively the switching arrangement 22a controls accordingly.

Werden drei der vier Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a durch einen Bediener mittels der Bedieneinheit 80a des Induktionskochfelds eingeschaltet, so ist die Steuereinheit 39a dazu vorgesehen, wenigstens zwei der drei aktivierten Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a, die den gewählten Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a zugeordnet sind, in einem Zeitmultiplexverfahren zu betreiben. Angenommen, die drei Induktorspulen 10a, 12a, 14a sollen gleichzeitig betrieben werden und die Steuereinheit 39a wählt die zwei Induktorspulen 10a, 12a für das Zeitmultiplexverfahren aus, so wird die Induktorspule 14a mittels der Schaltelemente 36a, 38a allein der Frequenzeinheit 26a und der Resonanzeinheit 20a zugeordnet. Die zwei Induktorspulen 10a, 12a werden der Frequenzeinheit 24a und der Resonanzeinheit 18a zugeordnet. Hierzu befinden sich die zwei Schaltelemente 28a, 32a jeweils in der oberen Stellung. Das Schaltelement 34a wird durch die Steuereinheit 39a derart gesteuert, dass es periodisch seine Stellung wechselt und so während einer Zeitspanne T1 die Induktorspule 10a und während einer Zeitspanne T2 die Induktorspule 12a mit der Frequenzeinheit 24a verbindet. Längen der Zeitspannen T1 und T2 stehen dabei bei zeitlich konstanter Ausgangsleistung der Frequenzeinheit 24a in einem gleichen Verhältnis wie gewählte Leistungsstufen P1 und P2 für die den zwei Induktorspulen 10a, 12a zugeordneten Heizzonen 42a, 44a. Entscheidend beim Zeitmultiplexverfahren ist die konstante Ausgangsleistung der Frequenzeinheit 24a in unterschiedlichen Schalterstellungen des Schaltelements 34a. Dies wird durch eine Anpassung der Schaltfrequenz und des Tastverhältnisses des Wechselrichters 50a der Frequenzeinheit 24a erreicht. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass EMV-Richtlinien eingehalten werden. Die Steuereinheit 39a wählt die beiden Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a, die im Zeitmultiplexverfahren betrieben werden sollen, unter Berücksichtigung dreier Aspekte aus. Erstens ist die Steuereinheit 39a dazu vorgesehen, die beiden Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a, die im Zeitmultiplexverfahren betrieben werden sollen, derselben Resonanzeinheit 18a, 20a zuzuordnen. Zweitens ist die Steuereinheit 39a dazu vorgesehen, die beiden Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a, die im Zeitmultiplexverfahren betrieben werden sollen, abhängig von den gewählten Leistungsstufen für die zugehörigen Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a auszuwählen. Dabei wählt die Steuereinheit 39a in der Regel die den beiden Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a mit der kleinsten gewählten Leistungsstufe zugeordneten Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a für das Zeitmultiplexverfahren aus. Die der Heizzone 42a, 44a, 46a, 48a mit der größten gewählten Leistungsstufe zugeordnete Induktorspule 10a, 12a, 14a, 16a wird in der Regel für sich allein an einer Frequenzeinheit 24a, 26a betrieben. Lassen es die beiden ersten Aspekte zu, so ist die Steuereinheit 39a drittens dazu vorgesehen, die zwei im Zeitmultiplexverfahren betriebenen Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a unter Berücksichtigung einer Gesamtzahl von Schaltvorgängen der Schaltelemente 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a der Schaltanordnung 22a auszuwählen. Hierzu erfasst die Steuereinheit 39a die Gesamtzahl der Schaltvorgänge für jedes Schaltelement 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a und speichert diesen Wert in einem dafür vorgesehenen semi-permanenten elektronischen Speicher ab. Wenn es die gewählten Leistungsstufen für die Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a zulassen, so wählt die Steuereinheit 39a diejenigen zwei Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a für das Zeitmultiplexverfahren aus, die eine Durchführung des Zeitmultiplexverfahrens unter Verwendung desjenigen Schaltelements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a mit der kleinsten Gesamtzahl an Schaltvorgängen ermöglichen. In obigem Beispiel eines gleichzeitigen Betriebs der drei Induktorspulen 10a, 12a, 14a kann die Steuereinheit 39a auch die zwei Induktorspulen 10a, 14a für das Zeitmultiplexverfahren zuordnen. In diesem Fall wird die Induktorspule 12a mittels des Schaltelements 36a der Frequenzeinheit 26a und der Resonanzeinheit 18a zugeordnet. Die zwei Induktorspulen 10a, 14a werden der Frequenzeinheit 24a und der Resonanzeinheit 20a