EP2574144B1 - Verfahren zum Beheizen eines Kochgefäßes mittels einer Induktionsheizeinrichtung und Induktionsheizeinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Beheizen eines Kochgefäßes mittels einer Induktionsheizeinrichtung und Induktionsheizeinrichtung Download PDF

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EP2574144B1
EP2574144B1 EP12185392.3A EP12185392A EP2574144B1 EP 2574144 B1 EP2574144 B1 EP 2574144B1 EP 12185392 A EP12185392 A EP 12185392A EP 2574144 B1 EP2574144 B1 EP 2574144B1
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cooking vessel
induction heating
resonant circuit
parameter value
energy
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EP2574144A3 (de
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Wilfried Schilling
Christian Egenter
Werner Kappes
Stefan Westrich
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EGO Elektro Geratebau GmbH
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EGO Elektro Geratebau GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method for heating a cooking vessel by means of an induction heater and an induction heater for performing the method.
  • In Indutationsloom acquired an alternating magnetic field is generated by means of an induction heating, which induces eddy currents in a heated cooking vessel with a bottom of ferromagnetic material and causes loss of magnetization, whereby the cooking vessel is heated.
  • the induction heating coil is part of a resonant circuit comprising the induction heating coil and one or more capacitors.
  • the induction heating coil is usually designed as a flat, spirally wound coil with associated ferrite cores and arranged, for example, under a glass ceramic surface of an induction hob.
  • the induction heating coil forms an inductive and a resistive part of the resonant circuit in conjunction with the cookware to be heated.
  • a low-frequency AC mains voltage is first rectified with a mains frequency of, for example, 50 Hz or 60 Hz and then converted by means of semiconductor switches into an excitation or drive signal of higher frequency.
  • the excitation signal or the drive voltage is usually a square-wave voltage with a frequency in a range from 20 kHz to 50 kHz.
  • a circuit for generating the excitation signal is also referred to as a (frequency) converter.
  • a frequency of the excitation signal or of the rectangular voltage is changed as a function of the heat output to be delivered or fed in or of the desired power consumption.
  • This method for adjusting the heating power output makes use of the fact that with a stimulation of the resonant circuit with its resonant frequency, a maximum heat output occurs. The greater the difference between the frequency of the excitation signal and the resonant frequency of the resonant circuit, the smaller the output of heating power.
  • the induction heating device has a plurality of oscillation circuits, for example, if the induction heating device forms an induction hob with different induction cookers and different heating powers are set for the oscillating circuits, beats may be caused by superimposing the different frequencies of the excitation signals, which may lead to disturbing noises.
  • a method for heating power adjustment which avoids noise due to such beats, is a pulse width modulation of the excitation signal at constant excitation frequency, in which an effective value of a heating power is adjusted by changing the pulse width of the excitation signal.
  • RMS control by changing the pulse width at a constant excitation frequency, however, high on and off currents in the semiconductor switches, whereby a broadband and high-energy interference spectrum is caused.
  • the DE 10 2009 047 185 A1 discloses a method and an induction heater in which temperature dependent ferromagnetic properties of the cooking vessel bottom are measured at high resolution and evaluated to determine the temperature of the cooking vessel bottom.
  • the DE 102 31 122 A1 shows a method for measuring the temperature of a metallic cooking vessel, wherein at a boiling point, a resonant circuit parameter can be detected, which is used as a setpoint for a control.
  • the DE 102 53 198 A1 shows a method for thermally monitoring an inductively heatable cooking vessel by evaluating a frequency of an inductive heating causing AC, such boiling is detected.
  • the WO 2007/124008 A2 and the WO 2010/080738 A1 each show cooking process in which a given amount of energy is fed into a cooking vessel. After feeding the predetermined amount of energy, a respective cooking process is terminated.
  • the invention has for its object to provide a method for heating a cooking vessel by means of an induction heater and an induction heater for performing the method, which, in particular based on the in the DE 10 2009 047 185 A1 revealed measuring principle, a temperature-controlled or temperature-controlled cooking allow.
  • the invention achieves this object by a method having the features of claim 1 and an induction heater having the features of claim 7.
