EP2469970A2 - Gargerätevorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung mit zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) und mit wenigstens einer Steuereinheit (14), die dazu vorgesehen ist, eine jeweilige mittlere Ausgangsleistung (P 0A , P 0B ) der Heizfrequenzeinheiten (10, 12) unter weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen einzustellen. Um eine gattungsgemäße Gargerätevorrichtung mit einer möglichst kontinuierlichen Leistungsabgabe bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, eine von null verschiedene Frequenz (f 2 ) einer der Heizfrequenzeinheiten (12) unter Beibehaltung eines Betriebs der anderen Heizfrequenzeinheit (10) auf einen von null verschiedenen Wert (f 3 ) zu verändern.

Description

• Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die Druckschrift EP 1 951 003 B1 offenbart ein Induktionskochfeld mit zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten, die gemäß einem bestimmten Verfahren betrieben werden, um Intermodulationsgeräusche zu verhindern. Nach diesem Verfahren werden in einem ersten Zeitabschnitt beide Heizfrequenzeinheiten mit einer identischen ersten Frequenz betrieben. In einem zweiten Zeitabschnitt wird eine Heizfrequenzeinheit abgeschaltet, während die andere Heizfrequenzeinheit mit einer zweiten Frequenz betrieben wird. Die beiden Frequenzen sowie die relativen Längen der beiden Zeitabschnitte werden so angepasst, dass eine mittlere Ausgangsleistung jeder Heizfrequenzeinheit einer von einem Bediener gewählten Heizleistung entspricht.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Gargerätevorrichtung mit einer möglichst kontinuierlichen Leistungsabgabe bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 9 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
• Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung mit zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten und mit wenigstens einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, eine jeweilige mittlere Ausgangsleistung der Heizfrequenzeinheiten unter weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen einzustellen.
• Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine von null verschiedene Frequenz einer der Heizfrequenzeinheiten unter Beibehaltung eines Betriebs der anderen Heizfrequenzeinheit auf einen von null verschiedenen
• Wert zu verändern. Vorzugsweise ist die Gargerätevorrichtung als Kochfeldvorrichtung und besonders vorteilhaft als Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildet. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert und/oder ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einer "Heizfrequenzeinheit" soll insbesondere eine elektrische Einheit verstanden werden, die einen oszillierenden elektrischen Strom, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 1 kHz, insbesondere von wenigstens 10 kHz und vorteilhaft von mindestens 20 kHz, zu einem Betrieb wenigstens einer Heizeinheit erzeugt. Unter einer "Heizeinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie zumindest teilweise in Wärme umzuwandeln und damit insbesondere ein Gargut zu erhitzen. Insbesondere umfasst die Heizeinheit einen Strahlungsheizkörper, einen Widerstandsheizkörper und/oder vorzugsweise einen Induktionsheizkörper, der dazu vorgesehen ist, elektrische Energie indirekt über induzierte Wirbelströme in Wärme umzuwandeln. Die Heizfrequenzeinheit umfasst insbesondere zumindest einen Wechselrichter, der vorzugsweise zwei Schalteinheiten umfasst. Unter einer "Schalteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen zumindest einen Teil der 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. Unter einem "Leitungspfad" soll insbesondere ein elektrisch leitendes Leiterstück zwischen zwei Punkten verstanden werden.
• Unter einer "Steuereinheit" soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, die vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinheit eines Gargeräts, insbesondere eines Induktionskochfelds, zumindest teilweise integriert ist. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuerprogramm. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Heizfrequenzeinheiten mittels elektrischer Steuersignale zu steuern und/oder zu regeln. Unter einem elektrischen "Steuersignal" soll insbesondere ein Signal mit einer elektrischen Spannung von höchstens 30 V, vorzugsweise von maximal 20 V und besonders vorteilhaft von höchstens 10 V verstanden werden, welches insbesondere in zumindest einem Betriebszustand den Wechselrichtern der Heizfrequenzeinheiten zugeführt wird. Vorzugsweise weist das Steuersignal zumindest zeitweise eine Periodizität auf, insbesondere mit einer Periodendauer von höchstens 1 ms, insbesondere von maximal 0,1 ms und vorteilhaft von höchstens 0,05 ms. Besonders vorteilhaft ist das Steuersignal ein Rechtecksignal, welches insbesondere zwei Werte annehmen kann, vorzugsweise einen Einschaltwert und einen Ausschaltwert. Vorzugsweise entspricht jeder der zwei Werte einer Schaltstellung der Wechselrichter. Unter einer "Frequenz" einer Heizfrequenzeinheit soll insbesondere die Frequenz des die Heizfrequenzeinheit steuernden Steuersignals verstanden werden. Unter einer "Beibehaltung eines Betriebs" einer Heizfrequenzeinheit soll insbesondere eine Weiterführung des Betriebs der Heizfrequenzeinheit mit verschiedener oder vorzugsweise gleicher, von null verschiedener Frequenz verstanden werden. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine von null verschiedene Frequenz einer der Heizfrequenzeinheiten auf einen von null verschiedenen Wert "zu verändern", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Frequenz um einen von null verschiedenen Betrag zu erhöhen oder zu erniedrigen.
• Unter einer "Ausgangsleistung" soll insbesondere eine elektrische Leistung verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand von einer Heizfrequenzeinheit an eine Heizeinheit übermittelt wird. Vorzugsweise wird die Ausgangsleistung durch einen elektrischen Strom übermittelt. Die Ausgangsleistung wird vorzugsweise in der Heizeinheit zumindest teilweise und besonders vorteilhaft zumindest zu einem Großteil in einen Wärmestrom umgewandelt. Unter einer "mittleren Ausgangsleistung" soll insbesondere eine zeitlich gemittelte Ausgangsleistung verstanden werden. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die mittlere Ausgangsleistung derart einzustellen, dass eine von einem Bediener gewählte Heizleistung erreicht wird, insbesondere für jede Heizzone eines Kochfelds. Unter einer "weitgehenden Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen" soll insbesondere verstanden werden, dass Intermodulationsgeräusche mit einer Frequenz von 17 kHz und kleiner in einem Abstand von 1 m vom Gargerät einen Schalldruckpegel von höchstens 20 dB, insbesondere von maximal 10 dB, vorzugsweise von höchstens 5 dB und besonders vorteilhaft von maximal 0 dB aufweisen. Vorzugsweise sind die Intermodulationsgeräusche von einem Bediener mit durchschnittlichem Gehör unhörbar.
• Durch eine solche Ausgestaltung kann eine möglichst kontinuierliche Leistungsabgabe erreicht werden, insbesondere pro Heizfrequenzeinheit, da auf ein zeitweises Abschalten einer Heizfrequenzeinheit verzichtet werden kann. Ferner kann jede von einem Bediener gewählte Heizleistung eingestellt werden. Des Weiteren kann eine Eliminierung jeglichen Intermodulationsgeräuschs ermöglicht werden. Ferner kann eine Energieeffizienz erhöht werden, da ein Betrieb der Heizfrequenzeinheiten nahe bei einer Resonanzfrequenz ermöglicht wird.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest eine der Heizfrequenzeinheiten mit einer festen Frequenz zu betreiben. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, "zumindest eine der Heizfrequenzeinheiten mit einer festen Frequenz zu betreiben", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Heizfrequenzeinheit in einem kontinuierlichen Modus mit einem Steuersignal zu betreiben, welches die feste Frequenz aufweist, oder die Heizfrequenzeinheit in einem gepulsten Modus zu betreiben, wobei das Steuersignal während eines Pulses die feste Frequenz aufweist. Unter einem "kontinuierlichen Modus" soll insbesondere ein Betriebsmodus der Heizfrequenzeinheit verstanden werden, bei dem zwischen zwei Schaltvorgängen der Heizfrequenzeinheit maximal eine Periodendauer liegt, die der Periodendauer des Steuersignals entspricht. Unter einem "gepulsten Modus" soll insbesondere ein Betriebsmodus der Heizfrequenzeinheit verstanden werden, bei dem zwischen zwei Schaltvorgängen der Heizfrequenzeinheiten zumindest eine Periodendauer existiert, die wenigstens 10-mal, vorzugsweise mindestens 50-mal und besonders vorteilhaft zumindest 100-mal größer ist als die Periodendauer des Steuersignals. Hierdurch kann ein Steuerungsalgorithmus vorteilhaft vereinfacht werden.
• In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, diejenige Heizfrequenzeinheit, welche zu einem Erreichen der mittleren Ausgangsleistung in einem kontinuierlichen Betrieb eine höchste Frequenz benötigt, mit der festen Frequenz zu betreiben. Hierdurch kann ein Steuerungsalgorithmus besonders vorteilhaft vereinfacht werden.
• Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Heizfrequenzeinheiten wenigstens zeitweise mit einer Frequenzdifferenz von mindestens 15 kHz zu betreiben. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Heizfrequenzeinheiten wenigstens zeitweise mit einer Frequenzdifferenz von zumindest 16 kHz und besonders vorteilhaft von wenigstens 17 kHz zu betreiben. Hierdurch kann ein hörbares Intermodulationsgeräusch vorteilhaft reduziert werden.
• Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Heizfrequenzeinheiten mit einer Frequenz von größer als 30 kHz zu betreiben. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Heizfrequenzeinheiten mit einer Frequenz von größer als 32 kHz und besonders vorteilhaft von größer als 34 kHz zu betreiben. Hierdurch kann ein hörbares Intermodulationsgeräusch besonders vorteilhaft reduziert werden.
• Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die zwei Heizfrequenzeinheiten wenigstens zeitweise mit der gleichen Frequenz zu betreiben. Hierdurch kann ein hörbares Intermodulationsgeräusch eliminiert werden.
• Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine der Heizfrequenzeinheiten wenigstens zeitweise mit einer zumindest im Wesentlichen halb so großen Frequenz wie die andere Heizfrequenzeinheit zu betreiben.
• Unter einer "zumindest im Wesentlichen halb so großen Frequenz" soll insbesondere eine Frequenz verstanden werden, die sich höchstens um 10%, insbesondere maximal um 5% und vorzugsweise höchstens um 2% von einer Hälfte einer Bezugsfrequenz unterscheidet und die besonders vorteilhaft identisch zur Hälfte der Bezugsfrequenz ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine von einem Bediener gewählte Heizleistung immer lieferbar ist, wobei ein hörbares Intermodulationsgeräusch reduziert werden kann, insbesondere wenn die beiden Heizfrequenzeinheiten mit einer Frequenz von zumindest 30 kHz, vorzugsweise von wenigstens 32 kHz und besonders vorteilhaft von mindestens 34 kHz betrieben werden.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Anpassung eines Tastgrads von zumindest einer der Heizfrequenzeinheiten vorzunehmen. Unter einem "Tastgrad" soll insbesondere ein Verhältnis einer Zeitdauer, in der das Steuersignal innerhalb einer Periodendauer den Einschaltwert annimmt, zur Periodendauer des Steuersignals verstanden werden. Vorzugsweise kann bei fester Frequenz einer der Heizfrequenzeinheiten durch eine Veränderung des Tastgrads die Ausgangsleistung verändert werden. Darunter, dass "die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Anpassung eines Tastgrads von zumindest einer der Heizfrequenzeinheiten vorzunehmen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Tastgrad von zumindest einer der Heizfrequenzeinheiten zu verändern, um hierdurch eine Änderung der Ausgangsleistung bei fester Frequenz der Heizfrequenzeinheit zu erreichen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, durch Veränderung des Tastgrads zumindest einer der zwei Heizfrequenzeinheiten eine gesamte Ausgangsleistung beider Heizfrequenzeinheiten in zumindest einem Betriebszustand zeitlich möglichst konstant zu halten und besonders vorteilhaft eine maximale Differenz von gesamten Ausgangsleistungen an zwei verschiedenen Zeitpunkten unterhalb einen gesetzlich und/oder durch Normen vorgeschriebenen Wert zu drücken. Hierdurch kann eine Reduzierung eines Flickerlevels erreicht werden. Unter einem "Flickerlevel" soll insbesondere eine maximale Differenz von gesamten Ausgangsleistungen an zwei verschiedenen Zeitpunkten verstanden werden. Des Weiteren kann eine noch kontinuierlichere Leistungsabgabe beider Heizfrequenzeinheiten ermöglicht werden.
• Ferner wird ein Verfahren mit einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten vorgeschlagen, bei dem eine jeweilige mittlere Ausgangsleistung der Heizfrequenzeinheiten unter weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen eingestellt wird, wobei eine von null verschiedene Frequenz einer der Heizfrequenzeinheiten unter Beibehaltung eines Betriebs der anderen Heizfrequenzeinheit auf einen von null verschiedenen Wert geändert wird. Hierdurch kann eine möglichst kontinuierliche Leistungsabgabe erreicht werden, insbesondere pro Heizfrequenzeinheit, da auf ein zeitweises Abschalten einer Heizfrequenzeinheit verzichtet werden kann.
• Ferner wird ein Gargerät, insbesondere ein Kochfeld, mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung vorgeschlagen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kochfeld um ein Induktionskochfeld.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
• Es zeigen:

Fig. 1

ein Induktionskochfeld mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung mit zwei Heizfrequenzeinheiten,

Fig. 2

ein beispielhaftes, nicht maßstabsgetreues Steuersignal der Heizfrequenzeinheiten,

Fig. 3a

je eine beispielhafte Leistungs-Frequenz-Kurve für die Heizfrequenzeinheiten bei einem Betrieb gemäß einer ersten Steuerungsvariante,

Fig. 3b

eine beispielhafte Leistungs-Zeit-Kurve bei einem kontinuierlichen Betrieb einer der zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß der ersten Steuerungsvariante,

Fig. 3c

eine beispielhafte Leistungs-Zeit-Kurve bei einem gepulsten Betrieb einer der zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß der ersten Steuerungsvariante,

Fig. 4a

je eine beispielhafte Leistungs-Frequenz-Kurve für die Heizfrequenzeinheiten bei einem Betrieb gemäß einer zweiten Steuerungsvariante,

Fig. 4b

eine beispielhafte Leistungs-Zeit-Kurve bei einem kontinuierlichen Betrieb einer der zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß der zweiten Steuerungsvariante,

Fig. 4c

eine beispielhafte Leistungs-Zeit-Kurve bei einem gepulsten Betrieb einer der zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß der zweiten Steuerungsvariante und

Fig.5

eine beispielhafte Leistungs-Frequenz-Kurvenschar für verschiedene Tastgrade für eine der Heizfrequenzeinheiten.

