EP3111723B1 - Kochfeld mit einer mehrzahl von heizelementen - Google Patents

Kochfeld mit einer mehrzahl von heizelementen Download PDF

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EP3111723B1
EP3111723B1 EP15710000.9A EP15710000A EP3111723B1 EP 3111723 B1 EP3111723 B1 EP 3111723B1 EP 15710000 A EP15710000 A EP 15710000A EP 3111723 B1 EP3111723 B1 EP 3111723B1
Authority
EP
European Patent Office
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cookware element
control unit
heating zone
case
cookware
Prior art date
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Active
Application number
EP15710000.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3111723A1 (de
Inventor
Carlos Franco Gutierrez
Teresa Del Carmen Marzo Alvarez
David Paesa García
Beatriz Villanueva Valero
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Publication of EP3111723A1 publication Critical patent/EP3111723A1/de
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Publication of EP3111723B1 publication Critical patent/EP3111723B1/de
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
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    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B2213/03—Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate
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    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hob according to the preamble of claim 1 and a hob with a plurality of heating elements according to the preamble of claim 12.
  • So-called matrix cooktops with a multiplicity of small and identically constructed heating elements are known from the state of the art, which are arranged in a grid.
  • One of the distinguishing features of such cooktops is the ability to form from one or more such heating elements a flexible heating zone adapted to the size, shape and position of a cookware element placed on the cooktop. The user can therefore position the cookware element largely freely, and the assignment of different heating elements, in particular inductors of an induction hob, to the cookware element is automatically such that those heating elements that can heat the cookware element most effectively, this cookware element or on this cookware element be assigned adapted heating zone.
  • the pamphlets WO 2009/049989 A1 and EP2211591 A1 disclose a method for operating a hob according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to provide a working method for operating a hob with freely definable heating zones, which has improved ease of use.
  • the invention is particularly based on a method for operating a hob with a plurality of heating elements.
  • the method comprises detecting a cookware element by a detection arrangement, forming a heating zone adapted to the detected cookware element from one or more heating elements, and setting at least one setpoint temperature of the heating zone by means of a user interface.
  • an operation involving the removal of the cooking utensil element from an initial position and the subsequent placement of the cooking utensil element in an end position is detected by the detection arrangement.
  • the control unit with the aid of the detection arrangement identifies the process as a whole and as a unit and does not interpret the process of removing the cooking utensil element and the process of setting up the cooking utensil element as two separate processes.
  • the method therefore further comprises associating the operation with one of at least two cases by the control unit. The process is interpreted in a first case as a movement of the same cooking utensil element from the initial position to the end position.
  • the control unit automatically recognizes that it is not about moving the same cooking utensil element, but removing a cooking utensil and setting up a new cookware element.
  • the control unit moves the heating zone from the region of the initial position into the region of the end position.
  • the heating zone new heating elements are assigned and at least a portion of the heating zone originally assigned heating elements is removed or deactivated.
  • the originally set target temperature for the displaced heating zone is taken over by the control unit.
  • the target temperature is set by the control unit to a default value. The default value is in particular zero.
  • the hob is operated with a temperature control.
  • a setpoint temperature is set indirectly by the user, for example by selecting a cooking program, or directly, for example by directly setting the desired cooking temperature.
  • the actual temperature determined with the aid of temperature sensors is used by the hob as a control parameter.
  • further operating parameters of the heating zone can be adopted, for example timer settings, such as a remaining running time. If on the heating zone more complex cooking programs cooking programs that have been interrupted by the movement of the cookware can be continued on the displaced heating zone.
  • control unit determines a further operating parameter of the process and assigns the process in the first case depending on the further operating parameter to one of at least two sub-cases:
  • the at least one set target temperature together with at least one associated control parameter for the relocated heating zone is taken over.
  • the at least one set target temperature for the displaced heating zone is adopted and at least one associated control parameter is newly determined as a function of the further operating parameter.
  • the further operating parameter is, for example, a cooking program, a temperature range and / or a sensor type.
  • the sensor type available for the displaced heating zone for example, the cooking temperature or the frying temperature sensor, recalibration of the temperature control is required. This circumstance is taken into account by the training.
  • the assignment of the process to one of the cases takes place on the basis of at least one parameter which can be set by the user via the user interface.
  • the control unit can determine a parameter for the process, compare this parameter with the parameter and perform the assignment or case distinction depending on the result of this comparison.
  • the control unit may determine suitable parameters, for example, if it determines a spatial distance between the starting position and the end position of the process. This distance can be used when assigning the operation to the different cases. Shifts by comparatively short distances are often unintentional, so that the adoption of the operating parameters of the heating zone corresponds to the user's request.
  • control unit may also determine a time interval between the removal of the cooking utensil element from the initial position and the setting up of the cooking utensil element in the final position and the assignment of the process depending on the time interval.