  • the method according to the invention serves for heating a cooking vessel, in particular in the form of a (frying) pan, by means of an induction heating device, wherein the induction heating device comprises a resonant circuit with an induction heating coil.
  • the method comprises the following steps: feeding a predetermined amount of energy into the cooking vessel by means of the induction heater as a function of a selected by a user Schuzzisshake and / or of a user selected cooking vessel type, then determining and storing a self-adjusting parameter value of the resonant circuit, in particular one Self-resonant frequency of the resonant circuit or belonging to the natural resonant frequency period which is dependent on a temperature of the cooking vessel, in particular the cooking vessel bottom, and controlling the at least one parameter value to a desired value, which depends on the stored parameter value.
  • the setpoint value of the parameter value is equal to the stored parameter value.
  • a signal is output to a user after feeding the predetermined amount of energy into the cooking vessel.
  • the cooking vessel is subjected to a predetermined heating power for a predetermined settling time.
  • the settling time is selected between one second and 10 seconds, preferably equal to 5 seconds
  • the predetermined heating power is selected between 10% and 50%, preferably equal to 25%, of a rated heating power.
  • the induction heater includes: an oscillation circuit having an induction heating coil, means for measuring the input energy, and a controller configured to perform the above-mentioned method.
  • Fig. 1 schematically shows an induction heater 9 with a resonant circuit 4, which has a Indu mecanicsmosspule 1 and capacitors 2 and 3, a power section 7 controlled by a control device 8 conventionally rectified a low-frequency mains AC voltage UN with a mains frequency of 50Hz, for example, and then by means not shown semiconductor switches in converts a square-wave voltage UR with a frequency in a range from 20 kHz to 50 kHz, the resonant circuit 4 or its induction heating coil 1 being supplied with the square-wave voltage UR in order to feed heating power into a ferromagnetic bottom of a cooking vessel 5, and a device 10 for measuring the energy fed into the cooking vessel 5.
  • the capacitors 2 and 3 are conventionally looped in series between poles UZK + and UZK- an intermediate circuit voltage, wherein a connection node of the capacitors 2 and 3 is connected to a terminal of the induction heating coil 1.
  • the induction heating device 9 has measuring means (not shown in greater detail) which provide a continuous or periodic determination of a parameter value of the oscillating circuit 4 in the form of a period Tp (see FIG Fig. 2 ) allow a self-resonant oscillation of the resonant circuit 4, wherein the period Tp of the temperature of the cooking vessel bottom is dependent, ie with increasing temperature also increases, as the temperature of the cooking vessel bottom, the effective inductance increases, so that the resonant frequency decreases and correspondingly increases the period.
  • the period Tp can be determined, for example, by means of a timer of a microcontroller.
  • the measuring method and the heating power setting is also on the DE 10 2009 047 185 A1 Reference is hereby made to the content of the description to avoid repetition.
  • Fig. 2 shows time courses of a temperature ⁇ of the pot bottom 5, by means of in Fig. 1 shown induction heating device 9 is heated, a fed into the cooking vessel 5 by means of the induction heater heating power P (in 0.5% of a rated heat output) and the period Tp an intrinsically resonant oscillation of the resonant circuit 4 in an implementation of the method.
  • the control device 8 continuously determines periodically the period Tp of a self-resonant oscillation of the resonant circuit 4, for which purpose the heating power supply is temporarily interrupted and switched over to self-resonant operation of the resonant circuit 4. Due to the low temporal resolution, these phases are in Fig. 2 not shown.
  • the oscillating circuit 4 is supplied with the high-frequency square-wave voltage UR with a maximum heating power setpoint (corresponding to 100% of a nominal heating power) until, determined by the device 10, a predetermined amount of energy is fed into the cooking vessel 5 by means of the induction heating device 9, wherein the predetermined amount of energy may be dependent upon a user selected heating power level and / or on a cooking vessel type selected by the user.
  • a settling interval II follows, during which the cooking vessel 5 is charged with about 25% of the rated heating power for 5 seconds.
  • the instantaneous period Tp is determined and stored as the setpoint PM.
  • duration Tp is controlled to the stored setpoint PM.
  • the heating of cooking vessels, such as frying pans, to a suitable operating temperature according to the invention is energy controlled.