• Fig. 1 zeigt ein als Induktionskochfeld 16 ausgebildetes Gargerät. Das Induktionskochfeld 16 umfasst eine Kochfeldplatte 18, insbesondere aus einer Glaskeramik, auf der in bekannter Weise drei Heizzonen 20, 22, 24 markiert sind. Die Kochfeldplatte 18 ist in einem betriebsbereiten Zustand des Induktionskochfelds 16 horizontal angeordnet und zu einem Aufstellen von Gargeschirr vorgesehen. Des Weiteren sind auf der Kochfeldplatte 18 in bekannter Weise berührungsempfindliche Bedienelemente 26 und Anzeigeelemente 28 einer Bedien- und Anzeigeeinheit 30 des Induktionskochfelds 16 markiert. Das Induktionskochfeld 16 umfasst ferner eine Gargerätevorrichtung mit zwei unterhalb der Kochfeldplatte 18 angeordneten Heizfrequenzeinheiten 10, 12 und mit einer unterhalb der Kochfeldplatte 18 angeordneten Steuereinheit 14. In Fig. 1 sind Bauteile, welche unterhalb der Kochfeldplatte 18 angeordnet sind, gestrichelt gezeichnet, wobei funktionelle Zusammenhänge mit Hilfe von Pfeilen gekennzeichnet sind. Die Steuereinheit 14 ist in eine Steuer- und Regeleinheit 32 des Induktionskochfelds 16 integriert. Eine der Heizzone 20 zugeordnete und unterhalb dieser angeordnete Induktionsheizeinheit wird durch die Heizfrequenzeinheit 10 mit Energie versorgt. Eine der Heizzone 22 zugeordnete und unterhalb dieser angeordnete Induktionsheizeinheit sowie eine weitere, der Heizzone 24 zugeordnete und unterhalb dieser angeordnete Induktionsheizeinheit werden über eine Schalteinheit 34 der Gargerätevorrichtung durch die Heizfrequenzeinheit 12 mit Energie versorgt. Die Schalteinheit 34 ist dazu vorgesehen, die beiden den zwei Heizzonen 22, 24 zugeordneten Induktionsheizeinheiten in bekannter Weise in einem durch die Steuereinheit 14 gesteuerten Zeitmultiplex zu betreiben. Ein Bediener kann mittels der Bedien- und Anzeigeeinheit 30 eine Heizstufe für jede der Heizzonen 20, 22, 24 wählen. Die Steuereinheit 14 ist dazu vorgesehen, eine jeweilige mittlere Ausgangsleistung P_0A, P_0B der Heizfrequenzeinheiten 10, 12 einzustellen, so dass die gewählten Heizstufen der Heizzonen 20, 22, 24 erreicht werden, insbesondere unter Verwendung des Zeitmultiplex, und dabei Intermodulationsgeräusche vermieden werden. Die Steuereinheit 14 steuert die Heizfrequenzeinheiten 10, 12 jeweils mittels eines Steuersignals V_A(t) und V_B(t).
• Fig. 2 zeigt beispielhaft ein nicht maßstabsgetreues Steuersignal V_A(t) in einem kartesischen Koordinatensystem. Auf einer Ordinatenachse 36 ist eine Steuerspannung V_A und auf einer Abszissenachse 38 eine Zeit t aufgetragen. Das Steuersignal V(t) ist während einer Pulslänge y ein Rechtecksignal mit einem Einschaltwert V₀ und einem Ausschaltwert von 0 Volt. Der Einschaltwert V₀ wird während einer Einschaltzeit t₀ gehalten. Eine Periodendauer des Rechtecksignals beträgt T₀. Während einer Zeitdauer von (T₀ - t₀) wird der Ausschaltwert gehalten. Eine Frequenz f des Steuersignals V_A(t) berechnet sich aus einem Kehrwert der Periodendauer T₀. Die Frequenz f liegt üblicherweise zwischen 30 kHz und 100 kHz. Ein Tastgrad des Steuersignals V_A(t) berechnet sich aus einem Quotienten der Einschaltzeit t₀ dividiert durch die Periodendauer T₀. Eine Einhüllende 40 des Steuersignals V_A(t) ist gestrichelt eingezeichnet. Nach Ablauf der Pulslänge y wird während einer Zeitspanne (T - y) eine Steuerspannung V_A von 0 Volt gehalten. Nach Ablauf einer Zeitspanne T beginnt das Rechtecksignal erneut. Während das Steuersignal V_A(t) die Form des Rechtecksignals annimmt, wird gemäß einem periodischen Wechsel des Einschaltwerts V₀ und des Ausschaltwerts ein Wechselrichter der Heizfrequenzeinheit 10 periodisch geschaltet. Hierdurch entsteht ein hochfrequenter Wechselstrom zu einem Betrieb der Induktionsheizeinheiten.