  • a large time interval speaks in favor of the user's desire to interrupt the original cooking process and to start a new cooking process, while moving or changing the cooking utensil element in a short time interval usually reflects the user's desire not to cook as much as possible interrupt.
  • the time in which the converted or displaced cookware element remains unheated can be shortened by the automatic adoption of the operating parameters.
  • the case of a displacement of the same cooking utensil element can be easily distinguished from the setting up of another cooking utensil element by the control unit, when the control unit determines a size and / or shape of the cookware element removed from the initial position with a size and / or shape of the cooking utensil element placed on the end position compares. If the differences in size and shape are within a measurement accuracy of the detection assembly, it is likely to be the same cookware element, while otherwise being a different cookware element, so that adoption of the operating parameters for the new cookware element is unlikely to be desired.
  • Another feature that can be used to identify the cooking utensil element is the material properties of the cookware element. These can be measured by the detection arrangement and used by the control unit to identify the cookware element.
  • the user can select by an input in the user interface, whether the set operating parameters or the set operating parameters for the relocated heating zone to be adopted or not.
  • the intervention of the user in cases of doubt, a misinterpretation of the process, which could upset the user, can be avoided.
  • control unit can set a speed of movement of the cookware element from the initial position to the final position detect and determine the temperature of the cookware element. Both parameters can be used to classify the process and / or to identify the cookware element.
  • the cooktop comprises a plurality of heating elements, a detection arrangement, a control unit and a user interface.
  • FIG. 1 shows an induction hob with a plurality of heating elements designed as inductors 10.
  • the inductors 10 are arranged in a uniform grid, identical in construction and can be operated by a control unit 18 substantially independently of each other.
  • the control unit 18 is a universally programmable arithmetic unit that generates control signals for operating one or more power electronics assemblies 28.
  • the power electronics assemblies 28 include a plurality of inverters 40, a filter 42, and a rectifier 44.
  • a switching arrangement 48 connects the inverters 40 to different inductors 10.
  • the inverters 40 generate a high-frequency heating current that flows through the inductors 10 and generates a high-frequency magnetic field.
  • the magnetic field creates eddy currents in a bottom of a cooking utensil element 12 placed on the hob, which heat the cookware element 12.
  • the heating power generated by the inductors 10 may be adjusted by varying a frequency and / or amplitude of the heating current generated by the inverters 40.
  • the control unit 18 uses the inductors 10 as a detection arrangement 14 for detecting the cookware elements 12 placed on the hob. For this purpose, the control unit 18 measures the influence of the cookware elements 12 on the inductance of the inductors 10 and of the inductors 10 and the bottom of the cookware element 12 existing overall system. Furthermore, the electrical losses in the bottom of the cookware element 12 lead to a frequency-dependent resistance or loss angle in the inductors 10. These loss angles can be used in addition to the detection of the cookware element 12 or for measuring material properties of its ferromagnetic ground.
  • the control unit 18 can in particular determine a degree of overlap between the bottom of the cookware element 12 and each of the inductors 10 and determine the position, size and shape of the bottom of the cookware element 12 from these measured variables. Depending on these data, the control unit 18 forms for each cookware element 12 a heating zone 16 which is adapted in size, shape and position to the size, shape and position of the detected cookware element 12. The control unit 18 combines those inductors 10, which are covered by the bottom of the cooking utensil element 12 for more than a predetermined proportion, to the heating zone 16 which is assigned to the relevant cookware element 12.
  • this comprises a user interface 26, on which the control unit 18 visualizes the heating zones 16 adapted to the detected cookware elements 12.
  • the user can set a desired temperature and other operating parameters, for example a timer running time or a time for automatically switching off the heating zone 16, via the user interface 26 to each heating zone 16.
  • the hob determines an actual temperature.
  • the actual temperature is formed by a detected cooking temperature, ie in particular by a cooking utensil temperature.
  • the hob has sensor units arranged below the hob plate and having at least one temperature sensor. Alternatively or additionally, it would also be possible to provide a sensor unit which is arranged at least partially above the hob plate and detects the actual temperature by means of infrared.
  • a temperature automatic unit is provided to control the actual temperature to the target temperature.
  • the temperature automatic unit can also be designed as a cooking program automatic unit that regulates different cooking programs with different temporal temperature profiles.
  • FIG. 2 schematically shows a procedure for a temperature control.
  • the user sets a desired target temperature via a user interface.
  • the set target temperature is compared via a differentiator 30 with the actual temperature.
  • a delta temperature target temperature - actual temperature is determined.
  • a control unit 32 determines the required heating power to achieve the delta temperature and controls the heating zone accordingly.
  • a cookware temperature is determined by a temperature sensor 34. Since the temperature sensor can not determine the temperature of the cooking product in this exemplary embodiment, a temperature of the cooking appliance determines a temperature of the cooking appliance. This cooking temperature is the actual temperature and is supplied to the differentiator 30. In a predetermined time cycle, this control loop is repeated until the heating of the heating zone is stopped.