zugeordnet. Hierzu befinden sich das Schaltelement 34a in der oberen und das Schaltelement 28a in der unteren Stellung. Jetzt wird anstatt des Schaltelements 34a das Schaltelement 32a durch die Steuereinheit 39a derart gesteuert, dass es periodisch seine Stellung wechselt.When three of the four heating zones 42a, 44a, 46a, 48a are turned on by an operator by means of the induction hob control unit 80a, the control unit 39a is provided with at least two of the three activated inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a corresponding to the selected heating zones 42a , 44a, 46a, 48a are operable in a time-division multiplexing manner. Assuming that the three inductor coils 10a, 12a, 14a are to be operated simultaneously, and the control unit 39a selects the two time-division-multiplexed inductors 10a, 12a, the inductor coil 14a is assigned to the frequency unit 26a and the resonance unit 20a by means of the switching elements 36a, 38a alone , The two inductor coils 10a, 12a are assigned to the frequency unit 24a and the resonance unit 18a. For this purpose, the two switching elements 28a, 32a are each in the upper position. The switching element 34a is controlled by the control unit 39a so as to periodically change its position and thus connect the inductor coil 10a during a period T 1 and the inductor coil 12a to the frequency unit 24a during a period T 2 . Lengths of the time periods T 1 and T 2 are at a constant output power of the frequency unit 24a in a same ratio as selected power levels P 1 and P 2 for the two inductors 10a, 12a associated heating zones 42a, 44a. Decisive in the time division multiplex method is the constant output power of the frequency unit 24a in different switch positions of the switching element 34a. This is accomplished by adjusting the switching frequency and the duty cycle of the inverter 50a of the frequency unit 24a. In this way it can be ensured that EMC guidelines are adhered to. The control unit 39a selects the two inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a to be time-division-multiplexed in consideration of three aspects. First, the control unit 39a is provided to associate the two inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a to be time division multiplexed with the same resonance unit 18a, 20a. Secondly, the control unit 39a is provided to select the two inductors 10a, 12a, 14a, 16a to be time-division multiplexed, depending on the selected power levels for the associated heating zones 42a, 44a, 46a, 48a. In this case, the control unit 39a generally selects the time-division multiplexing inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a associated with the two heating zones 42a, 44a, 46a, 48a with the smallest selected power stage. The heating coil 42a, 44a, 46a, 48a with the largest selected power level associated inductor 10a, 12a, 14a, 16a is usually operated on its own at a frequency unit 24a, 26a. Thirdly, if the first two aspects are permissible, then the control unit 39a is provided, in the meantime, for the two time-division-multiplexed inductor coils 10a, 12a, 14a, 16a taking into account a total number of switching operations of the switching elements 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a of FIG Select switching arrangement 22a. For this purpose, the control unit 39a detects the total number of switching operations for each switching element 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a and stores this value in a dedicated semi-permanent electronic memory. If the selected power levels allow for the heating zones 42a, 44a, 46a, 48a, the control unit 39a selects those two time-division multiplexing inductors 10a, 12a, 14a, 16a, which perform a time-division multiplexing using of that switching element 28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a allow the smallest total number of switching operations. In the above example of simultaneous operation of the three inductor coils 10a, 12a, 14a, the control unit 39a may also associate the two inductor coils 10a, 14a for the time division multiplexing method. In this case, the inductor coil 12a is assigned to the frequency unit 26a and the resonance unit 18a by means of the switching element 36a. The two inductor coils 10a, 14a are assigned to the frequency unit 24a and the resonance unit 20a. For this purpose, the switching element 34a in the upper and the switching element 28a in the lower position. Now, instead of the switching element 34a, the switching element 32a is controlled by the control unit 39a so as to periodically change its position.

