EP3127398A1 - Gargerätevorrichtung - Google Patents

Gargerätevorrichtung

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Publication number
EP3127398A1
EP3127398A1 EP15716144.9A EP15716144A EP3127398A1 EP 3127398 A1 EP3127398 A1 EP 3127398A1 EP 15716144 A EP15716144 A EP 15716144A EP 3127398 A1 EP3127398 A1 EP 3127398A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
time
coil
driver
voltage
driver circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP15716144.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3127398B1 (de
Inventor
Nicolas Blasco Rueda
Alvaro Cortes Blanco
Oscar Garcia-Izquierdo Gango
Diego Puyal Puente
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3127398A1 publication Critical patent/EP3127398A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3127398B1 publication Critical patent/EP3127398B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • 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
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24C7/081—Arrangement or mounting of control or safety devices on stoves

Definitions

  • the invention is based on a cooking device device according to the preamble of claim 1 and a method for operating a cooking appliance device according to the preamble of claim 11.
  • Hobs are known from the prior art, which is a relay with a
  • Anchor element and a driver coil and a driver circuit which is intended to provide an average coil voltage for the drive coil.
  • a control unit is provided to the driver coil during a
  • the object of the invention is, in particular, a generic
  • the invention is based on a cooking device device, in particular a
  • Hob device comprising at least one mechanical switch, which has at least one anchor element and at least one driver coil, which is at least provided to initiate at least one switching operation of the at least one anchor element, with at least one driver circuit, which is provided, at least one mean coil voltage for the at least a driver coil
  • control unit which is provided to provide at least one control signal for controlling, in particular the at least one switching operation, the at least one driver circuit.
  • control unit be provided for the at least one switching operation, in particular the at least one switching operation of a
  • a “cooking device device” is to be understood in particular as meaning at least one part, in particular a subassembly, of a cooking appliance, in particular a cooktop and preferably an induction cooktop
  • Garellavoriques also the entire cooking appliance, in particular the entire hob and preferably the entire induction hob, include.
  • the cooking appliance device comprises at least one inverter and at least one inductor, which is provided to be supplied by the at least one inverter with a high-frequency heating current.
  • the high-frequency heating current is intended in particular for heating, in particular cooking utensils, in particular by means of heat current and / or magnetic reversal effects.
  • the term "provided” should be understood to mean specially programmed, designed and / or equipped.Assuming 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
  • the at least one mechanical switch is designed in particular as a contactor and / or preferably as a relay, In particular, the at least one mechanical switch can be used as a power switch, in particular SPST switch, DPST switch, SPCO switch and / or SPTT switch.
  • the at least one mechanical switch is preferably arranged between the at least one inverter and the at least one inductor and in particular in at least one
  • a "conduction path” is to be understood as meaning, in particular, an electrically conductive connection between at least two points.
  • a switch can be understood which in at least one
  • Operating state is provided to produce and / or separate an electrical connection between at least two contacts of the switch and in particular in a further, in particular different from the at least one operating condition, an electrical insulation between all contacts of the switch exist.
  • a "changeover switch” should be understood to mean, in particular, a switch which has at least three contacts and, in particular, is provided to establish and / or disconnect an electrically conductive connection between at least two of the at least three contacts, depending on the switching position "Switching operation" in particular be understood a process in which the at least one anchor element of the at least one mechanical switch a
  • the switching operation begins with a start of the movement and ends with a renewed standstill of the at least one anchor element.
  • the at least one switching operation begins and ends in a time range with a maximum duration of 20 ms, preferably of a maximum of 15 ms and particularly preferably of a maximum of 10 ms.
  • the at least one mechanical switch is in particular in a non-conductive and / or in a bouncing state during the at least one switching operation.
  • the at least one switching operation can be a release of at least one electrically conductive
  • Connection which has the at least one mechanical switch in at least one operating state, and / or a, in particular complete, producing at least one, in particular further, electrically conductive connection. Furthermore, under a "normal state", in particular a rest state of the at least one
  • a mechanical switch in particular an NC (normally closed) state and / or a NO (normally open) state understood.
  • the at least one anchor element in the normal state has a conductive connection with a normally closed contact.
  • a "working state” is to be understood as meaning in particular a state of the at least one mechanical switch, in which the at least one anchor element, in particular by one of the at least one
  • the at least one anchor element in the working state has a conductive connection to a normally open contact and / or is free of a conductive connection. Including that the "at least one driver coil is intended, at least one
  • the at least one driver coil is intended to generate at least one magnetic field which is intended to trigger at least one movement of the at least one armature element a particularly time-averaged effective Voltage are understood, which rests in at least one operating state on the at least one driver coil.