• Im Folgenden sei angenommen, dass die Heizfrequenzeinheit 10 in einem kontinuierlichen Betrieb eine höhere Frequenz zur Erzeugung der mittleren Ausgangsleistung P_0A benötigt als die Heizfrequenzeinheit 12 zur Erzeugung der mittleren Ausgangsleistung P_0B in einem ebenfalls kontinuierlichen Betrieb. Es wäre jedoch auch genauso der umgekehrte Fall denkbar. Die Steuereinheit 14 ist dazu vorgesehen, die Heizfrequenzeinheiten 10, 12 auf zwei unterschiedliche Arten zu steuern. Fig. 3a-c zeigen eine erste Steuerungsart der Heizfrequenzeinheiten 10, 12. Fig. 4a-c zeigen eine zweite Steuerungsart der Heizfrequenzeinheiten 10, 12. Die Wahl einer der zwei Steuerungsarten hängt insbesondere vom Abstand der durch einen Bediener gewählten mittleren Ausgangsleistungen P_0A und P_0B ab.
• Fig. 3a zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei Leistungs-Frequenz-Kurven P_A(f) und P_B(f) für die erste Steuerungsart. Auf einer Ordinatenachse 42 sind Ausgangsleistungen P_A und P_B der Heizfrequenzeinheiten 10, 12 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 44 ist die Frequenz f aufgetragen. Im vorliegenden Beispiel liegen die mittleren Ausgangsleistungen P_0A und P_0B relativ dicht beieinander. Die Heizfrequenzeinheit 10, welche zu einem Erreichen der mittleren Ausgangsleistung P_0A im kontinuierlichen Betrieb eine höhere Frequenz benötigt, wird mit einer festen Frequenz f₁ betreiben. Die Heizfrequenzeinheit 12 wird abwechselnd mit einer zur Frequenz f₁ identischen Frequenz f₂ = f₁ und einer um eine Frequenzdifferenz k kleineren Frequenz f₃ = f₁ - k betrieben. Die Steuereinheit 14 verändert somit eine von null verschiedene Frequenz f₂ der Heizfrequenzeinheit 12 auf einen von null verschiedenen Wert f₃ unter Fortführung eines Betriebs der Heizfrequenzeinheit 10 mit der Frequenz f₁. Die Frequenzdifferenz k beträgt 17 kHz. Die Frequenzen f₁, f₂ und f₃ sind größer als 34 kHz.
• Fig. 3b zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei Leistungs-Zeit-Kurven P_A(t) und P_B(t) für die erste Steuerungsart. Auf einer Ordinatenachse 46 sind die Ausgangsleistungen P_A und P_B der Heizfrequenzeinheiten 10, 12 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 48 ist die Zeit t aufgetragen. Fig. 3b zeigt, wie die Heizfrequenzeinheiten 10, 12 in einem ersten Zeitabschnitt einer Länge x innerhalb einer Zeitspanne T mit der gleichen Frequenz f₁ = f₂ betrieben werden. In einem anschließenden zweiten Zeitabschnitt der Länge (T - x) wird die Heizfrequenzeinheit 10 mit der Frequenz f₁ weiter betrieben, während die Heizfrequenzeinheit 12 mit der Frequenz f₃ = f₁ - k betrieben wird. Für die Heizfrequenzeinheit 10 gilt, dass die Ausgangsleistung P_A zu jeder Zeit t der mittleren Ausgangsleistung P_0A entspricht. Im vorliegenden Beispiel ist die Ausgangsleistung P_B2 für die Heizfrequenzeinheit 12 im ersten Zeitabschnitt kleiner als die mittlere Ausgangsleistung P_0B. Im zweiten Zeitabschnitt ist die Ausgangsleistung P_B3 hingegen größer als die mittlere Ausgangsleistung P_0B. Die mittlere Ausgangsleistung P_0B ergibt sich als gewichteter Zeitmittelwert aus den Ausgangsleitungen P_B2 und P_B3: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{0}\mathrm{B}}\mathrm{=}{\mathrm{P}}_{\mathrm{B}\mathrm{2}}\mathrm{\times }\mathrm{x}\mathrm{/}\mathrm{T}\mathrm{+}{\mathrm{P}}_{\mathrm{B}\mathrm{3}}\mathrm{\times }\left(\mathrm{T}\mathrm{-}\mathrm{x}\right)\mathrm{/}\mathrm{T}\mathrm{.}$$