  • the parameters of the control unit 32 and the temperature estimation unit 36 should be calibrated depending on a selected cooking program and the sensor type used.
  • a cooking sensor is designed for a lower temperature range below 120 ° Celsius, as a Bratsensor, which is designed for a temperature range well above 120 ° Celsius.
  • a cooking program for steaming vegetables differs significantly from a cooking program for frying potatoes. In the first case, a gentle and even heating in a lower temperature range is important, while in the second case it is important to heat up quickly and maintain a high temperature range.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a process sequence according to the invention.
  • the temperature control of a heating zone of a hob is started after the user has entered a desired set temperature.
  • the control unit and the temperature estimation unit are switched off FIG. 2 calibrated 52.
  • the heating zone is briefly subjected to a predetermined power for calibration and then measured the temperature for calibration. Parameters for the calibration are determined from the relationship between this applied power and the measured temperature.
  • the heating zone as in FIG. 2 described, heated 54.
  • the detection arrangement detects the position, size and shape of the cookware element in regular cycles, in particular with cycle times of less than one second.
  • the measurement data are stored so that a change in position can be detected immediately by comparing the previous measurement data with the current measurement data.
  • a timer or time detection algorithm of the control unit starts to run. If, within a predetermined time of about 10 seconds, the setting up of the cookware element in the end position is detected, the method is continued with step 60. Otherwise, the cooking process is ended 58.
  • step 60 further operating parameters, for example the selected cooking program, are determined by the control unit. If the selected cooking program is provided for a temperature range of less than 110 ° C, and thus the temperature sensors installed in a regular grid between the inductors are used for the measurement, the control parameters remain unchanged and can be adopted unchanged for the temperature control of the new heating zone selected cooking program for a temperature range of over 120 ° C provided 64 and thus irregularly built Brattemperatursensoren be used for the measurement, the control parameters for the new heating zone at least partially recalibrated 68. In this embodiment, the recalibration of the control parameters is dependent on the relative position between the Brattemperatursensoren and the cooking utensils. The remaining control parameters remain unchanged 70.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Kochfeld mit einer Mehrzahl von Heizelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Matrix-Kochfelder mit einer Vielzahl von kleinen und baugleichen Heizelementen bekannt, die in einem Raster angeordnet sind. Eines der kennzeichnenden Merkmale solcher Kochfelder ist die Möglichkeit, aus einem oder mehreren solcher Heizelemente eine flexible, an die Größe, Form und Position eines auf das Kochfeld aufgestellten Kochgeschirrelements angepasste Heizzone zu bilden. Der Benutzer kann daher das Kochgeschirrelement weitgehend frei positionieren, und die Zuordnung von verschiedenen Heizelementen, insbesondere von Induktoren eines Induktionskochfelds, zu dem Kochgeschirrelement erfolgt automatisch derart, dass diejenigen Heizelemente, die das Kochgeschirrelement am effektivsten heizen können, diesem Kochgeschirrelement bzw. einer an dieses Kochgeschirrelement angepassten Heizzone zugeordnet werden. Die Druckschriften WO 2009/049989 A1 und EP2211591 A1 offenbaren ein Verfahren zum Betreiben eines Kochfeldes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsverfahren zum Betreiben eines Kochfelds mit frei definierbaren Heizzonen bereitzustellen, das einen verbesserten Bedienkomfort hat.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und durch ein Kochfeld nach dem Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds mit einer Mehrzahl von Heizelementen. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines Kochgeschirrelements durch eine Detektionsanordnung, das Bilden einer an das detektierte Kochgeschirrelement angepassten Heizzone aus einem Heizelement oder mehreren Heizelementen und das Einstellen wenigstens einer Soll-Temperatur der Heizzone mittels einer Benutzerschnittstelle.
  • Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass ein Vorgang, der das Entfernen des Kochgeschirrelements von einer Anfangsposition und das anschließende Aufstellen des Kochgeschirrelements in einer Endposition umfasst, durch die Detektionsanordnung detektiert wird. Dabei ist es wesentlich, dass die Steuereinheit mit Hilfe der Detektionsanordnung den Vorgang als Ganzes und als Einheit identifiziert und nicht den Vorgang des Entfernens des Kochgeschirrelements und den Vorgang des Aufstellens des Kochgeschirrelements als zwei getrennte Vorgänge interpretiert. Das Verfahren umfasst daher ferner das Zuordnen des Vorgangs zu einem von wenigstens zwei Fällen durch die Steuereinheit. Dabei wird der Vorgang in einem ersten Fall als eine Bewegung desselben Kochgeschirrelements aus der Anfangsposition in die Endposition interpretiert. In weiteren Fällen erkennt die Steuereinheit selbsttätig, dass es sich nicht um das Verschieben desselben Kochgeschirrelements, sondern um das Entfernen eines Kochgeschirrelements und das Aufstellen eines neuen Kochgeschirrelements handelt. Zumindest im ersten Fall der Verschiebung desselben Kochgeschirrelements verlagert die Steuereinheit die Heizzone aus dem Bereich der Anfangsposition in den Bereich der Endposition. Dazu werden der Heizzone neue Heizelemente zugeordnet und zumindest ein Teil der ursprünglich der Heizzone zugeordneten Heizelemente wird entfernt bzw. deaktiviert. Zumindest im ersten Fall, der eine Verschiebung desselben Kochgeschirrelements betrifft, wird die ursprünglich eingestellte Soll-Temperatur für die verlagerte Heizzone durch die Steuereinheit übernommen. In dem weiteren Fall wird die Soll-Temperatur durch die Steuereinheit auf einen Vorgabewert gesetzt. Der Vorgabewert ist insbesondere Null. Vorliegend wird das Kochfeld mit einer Temperaturregelung betrieben. Eine Soll-Temperatur wird durch den Benutzer mittelbar, beispielsweise durch Auswahl eines Kochprogramms, oder unmittelbar, beispielsweise durch direkte Einstellung der gewünschten Gartemperatur, eingestellt. Die mit Hilfe von Temperatursensoren ermittelte Ist-Temperatur wird von dem Kochfeld als Regelungsparameter genutzt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Neueinstellung der Soll-Temperatur nach einem Verschieben des Kochgeschirrs entfallen, wodurch der Bedienkomfort deutlich verbessert wird.
  • Neben der gemäß der Erfindung übernommenen Soll-Temperatur können weitere Betriebsparameter der Heizzone übernommen werden, beispielsweise Timer-Einstellungen, wie eine Restlaufzeit. Falls auf der Heizzone komplexere Kochprogramme ablaufen, können Kochprogramme, die durch das Verschieben des Kochgeschirrelements unterbrochen wurden, auf der verlagerten Heizzone fortgesetzt werden.
  • Vorteilhaft ermittelt die Steuereinheit einen weiteren Betriebsparameter des Vorgangs und ordnet den Vorgang im ersten Fall abhängig von dem weiteren Betriebsparameter einem von wenigstens zwei Unterfällen zu: In einem ersten Unterfall wird die wenigstens eine eingestellte Soll-Temperatur zusammen mit zumindest einem zugehörigen Regelungsparameter für die verlagerte Heizzone übernommen wird. In einem zweiten Unterfall wird die wenigstens eine eingestellte Soll-Temperatur für die verlagerte Heizzone übernommen und zumindest ein zugehöriger Regelungsparameter abhängig von dem weiteren Betriebsparameter neu ermittelt. Der weitere Betriebsparameter ist beispielsweise ein Kochprogramm, ein Temperaturbereich und/oder ein Sensortyp. Abhängig vom für die verlagerte Heizzone zur Verfügung stehenden Sensortyp, beispielsweise Kochtemperatur- oder Brattemperatursensor, ist eine Neukalibrierung der Temperaturregelung erforderlich. Diesem Umstand wird durch die Weiterbildung Rechnung getragen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Zuordnung des Vorgangs zu einem der Fälle anhand zumindest eines Parameters erfolgt, der über die Benutzerschnittstelle von einem Benutzer eingestellt werden kann. Die Steuereinheit kann insbesondere eine Kenngröße für den Vorgang ermitteln, diese Kenngröße mit dem Parameter vergleichen und die Zuordnung bzw. Fallunterscheidung abhängig von dem Resultat dieses Vergleichs durchführen.
  • Die Steuereinheit kann geeignete Parameter bestimmen, wenn sie beispielsweise einen räumlichen Abstand zwischen der Anfangsposition und der Endposition des Vorgangs bestimmt. Dieser Abstand kann bei der Zuordnung des Vorgangs zu den unterschiedlichen Fällen genutzt werden. Verschiebungen um vergleichsweise kurze Abstände sind häufig unbeabsichtigt, so dass die Übernahme der Betriebsparameter der Heizzone dem Wunsch des Benutzers entspricht.
  • Ferner kann die Steuereinheit auch einen zeitlichen Abstand zwischen dem Entfernen des Kochgeschirrelements von der Anfangsposition und dem Aufstellen des Kochgeschirrelements in der Endposition bestimmen und die Zuordnung des Vorgangs abhängig von dem zeitlichen Abstand durchführen. Ein großer zeitlicher Abstand spricht für den Wunsch des Benutzers, den ursprünglichen Garvorgang zu unterbrechen und einen neuen Garvorgang zu starten, während das Verschieben bzw. Umstellen des Kochgeschirrelements in einem kurzen zeitlichen Abstand in der Regel den Wunsch des Benutzers widerspiegelt, den Garvorgang möglichst nicht zu unterbrechen. Die Zeit, in welcher das umgestellte bzw. verschobene Kochgeschirrelement unbeheizt bleibt, kann durch die automatische Übernahme der Betriebsparameter verkürzt werden.