Werden alle vier Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a durch einen Bediener mittels der Bedieneinheit 80a des Induktionskochfelds eingeschaltet, so ist die Steuereinheit 39a dazu vorgesehen, die Induktorspulen 10a, 12a, 14a, 16a paarweise im Zeitmultiplexverfahren zu betreiben. Eine Zuordnungsentscheidung berücksichtigt die gleichen Aspekte wie im Fall von drei beheizten Heizzonen 42a, 44a, 46a, 48a.If all four heating zones 42a, 44a, 46a, 48a are switched on by an operator by means of the operating panel 80a of the induction hob, then the control unit 39a is provided to operate the inductors 10a, 12a, 14a, 16a in pairs in time-division multiplexing. An assignment decision takes into account the same aspects as in the case of three heated heating zones 42a, 44a, 46a, 48a.

In den Fig. 2a und 2b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Fig. 1a und 1b, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Fig. 1a und 1b durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Fig. 2a und 2b ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Fig. 1a und 1b, verwiesen werden.In the Fig. 2a and 2b a further embodiment of the invention is shown. The following descriptions are essentially limited to the differences between the embodiments, with respect to the same components, features and functions on the description of the other embodiments, in particular the Fig. 1a and 1b , can be referenced. To distinguish the embodiments, the letter a in the reference numerals of the embodiment in the Fig. 1a and 1b by the letter b in the reference numerals of the embodiment of Fig. 2a and 2b replaced. With regard to identically designated components, in particular with regard to components with the same reference numerals, can in principle also to the drawings and / or the description of the other embodiment, in particular the Fig. 1a and 1b , to get expelled.

Fig. 2a zeigt ein zweites Induktionskochfeld mit einer Kochfeldplatte 40b aus einer Glaskeramik in einer Draufsicht. Auf der Kochfeldplatte 40b sind drei kreisrunde Heizzonen 42b, 44b, 46b in bekannter Weise markiert. Die Heizzone 42b weist einen Durchmesser von 15 cm auf und verfügt über eine Nominalleistung von 1,4 kW sowie eine Spitzenleistung von 1,8 kW für einen Kochschubbetriebszustand. Die Heizzone 44b weist einen Durchmesser von 24 cm auf und verfügt über eine Nominalleistung von 2,2 kW sowie eine Spitzenleistung von 3,3 kW für einen Kochschubbetriebszustand. Die Heizzone 46b weist einen Durchmesser von 18 cm auf und verfügt über eine Nominalleistung von 1,8 kW sowie eine Spitzenleistung von 2,5 kW für einen Kochschubbetriebszustand. Jeder Heizzone 42b, 44b, 46b ist unterhalb der Kochfeldplatte 40b eine Induktorspule 10b, 12b, 14b zugeordnet. Der Heizzone 42b ist die Induktorspule 10b zugeordnet. Der Heizzone 44b ist die Induktorspule 12b zugeordnet. Der Heizzone 46b ist die Induktorspule 14b zugeordnet. Fig. 2a shows a second induction hob with a cooktop plate 40b made of a glass ceramic in a plan view. On the hob plate 40b three circular heating zones 42b, 44b, 46b are marked in a known manner. The heating zone 42b has a diameter of 15 cm and has a nominal power of 1.4 kW and a peak power of 1.8 kW for a Kochschubbetriebszustand. The heating zone 44b has a diameter of 24 cm and has a nominal power of 2.2 kW and a peak power of 3.3 kW for a Kochschubbetriebszustand. The heating zone 46b has a diameter of 18 cm and has a nominal power of 1.8 kW and a peak power of 2.5 kW for a Kochschubbetriebszustand. Each heating zone 42b, 44b, 46b is associated below the cooktop panel 40b with an inductor coil 10b, 12b, 14b. The heating zone 42b is associated with the inductor coil 10b. The heating zone 44b is associated with the inductor coil 12b. The heating zone 46b is associated with the inductor coil 14b.