  • the amount of energy given by harness mass, heat capacity, end temperature, and heat loss may be determined experimentally, stored, and re-supplied to reproduce the desired operating temperature.
  • the cooking system per cooking zone, the means 10 for measuring the energy supplied.
  • the cooking system provides a range of preferably 9 graded amounts of heating energy, graded so that both light and heavy frying pans can be heated to a working temperature between 140 ° C and 210 ° C.
  • a user typically uses only a few different types of pans and thus can quickly learn which level is best for which pan.
  • the current temperature value or a variable representative thereof is measured inductively and used as a reference variable for an (indirect) temperature control.
  • the current temperature value or a variable representative thereof is measured inductively and used as a reference variable for an (indirect) temperature control.
  • the user may be presented with different pans, with the user selecting the pans most similar or identical to them, and additionally the one desired Temperature enters. From this, the system can then derive the required heating energy.
  • the achievement of the desired frying temperature is reported to the user by an audible and / or visual signal.
  • An addition of a food in the cooking vessel 5 can be quickly recognized due to a change in the period Tp and compensated by increasing the heating power, as for example Fig. 2 at the beginning of the time interval III.
  • the addition of a steak here leads to a reduction in the temperature ⁇ or the period TP, which is compensated accordingly.
  • parameter value of the resonant circuit in the form of the period duration, for example an amplitude of a resonant circuit voltage, a voltage across the induction heating coil, an amplitude of a resonant circuit current and / or a phase shift between the resonant circuit voltage and the resonant circuit current ,
  • the invention may also find application in the context of a parallel resonant circuit or a series resonant circuit with full bridge drive.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines Kochgefäßes mittels einer Induktionsheizeinrichtung und eine Induktionsheizeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bei Induktionsheizeinrichtungen wird mittels einer Induktionsheizspule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches in einem zu beheizenden Kochgefäß mit einem Boden aus ferromagnetischem Material Wirbelströme induziert und Ummagnetisierungsverluste bewirkt, wodurch das Kochgefäß erhitzt wird.
  • Die Induktionsheizspule ist Bestandteil eines Schwingkreises, der die Induktionsheizspule und einen oder mehrere Kondensatoren umfasst. Die Induktionsheizspule ist üblicherweise als flächige, spiralförmig gewickelte Spule mit zugehörigen Ferrit-Kernen ausgeführt und beispielsweise unter einer Glaskeramikoberfläche eines Induktionskochfelds angeordnet. Die Induktionsheizspule bildet hierbei in Verbindung mit dem zu beheizenden Kochgeschirr einen induktiven und einen resistiven Teil des Schwingkreises.
  • Zur Ansteuerung bzw. Anregung des Schwingkreises wird zunächst eine niederfrequente Netzwechselspannung mit einer Netzfrequenz von beispielsweise 50Hz bzw. 60Hz gleichgerichtet und anschließend mittels Halbleiterschaltern in ein Anregungs- bzw. Ansteuersignal höherer Frequenz umgesetzt. Das Anregungssignal bzw. die Ansteuerspannung ist üblicherweise eine Rechteckspannung mit einer Frequenz in einem Bereich von 20kHz bis 50kHz. Eine Schaltung zur Erzeugung des Anregungssignals wird auch als (Frequenz-)Umrichter bezeichnet.
  • Zum Einstellen einer Heizleistungseinspeisung in das Kochgefäß in Abhängigkeit von einem eingestellten Heizleistungssollwert sind unterschiedliche Verfahren bekannt.
  • Bei einem ersten Verfahren wird eine Frequenz des Anregungssignals bzw. der rechteckförmigen Spannung in Abhängigkeit von der abzugebenden bzw. einzuspeisenden Heizleistung bzw. vom gewünschten Leistungsumsatz verändert. Dieses Verfahren zur Einstellung der Heizleistungsabgabe macht von der Tatsache Gebrauch, dass bei einer Anregung des Schwingkreises mit dessen Resonanzfrequenz eine maximale Heizleistungsabgabe erfolgt. Je größer die Differenz zwischen der Frequenz des Anregungssignals und der Resonanzfrequenz des Schwingkreises wird, desto kleiner wird die abgegebene Heizleistung.
