EP3030041A1

EP3030041A1 - Cooking hob device and method for operating a cooking hob device

Info

Publication number: EP3030041A1
Application number: EP15195463.3A
Authority: EP
Inventors: José Miguel Burdio Pinilla; Pablo Jesus Hernandez Blasco; Sergio Llorente Gil; Oscar Lucia Gil; Daniel Palacios Tomas; Hector Sarnago Andia
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: EP3030041B1; ES2573144A1; ES2643542T3; ES2573144B1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kochfeldvorrichtung mit zumindest einem Heizmodul (10a; 10b), mit zumindest einem Wechselrichter (12a; 12b), welcher wenigstens zwei Wechselrichterschalter (14a, 16a; 14b, 16b) umfasst und welcher dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Heizstrom (i 0 ) bereitzustellen, mit zumindest einer dem Heizmodul (10a; 10b) zugeordneten Resonanzkapazität (18a; 18b, 20b), mit zumindest einer Kapazitätsspannungsmesseinheit (22a; 22b), welche dazu vorgesehen ist, eine Kapazitätsspannung (v c ) der Resonanzkapazität (18a; 18b, 20b) zu messen und mit zumindest einer Steuereinheit (24a; 24b). Um eine Effizienz zu steigern wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (24a; 24b) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand aus der Kapazitätsspannung (v c ) eine Leistungsabgabe (P 0 ) des Heizmoduls (10a; 10b) zu bestimmen.The invention is based on a hob device with at least one heating module (10a, 10b), with at least one inverter (12a, 12b) which comprises at least two inverter switches (14a, 16a, 14b, 16b) and which is provided with at least one heating current (i 0), with at least one resonance capacitance (18a; 18b, 20b) associated with the heating module (10a; 10b) having at least one capacitance voltage measuring unit (22a; 22b) which is provided with a capacitance voltage (vc) of the resonant capacitance (18a 18b, 20b) and at least one control unit (24a, 24b). In order to increase efficiency, it is proposed that the control unit (24a, 24b) be provided to determine a power output (P 0) of the heating module (10a, 10b) from the capacitance voltage (v c) in at least one operating state.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kochfeldvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zum Betrieb einer Kochfeldvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a hob device according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a hob device according to the preamble of claim 12.

Aus dem Stand der Technik sind Induktionskochfelder bekannt, die zumindest einen Induktor, zumindest einen Wechselrichter zum Betrieb des Induktors und eine Kapazitätsspannungsmesseinheit umfassen, wobei die Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen ist, eine Kapazitätsspannung einer Resonanzkapazität zu messen. Zur Bestimmung einer Leistungsabgabe des Induktors wird dabei jedoch eine Ausgansspannung und/oder ein Ausgangsstrom des Wechselrichters ausgewertet.Induction hobs are known from the prior art, which comprise at least one inductor, at least one inverter for operating the inductor and a capacitance voltage measuring unit, wherein the capacitance voltage measuring unit is provided to measure a capacitance voltage of a resonant capacitance. For determining a power output of the inductor, however, an output voltage and / or an output current of the inverter is evaluated.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 12 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 device with improved properties in terms of efficiency. The object is solved by the characterizing features of claims 1 and 12, while advantageous embodiments and further developments of the invention can be taken from the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Kochfeldvorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einem Heizmodul, mit zumindest einem Wechselrichter, welcher wenigstens zwei, vorzugsweise in Reihe geschaltete und vorzugsweise zueinander identische, Wechselrichterschalter umfasst, die insbesondere in einem Betriebszustand periodisch geschaltet werden, und welcher dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Heizstrom bereitzustellen, mit zumindest einer dem Heizmodul zugeordneten Resonanzkapazität, mit zumindest einer, vorzugsweise genau einer, Kapazitätsspannungsmesseinheit, welche dazu vorgesehen ist, eine Kapazitätsspannung der Resonanzkapazität zu messen und mit zumindest einer Steuereinheit.The invention is based on a cooktop device, in particular an induction cooktop device, with at least one heating module, comprising at least two, preferably in series and preferably identical to each other, inverter switch, which are switched periodically in particular in an operating state, and which is provided to provide at least one heating current, with at least one of the heating module associated resonance capacity, with at least one, preferably exactly one capacitance voltage measuring unit, which is intended to measure a capacitance voltage of the resonant capacitor and with at least one control unit.

Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand aus der Kapazitätsspannung eine Leistungsabgabe des Heizmoduls, vorzugsweise genau eines Heizelements des Heizmoduls, zu bestimmen und insbesondere nicht aus einer Betriebsspannung, insbesondere einer Eingangs- und/oder Ausgangsspannung, des Wechselrichters, und/oder einem Betriebsstrom, insbesondere einem Eingangs- und/oder Ausgangsstrom, des Wechselrichters. Unter einer "Kochfeldvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Kochfelds, insbesondere eines Induktionskochfelds, verstanden werden. Insbesondere kann die Kochfeldvorrichtung auch das gesamte Kochfeld, insbesondere das gesamte Induktionskochfeld, umfassen. Das Heizmodul weist dabei insbesondere ein, vorzugsweise als Induktor ausgebildetes, Heizelement auf und ist insbesondere dazu vorgesehen, durch Wirbelstrom- und/oder Ummagnetisierungseffekte ein Kochgeschirr zu erhitzen. Insbesondere kann das Heizmodul auch mehrere, insbesondere zumindest zwei, zumindest drei und/oder zumindest vier, Heizelemente und/oder wenigstens eine Schaltanordnung, insbesondere zu einem Zuschalten, Abschalten und/oder Umschalten der Heizelemente, umfassen. Der Wechselrichter ist insbesondere dazu vorgesehen, einen oszillierenden elektrischen Strom, insbesondere einen Heizstrom, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 1 kHz, insbesondere von wenigstens 10 kHz und vorteilhaft von mindestens 20 kHz, insbesondere zu einem Betrieb des Heizmoduls, bereitzustellen und/oder zu erzeugen. Unter einem "Wechselrichterschalter" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, vorzugsweise bidirektionale und unipolare, Schalteinheit verstanden werden. Unter einer "Schalteinheit" soll dabei insbesondere eine, vorzugsweise elektronische, Einheit, verstanden werden, welche ein Schaltelement und vorzugsweise eine, insbesondere zu dem Schaltelement parallel geschaltete, Diode umfasst. Zudem kann die Schalteinheit insbesondere eine, insbesondere zu dem Schaltelement und/oder zu der Diode parallel geschaltete, Kapazität, insbesondere Dämpfungskapazität, aufweisen. Das Schaltelement kann dabei als ein beliebiges, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Schaltelement, vorzugsweise Halbleiterschaltelement, ausgebildet sein, wie beispielsweise als Transistor, vorzugsweise als FET, als MOSFET und/oder als IGBT. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Die Resonanzkapazität ist vorteilhaft als Resonanzkondensator ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand mit dem Heizmodul zumindest einen Teil eines elektrischen Schwingkreises und/oder vorzugsweise einen elektrischen Schwingkreis zu bilden. Insbesondere weist die Resonanzkapazität eine Kapazität von zumindest 0,1 nF, vorzugsweise von zumindest 1 nF und besonders bevorzugt von zumindest 10 nF und insbesondere von höchstens 100 µF, vorzugsweise von höchstens 50 µF und besonders bevorzugt von höchstens 10 µF auf. Unter der Wendung, dass "ein Objekt einem weiteren Objekt zugeordnet ist", soll insbesondere verstanden werden, dass in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine, vorzugsweise direkte, elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Objekt und dem weiteren Objekt existiert. Ferner soll unter einer "Steuereinheit" insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen Betrieb der Kochfeldvorrichtung, insbesondere des Wechselrichters, zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit dazu eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zu der Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm, das insbesondere dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Ferner kann die Kapazitätsspannungsmesseinheit als eine beliebige einem Fachmann als sinnvoll erscheinende, insbesondere elektrische und/oder elektronische, Spannungsmesseinheit ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Kapazitätsspannungsmesseinheit jedoch zumindest einen Spannungsteiler und/oder zumindest einen Analog-Digital-Wandler und weist insbesondere in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine elektrisch leitfähige Verbindung zu der Steuereinheit und/oder einer Auswerteeinheit der Steuereinheit auf. Unter einer "Kapazitätsspannung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine in einer Kapazität, insbesondere der Resonanzkapazität, gespeicherte Spannung und/oder eine über der Kapazität, insbesondere der Resonanzkapazität, abfallende Spannung verstanden werden. Die Kapazitätsspannung kann dabei insbesondere einer Spannung zwischen zwei definierten Potentialwerten und/oder einer Spannung zwischen einem definierten Potentialwert und einem, vorzugsweise geerdeten, Massepotential entsprechen. Ferner soll unter einer "Leistungsabgabe" insbesondere eine Leistung, insbesondere Heizleistung, insbesondere von zumindest einem Heizelement des Heizmoduls, verstanden werden, welche in zumindest einem Betriebszustand, einem, insbesondere auf einer Kochfeldplatte der Kochfeldvorrichtung aufgestellten, Kochgeschirr zugeführt wird und insbesondere zu einem Erhitzen des Kochgeschirrs dient. Ferner soll unter dem Ausdruck "bestimmen" insbesondere auslesen und/oder berechnen verstanden werden.It is proposed that the control unit is provided to determine in at least one operating state from the capacitance voltage a power output of the heating module, preferably exactly one heating element of the heating module, and in particular not from an operating voltage, in particular an input and / or output voltage, of the inverter , and / or an operating current, in particular an input and / or output current, of the inverter. In this context, a "cooktop device" should be understood as meaning, in particular, at least one part, in particular a subassembly, of a cooktop, in particular an induction cooktop. In particular, the hob device may also comprise the entire hob, in particular the entire induction hob. The heating module has in particular a, preferably designed as an inductor, heating element and is particularly intended to heat by eddy current and / or Ummagnetisierungseffekte a cookware. In particular, the heating module can also comprise a plurality, in particular at least two, at least three and / or at least four, heating elements and / or at least one switching arrangement, in particular for switching on, switching off and / or switching over the heating elements. The inverter is in particular provided to provide and / or to generate an oscillating electric current, in particular a heating current, preferably with a frequency of at least 1 kHz, in particular of at least 10 kHz and advantageously of at least 20 kHz, in particular for operation of the heating module , In this context, an "inverter switch" is to be understood as meaning, in particular, a switching unit which is preferably bidirectional and unipolar. A "switching unit" is to be understood in particular as meaning a unit, preferably an electronic unit, which comprises a switching element and preferably a diode, in particular connected in parallel with the switching element. In addition, the switching unit can in particular have a capacitance, in particular a damping capacitance, connected in particular to the switching element and / or to the diode in parallel. The switching element can be embodied as any switching element which appears sensible to a person skilled in the art, preferably a semiconductor switching element, for example as a transistor, preferably as a FET, as a MOSFET and / or as an IGBT. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills this specific function in at least one application and / or operating state and / or performs. The resonance capacitance is advantageously embodied as a resonance capacitor and, in particular, provided to form, in at least one operating state with the heating module, at least one part of an electrical oscillating circuit and / or preferably an electrical oscillating circuit. In particular, the resonance capacity has a capacity of at least 0.1 nF, preferably of at least 1 nF and particularly preferably of at least 10 nF and in particular of at most 100 uF, preferably of at most 50 uF and particularly preferably of at most 10 uF. By the phrase "an object is assigned to another object", it should be understood in particular that in at least one operating state at least one, preferably direct, electrically conductive connection exists between the object and the further object. Furthermore, a "control unit" should be understood as meaning, in particular, an electrical and / or electronic unit which is provided to control and / or regulate an operation of the cooktop apparatus, in particular of the inverter. For this purpose, the control unit preferably comprises a computing unit and in particular, in addition to the arithmetic unit, a memory unit with a control and / or regulating program stored therein, which is in particular provided for being executed by the arithmetic unit. Furthermore, the capacitance voltage measuring unit can be designed as any voltage measuring unit that appears appropriate to a person skilled in the art, in particular electrical and / or electronic. However, the capacitance voltage measuring unit preferably comprises at least one voltage divider and / or at least one analog-to-digital converter and, in particular in at least one operating state, has at least one electrically conductive connection to the control unit and / or an evaluation unit of the control unit. In this context, a "capacitance voltage" should be understood as meaning, in particular, a voltage stored in a capacitor, in particular the resonant capacitance, and / or a voltage dropping across the capacitor, in particular the resonant capacitance. The capacitance voltage may correspond in particular to a voltage between two defined potential values and / or a voltage between a defined potential value and a, preferably grounded, ground potential. Furthermore, a "power output" is to be understood as meaning, in particular, a power, in particular heating power, in particular of at least one heating element of the heating module, which is supplied in at least one operating state, a cookware set up, in particular on a cooktop of the cooktop device, and in particular for heating the cooking appliance cookware serves. Furthermore, the term "determine" should be understood to mean, in particular, reading out and / or calculating.

Durch diese Ausgestaltung kann eine Kochfeldvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz, insbesondere Zeiteffizienz, Messeffizienz und/oder Kosteneffizienz, bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Messgenauigkeit, insbesondere durch eine Verwendung einer Resonanzkapazität mit einem präzisen Kapazitätswert und/oder aufgrund einer vorteilhaft einfachen Kalibrierung der Resonanzkapazität, verbessert werden. Ferner kann auf zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise Spannungs- und/oder Strommesseinheiten verzichtet werden, wodurch Bauraum eingespart werden kann und/oder Kosten gesenkt werden können. Alternativ kann bei Verwendung zusätzlicher Spannungs- und/oder Strommesseinheiten auch in einem Fehlerbetriebszustand, insbesondere einem Betriebszustand, in welchem eine Bestimmung der Leistungsabgabe und/oder anderer Betriebsdaten anhand der Kapazitätsspannung fehlschlägt und/oder nicht möglich ist, ein sicherer Betrieb und insbesondere eine sichere Bestimmung der Leistungsabgabe und/oder der Betriebsdaten gewährleistet werden. Zudem kann ein Steueralgorithmus der Kochfeldvorrichtung vorteilhaft vereinfacht werden.With this configuration, a cooktop device having improved properties in terms of efficiency, in particular time efficiency, measurement efficiency and / or cost efficiency can be provided. In particular, a measurement accuracy, in particular by using a resonance capacity with a precise capacitance value and / or due to an advantageously simple calibration of the resonance capacity, can be improved. Furthermore, can be dispensed with additional components, such as voltage and / or current meter units, which space can be saved and / or costs can be reduced. Alternatively, when using additional voltage and / or current measuring units even in an error operating state, in particular an operating state in which a determination of the power output and / or other operating data fails and / or is not possible based on the capacitance voltage, safe operation and in particular a secure determination the power output and / or the operating data are guaranteed. In addition, a control algorithm of the hob device can be advantageously simplified.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zur Bestimmung der Leistungsabgabe, insbesondere in zumindest einem Betriebszustand, lediglich die Kapazitätsspannung, insbesondere Werte, insbesondere Spannungswerte, der Kapazitätsspannung, auszuwerten und/oder zu berücksichtigen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zur Bestimmung der Leistungsabgabe lediglich die Werte, insbesondere Messwerte, der Kapazitätsspannungsmesseinheit auszuwerten. Hierdurch kann insbesondere eine unkomplizierte Messung und/oder Auswertung erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the control unit be provided for evaluating and / or taking into account only the capacitance voltage, in particular values, in particular voltage values, of the capacitance voltage for determining the power output, in particular in at least one operating state. In particular, the control unit is provided to evaluate only the values, in particular measured values, of the capacitance voltage measuring unit for determining the power output. In this way, in particular, an uncomplicated measurement and / or evaluation can be achieved.

Ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen, während einer Schaltperiodendauer wenigstens eines der Wechselrichterschalter genau zwei Werte, insbesondere Spannungswerte, der Kapazitätsspannung, insbesondere zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten der Schaltperiodendauer, zu messen, kann ein Steueralgorithmus vorteilhaft einfach gestaltet werden. Unter einer "Schaltperiodendauer" soll insbesondere eine, insbesondere periodische, Zeitspanne verstanden werden, in welcher sich jede Schalteinheit, insbesondere jeder Wechselrichterschalter, genau einmal in dem geschlossenen und/oder leitenden Zustand befindet. Unter der Wendung "während einer Zeitspanne" soll insbesondere gleichzeitig mit einem Beginn und/oder einem Ende der Zeitspanne und/oder zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb der Zeitspanne verstanden werden.If the capacitance voltage measuring unit is provided to measure exactly two values, in particular voltage values, of the capacitance voltage, in particular at least two different times of the switching period duration, during a switching period duration of at least one of the inverter switches Control algorithm advantageously be designed simply. A "switching period duration" is to be understood in particular as a period of time, in particular periodic, in which each switching unit, in particular each inverter switch, is located exactly once in the closed and / or conducting state. The term "during a period of time" should be understood in particular simultaneously with a beginning and / or end of the period of time and / or at any time within the period of time.

Vorzugsweise ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen, während einer Einschaltzeit eines der Wechselrichterschalter genau zwei Werte, insbesondere Spannungswerte, der Kapazitätsspannung, insbesondere zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten der Einschaltzeit, zu messen. Unter einer "Einschaltzeit" eines Wechselrichterschalters soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Zeitdauer verstanden werden, in welcher sich der Wechselrichterschalter insbesondere in einem geschlossenen und/oder elektrisch leitenden Zustand befindet. Insbesondere entspricht eine Summe der Einschaltzeit des Wechselrichterschalters und einer Ausschaltzeit desselben Wechselrichterschalters einer Schaltperiodendauer des Wechselrichterschalters. Unter einer "Ausschaltzeit" eines Wechselrichterschalters soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Zeitdauer verstanden werden, in welcher sich der Wechselrichterschalter insbesondere in einem offenen und/oder elektrisch nichtleitenden Zustand befindet. Vorzugsweise entspricht eine Summe der Einschaltzeiten der Wechselrichterschalter zumindest im Wesentlichen einer Schaltperiodendauer der Wechselrichterschalter. Darunter, dass "eine Summe der Einschaltzeiten der Wechselrichterschalter zumindest im Wesentlichen einer Schaltperiodendauer" entspricht soll insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung zwischen der Summe der Einschaltzeiten der Wechselrichterschalter und der Schaltperiodendauer maximal 15 %, vorzugsweise maximal 10 % und besonders bevorzugt maximal 5 % entspricht. Hierdurch kann insbesondere eine Messeffizienz weiter verbessert werden.Preferably, the capacitance voltage measuring unit is provided to measure exactly two values, in particular voltage values, of the capacitance voltage, in particular at least two different times of the switch-on time, during a switch-on time of one of the inverter switches. In this context, a "switch-on time" of an inverter switch should be understood as meaning, in particular, a time duration in which the inverter switch is in particular in a closed and / or electrically conducting state. In particular, a sum of the turn-on time of the inverter switch and a turn-off time of the same inverter switch corresponds to a switching period of the inverter switch. In this context, a "switch-off time" of an inverter switch should be understood in particular to be a time duration in which the inverter switch is in particular in an open and / or electrically non-conducting state. Preferably, a sum of the switch-on times of the inverter switches corresponds to at least substantially one switching cycle duration of the inverter switches. By "a sum of the switch-on times of the inverter switches at least essentially corresponds to a switching period" is to be understood in particular that a deviation between the sum of the switch-on of the inverter switch and the switching period corresponds to a maximum of 15%, preferably at most 10% and more preferably at most 5% , As a result, in particular a measuring efficiency can be further improved.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen ist, einen Wert, insbesondere Spannungswert, der Kapazitätsspannung zu Beginn einer Einschaltzeit eines der Wechselrichterschalter zu messen. Unter der Wendung "zu Beginn einer Einschaltzeit" soll insbesondere unmittelbar nach einem Beginn der Einschaltzeit und/oder vorzugsweise gleichzeitig mit einem Beginn der Einschaltzeit verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache und insbesondere reproduzierbare Messung erreicht werden.In one embodiment of the invention it is proposed that the capacitance voltage measuring unit is provided to a value, in particular voltage value, of the capacitance voltage at the beginning of a switch-on one of Inverter switch to measure. The term "at the beginning of a switch-on time" should be understood in particular immediately after a start of the switch-on time and / or preferably at the same time as a start of the switch-on time. In this way, in particular, an advantageously simple and in particular reproducible measurement can be achieved.