Fig. 2b zeigt ein elektrisches Schaltbild einer zweiten Induktionsheizvorrichtung des zweiten Induktionskochfelds. Die Induktionsheizvorrichtung umfasst drei Induktorspulen 10b, 12b, 14b und zwei Frequenzeinheiten 24b, 26b. Aufgrund einer geringeren Anzahl von Induktorspulen 10b, 12b, 14b verglichen mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel, kommt eine Schaltanordnung 22b in diesem Ausführungsbeispiel mit nur vier Schaltelementen 28b, 32b, 34b, 36b aus. Bezüglich einer Verschaltung der Induktorspulen 10b, 12b, 14b und einer Ansteuerung durch eine Steuereinheit 39b sei auf das vorherige Ausführungsbeispiel verwiesen. Fig. 2b shows an electrical circuit diagram of a second induction heater of the second induction hob. The induction heating device comprises three inductor coils 10b, 12b, 14b and two frequency units 24b, 26b. Due to a smaller number of inductor coils 10b, 12b, 14b compared to the previous embodiment, a switching arrangement 22b in this embodiment has only four switching elements 28b, 32b, 34b, 36b. With regard to an interconnection of the inductor coils 10b, 12b, 14b and a control by a control unit 39b, reference is made to the previous exemplary embodiment.

Prinzipiell ist denkbar, dass eine Induktionsheizvorrichtung weitere Schaltelemente und mehr als vier Induktorspulen aufweist, welche mittels der weiteren Schaltelemente an Frequenzeinheiten angeschlossen sind. Prinzipiell ist denkbar, dass die Schaltelemente, welche als SPDT Relais ausgebildet sind, jeweils durch zwei SPST Relais ersetzt werden.In principle, it is conceivable that an induction heating device has further switching elements and more than four inductor coils, which are connected to frequency units by means of the further switching elements. In principle, it is conceivable that the switching elements, which are designed as SPDT relays, are each replaced by two SPST relays.