  • Der Fall einer Verschiebung desselben Kochgeschirrelements kann von dem Aufstellen eines anderen Kochgeschirrelements von der Steuereinheit insbesondere dann einfach unterschieden werden, wenn die Steuereinheit eine Größe und/oder Form des aus der Anfangsposition entfernten Kochgeschirrelements mit einer Größe und/oder Form des auf die Endposition aufgestellten Kochgeschirrelements vergleicht. Wenn die Unterschiede in der Größe und Form innerhalb einer Messgenauigkeit der Detektionsanordnung liegen, handelt es sich wahrscheinlich um das gleiche Kochgeschirrelement, während es sich andernfalls um ein anderes Kochgeschirrelement handelt, so dass die Übernahme der Betriebsparameter für das neue Kochgeschirrelement wahrscheinlich nicht gewünscht wird.
  • Ein weiteres Merkmal, das zur Identifikation des Kochgeschirrelements genutzt werden kann, sind die Materialeigenschaften des Kochgeschirrelements. Diese können durch die Detektionsanordnung gemessen werden und von der Steuereinheit zur Identifikation des Kochgeschirrelements genutzt werden.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Fall der Benutzer durch eine Eingabe in der Benutzerschnittstelle wählen kann, ob der eingestellte Betriebsparameter bzw. die eingestellten Betriebsparameter für die verlagerte Heizzone übernommen werden sollen oder nicht. Durch den Eingriff des Benutzers in Zweifelsfällen kann eine Fehlinterpretation des Vorgangs, die den Benutzer verärgern könnte, vermieden werden.
  • Ergänzend zu den oben benannten Parametern, die das Zuordnen des Vorgangs zu den unterschiedlichen Fällen ermöglichen, kann die Steuereinheit eine Geschwindigkeit einer Bewegung des Kochgeschirrelements aus der Anfangsposition in die Endposition erfassen und die Temperatur des Kochgeschirrelements ermitteln. Beide Kenngrößen können zur Klassifikation des Vorgangs und/oder zur Identifikation des Kochgeschirrelements genutzt werden.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Kochfeld mit einer Steuereinheit, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Das Kochfeld umfasst eine Mehrzahl von Heizelementen, eine Detektionsanordnung, eine Steuereinheit und eine Benutzerschnittstelle.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Kochfeldvorrichtung mit einer Vielzahl von Heizelementen, einer Steuereinheit und einer Benutzerschnittstelle,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs für eine Temperaturregelung,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs.
  • Figur 1 zeigt ein Induktionskochfeld mit einer Vielzahl von als Induktoren 10 ausgebildeten Heizelementen. Die Induktoren 10 sind in einem gleichmäßigen Raster angeordnet, baugleich und können von einer Steuereinheit 18 im Wesentlichen unabhängig voneinander betrieben werden. Die Steuereinheit 18 ist eine universell programmierbare Recheneinheit, die Steuersignale zum Betreiben von einer oder mehreren Leistungselektronikbaugruppen 28 erzeugt. Die Leistungselektronikbaugruppen 28 umfassen mehrere Wechselrichter 40, einen Filter 42 und einen Gleichrichter 44. Eine Schaltanordnung 48 verbindet die Wechselrichter 40 mit unterschiedlichen Induktoren 10.
  • Die Wechselrichter 40 erzeugen einen hochfrequenten Heizstrom, der durch die Induktoren 10 fließt und ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld erzeugt in einem Boden von einem auf das Kochfeld aufgestellten Kochgeschirrelement 12 Wirbelströme, die das Kochgeschirrelement 12 erhitzen. Die von den Induktoren 10 erzeugte Heizleistung kann durch die Variation einer Frequenz und/oder Amplitude des von den Wechselrichtern 40 erzeugten Heizstroms eingestellt werden.
  • Die Steuereinheit 18 nutzt die Induktoren 10 als eine Detektionsanordnung 14 zum Detektieren der auf das Kochfeld aufgestellten Kochgeschirrelemente 12. Dazu misst die Steuereinheit 18 den Einfluss der Kochgeschirrelemente 12 auf die Induktivität der Induktoren 10 bzw. des aus den Induktoren 10 und dem Boden des Kochgeschirrelements 12 bestehenden Gesamtsystems. Ferner führen die elektrischen Verluste in dem Boden des Kochgeschirrelements 12 zu einem frequenzabhängigen Widerstand bzw. Verlustwinkel in den Induktoren 10. Diese Verlustwinkel können ergänzend zur Detektion des Kochgeschirrelements 12 bzw. zum Messen von Materialeigenschaften von dessen ferromagnetischem Boden genutzt werden.