Vorzugsweise ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen, einen Wert, insbesondere weiteren Wert, insbesondere weiteren Spannungswert, der Kapazitätsspannung am Ende einer Einschaltzeit eines der Wechselrichterschalter zu messen. Unter der Wendung "am Ende einer Einschaltzeit" soll insbesondere unmittelbar vor einem Ende der Einschaltzeit und/oder gleichzeitig mit einem Ende der Einschaltzeit verstanden werden. Vorteilhaft ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen, jeweils einen Wert, insbesondere Spannungswert, der Kapazitätsspannung zu Beginn einer Einschaltzeit und am Ende derselben Einschaltzeit, insbesondere desselben Wechselrichterschalters, zu messen. Hierdurch kann insbesondere ein Steueralgorithmus weiter vereinfacht werden.The capacitance voltage measuring unit is preferably provided to measure a value, in particular a further value, in particular a further voltage value, of the capacitance voltage at the end of a switch-on time of one of the inverter switches. The term "at the end of a switch-on time" should be understood in particular immediately before an end of the switch-on time and / or at the same time as an end of the switch-on time. Advantageously, the capacitance voltage measuring unit is provided to measure in each case a value, in particular voltage value, of the capacitance voltage at the beginning of a switch-on time and at the end of the same switch-on time, in particular the same inverter switch. As a result, in particular a control algorithm can be further simplified.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Werte, insbesondere Spannungswerte, der Kapazitätsspannung zur Bestimmung der Leistungsabgabe auszuwerten. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest den zu Beginn der Einschaltzeit gemessenen Wert, insbesondere Spannungswert, der Kapazitätsspannung und zumindest den am Ende der Einschaltzeit gemessenen Wert, insbesondere weiteren Spannungswert, der Kapazitätsspannung zur Bestimmung der Leistungsabgabe auszuwerten. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, pro Schaltperiodendauer genau zwei Werte, insbesondere Spannungswerte, der Kapazitätsspannung zur Bestimmung der Leistungsabgabe auszuwerten. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache, präzise und reproduzierbare Messmethode bereitgestellt werden.Furthermore, it is proposed that the control unit be provided to evaluate at least two values, in particular voltage values, of the capacitance voltage for determining the power output. In particular, the control unit is provided to evaluate at least the value measured at the beginning of the switch-on time, in particular the voltage value, the capacitance voltage and at least the value measured at the end of the switch-on time, in particular further voltage value, of the capacitance voltage for determining the power output. Particularly preferably, the control unit is provided to evaluate exactly two values, in particular voltage values, of the capacitance voltage for determining the power output per switching cycle duration. As a result, an advantageously simple, precise and reproducible measurement method can be provided.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, aus der Kapazitätsspannung einen Mittelwert der Kapazitätsspannung zu bestimmen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zur Bestimmung des Mittelwerts der Kapazitätsspannung lediglich die Kapazitätsspannung auszuwerten. Unter einem "Mittelwert der Kapazitätsspannung" soll insbesondere eine zeitlich gemittelte Kapazitätsspannung verstanden werden, welche insbesondere einem arithmetischen Mittelwert der Kapazitätsspannung in einem definierten Zeitbereich entspricht. Hierdurch kann eine Leistungsabgabe vorteilhaft einfach bestimmt werden.In a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the control unit is provided to determine an average value of the capacitance voltage from the capacitance voltage. In particular, the control unit is intended to to evaluate only the capacitance voltage to determine the mean value of the capacitance voltage. An "average value of the capacitance voltage" should be understood in particular to mean a time-averaged capacitance voltage, which corresponds in particular to an arithmetic mean value of the capacitance voltage in a defined time range. As a result, a power output can advantageously be easily determined.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, aus der Kapazitätsspannung einen Mittelwert einer gleichgerichteten Netzspannung zu bestimmen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zur Bestimmung des Mittelwerts der gleichgerichteten Netzspannung lediglich die Kapazitätsspannung auszuwerten. In diesem Zusammenhang soll unter einer "gleichgerichteten Netzspannung" insbesondere eine, vorzugsweise von einer Gleichrichtereinheit der Kochfeldvorrichtung, gleichgerichtete Netzspannung, insbesondere Busspannung und/oder am Wechselrichter anliegende Spannung, verstanden werden. Unter einem "Mittelwert der gleichgerichteten Netzspannung" soll insbesondere eine zeitlich gemittelte gleichgerichtete Netzspannung verstanden werden, welche insbesondere einem arithmetischen Mittelwert der gleichgerichteten Netzspannung in einem definierten Zeitbereich entspricht. Hierdurch kann insbesondere auf zusätzliche Spannungsmesseinheiten verzichtet werden, wodurch insbesondere Kosten reduziert werden können.It is also proposed that the control unit is provided to determine from the capacitance voltage an average value of a rectified mains voltage. In particular, the control unit is provided to evaluate only the capacitance voltage for determining the mean value of the rectified mains voltage. In this context, a "rectified mains voltage" should be understood to mean, in particular, a mains voltage, in particular bus voltage and / or voltage applied to the inverter, preferably rectified by a rectifier unit of the hob device. A "mean value of the rectified mains voltage" should be understood in particular to mean a time-average rectified mains voltage, which in particular corresponds to an arithmetic mean value of the rectified mains voltage in a defined time range. As a result, it is possible in particular to dispense with additional stress measuring units, which in particular allows costs to be reduced.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Mittelwert der Kapazitätsspannung und/oder den Mittelwert der gleichgerichteten Netzspannung aus zumindest drei Werten, insbesondere Spannungswerten, der Kapazitätsspannung zu bestimmen. Insbesondere könnte die Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen sein, während einer Schaltperiodendauer und/oder während einer Einschaltzeit wenigstens eines der Wechselrichterschalter zumindest drei Werte, insbesondere Spannungswerte, der Kapazitätsspannung, insbesondere zu zumindest drei unterschiedlichen Zeitpunkten der Schaltperiodendauer, zu messen. Alternativ und/oder zusätzlich könnte die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, zumindest drei Werte, insbesondere Spannungswerte, der Kapazitätsspannung aus zumindest zwei, vorzugsweise unmittelbar aufeinanderfolgenden, Schaltperiodendauern auszuwerten. Hierdurch können insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher Messeinheiten vorteilhaft einfach Betriebsdaten der Kochfeldvorrichtung ermittelt werden.Furthermore, it is proposed that the control unit is provided for determining the mean value of the capacitance voltage and / or the mean value of the rectified mains voltage from at least three values, in particular voltage values, of the capacitance voltage. In particular, the capacitance voltage measuring unit could be provided to measure at least three values, in particular voltage values, of the capacitance voltage, in particular at least three different times of the switching period duration, during a switching period duration and / or during a switch-on time of at least one of the inverter switches. Alternatively and / or additionally, the control unit could be provided with at least three values, in particular voltage values, of Capacitance voltage from at least two, preferably immediately consecutive, to evaluate switching period durations. As a result, in particular without the use of additional measuring units, advantageously simple operating data of the hob device can be determined.

Zudem geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Kochfeldvorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einem Heizmodul, mit zumindest einem Wechselrichter, welcher wenigstens zwei Wechselrichterschalter umfasst und welcher dazu vorgesehen ist, einen Heizstrom bereitzustellen, mit zumindest einer dem Heizmodul zugeordneten Resonanzkapazität und mit zumindest einer Kapazitätsspannungsmesseinheit, welche dazu vorgesehen ist, eine Kapazitätsspannung der Resonanzkapazität zu messen, wobei in zumindest einem Betriebszustand aus der Kapazitätsspannung eine Leistungsabgabe des Heizmoduls bestimmt wird. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere Zeiteffizienz, Messeffizienz und/oder Kosteneffizienz, verbessert, eine Messgenauigkeit erhöht und/oder ein Steueralgorithmus vereinfacht werden.In addition, the invention is based on a method for operating a hob device, in particular an induction hob device, with at least one heating module having at least one inverter, which comprises at least two inverter switches and which is provided to provide a heating current, with at least one heating module associated resonance capacity and with at least one capacitance voltage measuring unit, which is provided to measure a capacitance voltage of the resonant capacitance, wherein in at least one operating state from the capacitance voltage, a power output of the heating module is determined. As a result, in particular an efficiency, in particular time efficiency, measurement efficiency and / or cost efficiency, can be improved, measurement accuracy can be increased and / or a control algorithm can be simplified.

Die Kochfeldvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Kochfeldvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The hob device should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, in order to fulfill a mode of operation described herein, the cooktop apparatus may have a number different from a number of individual elements, components and units mentioned herein.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele 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.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, two embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:

Fig. 1: ein als Induktionskochfeld ausgebildetes Kochfeld mit einer Kochfeldvorrichtung in einer schematischen Draufsicht,
Fig. 2: ein vereinfachtes Schaltbild der Kochfeldvorrichtung,
Fig. 3: ein schematisches Schaubild einiger Signale zur Steuerung der Kochfeldvorrichtung und
Fig. 4: ein vereinfachtes Schaltbild einer weiteren Kochfeldvorrichtung.

Show it:

Fig. 1: a hob designed as an induction hob with a hob device in a schematic plan view,
Fig. 2: a simplified circuit diagram of the hob device,
Fig. 3: a schematic diagram of some signals for controlling the hob device and
Fig. 4: a simplified circuit diagram of another hob device.

Figur 1 zeigt ein beispielhaftes als Induktionskochfeld ausgebildetes Kochfeld 26a in einer schematischen Draufsicht. Das Kochfeld 26a weist im vorliegenden Fall eine Kochfeldplatte mit vier Heizzonen 28a auf. Jede Heizzone 28a ist dazu vorgesehen, genau ein Kochgeschirrelement (nicht dargestellt) zu Erhitzen. FIG. 1 shows an exemplary hob designed as an induction hob 26a in a schematic plan view. The hob 26a has in the present case a hob plate with four heating zones 28a. Each heating zone 28a is intended to heat exactly one cookware element (not shown).