Bezugszeichenreference numeral

10a10a
Induktorspuleinductor
10b10b
Induktorspuleinductor
12a12a
Induktorspuleinductor
12b12b
Induktorspuleinductor
14a14a
Induktorspuleinductor
14b14b
Induktorspuleinductor
16a16a
Induktorspuleinductor
18a18a
Resonanzeinheitresonance unit
18b18b
Resonanzeinheitresonance unit
20a20a
Resonanzeinheitresonance unit
20b20b
Resonanzeinheitresonance unit
22a22a
Schaltanordnungswitching arrangement
22b22b
Schaltanordnungswitching arrangement
24a24a
Frequenzeinheitfrequency unit
24b24b
Frequenzeinheitfrequency unit
26a26a
Frequenzeinheitfrequency unit
26b26b
Frequenzeinheitfrequency unit
28a28a
Schaltelementswitching element
28b28b
Schaltelementswitching element
30a30a
Schaltelementswitching element
32a32a
Schaltelementswitching element
32b32b
Schaltelementswitching element
34a34a
Schaltelementswitching element
34b34b
Schaltelementswitching element
36a36a
Schaltelementswitching element
36b36b
Schaltelementswitching element
38a38a
Schaltelementswitching element
39a39a
Steuereinheitcontrol unit
39b39b
Steuereinheitcontrol unit
40a40a
KochfeldplatteHotplate
40b40b
KochfeldplatteHotplate
42a42a
Heizzoneheating zone
42b42b
Heizzoneheating zone
44a44a
Heizzoneheating zone
44b44b
Heizzoneheating zone
46a46a
Heizzoneheating zone
46b46b
Heizzoneheating zone
48a48a
Heizzoneheating zone
50a50a
Wechselrichterinverter
50b50b
Wechselrichterinverter
52a52a
Wechselrichterinverter
52b52b
Wechselrichterinverter
54a54a
DämpfungskondensatorbankSnubber capacitor bank
54b54b
DämpfungskondensatorbankSnubber capacitor bank
56a56a
DämpfungskondensatorbankSnubber capacitor bank
56b56b
DämpfungskondensatorbankSnubber capacitor bank
58a58a
IGBTIGBT
58b58b
IGBTIGBT
60a60a
IGBTIGBT
60b60b
IGBTIGBT
62a62a
IGBTIGBT
62b62b
IGBTIGBT
64a64a
IGBTIGBT
64b64b
IGBTIGBT
66a66a
WechselstromspannungsquelleAC voltage source
66b66b
WechselstromspannungsquelleAC voltage source
68a68a
Filterfilter
68b68b
Filterfilter
70a70a
Gleichrichterrectifier
70b70b
Gleichrichterrectifier
72a72a
Resonanzkondensatorresonant capacitor
72b72b
Resonanzkondensatorresonant capacitor
74a74a
Resonanzkondensatorresonant capacitor
74b74b
Resonanzkondensatorresonant capacitor
76a76a
Resonanzkondensatorresonant capacitor
76b76b
Resonanzkondensatorresonant capacitor
78a78a
Resonanzkondensatorresonant capacitor
78b78b
Resonanzkondensatorresonant capacitor
80a80a
Bedieneinheitoperating unit
80b80b
Bedieneinheitoperating unit
T1 T 1
ZeitspannePeriod of time
T2 T 2
ZeitspannePeriod of time
P1 P 1
Leistungsstufepower stage
P2 P 2
Leistungsstufepower stage

Claims (12)