  • Die Steuereinheit 18 kann abhängig von diesen Messgrößen insbesondere einen Überdeckungsgrad zwischen dem Boden des Kochgeschirrelements 12 und jedem der Induktoren 10 bestimmen und aus diesen Messgrößen die Position, Größe und Form des Bodens des Kochgeschirrelements 12 ermitteln. Abhängig von diesen Daten bildet die Steuereinheit 18 zu jedem Kochgeschirrelement 12 eine Heizzone 16, die in ihrer Größe, Form und Position an die Größe, Form und Position des detektierten Kochgeschirrelements 12 angepasst ist. Die Steuereinheit 18 fasst diejenigen Induktoren 10, die zu mehr als einem vorgegebenen Anteil von dem Boden des Kochgeschirrelements 12 überdeckt sind, zu der Heizzone 16 zusammen, die dem betreffenden Kochgeschirrelement 12 zugeordnet wird.
  • An einem vorderen Rand des Kochfelds umfasst dieses eine Benutzerschnittstelle 26, auf der die Steuereinheit 18 die an die detektierten Kochgeschirrelemente 12 angepassten Heizzonen 16 visualisiert. Der Benutzer kann über die Benutzerschnittstelle 26 zu jeder Heizzone 16 eine Soll-Temperatur und andere Betriebsparameter, beispielsweise eine Timer-Laufzeit oder eine Zeit zum automatischen Abschalten der Heizzone 16, einstellen. Zur Temperaturregelung ermittelt das Kochfeld eine Ist-Temperatur. Die Ist-Temperatur wird von einer erfassten Gartemperatur, d.h. insbesondere von einer Gargeschirrtemperatur, gebildet. Zur Erfassung der Ist-Temperatur weist das Kochfeld unter der Kochfeldplatte angeordnete Sensoreinheiten mit zumindest einem Temperatursensor auf. Alternativ oder zusätzlich könnte auch eine zumindest teilweise oberhalb der Kochfeldplatte angeordnete Sensoreinheit vorgesehen sein, die mittels Infrarot die Ist-Temperatur erfasst. Eine Temperaturautomatikeinheit ist dazu vorgesehen, die Ist-Temperatur auf die Soll-Temperatur zu regeln. Die Temperaturautomatikeinheit kann auch als eine Garprogrammautomatikeinheit ausgebildet sein, die verschiedene Garprogramme mit unterschiedlichen, zeitlichen Temperaturverläufen regelt.
  • Figur 2 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf für eine Temperaturregelung. Der Benutzer stellt eine gewünschte Soll-Temperatur über eine Benutzerschnittstelle ein. Die eingestellte Soll-Temperatur wird über einen Differentiator 30 mit der Ist-Temperatur verglichen. Auf diese Weise wird eine Delta-Temperatur = Soll-Temperatur - Ist-Temperatur ermittelt. Eine Kontrolleinheit 32 ermittelt die erforderliche Heizleistung, um die Delta-Temperatur zu erreichen, und steuert die Heizzone entsprechend an. In einer Rückführschleife 38 wird durch einen Temperatursensor 34 eine Gargeschirrtemperatur ermittelt. Da der Temperatursensor in diesem Ausführungsbeispiel nicht die Garguttemperatur bestimmen kann, wird über eine Temperaturschätzungseinheit 36 eine Garguttemperatur ermittelt. Diese Garguttemperatur ist die Ist-Temperatur und wird dem Differentiator 30 zugeführt. In einem vorgegebenen Zeittakt wiederholt sich diese Regelschleife, bis das Beheizen der Heizzone beendet wird.
  • Für eine möglichst präzise Temperaturregelung sollten die Parameter der Kontrolleinheit 32 und der Temperaturschätzungseinheit 36 abhängig von einem gewählten Kochprogramm und vom eingesetzten Sensortyp kalibriert werden. Beispielsweise ist ein Kochsensor für einen niedrigeren Temperaturbereich unter 120° Celsius ausgelegt, als ein Bratsensor, welcher für einen Temperaturbereich deutlich über 120° Celsius ausgelegt ist. Auch unterscheidet sich ein Kochprogramm zum Dünsten von Gemüse deutlich von einem Kochprogramm zum Frittieren von Kartoffeln. Im ersten Fall kommt es auf eine schonende und gleichmäßige Beheizung in einem niedrigeren Temperaturbereich an, während im zweiten Fall das schnelle Anheizen und Halten eines hohen Temperaturbereichs gefragt ist.
  • Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs. Im ersten Schritt 50 wird die Temperaturregelung einer Heizzone eines Kochfeldes gestartet, nachdem der Benutzer eine gewünschte Soll-Temperatur eingegeben hat. Zunächst wird dazu die Steuereinheit und die Temperaturschätzungseinheit aus Figur 2 kalibriert 52. In diesem Ausführungsbeispiel wird zur Kalibrierung die Heizzone kurzzeitig mit einer vorgegebenen Leistung beaufschlagt und die Temperatur daraufhin gemessenen. Aus dem Verhältnis zwischen dieser beaufschlagten Leistung und der gemessenen Temperatur werden Parameter für die Kalibrierung ermittelt. Nach Beendigung der Kalibrierung wird die Heizzone, wie in Figur 2 beschrieben, beheizt 54.
  • Im nächsten Schritt 56 wird eine Bewegung des Gargeschirrs festgestellt. Hierzu erfasst die Detektionsanordnung in regelmäßigen Takten, insbesondere mit Taktzeiten von weniger als einer Sekunde, die Position, Größe und Form des Kochgeschirrelements. Die Messdaten werden gespeichert, so dass eine Veränderung der Position unmittelbar durch einen Vergleich der früheren Messdaten mit den aktuellen Messdaten erkannt werden kann.
  • Wenn eine Veränderung der Messdaten der Detektionsanordnung erkannt wird, die größer als ein durch die Messgenauigkeit der Detektionsanordnung bestimmter Schwellenwert ist, beginnt ein Timer bzw. ein Zeiterfassungsalgorithmus der Steuereinheit zu laufen. Wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit von ca. 10 Sekunden das Aufstellen des Kochgeschirrelements in der Endposition detektiert wird, wird das Verfahren mit Schritt 60 fortgesetzt. Andernfalls wird der Garvorgang beendet 58.
  • Im Schritt 60 werden weitere Betriebsparameter, beispielsweise das ausgewählte Kochprogramm, durch die Steuereinheit ermittelt. Ist das ausgewählte Kochprogramm für einen Temperaturbereich von unter 110° Celsius vorgesehen 62 und werden somit die in einem regelmäßigen Raster zwischen den Induktoren verbauten Temperatursensoren zur Messung herangezogen, bleiben die Regelparameter unverändert und können für die Temperaturregelung der neuen Heizzone unverändert übernommen werden 66. Ist das ausgewählte Kochprogramm für einen Temperaturbereich von über 120° Celsius vorgesehen 64 und werden somit unregelmäßig verbaute Brattemperatursensoren für die Messung genutzt, werden die Regelparameter für die neue Heizzone zumindest teilweise neu kalibriert 68. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Neukalibrierung der Regelparameter abhängig von der relativen Position zwischen den Brattemperatursensoren und dem Gargeschirr. Die übrigen Regelparameter bleiben unverändert 70.
  • Bezugszeichen
    • 10
    Heizelement
    12
    Kochgeschirrelement
    14
    Detektionsanordnung
    16
    Heizzone
    18
    Steuereinheit
    26
    Benutzerschnittstelle
    28
    Leistungselektronikbaugruppe
    30
    Differentiator
    32
    Kontrolleinheit
    34
    Temperatursensor
    36
    Temperaturschätzungseinheit
    38
    Rückführschleife
    40
    Wechselrichter
    42
    Filter
    44
    Gleichrichter
    48
    Schaltanordnung
    50 bis
    Schritt
    70
     

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds mit einer Mehrzahl von Heizelementen (10), umfassend die Schritte:
    - Detektieren eines Kochgeschirrelements (12) durch eine Detektionsanordnung (14),
    - Bilden einer an das detektierte Kochgeschirrelement (12) angepassten Heizzone (16) aus einem oder mehreren Heizelementen (10) durch eine Steuereinheit (18) und gekennzeichnet durch
    - Einstellen wenigstens einer Soll-Temperatur der Heizzone (16) mittels einer Benutzerschnittstelle (26),
    wobei die Schritte:
    - Detektieren eines Vorgangs, der das Entfernen des Kochgeschirrelements (12) von einer Anfangsposition und das anschließende Aufstellen eines Kochgeschirrelements (12) innerhalb einer vorgegebenen Zeit in einer Endposition umfasst,
    - Selbsttätiges Zuordnen des Vorgangs zu einem von wenigstens zwei Fällen durch die Steuereinheit (18) mittels eines Erkennens einer Veränderung von Messdaten der Detektionsanordnung, die größer ist als ein durch eine Messgenauigkeit der Detektionsanordnung bestimmter Schwellenwert, wobei der Vorgang:
    i) zumindest in einem ersten Fall als eine Bewegung desselben Kochgeschirrelements (12) aus der Anfangsposition in die Endposition interpretiert wird,
    ii) in einem weiteren Fall als ein Entfernen des Kochgeschirrelements (12) aus der Anfangsposition und das Aufstellen eines anderen Kochgeschirrelements in der Endposition interpretiert wird,
    - Verlagern der Heizzone (16) in den Bereich der Endposition im Anschluss an den Vorgang und Übernehmen der wenigstens einen eingestellten Soll-Temperatur für die verlagerte Heizzone (16) durch die Steuereinheit (18) zumindest im ersten Fall,
    - Setzen der Soll-Temperatur auf einen Vorgabewert durch die Steuereinheit (18) in dem weiteren Fall.