  • a time division should in this
  • Control unit is provided to operate the at least one driver coil such that at least one operating parameter in the at least two time portions differs.
  • Switching speed and / or switching reliability can be provided.
  • a switching speed of the at least one switching operation of the at least one mechanical switch can be increased and advantageously a
  • Temperature dependence of the at least one mechanical switch can be minimized. Furthermore, advantageously, an efficiency can be increased. Furthermore, a reduced self-heating of the at least one mechanical switch can be achieved and costs can be minimized.
  • the at least one second time subarea directly follows the at least one first time subarea in terms of time.
  • two time periods "follow one another in time” should be understood in particular that the two time periods are at least temporally immediately behind each other and
  • the sum of the at least one first time subarea and the at least one second time subarea preferably corresponds to a total time duration of the at least one
  • the at least one first time subarea includes at least one acceleration, in particular an acceleration from a rest position and / or a start of a
  • the at least one second time subregion comprises at least one spring of the at least one anchor element.
  • the at least one mechanical switch is designed as a switch, a bouncing of at least two contacts of the at least one is to be understood by a "spring" of the at least one anchor element mechanical switch and / or a state are understood, in which the at least one mechanical switch from an NC (normally closed) state passes into an open state and there can perform particular spring oscillations.
  • the at least one mechanical switch is designed as a changeover switch, the term "springs" should be understood to mean, in particular, bouncing of at least two contacts of the at least one switch.
  • control unit be provided to operate the at least one driver coil in the at least one first time portion with a higher average coil voltage than in the at least one second coil
  • the at least one driver coil has at least one point in time of the at least one first time subarea, and preferably during a part of the at least one first time subarea, which in particular
  • Coil voltage as during at least one time of the at least one second time portion and preferably during a portion of the at least one second time portion, which in particular at least 30%, preferably at least 50% and more preferably at least 70% of the at least one second part-time range.
  • the mean coil voltage within the at least one first time portion and within the at least one second time portion reaches a steady state, wherein a steady state voltage level of the at least one first time portion has a higher value than a steady state voltage level of the at least one second
  • a "higher mean coil voltage” should be understood to mean in particular an average coil voltage, which in comparison to a
  • Reference voltage is at least 5%, preferably at least 10%, preferably at least 15% and more preferably at least 25% greater. In this way, in particular an advantageously fast switching operation can be achieved.
  • Driver circuit has a power supply unit to a supply of the at least one drive coil and the control unit is provided in at least one operating state, at least one output voltage of Voltage supply unit to vary.
  • a "voltage supply unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit which is provided to at least one of at least one connection
  • Ground potential to provide different potential.
  • Power supply unit while at least one control terminal, in particular at least one input terminal and at least one output terminal.
  • the voltage supply unit is provided to provide a higher output voltage in comparison to an input voltage.
  • the power supply unit could for example comprise at least one switch and / or be designed as a switch.
  • the at least one switch could be provided in at least one operating state, the at least one
  • Driver circuit with at least one of at least two power supplies and / or at least one of at least two outputs at least one power supply to connect.
  • an operation of the at least one driver circuit and / or an average coil voltage can advantageously be varied easily.
  • the voltage supply unit could, for example, comprise at least one rectifier, in particular an AC-DC converter.
  • the rectifier in particular an AC-DC converter.
  • Voltage supply unit at least one DC-DC converter, in particular a DC-DC converter, and is preferably as a DC-DC converter
  • the DC-DC converter can be used in particular as a flyback converter
  • Single-ended flux converters push-pull type flux transducers, resonant converters, multi-phase converters, bridgeless PFC converters, buck converters, boost converters, inverters,
  • Synchronous converter SEPIC converter, Cuk converter, Zeta converter, double inverter, split-Pi- converter, cascaded down converter, cascaded boost converter and / or preferably be designed as a positive and / or negative charge pump.
  • an operation of the at least one driver circuit and / or an average coil voltage can be varied particularly advantageously.
  • pulse width modulated signal is.
  • the pulse width modulated signal can be used for different time ranges, in particular for the at least one first
  • Time division and the at least one second time portion have different duty cycles.
  • a ratio of a time period in which a, preferably periodic, control signal of the control unit is to have a switch-on value In particular, a high level, assuming to be understood at a defined time range, preferably a period of the control signal.
  • a control signal that is constant in particular at times, which only has a high level at least in the defined time range has a duty cycle of 1.