Darüber hinaus umfasst das Kochfeld 26a eine Kochfeldvorrichtung. Die Kochfeldvorrichtung weist eine Bedieneinheit 30a auf. Die Bedieneinheit 30a dient zur Eingabe und/oder Auswahl verschiedener Parameter, wie beispielsweise einer Leistungsstufe, durch einen Benutzer. Zur Steuerung eines Betriebs umfasst die Kochfeldvorrichtung eine Steuereinheit 24a. Die Steuereinheit 24a weist eine Recheneinheit, eine Speichereinheit und ein in der Speichereinheit hinterlegtes Betriebsprogramm auf, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden.In addition, the hob 26a includes a hob device. The hob device has an operating unit 30a. The operating unit 30a serves to input and / or select various parameters, such as a power level, by a user. To control operation, the cooktop apparatus includes a control unit 24a. The control unit 24a has an arithmetic unit, a memory unit and an operating program stored in the memory unit, which is intended to be executed by the arithmetic unit.

Figur 2 zeigt ein schematisches Schaltbild der Kochfeldvorrichtung. Die Kochfeldvorrichtung weist ein Heizmodul 10a auf. Im vorliegenden Fall umfasst das Heizmodul 10a genau ein Heizelement. Das Heizelement ist als Induktor ausgebildet. Das Heizmodul 10a ist im vorliegenden Fall einer der Heizzonen 28a zugeordnet. Alternativ ist denkbar, dass ein Heizmodul mehrere, insbesondere als Induktoren ausgebildete, Heizelemente umfasst und/oder eine Schaltanordnung zum Umschalten zwischen den Heizelementen. In diesem Fall könnte das Heizmodul mehreren und/oder allen Heizzonen zugeordnet sein. FIG. 2 shows a schematic diagram of the hob device. The hob device has a heating module 10a. In the present case, the heating module 10a comprises exactly one heating element. The heating element is designed as an inductor. The heating module 10a is associated with one of the heating zones 28a in the present case. Alternatively, it is conceivable that a heating module comprises a plurality of heating elements, in particular designed as inductors, and / or a switching arrangement for switching between the heating elements. In this case, the heating module could be assigned to several and / or all heating zones.

Darüber hinaus umfasst die Kochfeldvorrichtung eine Energiequelle (nicht dargestellt). Die Energiequelle ist im vorliegenden Fall als Netzanschluss ausgebildet. Ferner umfasst die Kochfeldvorrichtung eine Gleichrichtereinheit (nicht dargestellt). Die Gleichrichtereinheit ist dazu vorgesehen, eine Netzspannung der Energiequelle gleichzurichten und einer Energiespeichereinheit 32a der Kochfeldvorrichtung zuzuführen. Alternativ ist denkbar, eine von einem Netzanschluss verschiedene Energiequelle, insbesondere Spannungsquelle, zu verwenden. Ferner könnte, insbesondere bei Verwendung einer Gleichspannungsquelle, auf eine, insbesondere zusätzliche, Gleichrichtereinheit auch verzichtet werden.In addition, the cooktop apparatus includes an energy source (not shown). The energy source is designed in the present case as a grid connection. Furthermore, the hob device comprises a rectifier unit (not shown). The rectifier unit is intended to rectify a mains voltage of the power source and a To supply energy storage unit 32 a of the hob device. Alternatively, it is conceivable to use an energy source other than a mains connection, in particular a voltage source. Furthermore, in particular when using a DC voltage source, it would also be possible to dispense with a, in particular additional, rectifier unit.

Zudem umfasst die Kochfeldvorrichtung einen Wechselrichter 12a. Der Wechselrichter 12a umfasst zwei Wechselrichterschalter 14a, 16a. Die Wechselrichterschalter 14a, 16a sind zueinander identisch. Die Wechselrichterschalter 14a, 16a sind als bidirektionale, unipolare Halbleiterschalter ausgebildet. Jeder der Wechselrichterschalter 14a, 16a umfasst im vorliegenden Fall ein als IGBT ausgebildetes Wechselrichterschaltelement 34a mit einer dazu parallel geschalteten Diode 36a und einer dazu parallel geschalteten Pufferkapazität 38a. Jeder der Wechselrichterschalter 14a, 16a ist mit einem Mittelabgriff 40a des Wechselrichters 12a elektrisch leitend verbunden. Der Wechselrichter 12a ist dazu vorgesehen, eine pulsierende gleichgerichtete Netzspannung v_B der Energiespeichereinheit 32a in einen hochfrequenten Heizstrom i₀ umzuwandeln, an dem Mittelabgriff 40a bereitzustellen und insbesondere dem Heizmodul 10a zuzuführen. Alternativ ist auch denkbar, Wechselrichterschalter verschieden auszubilden und/oder auf eine zu einem Wechselrichterschaltelement parallel geschaltete Diode und/oder Pufferkapazität zu verzichten.In addition, the hob device comprises an inverter 12a. The inverter 12a includes two inverter switches 14a, 16a. The inverter switches 14a, 16a are identical to each other. The inverter switches 14a, 16a are designed as bidirectional, unipolar semiconductor switches. In the present case, each of the inverter switches 14a, 16a comprises an inverter switching element 34a designed as an IGBT with a diode 36a connected in parallel thereto and a buffer capacitor 38a connected in parallel therewith. Each of the inverter switches 14a, 16a is electrically connected to a center tap 40a of the inverter 12a. The inverter 12a is intended to convert a pulsed rectified mains voltage v _{B of} the energy storage unit 32a into a high-frequency heating current i ₀ , to provide it to the center tap 40a and in particular to feed it to the heating module 10a. Alternatively, it is also conceivable to design inverter switches differently and / or to dispense with a diode and / or buffer capacitor connected in parallel with an inverter switching element.

Ferner umfasst die Kochfeldvorrichtung eine Resonanzkapazität 18a. Die Resonanzkapazität 18a ist als Kondensator ausgebildet. Die Resonanzkapazität 18a weist im vorliegenden Fall eine Kapazität C_r von 1440 nF auf. Die Resonanzkapazität 18a ist dem Heizmodul 10a zugeordnet. Demnach ist die Resonanzkapazität 18a Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises und kann über den Wechselrichter 12a aufgeladen werden.Further, the cooktop device comprises a resonant capacitor 18a. The resonance capacitor 18a is formed as a capacitor. The resonance capacitance 18a in the present case has a capacitance C _r of 1440 nF. The resonance capacity 18a is associated with the heating module 10a. Accordingly, the resonance capacity 18a is part of an electrical resonant circuit and can be charged via the inverter 12a.

Im vorliegenden Fall ist ein erster Anschluss des Wechselrichters 12a mit einem ersten Anschluss der Energiespeichereinheit 32a verbunden. Unter dem Ausdruck "verbunden" soll hier und im Folgenden elektrisch leitend verbunden verstanden werden. Ein zweiter Anschluss des Wechselrichters 12a ist mit einem zweiten Anschluss der Energiespeichereinheit 32a verbunden. Ferner ist der zweite Anschluss des Wechselrichters 12a mit einem zweiten Anschluss der Resonanzkapazität 18a verbunden. Der Mittelabgriff 40a des Wechselrichters 12a ist mit einem ersten Anschluss des Heizmoduls 10a verbunden. Ferner ist ein zweiter Anschluss des Heizmoduls 10a mit einem ersten Anschluss der Resonanzkapazität 18a verbunden. Somit ist das Heizmodul 10a im Brückenzweig zwischen dem Mittelabgriff 40a und der Resonanzkapazität 18a angeordnet. Das Heizmodul 10a wird im vorliegenden Fall in einer Halbbrückenschaltung betrieben. Alternativ ist denkbar, ein Heizmodul in einer Vollbrückenschaltung zu betreiben.In the present case, a first terminal of the inverter 12a is connected to a first terminal of the energy storage unit 32a. The term "connected" should be understood to mean electrically connected here and below. A second terminal of the inverter 12a is connected to a second terminal of Energy storage unit 32a connected. Furthermore, the second terminal of the inverter 12a is connected to a second terminal of the resonance capacitor 18a. The center tap 40a of the inverter 12a is connected to a first terminal of the heating module 10a. Further, a second terminal of the heating module 10a is connected to a first terminal of the resonance capacitor 18a. Thus, the heating module 10a is disposed in the bridge branch between the center tap 40a and the resonance capacitance 18a. The heating module 10a is operated in the present case in a half-bridge circuit. Alternatively, it is conceivable to operate a heating module in a full bridge circuit.