  • Wenn die Induktionsheizeinrichtung jedoch mehrere Schwingkreise aufweist, beispielsweise, wenn die Induktionsheizeinrichtung ein Induktionskochfeld mit unterschiedlichen Induktionskochstellen bildet, und unterschiedliche Heizleistungen für die Schwingkreise eingestellt sind, können durch Überlagerung der unterschiedlichen Frequenzen der Anregungssignale Schwebungen verursacht werden, die zu störenden Geräuschen führen können.
  • Ein Verfahren zur Heizleistungseinstellung, welches Störgeräusche aufgrund derartiger Schwebungen vermeidet, ist eine Pulsweitenmodulation des Anregungssignals bei konstanter Erregerfrequenz, bei dem ein Effektivwert einer Heizleistung mittels Veränderung der Pulsbreite des Anregungssignals eingestellt wird. Bei einer derartigen Effektivwertsteuerung durch Veränderung der Pulsbreite bei konstanter Erregerfrequenz entstehen jedoch hohe Ein- und Ausschaltströme in den Halbleiterschaltern, wodurch ein breitbandiges und energiereiches Störspektrum verursacht wird.
  • Häufig ist es wünschenswert, eine Temperatur eines derart induktiv erwärmten Kochgefäßbodens zu bestimmen, um beispielsweise spezifische zeitliche Erwärmungsprofile erzeugen zu können und/oder eine optimale Brattemperatur an einer Oberfläche einer Pfanne automatisch einzustellen.
  • Die DE 10 2009 047 185 A1 offenbart ein Verfahren und eine Induktionsheizeinrichtung, bei denen temperaturabhängige ferromagnetische Eigenschaften des Kochgefäßbodens mit hoher Auflösung gemessen und zur Bestimmung der Temperatur des Kochgefäßbodens ausgewertet werden.
  • Die DE 102 31 122 A1 zeigt ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines metallischen Kochgefäßes, wobei an einem Siedepunkt ein Schwingkreisparameter erfasst werden kann, der als Sollwert für eine Regelung verwendet wird.
  • Die DE 102 53 198 A1 zeigt ein Verfahren zum thermischen Überwachen eines induktiv erwärmbaren Gargefäßes durch Auswerten einer Frequenz eines die induktive Erwärmung bewirkenden Wechselstroms, wobei derart ein Sieden feststellbar ist.
  • Die WO 2007/124008 A2 und die WO 2010/080738 A1 zeigen jeweils Garverfahren, bei denen eine vorgegebene Energiemenge in ein Gargefäß eingespeist wird. Nach dem Einspeisen der vorgegebenen Energiemenge wird ein jeweiliger Garvorgang beendet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beheizen eines Kochgefäßes mittels einer Induktionsheizeinrichtung und eine Induktionsheizeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die, insbesondere basierend auf dem in der DE 10 2009 047 185 A1 offenbarten Messprinzip, ein temperaturgesteuertes bzw. temperaturgeregeltes Kochen ermöglichen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Induktionsheizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Beheizen eines Kochgefäßes, insbesondere in Form einer (Brat-)Pfanne, mittels einer Induktionsheizeinrichtung, wobei die Induktionsheizeinrichtung einen Schwingkreis mit einer Induktionsheizspule umfasst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Einspeisen einer vorgegebenen Energiemenge in das Kochgefäß mittels der Induktionsheizeinrichtung in Abhängigkeit von einer von einem Benutzer gewählten Heizleistungsstufe und/oder von einem von dem Benutzer ausgewählten Kochgefäßtyp, anschließendes Ermitteln und Speichern eines sich einstellenden Parameterwerts des Schwingkreises, insbesondere einer Eigenresonanzfrequenz des Schwingkreises bzw. einer zur Eigenresonanzfrequenz gehörenden Periodendauer, der bzw. die von einer Temperatur des Kochgefäßes, insbesondere des Kochgefäßbodens, abhängig ist, und Regeln des mindestens einen Parameterwerts auf einen Sollwert, der von dem gespeicherten Parameterwert abhängt.
  • In einer Weiterbildung ist der Sollwert des Parameterwerts gleich dem gespeicherten Parameterwert.
  • In einer Weiterbildung wird nach dem Einspeisen der vorgegebenen Energiemenge in das Kochgefäß ein Signal an einen Benutzer ausgegeben.