  • a control signal which is constant, in particular at times, and which has only a low level at least in the defined time range has a duty cycle of 0. In this way, in particular a simple and advantageously efficient control of the at least one mechanical switch can be achieved.
  • the at least one control signal has at least two different duty cycles during the at least one switching operation. In this way, in particular, an efficient and advantageously fast switching operation can be achieved. Furthermore, an advantageously simple control algorithm can be provided.
  • control unit be provided in at least one operating state, in particular at least during the at least one first time subarea, for the mean coil voltage at least temporarily, preferably at least during the entire at least one first time subarea, via a normal voltage value, in particular a nominal voltage value to increase at least one drive coil.
  • a normal voltage value in particular a nominal voltage value to increase at least one drive coil.
  • Normal voltage value in particular a minimum voltage value to be understood, which is required to initiate a switching operation of the at least one mechanical switch and / or perform
  • control unit is preferably provided in at least one further operating state, in particular different from the at least one operating state, in particular at least during the at least one second time subregion, to operate the at least one drive coil with the normal voltage value and / or the rated voltage value.
  • the control unit is intended to increase the average coil voltage above a normal voltage value
  • a value of the average coil voltage is at least 5%, advantageously at least 10%, preferably at least 15% and particularly preferably at least 25% greater than the normal stress value.
  • the control unit is intended to increase the average coil voltage above a normal voltage value, advantageously at least 10%, preferably at least 15% and particularly preferably at least 25% greater than the normal stress value.
  • Control unit provided to increase the mean coil voltage at least temporarily to twice the normal voltage value and / or the nominal voltage value. This can be particularly advantageous simply and in particular efficiently
  • a method according to the invention is based on a method for operating a cooking device device, in particular a cooktop device, with at least one mechanical switch, which has at least one anchor element and at least one driver coil, which is provided to trigger at least one switching operation of the at least one anchor element, and with at least a driver circuit which is provided to provide at least one mean coil voltage for the at least one driver coil.
  • the at least one switching operation is subdivided into at least one first time subarea and at least one second time subarea and that the at least one driver coil is operated differently in the at least two time subareas by means of the at least one driver circuit.
  • Switching operation of the at least one mechanical switch increases and advantageously a temperature dependence of the at least one mechanical switch can be minimized.
  • 1 is a cooking appliance designed as an induction hob with four heating zones and a Garellavorraum in a plan view
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the cooking appliance device with six
  • Fig. 3 is a schematic circuit diagram of one of the mechanical switches and a driver circuit for controlling the mechanical
  • FIG. 4 is a schematic diagram of various signals for controlling a switching state of the at least one mechanical switch.
  • FIG. 1 shows an exemplary cooking appliance 32 in the form of an induction hob in a schematic plan view.
  • the cooking appliance 32 has in the present case a
  • the cooking appliance 32 comprises a cooking appliance device.
  • the cooking appliance device has a
  • the operating unit 36 serves to input and / or select a power level by a user.
  • the cooking device device comprises a control unit 28.
  • the control unit 28 has a
  • Arithmetic unit a memory unit and a stored in the memory unit
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of the cooking appliance device.
  • Garellavoriques has four inductors 38, 40, 42, 44. Each inductor 38, 40, 42, 44 is associated with one of the heating zones 34. Furthermore, the cooking appliance device comprises two inverters 46, 48. The inverters 46, 48 are formed identical to one another. Each inverter 46, 48 has two semiconductor switches 50, 52, in particular IGBTs. The control unit 28 is connected to control terminals of the semiconductor switches 50, 52 (not shown). Each of the inverters 46, 48 is intended to be a pulsating rectified mains voltage of a power source 54 in a
  • the cooking appliance device has a plurality of line paths 56.
  • each of the inverters 46, 48 is connected to the inductors 38, 40, 42, 44 via conductive paths 56.
  • the cooking appliance device further comprises two resonance units 58. Each of the resonance units 58 is part of an electrical resonant circuit and can via the associated
  • Inverters 46, 48 are charged.
  • the cooking appliance device has a switching arrangement 60.
  • the switching arrangement 60 comprises a plurality of mechanical switches 10, 12.
  • the mechanical switches 10, 12 are intended to interrupt and / or establish the conductive paths 56 between the inverters 46, 48 and the inductors 38, 40, 42, 44.
  • the switching arrangement 60 comprises six mechanical switches 10, 12. Die
  • the mechanical switches 10, 12 are identical.
  • the mechanical switches 10, 12 are designed as a changeover switch.
  • the mechanical switches 10, 12 are formed in the present case as a relay.