  
• Fig. 3c zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei Leistungs-Zeit-Kurven P_A(t) und P_B(t) für die erste Steuerungsart. Auf einer Ordinatenachse 50 sind die Ausgangsleistungen P_A und P_B der Heizfrequenzeinheiten 10, 12 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 52 ist die Zeit t aufgetragen. In Fig. 3c ist eine Variante der ersten Steuerungsart dargestellt, bei der die Heizfrequenzeinheit 10 gepulst betrieben wird mit der Pulslänge y (vgl. Fig. 2). Die mittlere Ausgangsleistung P_0A ergibt sich in diesem Fall aus dem Produkt der Ausgangsleistung P_A während eines Zeitintervalls der Pulslänge y mit dem Quotienten der Pulslänge y dividiert durch die Zeitspanne T: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{0}\mathrm{A}}\mathrm{=}{\mathrm{P}}_{\mathrm{A}}\mathrm{\times }\mathrm{y}\mathrm{/}\mathrm{T}\mathrm{.}$$

  
• Fig. 4a zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei Leistungs-Frequenz-Kurven P_A(f) und P_B(f) für die zweite Steuerungsart. Auf einer Ordinatenachse 54 sind die Ausgangsleistungen P_A und P_B der Heizfrequenzeinheiten 10, 12 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 56 ist die Frequenz f aufgetragen. Im vorliegenden Beispiel liegen die mittleren Ausgangsleistungen P_0A und P_0B relativ weit auseinander. Die Heizfrequenzeinheit 10, welche zu einem Erreichen der mittleren Ausgangsleistung P_0A im kontinuierlichen Betrieb eine höhere Frequenz benötigt, wird mit einer festen Frequenz f₁ betreiben. Die Heizfrequenzeinheit 12 wird abwechselnd mit einer um eine Frequenzdifferenz k kleineren Frequenz f₂ = f₁ - k und einer halb so großen Frequenz f₃ = f₁/2 betrieben. Die Steuereinheit 14 verändert somit eine von null verschiedene Frequenz f₂ der Heizfrequenzeinheit 12 auf einen von null verschiedenen Wert f₃ unter Fortführung eines Betriebs der Heizfrequenzeinheit 10 mit der Frequenz f₁. Die Frequenzdifferenz k beträgt 17 kHz. Die Frequenzen f₁, f₂ und f₃ sind größer als 34 kHz.
• Fig. 4b zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei Leistungs-Zeit-Kurven P_A(t) und P_B(t) für die zweite Steuerungsart. Auf einer Ordinatenachse 58 sind die Ausgangsleistungen P_A und P_B der Heizfrequenzeinheiten 10, 12 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 60 ist die Zeit t aufgetragen. Fig. 4b zeigt, wie die Heizfrequenzeinheit 12 in einem ersten Zeitabschnitt der Länge x innerhalb einer Zeitspanne T mit der Frequenz f₂ = f₁ - k betrieben wird. In einem anschließenden zweiten Zeitabschnitt der Länge (T-x) wird die Heizfrequenzeinheit 12 mit der Frequenz f₃ = f₁/2 betrieben. Für die Heizfrequenzeinheit 10 gilt, dass die Ausgangsleistung P_A zu jeder Zeit t der mittleren Ausgangsleistung P_0A entspricht. Im vorliegenden Beispiel ist die Ausgangsleistung P_B2 für die Heizfrequenzeinheit 12 im ersten Zeitabschnitt kleiner als die mittlere Ausgangsleistung P_0B. Im zweiten Zeitabschnitt ist die Ausgangsleistung P_B3 hingegen größer als die mittlere Ausgangsleistung P_0B. Die mittlere Ausgangsleistung P_0B ergibt sich analog zur ersten Steuerungsart.
• Fig. 4c zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei Leistungs-Zeit-Kurven P_A(t) und P_B(t) für die zweite Steuerungsart. Auf einer Ordinatenachse 62 sind die Ausgangsleistungen P_A und P_B der Heizfrequenzeinheiten 10, 12 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 64 ist die Zeit t aufgetragen. In Fig. 4c ist eine Variante der zweiten Steuerungsart dargestellt, bei der die Heizfrequenzeinheit 10 gepulst betrieben wird mit der Pulslänge y (vgl. Fig. 2). Die mittlere Ausgangsleistung P_0A ergibt sich analog zur ersten Steuerungsart.
• Fig. 5 zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft eine Leistungs-Frequenz-Kurvenschar P_B'(f). Auf einer Ordinatenachse 66 ist die Ausgangsleistung P_B der Heizfrequenzeinheit 12 für verschiedene Tastgrade D_B = d_j (j=1,...,n) aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 68 ist die Frequenz f aufgetragen. Fig. 5 zeigt, wie durch Anpassung des Tastgrads D_B bei fester Frequenz f eine Anpassung der Ausgangsleistung P_B vorgenommen werden kann. Sei D_A ein Tastgrad der Heizfrequenzeinheit 10, D_B2 der Tastgrad D_B der Heizfrequenzeinheit 12 während des ersten Zeitabschnitts der Länge x und D_B3 der Tastgrad D_B der Heizfrequenzeinheit 12 während des zweiten Zeitabschnitts der Länge (T - x). Dann ist die Steuereinheit 14 dazu vorgesehen, eine Anpassung der Tastgrade D_A, D_B2 und D_B3 vorzunehmen, um hierdurch einen Flickerlevel zu senken, insbesondere unter einen in der Europäischen Norm EN 61000-3-3 vorgeschriebenen Grenzwert. Hierzu werden bei einem kontinuierlichen Betrieb der Heizfrequenzeinheit 10 die Tastgrade D_B2 und D_B3 der Heizfrequenzeinheit 12 derart angepasst, dass sich die Ausgangsleistung P_B2 im ersten Zeitabschnitt nur wenig von der Ausgangsleistung P_B3 im zweiten Zeitabschnitt unterscheidet. Bei einem gepulsten Betrieb der Heizfrequenzeinheit 10 wird zusätzlich der Tastgrad D_A erniedrigt, um hierdurch die Pulslänge y zu vergrößern.
• Alternativ kann ein Induktionskochfeld auch über vier Induktionsheizeinheiten verfügen, wobei jeweils zwei der Induktionsheizeinheiten über je eine Schalteinheit mit einer Heizfrequenzeinheit verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich zu einem Betrieb in einem Zeitmultiplex können zwei, einer Heizfrequenzeinheit zugeordnete Induktionsheizeinheiten auch durch jedes andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verfahren betrieben werden. Des Weiteren ist auch denkbar, dass mehr als zwei Induktionsheizeinheiten einer Heizfrequenzeinheit zugeordnet sind.
Bezugszeichen