  • In einer Weiterbildung wird nach dem Einspeisen der vorgegebenen Energiemenge in das Kochgefäß und vor dem Ermitteln und Speichern des Parameterwerts des Schwingkreises das Kochgefäß für eine vorgegebene Einschwingdauer mit einer vorgegebenen Heizleistung beaufschlagt. Bevorzugt wird die Einschwingdauer zwischen einer Sekunde und 10 Sekunden, bevorzugt gleich 5 Sekunden, gewählt und die vorgegebene Heizleistung zwischen 10 % und 50 %, bevorzugt gleich 25 %, einer Nenn-Heizleistung gewählt.
  • Die Induktionsheizeinrichtung weist auf: einen Schwingkreis mit einer Induktionsheizspule, eine Einrichtung zum Messen der eingespeisten Energie und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das oben genannte Verfahren durchzuführen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Hierbei zeigt schematisch:
    • Fig. 1
    eine Induktionsheizeinrichtung mit einem Schwingkreis, der eine Induktionsheizspule aufweist, einer Einrichtung zum Messen einer eingespeisten Energie und einer Steuereinrichtung und
    Fig. 2
    zeitliche Verläufe einer Temperatur eines Kochgefäßbodens, der mittels der in Fig. 1 dargestellten Induktionsheizeinrichtung erwärmt wird, einer in das Kochgefäß mittels der Induktionsheizeinrichtung eingespeisten Heizleistung und einer Periodendauer einer eigenresonanten Schwingung des Schwingkreises.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Induktionsheizeinrichtung 9 mit einem Schwingkreis 4, der eine Induktionsheizspule 1 und Kondensatoren 2 und 3 aufweist, einem Leistungsteil 7, der gesteuert von einer Steuereinrichtung 8 herkömmlich eine niederfrequente Netzwechselspannung UN mit einer Netzfrequenz von beispielsweise 50Hz gleichgerichtet und anschließend mittels nicht dargestellter Halbleiterschaltern in eine Rechteckspannung UR mit einer Frequenz in einem Bereich von 20kHz bis 50kHz umsetzt, wobei der Schwingkreis 4 bzw. dessen Induktionsheizspule 1 mit der Rechteckspannung UR beaufschlagt wird, um Heizleistung in einen ferromagnetischen Boden eines Kochgefäß 5 einzuspeisen, und einer Einrichtung 10 zum Messen der in das Kochgefäß 5 eingespeisten Energie.
  • Die Kondensatoren 2 und 3 sind herkömmlich in Serie zwischen Pole UZK+ und UZK- einer Zwischenkreisspannung eingeschleift, wobei ein Verbindungsknoten der Kondensatoren 2 und 3 mit einem Anschluss der Induktionsheizspule 1 verbunden ist.
  • Die Induktionsheizeinrichtung 9 weist nicht näher dargestellte Messmittel auf, die ein fortlaufendes bzw. periodisches Ermitteln eines Parameterwerts des Schwingkreises 4 in Form einer Periodendauer Tp (siehe Fig. 2) einer eigenresonanten Schwingung des Schwingkreises 4 ermöglichen, wobei die Periodendauer Tp von der Temperatur des Kochgefäßbodens abhängig ist, d.h. bei zunehmender Temperatur ebenfalls zunimmt, da mit steigender Temperatur des Kochgefäßbodens die wirksame Induktivität zunimmt, so dass die Resonanzfrequenz abnimmt und entsprechend die Periodendauer zunimmt. Die Periodendauer Tp kann beispielsweise mittels eines Timers eines Mikrocontrollers bestimmt werden.