  • Each of the conductive paths 56 is interruptible by two mechanical switches 10, 12.
  • Two first mechanical switches 10 are each with a
  • the two first mechanical switches 10 are each connected to two second mechanical switches 12.
  • the two second mechanical switches 12 are each connected to one of the inductors 38, 40, 42, 44.
  • the cooking appliance device has a plurality of driver circuits 14.
  • Each driver circuit 14 is provided for driving one of the mechanical switches 10, 12.
  • the driver circuits 14 are formed identical to one another in the present case.
  • Each of the mechanical switches 10, 12 is associated with one of the driver circuits 14.
  • Each of the mechanical switches 10, 12 is connected to one of the driver circuits 14.
  • At least two mechanical switches could be assigned a single driver circuit.
  • the cooking appliance device may comprise further units, in particular rectifiers, filters, detectors, in particular current detectors and / or
  • Voltage detectors and / or voltage transformers.
  • FIG. 3 shows an exemplary, schematic circuit diagram of one of the mechanical switches 10, 12 and one of the driver circuits 14 from FIG. 2. The following
  • the description is an example of one of the mechanical switches 10, 12 and can in particular be transferred to the other mechanical switches 10, 12 and the associated driver circuits 14.
  • the mechanical switch 10, 12 has an anchor element 70.
  • the anchor element 70 is made of a ferromagnetic material.
  • the mechanical switch 10, 12 has a driver coil 72.
  • the driver coil 72 is provided to initiate at least one switching operation of the armature element 70.
  • the driver coil 72 has a ferromagnetic core.
  • a driver coil can also be formed without ferromagnetic core and / or having a core of a different material.
  • the drive coil 72 is provided in at least one operating state to attract the anchor member 70, in particular by a magnetic force.
  • the mechanical switch 10, 12 has three contacts.
  • a first contact is designed as a switching contact 74.
  • the switching contact 74 is indirectly and / or directly connected to one of the two Walkerstromaus réelle 62, 64.
  • a second contact is designed as a normally closed contact 76.
  • the normally closed contact 76 is indirectly and / or directly connected to one of the inductors 38, 40, 42, 44.
  • a third contact is designed as a normally open contact 78.
  • the normally open contact 78 is indirectly and / or directly connected to one of the inductors 38, 40, 42, 44.
  • the driver circuit 14 is provided in the present case, a mean
  • the driver circuit 14 includes a driver unit 66.
  • the driver unit 66 has three terminals.
  • the driver circuit 14 has a protection unit 16.
  • the protection unit 16 is intended to protect the mechanical switch 10, 12 from overvoltage.
  • the protection unit 16 is provided to protect the driver unit 66 from overvoltage.
  • the protection unit 16 has three connections.
  • the driver circuit 14 further includes a power supply unit 18.
  • the power supply unit 18 is to supply the at least one
  • the voltage supply unit 18 is designed as a DC-DC converter. In this case, the voltage supply unit 18 is designed as a positive charge pump.
  • the power supply unit 18 has three terminals 20, 22, 24. In the present case, the
  • Power supply unit 18 on a control terminal 20, an input terminal 22 and an output terminal 24.
  • a control terminal 20 an input terminal 22 and an output terminal 24.
  • a power supply unit could have two input ports and / or
  • the cooking appliance device has a power supply unit (not shown).
  • the power supply is intended to provide a power supply for the cooking appliance device.
  • the power supply is connected to the power source 54.
  • a power supply with another, in particular separate, Connect energy source is connected to the drive circuit 14.
  • the mechanical switch 10, 12 is connected to the driver circuit 14.
  • the mechanical switch 10, 12 has two connections.
  • the power supply port 68 is connected to the input port 22 of FIG.
  • Power supply unit 18 is connected to the control unit 28.
  • Output terminal 24 of the power supply unit 18 is connected to a first terminal of the drive coil 72. Furthermore, the output terminal 24 of the voltage supply unit 18 is connected to a first terminal of the protection unit 16.
  • the first terminal of the driver coil 72 is connected to a first terminal of the protection unit 16. Furthermore, a second terminal of the driver coil 72 is connected to a second terminal of the protection unit 16. Accordingly, the protection unit 16 is connected in parallel with the driver coil 72. The second terminal of the driver coil 72 is connected to a first terminal of the driver unit 66. The second port of the
  • Protection unit 16 is connected to the first terminal of the driver unit 66.
  • a second terminal of the driver unit 66 is connected to the control unit 28.
  • a third terminal of the driver unit 66 is connected to a ground terminal. Alternatively or additionally, a third terminal of a driver unit may also be grounded.