  2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) einen weiteren Betriebsparameter des Vorgangs ermittelt und den Vorgang im ersten Fall abhängig von dem weiteren Betriebsparameter einem von wenigstens zwei Unterfällen zuordnet, wobei
    - in einem ersten Unterfall die wenigstens eine eingestellte Soll-Temperatur zusammen mit zumindest einem zugehörigen Regelungsparameter für die verlagerte Heizzone (16) übernommen wird,
    - in einem zweiten Unterfall die wenigstens eine eingestellte Soll-Temperatur für die verlagerte Heizzone (16) übernommen wird und zumindest ein zugehöriger Regelungsparameter abhängig von dem weiteren Betriebsparameter neu ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Betriebsparameter ein Kochprogramm, ein Temperaturbereich und/oder ein Sensortyp ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung des Vorgangs zu einem der Fälle anhand zumindest eines von einem Benutzer einstellbaren Parameters erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) einen räumlichen Abstand (d) zwischen der Anfangsposition und der Endposition des Vorgangs bestimmt, wobei die Zuordnung des Vorgangs abhängig von dem räumlichen Abstand (d) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) einen zeitlichen Abstand (t) zwischen dem Entfernen des Kochgeschirrelements (12) von der Anfangsposition und dem Aufstellen des Kochgeschirrelements (12) in der Endposition bestimmt, wobei die Zuordnung des Vorgangs abhängig von dem zeitlichen Abstand (t) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) eine Größe des aus der Anfangsposition entfernten Kochgeschirrelements (12) und eine Größe des auf die Endposition aufgestellten Kochgeschirrelements (12) vergleicht, wobei die Zuordnung des Vorgangs abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleichs erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Messen von Materialeigenschaften des Kochgeschirrelements (12) durch die Detektionsanordnung (14) und das Identifizieren des Kochgeschirrelements (12) abhängig von den Materialeigenschaften des Kochgeschirrelements (12).
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Fall der Benutzer durch eine Eingabe in die Benutzerschnittstelle (26) wählt, ob die wenigstens eine eingestellte Soll-Temperatur für die verlagerte Heizzone (16) übernommen wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) eine Geschwindigkeit einer Bewegung des Kochgeschirrelements (12) aus der Anfangsposition in die Endposition erfasst und den Vorgang abhängig von der Geschwindigkeit einem Fall zuordnet.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Messen einer Temperatur des Kochgeschirrelements (12) durch die Detektionsanordnung (14) und das Identifizieren des Kochgeschirrelements (12) abhängig von der Temperatur des Kochgeschirrelements (12).
  12. Kochfeld mit einer Mehrzahl von Heizelementen (10), umfassend:
    - eine Detektionsanordnung (14) zum Detektieren eines Kochgeschirrelements (12),
    - eine Steuereinheit (18), die dazu ausgelegt ist, eine an das detektierte Kochgeschirrelement (12) angepasste Heizzone (16) aus einem oder mehreren Heizelementen (10) zu bilden, und gekennzeichnet durch
    - eine Benutzerschnittstelle (26) zum Einstellen wenigstens einer Soll-Temperatur der Heizzone (16),
    wobei die Detektionsanordnung (14) und die Steuereinheit (18) dazu ausgelegt sind:
    - einen Vorgang zu detektieren, der das Entfernen des Kochgeschirrelements (12) von einer Anfangsposition und das anschließende Aufstellens eines Kochgeschirrelements (12) innerhalb einer vorgegebenen Zeit in einer Endposition umfasst,
    - den Vorgang einem von wenigstens zwei Fällen zuzuordnen, wobei die Steuereinheit (18) mittels eines Erkennens einer Veränderung von Messdaten der Detektionsanordnung, die größer ist als ein durch eine Messgenauigkeit der Detektionsanordnung bestimmter Schwellenwert, den Vorgang selbsttätig:
    i) zumindest in einem ersten Fall als eine Bewegung des gleichen Kochgeschirrelements (12) aus der Anfangsposition in die Endposition interpretiert,
    ii) in einem weiteren Fall als ein Entfernen des Kochgeschirrelements (12) aus der Anfangsposition und das Aufstellen eines anderen Kochgeschirrelements in der Endposition interpretiert,
    - die Heizzone (16) zumindest im ersten Fall in den Bereich der Endposition zu verlagern und die wenigstens eine eingestellte Soll-Temperatur für die verlagerte Heizzone (16) zu übernehmen,
    - in dem weiteren Fall die Soll-Temperatur auf einen Vorgabewert zu setzen.
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