10

Heizfrequenzeinheit

12

Heizfrequenzeinheit

14

Steuereinheit

16

Induktionskochfeld

18

Kochfeldplatte

20

Heizzone

22

Heizzone

24

Heizzone

26

Bedienelement

28

Anzeigeelement

30

Bedien- und Anzeigeeinheit

32

Steuer- und Regeleinheit

34

Schalteinheit

36

Ordinatenachse

38

Abszissenachse

40

Einhüllende

42

Ordinatenachse

44

Abszissenachse

46

Ordinatenachse

48

Abszissenachse

50

Ordinatenachse

52

Abszissenachse

54

Ordinatenachse

56

Abszissenachse

58

Ordinatenachse

60

Abszissenachse

62

Ordinatenachse

64

Abszissenachse

66

Ordinatenachse

68

Abszissenachse

P_0A

mittlere Ausgangsleistung

P_0B

mittlere Ausgangsleistung

f

Frequenz

f₁

Frequenz

f₂

Frequenz

f₃

Frequenz

k

Frequenzdifferenz

d_j

Tastgrad

V_A(t)

Steuersignal

V_B(t)

Steuersignal

V_A

Steuerspannung

t

Zeit

x

Länge

y

Pulslänge

V₀

Einschaltwert

t₀

Einschaltzeit

T₀

Periodendauer

T

Zeitspanne

P_A(f)

Leistungs-Frequenz-Kurve

P_B(f)

Leistungs-Frequenz-Kurve

P_A

Ausgangsleistung

P_B

Ausgangsleistung

P_B2

Ausgangsleistung

P_B3

Ausgangsleistung

P_A(t)

Leistungs-Zeit-Kurve

P_B(t)

Leistungs-Zeit-Kurve

P_B'(f)

Leistungs-Frequenz-Kurvenschar

Claims (10)

1. Gargerätevorrichtung mit zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) und mit wenigstens einer Steuereinheit (14), die dazu vorgesehen ist, eine jeweilige mittlere Ausgangsleistung (P_0A, P_0B) der Heizfrequenzeinheiten (10, 12) unter weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, eine von null verschiedene Frequenz (f₂) einer der Heizfrequenzeinheiten (12) unter Beibehaltung eines Betriebs der anderen Heizfrequenzeinheit (10) auf einen von null verschiedenen Wert (f₃) zu verändern.
2. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, zumindest eine der Heizfrequenzeinheiten (10) mit einer festen Frequenz (f₁) zu betreiben.
3. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, diejenige Heizfrequenzeinheit (10), welche zu einem Erreichen der mittleren Ausgangsleistung (P_0A) in einem kontinuierlichen Betrieb eine höchste Frequenz benötigt, mit der festen Frequenz (f₁) zu betreiben.
4. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, die Heizfrequenzeinheiten (10, 12) wenigstens zeitweise mit einer Frequenzdifferenz (k) von mindestens 15 kHz zu betreiben.
5. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, die Heizfrequenzeinheiten (10, 12) mit einer Frequenz (f₁, f₂, f₃) von größer als 30 kHz zu betreiben.
6. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, die zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) wenigstens zeitweise mit der gleichen Frequenz (f₁) zu betreiben.
7. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, eine der Heizfrequenzeinheiten (12) wenigstens zeitweise mit einer zumindest im Wesentlichen halb so großen Frequenz (f₃) wie die andere Heizfrequenzeinheit (10) zu betreiben.
8. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, eine Anpassung eines Tastgrads (D_B2, D_B3) von zumindest einer der Heizfrequenzeinheiten (10, 12) vorzunehmen.
9. Verfahren mit einer Gargerätevorrichtung mit zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine jeweilige mittlere Ausgangsleistung (P_0A, P_0B) der Heizfrequenzeinheiten (10, 12) unter weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine von null verschiedene Frequenz (f₂) einer der Heizfrequenzeinheiten (12) unter Beibehaltung eines Betriebs der anderen Heizfrequenzeinheit (10) auf einen von null verschiedenen Wert (f₃) geändert wird.
10. Gargerät, insbesondere Kochfeld, mit einer Gargerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

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