  • Zum Aufbau und der grundsätzlichen Funktion der Messmittel, des Messverfahrens und der Heizleistungseinstellung sei auch auf die DE 10 2009 047 185 A1 verwiesen, die hiermit insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Fig. 2 zeigt zeitliche Verläufe einer Temperatur Θ des Topfbodens 5, der mittels der in Fig. 1 dargestellten Induktionsheizeinrichtung 9 erwärmt wird, einer in das Kochgefäß 5 mittels der Induktionsheizeinrichtung eingespeisten Heizleistung P (in 0,5% einer Nenn-Heizleistung) und der Periodendauer Tp einer eigenresonanten Schwingung des Schwingkreises 4 bei einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Steuereinrichtung 8 ermittelt fortlaufend periodisch die Periodendauer Tp einer eigenresonanten Schwingung des Schwingkreises 4, wobei hierzu kurzzeitig die Heizleistungszufuhr unterbrochen und auf einen eigenresonanten Betrieb des Schwingkreises 4 umgeschaltet wird. Aufgrund der geringen zeitlichen Auflösung sind diese Phasen in Fig. 2 nicht dargestellt.
  • In einem Zeitintervall I wird der Schwingkreises 4 mit der hochfrequenten Rechteckspannung UR mit einem maximalen Heizleistungssollwert (entspricht 100% einer Nenn-Heizleistung) so lange beaufschlagt, bis ermittelt von der Vorrichtung 10 eine vorgegebenen Energiemenge in das Kochgefäß 5 mittels der Induktionsheizeinrichtung 9 eingespeist ist, wobei die vorgegebenen Energiemenge von einer von einem Benutzer gewählten Heizleistungsstufe und/oder von einem von dem Benutzer ausgewählten Kochgefäßtyp abhängig sein kann.
  • Am Ende des Zeitintervalls I schließt sich ein Einschwingintervall II an, während dem das Kochgefäß 5 für 5 Sekunden mit ca. 25 % der Nenn-Heizleistung beaufschlagt wird.
  • Am Ende des Zeitintervalls II wird die momentane Periodendauer Tp ermittelt und als Sollwert PM gespeichert. In einem anschließenden Zeitintervall III wird Periodendauer Tp auf den gespeicherten Sollwert PM geregelt.
  • Das Aufheizen von Kochgefäßen, beispielsweise Bratpfannen, auf eine geeignete Arbeitstemperatur erfolgt erfindungsgemäß energiegesteuert. Die durch Geschirrmasse, Wärmekapazität, Endtemperatur und Wärmeverlust gegebene Energiemenge kann beispielsweise experimentell ermittelt, gespeichert und immer wieder zugeführt werden, um die gewünschte Arbeitstemperatur zu reproduzieren.
  • Zur dosierten Energiezuführung weist das Kochsystem pro Kochzone die Einrichtung 10 zum Messen der eingespeisten Energie auf. Das Kochsystem stellt eine Palette von vorzugsweise 9 abgestuften Aufheizenergiemengen zur Verfügung, die derart abgestuft sind, dass sowohl leichte als auch schwere Bratpfannen auf eine Arbeitstemperatur zwischen 140°C und 210°C aufgeheizt werden können.
  • Hierzu wird beispielsweise in einer Betriebsart Braten auf Heizstufe 1 eine solche Energiemenge freigegeben, die eine leichte Pfanne auf ca. 140°C aufheizt, z.B. 25Wh. Auf der Heizstufe 9 wird eine Energiemenge von z.B. 80Wh freigegeben, die eine schwere Pfanne auf ca. 200°C aufheizen kann. Den Stufen 2-8 sind Energiemengen zugeordnet, die zwischen den beiden Grenzwerten der Stufen 1 und 9 liegen.
  • Ein Benutzer verwendet normalerweise nur wenige unterschiedliche Pfannentypen und kann somit schnell erlernen, welche Stufe für welche Pfanne am besten geeignet ist.
  • Unmittelbar nach dem Einbringen der Aufheizenergie oder nach einer geeignet gewählten Einschwingzeit wird der aktuelle Temperaturwert bzw. eine hierfür stellvertretende Größe induktiv gemessen und als Führungsgröße für eine (mittelbare) Temperaturregelung verwendet. Somit ist es nicht notwendig, den genauen Zusammenhang zwischen Messgröße und Temperatur zu kennen. Es findet praktisch bei jeder Aufheizung eine Art Kalibrierung statt.
  • Wenn ein Eingabegerät mit Benutzerkommunikation zur Verfügung steht, können dem Benutzer unterschiedliche Pfannen zur Auswahl gestellt werden, wobei der Benutzer diejenige Pfanne auswählt, die seiner am ähnlichsten ist bzw. mit seiner identisch ist, und zusätzlich die gewünschte Temperatur eingibt. Daraus kann dann das System die benötigte Aufheizenergie ableiten.