Induktionsheizvorrichtung, insbesondere Kochfeldinduktionsheizvorrichtung, mit wenigstens einer Induktorspule (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b), einer ersten und einer zweiten Resonanzeinheit (18a, 20a; 18b, 20b) und einer Schaltanordnung (22a; 22b), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (22a; 22b) dazu vorgesehen ist, die Induktorspule (10a, 16a; 10b) wahlweise der ersten oder der zweiten Resonanzeinheit (18a, 20a; 18b, 20b) zuzuordnen.Induction heating device, in particular Kochfeldinduktionsheizvorrichtung, with at least one inductor (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b), a first and a second resonance unit (18a, 20a; 18b, 20b) and a switching arrangement (22a; 22b), characterized in that the switching arrangement (22a; 22b) is provided for assigning the inductor coil (10a, 16a; 10b) optionally to the first or the second resonance unit (18a, 20a; 18b, 20b). Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eine Frequenzeinheit (24a, 26a; 24b, 26b).Induction heating device according to claim 1, characterized by at least one frequency unit (24a, 26a; 24b, 26b). Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzeinheit (24a, 26a; 24b) der Induktorspule (10a, 16a; 10b) fest zugeordnet ist.Induction heating device according to claim 2, characterized in that the frequency unit (24a, 26a, 24b) of the inductor coil (10a, 16a, 10b) is fixedly assigned. Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktorspule (10a, 16a; 10b) über zumindest ein Schaltelement (28a, 30a; 28b) der Schaltanordnung (22a; 22b) mit einer weiteren Induktorspule (12a, 14a; 12b, 14b) elektrisch verbindbar ist.Induction heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the inductor coil (10a, 16a, 10b) via at least one switching element (28a, 30a; 28b) of the switching arrangement (22a; 22b) with a further inductor coil (12a, 14a, 12b, 14b ) is electrically connected. Induktionsheizvorrichtung zumindest nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Induktorspule (12a, 14a; 12b, 14b) über zumindest ein Schaltelement (32a, 34a, 36a, 38a; 32b, 34b, 36b) der Schaltanordnung (22a; 22b) mit der Frequenzeinheit (24a, 26a; 24b, 26b) elektrisch verbindbar ist.Induction heating device at least according to claim 2 and 4, characterized in that the further inductor coil (12a, 14a; 12b, 14b) via at least one switching element (32a, 34a, 36a, 38a; 32b, 34b, 36b) of the switching arrangement (22a; 22b) with the frequency unit (24a, 26a, 24b, 26b) is electrically connected. Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Induktorspule (12a, 14a; 12b, 14b), die fest einer der Resonanzeinheiten (18a, 20a; 18b, 20b) zugeordnet ist.An induction heating device as claimed in any one of the preceding claims, characterized by at least one further inductor coil (12a, 14a; 12b, 14b) fixedly associated with one of the resonant units (18a, 20a; 18b, 20b). Induktionsheizvorrichtung zumindest nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (22a; 22b) dazu vorgesehen ist, die weitere Induktorspule (12a, 14a; 12b, 14b) wahlweise wenigstens einer von zumindest zwei Frequenzeinheiten (24a, 26a; 24b, 26b) zuzuordnen.Induction heating device at least according to claims 2 and 6, characterized in that the switching arrangement (22a; 22b) is provided to connect the further inductor coil (12a, 14a; 12b, 14b) optionally at least one of at least two frequency units (24a, 26a; 26b). Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (39a; 39b), die dazu vorgesehen ist, wenigstens zwei Induktorspulen (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) in einem Zeitmultiplexverfahren zu betreiben.An induction heating apparatus according to any one of the preceding claims, characterized by a control unit (39a; 39b) arranged to operate at least two inductor coils (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) in a time division multiplexing manner. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (39a; 39b) dazu vorgesehen ist, die zwei im Zeitmultiplexverfahren betriebenen Induktorspulen (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) unter Berücksichtigung einer Gesamtzahl von vergangenen Schaltvorgängen der Schaltelemente (28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a; 28b, 32b, 34b, 36b) der Schaltanordnung (22a; 22b) auszuwählen.Induction heating device according to claim 8, characterized in that the control unit (39a; 39b) is provided for the two time-division-multiplexed inductor coils (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) taking into account a total number of past switching operations of the switching elements (28a, 30a, 32a, 34a, 36a, 38a, 28b, 32b, 34b, 36b) of the switching arrangement (22a, 22b). Induktionsheizvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtzahl aller Induktorspulen (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) größer ist als eine Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten (24a, 26a; 24b, 26b).Induction heater according to at least claim 2, characterized in that a total number of all inductor coils (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) is greater than a total number of all frequency units (24a, 26a, 24b, 26b). Induktionsheizvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summe von Nominalleistungen aller Induktorspulen (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) größer ist als eine Summe von Nominalleistungen aller Frequenzeinheiten (24a, 26a; 24b, 26b).Induction heating device at least according to claim 2, characterized in that a sum of nominal powers of all inductor coils (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b) is greater than a sum of nominal powers of all the frequency units (24a, 26a, 24b, 26b). Induktionskochfeld, insbesondere Matrixinduktionskochfeld, mit einer Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Induction hob, in particular matrix induction hob, with an induction heating device according to one of the preceding claims.
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Inventor name: PUYAL PUENTE, DIEGO

Inventor name: DE LA CUERDA ORTIN, JOSE MARIA

Inventor name: CARRETERO CHAMARRO, CLAUDIO

Inventor name: MEDIANO HEREDIA, ARTURO

Inventor name: ANTON FALCON, DANIEL

Inventor name: JIMENEZ NAVASCUES, OSCAR

Inventor name: LLORENTE GIL, SERGIO

Inventor name: HERNANDEZ BLASCO, PABLO JESUS

Inventor name: SAOUDI, MAGDY

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