Des Weiteren umfasst die Kochfeldvorrichtung eine Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a. Die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a umfasst im vorliegenden Fall einen Spannungsteiler und einen nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler. Zudem weist die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a eine Datenverbindung zu der Steuereinheit 24a auf. Die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a ist dazu vorgesehen, eine Kapazitätsspannung v_c der Resonanzkapazität 18a zu messen und an die Steuereinheit 24a zu übermitteln. Im vorliegenden Fall ist die Kochfeldvorrichtung frei von weiteren Messeinheiten, insbesondere Spannungs- und/oder Strommesseinheiten. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass eine Kochfeldvorrichtung, insbesondere zusätzlich zu einer Kapazitätsspannungsmesseinheit, weitere Messeinheiten insbesondere Spannungsund/oder Strommesseinheiten, umfasst, insbesondere um eine Betriebssicherheit zu erhöhen.Furthermore, the cooktop device comprises a capacitance voltage measuring unit 22a. The capacitance voltage measuring unit 22a in the present case comprises a voltage divider and a downstream analog-to-digital converter. In addition, the capacitance voltage measuring unit 22a has a data connection to the control unit 24a. The capacitance voltage measuring unit 22a is provided to measure a capacitance voltage v _{c of} the resonance capacitance 18a and to transmit it to the control unit 24a. In the present case, the hob device is free of further measuring units, in particular voltage and / or current measuring units. Alternatively, however, it is also conceivable that a hob device, in particular in addition to a capacitance voltage measuring unit, further measuring units, in particular voltage and / or current measuring units, includes, in particular to increase operational safety.

Figur 3 zeigt ein schematisches Schaubild einiger Signale zur Steuerung der Kochfeldvorrichtung. Eine Ordinatenachse 42a ist als Größenachse dargestellt. Auf einer Abszissenachse 44a ist die Zeit dargestellt. Eine Kurve 46a veranschaulicht die Schaltzustände eines ersten Wechselrichterschalters 14a des Wechselrichters 12a. Eine Kurve 48a veranschaulicht die Schaltzustände eines zweiten Wechselrichterschalters 16a des Wechselrichters 12a. Ein "0"-Pegel definiert dabei einen nicht-leitenden und/oder einen offenen Zustand, während ein "1 "-Pegel einen leitenden und/oder einen geschlossenen Zustand beschreibt. Eine Kurve 50a zeigt eine Ausgangsspannung v₀ des Wechselrichters 12a. Eine Kurve 52a zeigt einen zeitlichen Verlauf des Heizstroms i₀. FIG. 3 shows a schematic diagram of some signals for controlling the hob device. An ordinate axis 42a is shown as a size axis. The time is shown on an abscissa axis 44a. A curve 46a illustrates the switching states of a first inverter switch 14a of the inverter 12a. A curve 48a illustrates the switching states of a second inverter switch 16a of the inverter 12a. A "0" level defines a non-conductive and / or an open state, while a "1" level describes a conductive and / or a closed state. A curve 50a shows an output voltage v _{0 of} the inverter 12a. A curve 52a shows a time profile of the heating current i ₀ .

Die Steuereinheit 24a ist dazu vorgesehen, die Wechselrichterschalter 14a, 16a in einem Betriebszustand abwechselnd und periodisch zu schalten. Die Steuereinheit 24a ist dazu vorgesehen, die Wechselrichterschalter 14a, 16a in einem Betriebszustand mit einer Schaltfrequenz f_sw zu schalten. Die Schaltfrequenz f_sw beträgt im vorliegenden Fall etwa 75 kHz. Somit ist zu wenigstens einem ersten Zeitpunkt der erste Wechselrichterschalter 14a offen und der zweite Wechselrichterschalter 16a geschlossen und zu wenigstens einem zweiten, insbesondere von dem ersten Zeitpunkt verschiedenen, Zeitpunkt der erste Wechselrichterschalter 14a geschlossen und der zweite Wechselrichterschalter 16a offen.The control unit 24a is provided to switch the inverter switches 14a, 16a in an operating state alternately and periodically. The control unit 24a is provided to switch the inverter switches 14a, 16a in an operating state with a switching frequency _fsw . The switching frequency f _sw in the present case is about 75 kHz. Thus, at least a first time, the first inverter switch 14a is open and the second inverter switch 16a is closed and the first inverter switch 14a closed and the second inverter switch 16a open for at least a second time, in particular different from the first time.

Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 24a dazu vorgesehen, aus der Kapazitätsspannung v_c der Resonanzkapazität 18a eine Leistungsabgabe P₀ des Heizmoduls 10a zu bestimmen. Die Leistungsabgabe P₀ entspricht dabei einer Heizleistung des Heizmoduls 10a, welche in zumindest einem Betriebszustand, einem auf der Kochfeldplatte aufgestellten Kochgeschirr zugeführt wird und zu einem Erhitzen des Kochgeschirrs dient. Dabei ist die Steuereinheit 24a dazu vorgesehen, zur Bestimmung der Leistungsabgabe P₀ lediglich die Kapazitätsspannung v_c der Resonanzkapazität 18a auszuwerten.In the present case, the control unit 24 is provided to determine ₀ the heating module 10a from the capacitor voltage V _c of the resonance capacitor 18a has a power output P. The power output P ₀ corresponds to a heating power of the heating module 10 a, which is supplied in at least one operating state, a set up on the cooking plate cookware and serves to heat the cookware. In this case, the control unit 24a is provided to evaluate only the capacitance voltage v _{c of} the resonance capacitance 18a for determining the power output P ₀ .

Die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a ist dazu vorgesehen, während einer Schaltperiodendauer T_sw des ersten Wechselrichterschalters 14a genau zwei Werte der Kapazitätsspannung v_c zu messen. Die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a ist dazu vorgesehen, während jeder Schaltperiodendauer T_sw des ersten Wechselrichterschalters 14a genau zwei Werte der Kapazitätsspannung v_c zu messen. Im vorliegenden Fall ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a dazu vorgesehen, während jeder Einschaltzeit T₀ des ersten Wechselrichterschalters 14a genau zwei Werte der Kapazitätsspannung v_c zu messen. Ein Tastgrad D des ersten Wechselrichterschalters 14a beträgt im vorliegenden Fall 0,5. Die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, einen Wert der Kapazitätsspannung v_c zu einem Einschaltzeitpunkt t₁ des ersten Wechselrichterschalters 14a zu messen. Demnach ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a dazu vorgesehen, einen Wert der Kapazitätsspannung v_c gleichzeitig mit einem Beginn einer Einschaltzeit T₀ des ersten Wechselrichterschalters 14a zu messen. Ferner ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a dazu vorgesehen, einen weiteren Wert der Kapazitätsspannung v_c zu einem Ausschaltzeitpunkt t₂ des ersten Wechselrichterschalters 14a zu messen. Demnach ist die Kapazitätsspannungsmesseinheit 22a dazu vorgesehen, einen weiteren Wert der Kapazitätsspannung v_c gleichzeitig mit einem Ende einer Einschaltzeit T₀ des ersten Wechselrichterschalters 14a zu messen. Alternativ ist denkbar, dass eine Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen ist, während einer Schaltperiodendauer und/oder während einer Einschaltzeit wenigstens eines der Wechselrichterschalter zumindest drei, zumindest vier und/oder zumindest fünf Werte einer Kapazitätsspannung zu messen. Zudem ist denkbar, Werte einer Kapazitätsspannung zu einem Einschaltzeitpunkt und/oder einem Ausschaltzeitpunkt eines zweiten Wechselrichterschalters zu bestimmen. Ferner könnte eine Kapazitätsspannungsmesseinheit dazu vorgesehen sein, zumindest einen Wert einer Kapazitätsspannung zu einem anderen Zeitpunkt zu messen.The capacitance voltage measuring unit 22a is provided to measure exactly two values of the capacitance voltage V _c during a switching period T _sw of the first inverter switch 14a. The capacitance voltage measuring unit 22a is provided during each switching period T _sw of the first inverter switch 14a to measure exactly two values of the capacitor voltage V _c. In this case, the capacitor voltage measuring unit 22a is provided to each on-time during T ₀ of the first inverter switch 14a accurately measure two values of the capacitor voltage V _c. A duty cycle D of the first inverter switch 14a in the present case is 0.5. The capacitance voltage measuring unit 22a is provided in the present case to measure a value of the capacitance voltage v _c at a switch-on time t _{1 of} the first inverter switch 14a. Thus, the capacitance voltage measuring unit 22a is provided to set a value of Capacitance voltage v _c to measure simultaneously with a start of a turn-on time T _{0 of} the first inverter switch 14a. Furthermore, the capacitance voltage measuring unit 22a is provided to measure a further value of the capacitance voltage v _c at a switch-off time t _{2 of} the first inverter switch 14a. Accordingly, the capacitance voltage measuring unit 22a is provided to measure a further value of the capacitance voltage v _c simultaneously with an end of a switch-on time T _{0 of} the first inverter switch 14a. Alternatively, it is conceivable that a capacitance voltage measuring unit is provided to measure at least three, at least four and / or at least five values of a capacitance voltage during a switching period duration and / or during a switch-on time of at least one of the inverter switches. In addition, it is conceivable to determine values of a capacitance voltage at a switch-on time and / or a switch-off time of a second inverter switch. Furthermore, a capacitance voltage measuring unit could be provided to measure at least one value of a capacitance voltage at another time.

Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 24a dazu vorgesehen, zur Bestimmung der Leistungsabgabe P₀ pro Schaltperiodendauer T_sw eines der Wechselrichterschalter 14a, 16a genau zwei Werte der Kapazitätsspannung v_c auszuwerten. Die Steuereinheit 24a ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, einen zu Beginn der Einschaltzeit T₀ gemessenen Wert der Kapazitätsspannung v_c und einen am Ende der Einschaltzeit T₀ gemessenen weiteren Wert der Kapazitätsspannung v_c zur Bestimmung der Leistungsabgabe P₀ des Heizmoduls 10a auszuwerten. Die Steuereinheit 24a ist dabei dazu vorgesehen, die Leistungsabgabe P₀ des Heizmoduls 10a anhand folgender Gleichung, welche insbesondere lediglich von einer Variablen, insbesondere der Kapazitätsspannung v_c, abhängt, zu bestimmen: $P_{0} = \frac{f_{sw} \cdot C_{r} \cdot V_{Mc}}{D} \cdot [v_{c} (t = {DT}_{sw}) - v_{c} (t = 0)]$

In the present case, the control unit 24a is provided to evaluate exactly two values of the capacitance voltage v _c for determining the power output P ₀ per switching cycle duration T _{sw of} one of the

inverter switches

14a, 16a. The control unit 24a is provided in the present case to a measured at the beginning of the switch-on time T ₀ of the capacitor voltage V _c and a measured at the end of the on time T ₀ further value of the capacitance voltage V _c for determining the power output P ₀ of the heating module 10a analyze. The control unit 24a is provided for determining the power output P _{0 of} the heating module 10a on the basis of the following equation, which depends in particular only on one variable, in particular the capacitance voltage v _c :

P_{0} = \frac{f_{sw} \cdot C_{r} \cdot V_{Mc}}{D} \cdot [v_{c} (t = {DT}_{sw}) - v_{c} (t = 0)]

Die Leistungsabgabe P₀ setzt sich dabei aus der Schaltfrequenz f_sw und/oder der Schaltperiodendauer T_sw, der Kapazität C_r, dem Tastgrad D, einem Mittelwert V_Mc der Kapazitätsspannung v_c sowie einer Differenz des am Ende der Einschaltzeit T₀ gemessenen weiteren Werts der Kapazitätsspannung v_c und des zu Beginn der Einschaltzeit T₀ gemessenen Werts der Kapazitätsspannung v_c zusammen. Gleichung 1 lässt sich dabei insbesondere aus folgenden Gleichungen für die Leistungsabgabe P₀ und die Kapazitätsspannung v_c ableiten. $P_{0} = f_{sw} \cdot \int_{0}^{T_{sw}} v_{0} \cdot i_{0} (t) dt = f_{sw} \frac{V_{Mc}}{D} \cdot \int_{0}^{D T_{sw}} \cdot i_{0} (t) dt$

v_{c} (t) = V_{Mc, 0} + \frac{1}{C_{r}} \int_{t} i_{0} (t) dt

The power output P ₀ is made up of the switching frequency f _sw and / or the switching period T _sw , the capacitance C _r , the duty cycle D, an average value V _{Mc of} the capacitance voltage v _c and a difference of the further value measured at the end of the switch-on time T ₀ the capacitance voltage v _c and the value of the capacitance voltage v _c measured at the beginning of the switch-on time T ₀ . Equation 1 can be derived in particular from the following equations for the power output P ₀ and the capacitance voltage v _c .

P_{0} = f_{sw} \cdot \int_{0}^{T_{sw}} v_{0} \cdot i_{0} (t) dt = f_{sw} \frac{V_{Mc}}{D} \cdot \int_{0}^{D T_{sw}} \cdot i_{0} (t) dt

v_{c} (t) = V_{Mc . 0} + \frac{1}{C_{r}} \int_{t} i_{0} (t) dt

Dabei ist die Steuereinheit 24a ferner dazu vorgesehen, aus der Kapazitätsspannung v_c den Mittelwert V_Mc der Kapazitätsspannung v_c zu bestimmen. Der Mittelwert V_Mc der Kapazitätsspannung v_c ergibt sich dabei durch folgenden Zusammenhang: $V_{Mc} = f_{sw} \int_{t} v_{c} (t) dt$

In this case, the control unit 24a is further provided to determine the mean value V _{Mc of} the capacitance voltage v _c from the capacitance voltage v _c . The mean value V _{Mc of} the capacitance voltage v _c is given by the following relationship:

V_{Mc} = f_{sw} \int_{t} v_{c} (t) dt

Des Weiteren ist die Steuereinheit 24a dazu vorgesehen, den Mittelwert V_Mc der Kapazitätsspannung v_c aus zumindest drei Werten der Kapazitätsspannung v_c zu bestimmen. Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 24a dazu vorgesehen, die zumindest drei Werte der Kapazitätsspannung v_c aus zumindest zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schaltperiodendauern T_sw auszuwerten. Alternativ könnten jedoch auch mehrere Werte einer Kapazitätsspannung pro Schaltperiodendauer bestimmt werden.Furthermore, the control unit 24a is provided to determine the mean value V _{Mc of} the capacitance voltage v _c from at least three values of the capacitance voltage v _c . In the present case, the control unit 24a is provided to evaluate the at least three values of the capacitance voltage v _c from at least two immediately consecutive switching period durations T _sw . Alternatively, however, several values of a capacitance voltage per switching cycle duration could also be determined.