  • Das Erreichen der gewünschten Brattemperatur wird dem Benutzer durch ein akustisches und/oder optisches Signal gemeldet.
  • Eine Zugabe eines Lebensmittels in das Kochgefäß 5 kann aufgrund einer Änderung der Periodendauer Tp schnell erkannt und durch Erhöhen der Heizleistung ausgeregelt werden, wie dies beispielsweise aus Fig. 2 am Anfang des Zeitintervalls III hervorgeht. Die Zugabe eines Steaks führt hier zu einer Verringerung der Temperatur Θ bzw. der Periodendauer TP, was entsprechend ausgeregelt wird.
  • Im Verlauf des Bratvorgangs nimmt die benötigte Heizleistung ab und die Temperaturregelung reduziert die zugeführte Leistung entsprechend und schützt somit vor einem gefährlichen Temperaturanstieg im Kochgefäß 5.
  • Es versteht sich, dass anstelle des Parameterwerts des Schwingkreises in Form der Periodendauer auch andere/zusätzliche Parameterwerte verwendet werden können, beispielsweise eine Amplitude einer Schwingkreisspannung, eine Spannung über der Induktionsheizspule, eine Amplitude eines Schwingkreisstroms und/oder eine Phasenverschiebung zwischen der Schwingkreisspannung und dem Schwingkreisstrom.
  • Es versteht sich weiter, dass die Erfindung auch im Kontext eines Parallelschwingkreises oder eines Serienschwingkreises mit Vollbrückenansteuerung Anwendung finden kann.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Beheizen eines Kochgefäßes (5) mittels einer Induktionsheizeinrichtung (9), wobei die Induktionsheizeinrichtung einen Schwingkreis (4) mit einer Induktionsheizspule (1) umfasst. mit dem Schritt:
    - Einspeisen einer vorgegebenen Energiemenge in das Kochgefäß mittels der Induktionsheizeinrichtung in Abhängigkeit von einer von einem Benutzer gewählten Heizleistungsstufe und/oder von einem von dem Benutzer ausgewählten Kochgefäßtyp,
    gekennzeichnet durch die Schritte:
    - anschließendes Ermitteln und Speichern eines Parameterwerts des Schwingkreises, der von einer Temperatur des Kochgefäßes abhängig ist, und
    - Regeln des mindestens einen Parameterwerts auf einen Sollwert, der von dem gespeicherten Parameterwert abhängt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des Parameterwerts gleich dem gespeicherten Parameterwert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einspeisen der vorgegebenen Energiemenge in das Kochgefäß ein Signal an einen Benutzer ausgegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einspeisen der vorgegebenen Energiemenge in das Kochgefäß und vor dem Ermitteln und Speichern des Parameterwerts des Schwingkreises das Kochgefäß für eine vorgegebene Einschwingdauer mit einer vorgegebenen Heizleistung beaufschlagt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschwingdauer zwischen einer Sekunde und 10 Sekunden gewählt wird und die vorgegebene Heizleistung zwischen 10 % und 50 % einer Nenn-Heizleistung gewählt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameterwert des Schwingkreises eine Periodendauer (Tp) einer eigenresonanten Schwingung des Schwingkreises ist.
  7. Induktionsheizeinrichtung (9) mit
    - einem Schwingkreis (4) mit einer Induktionsheizspule (1),
    - einer Einrichtung (10) zum Messen der eingespeisten Energie und
    - einer Steuereinrichtung (8), die dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
EP12185392.3A 2011-09-26 2012-09-21 Verfahren zum Beheizen eines Kochgefäßes mittels einer Induktionsheizeinrichtung und Induktionsheizeinrichtung Active EP2574144B1 (de)

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EP2574144A2 EP2574144A2 (de) 2013-03-27
EP2574144A3 EP2574144A3 (de) 2013-07-17
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EP12185392.3A Active EP2574144B1 (de) 2011-09-26 2012-09-21 Verfahren zum Beheizen eines Kochgefäßes mittels einer Induktionsheizeinrichtung und Induktionsheizeinrichtung

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