Ferner ist die Steuereinheit 24a dazu vorgesehen, aus der Kapazitätsspannung v_c einen Mittelwert V_MB einer gleichgerichteten Netzspannung v_B zu bestimmen. Dabei gilt: $V_{MB} = \frac{V_{Mc}}{D}$

Furthermore, the control unit 24a is provided to determine an average value V _{MB of} a rectified mains voltage v _B from the capacitance voltage v _c . Where:

V_{MB} = \frac{V_{Mc}}{D}

Ferner ist die Steuereinheit 24a im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, insbesondere lediglich, aus der Kapazitätsspannung v_c den Heizstrom i₀ zu bestimmen. Zudem ist die Steuereinheit 24a im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, insbesondere lediglich, aus der Kapazitätsspannung v_c die Ausgangsspannung v₀ des Wechselrichters 12a zu bestimmen. Hierdurch können sämtliche Betriebsdaten des Kochfelds 26a ausgewertet werden, wobei auf zusätzliche Messeinheiten verzichtet werden kann.Furthermore, the control unit 24a is provided in the present case, in particular only, to determine the heating current i ₀ from the capacitance voltage v _c . In addition, the control unit 24a is provided in the present case, in particular only, from the capacitance voltage v _c to determine the output voltage v _{0 of} the inverter 12a. As a result, all operating data of the hob 26a can be evaluated, it being possible to dispense with additional measuring units.

In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnung und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figuren 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.In the FIG. 4 a further embodiment of the invention is shown. The following description and the drawing are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, with respect to the same reference components, in particular with respect to components with the same reference numerals, in principle also to the drawing and / or the description of the other embodiment, in particular of FIGS. 1 to 3 , can be referenced. To distinguish the embodiments of the letter a is the reference numerals of the embodiment in the FIGS. 1 to 3 readjusted. In the embodiment of FIG. 4 the letter a is replaced by the letter b.

Das weitere Ausführungsbeispiel der Figur 4 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Anzahl an Resonanzkapazitäten 18b, 20b.The further embodiment of the FIG. 4 differs from the previous embodiment, at least substantially by a number of resonance capacitances 18b, 20b.

Im vorliegenden Fall umfasst die Kochfeldvorrichtung eine erste Resonanzkapazität 18b und eine zweite Resonanzkapazität 20b. Die Resonanzkapazitäten 18b, 20b sind in Reihe geschaltet. Die Resonanzkapazitäten 18b, 20b sind zueinander identisch. Ein Mittelabgriff 54b der Resonanzkapazitäten 18b, 20b ist mit einem zweiten Anschluss eines Heizmoduls 10b verbunden. In diesem Fall entspricht eine Kapazitätsspannung v_c einer Spannung zwischen einem definierten Potentialwert an dem Mittelabgriff 54b und einem Massepotential.In the present case, the cooktop apparatus comprises a first resonant capacitance 18b and a second resonant capacitance 20b. The resonance capacitances 18b, 20b are connected in series. The resonance capacitances 18b, 20b are identical to each other. A center tap 54b of the resonant capacitances 18b, 20b is connected to a second terminal of a heating module 10b. In this case, a capacitance voltage v _c corresponds to a voltage between a defined potential value at the center tap 54 b and a ground potential.

Bezugszeichenreference numeral

1010: Heizmodulheating module
1212: Wechselrichterinverter
1414: WechselrichterschalterInverter switch
1616: WechselrichterschalterInverter switch
1818: Resonanzkapazitätresonant capacitance
2020: Resonanzkapazitätresonant capacitance
2222: KapazitätsspannungsmesseinheitCapacitance voltage measurement unit
2424: Steuereinheitcontrol unit
2626: Kochfeldhob
2828: Heizzoneheating zone
3030: Bedieneinheitoperating unit
3232: EnergiespeichereinheitEnergy storage unit
3434: WechselrichterschaltelementInverter switching element
3636: Diodediode
3838: Pufferkapazitätbuffering capacity
4040: Mittelabgriffcenter tap
4242: Ordinatenachseaxis of ordinates
4444: Abszissenachseabscissa
4646: KurveCurve
4848: KurveCurve
5050: KurveCurve
5252: KurveCurve
5454: Mittelabgriffcenter tap
C_r C _r: Kapazitätcapacity
DD: Tastgradduty cycle
f_sw f _sw: Schaltfrequenzswitching frequency
i₀ i ₀: Heizstromheating
P₀ P ₀: Leistungsabgabepower output
T₀ T ₀: Einschaltzeiton time
T_sw T _sw: SchaltperiodendauerCycle time
t₁ t ₁: Einschaltzeitpunktswitch-on
t₂ t ₂: Ausschaltzeitpunktoff time
v₀ v ₀: Ausgangsspannungoutput voltage
v_B v _B: gleichgerichtete Netzspannungrectified mains voltage
v_c v _c: Kapazitätsspannungcapacitance voltage
V_Mc V _Mc: MittelwertAverage
V_MB V _MB: MittelwertAverage

Claims

Hob device comprising at least one heating module (10a; 10b), at least one inverter (12a; 12b) comprising at least two inverter switches (14a, 16a; 14b, 16b) and arranged to provide at least one heating current (i ₀ ), with at least one resonance capacitance (18a; 18b, 20b) associated with the heating module (10a; 10b) having at least one capacitance voltage measuring unit (22a; 22b) which is provided with a capacitance voltage (v _c ) of the resonant capacitance (18a; 18b, 20b) and with at least one control unit (24a, 24b), characterized in that the control unit (24a, 24b) is provided in at least one operating state from the capacitance voltage (v _c ) a power output (P ₀ ) of the heating module (10a; 10b).

Cooking field device according to claim 1, characterized in that the control unit (24a, 24b) is provided to evaluate only the capacitance voltage (v _c ) for determining the power output (P ₀ ).

Cooking field device according to claim 1 or 2, characterized in that the capacitance voltage measuring unit (22a; 22b) is provided for exactly two values of the capacitance voltage (v _c ) during a switching period duration (T _sw ) of at least one of the inverter switches (14a, 16a; 14b, 16b) ) to eat.

Cooking field device according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitance voltage measuring unit (22a; 22b) is provided for exactly two values of the capacitance voltage (v _c ) during a switch-on time (T ₀ ) of one of the inverter switches (14a, 16a; 14b, 16b). to eat.

Hob device according to claim 3 or 4, characterized in that the capacitance voltage measuring unit (22a; 22b) is provided to measure a value of the capacitance voltage (v _c ) at the beginning of a switch-on time (T ₀ ) of one of the inverter switches (14a, 16a; 14b, 16b) to eat.

Hob device according to claim 3 to 5, characterized in that the capacitance voltage measuring unit (22a; 22b) is provided to measure a value of the capacitance voltage (v _c ) at the end of a switch-on time (T ₀ ) of one of the inverter switches (14a, 16a; 14b, 16b) to eat.

Cooking field device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (24a, 24b) is provided to evaluate at least two values of the capacitance voltage (v _c ) for determining the power output (P ₀ ).

Cooking field device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (24a, 24b) is provided to determine from the capacitance voltage (v _c ) an average value (V _Mc ) of the capacitance voltage (v _c ).

Cooking field device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (24a, 24b) is provided to determine from the capacitance voltage (v _c ) an average value (V _MB ) of a rectified mains voltage (v _B ).

Cooking field device according to claim 8 or 9, characterized in that the control unit (24a, 24b) is provided for determining the mean value (V _Mc ) of the capacitance voltage (v _c ) and / or the mean value (V _MB ) of the rectified mains voltage (v _B ). from at least three values of the capacitance voltage (v _c ).

Cooking hob (26a, 26b) with at least one hob device according to one of the preceding claims.

Method for operating a hob device, in particular according to one of claims 1 to 10, with at least one heating module (10a, 10b), with at least one inverter (12a, 12b), which comprises at least two inverter switches (14a, 16a, 14b, 16b) and which is intended to provide a heating current (i ₀ ), with at least one resonance capacitance (18a; 18b, 20b) associated with the heating module (10a; 10b) and at least one capacitance voltage measuring unit (22a; 22b) provided with a capacitance voltage (v _c ) the resonance capacitance (18a; 18b, 20b) to be measured, characterized in that in at least one operating state from the capacitance voltage (v _c ) a power output (P ₀ ) of the heating module (10a; 10b) is determined.