  • the driver unit 66 has at least one control switch 80.
  • Control switch 80 is formed in the present case as a bipolar transistor.
  • the control switch 80 is connected to a base contact via a resistor to the second terminal of the driver unit 66. Further, the control switch 80 is connected to the ground terminal with an emitter contact.
  • the control switch 80 is connected to a collector contact with the first terminal of the driver unit 66.
  • the driver unit 66 may have at least one further component, in particular at least one electrical resistance and / or at least one capacitor.
  • the protection unit 16 has a freewheeling diode 82. Furthermore, the protection unit 16 has a load unit 30.
  • the consumer unit 30 is in the present case as Zener diode formed. Alternatively, a consumer unit could also be designed as a resistor.
  • the freewheeling diode 82 is connected to a cathode contact with the first terminal of the protection unit 16.
  • the consumer unit 30 is connected to the second terminal of the protection unit 16 with a first contact, in particular a cathode contact. Furthermore, the consumer unit 30 with a second
  • a protective unit in particular instead of a freewheeling diode and / or a consumer unit, at least one switch, at least one resistor, preferably a temperature-dependent Wderstand, at least one fuse, at least one RC element, in particular a Snubber member and / or a sacredrot member and / or at least one varistor.
  • the control unit 28 is provided to provide control signals Si, S 2 for controlling the driver circuit 14.
  • the control unit 28 is provided to provide two control signals Si, S 2 for controlling the driver circuit 14.
  • a first control signal Si is a pulse-width-modulated signal.
  • the first control signal Si is applied to the second terminal of the driver unit 66.
  • a second control signal S 2 is a pulse width modulated signal.
  • the second control signal S 2 is applied to the control terminal 20 of the power supply unit 18.
  • at least one control signal is a constant signal.
  • control unit 28 is provided to divide at least one switching operation of the armature element 70 into a first time subarea t a and a second time subarea t b and the driver coil 72 in the two time subranges t a , t b by means of
  • Driver circuit 14 different, in particular with an at least in
  • control unit 28 is provided, one at the first
  • control unit 28 is provided to vary an output voltage of the voltage supply unit 18, in particular by means of the second control signal S 2 .
  • Time division t be varied.
  • a control unit may also be provided, one at a second connection of a driver coil applied average potential during at least one switching operation, in particular by means of a first control signal to change.
  • a control unit is provided, both at a first terminal of a
  • Driver coil applied mean potential as well as applied to a second terminal of a drive coil mean potential during at least one
  • FIG. 4 shows a schematic and in particular not true-to-scale diagram of various signals for controlling a switching operation of the mechanical switch 10, 12.
  • the time is shown on an abscissa axis 84.
  • An ordinate axis 86 is shown as a size axis.
  • a curve 88 shows the first control signal Si provided by the control unit 28.
  • the first control signal Si can assume at least one high level and at least one low level.
  • a curve 90 shows the second control signal S 2 provided by the control unit 28.
  • the second control signal S 2 can assume at least a high level and at least a low level.
  • a curve 92 shows the output voltage of the voltage supply unit 18 and thus the voltage applied to the output terminal 24 electrical potential.
  • a curve 94 schematically shows the average coil voltage of the driver coil 72.
  • a curve 96 schematically shows the average coil voltage of the driver coil 72.
  • a "1" level defines a conductive connection between the switch contact 74 and the
  • a "-1" level defines a conductive connection between the switch contact 74 and the make contact 78 of the
  • a "0" level defines a non-conductive state
  • the two control signals Si, S 2 have the low level
  • a duty cycle of the control signals Si, S 2 has in this case Value from 0.
  • the output terminal 24 is at the
  • Voltage supply unit 18 a potential of 24 V on.
  • this potential value corresponds to a normal voltage value of the driver coil 72.
  • the normal voltage value is specified by a manufacturer
  • the second control signal S 2 changes .
  • the first control signal Si has the low level.
  • the second control signal S 2 has a duty cycle with a value of 0.5.
  • a second control signal may also have any other duty cycle.
  • the potential at the output terminal 24 of the power supply unit 18 rises to 48V. The potential for that
  • the second time interval t 2 has a duration of at least 1 ms. In the present case, the second time interval t 2 has a duration of 10 ms.
  • the first control signal Si changes. Accordingly, in the present case, the first control signal Si changes 10 ms after the second control signal S 2 .
  • the first control signal Si has the high level.
  • the first control signal Si has a duty cycle with a value of 1.
  • Control signal S 2 to the duty cycle with a value of 0.5. The potential for that
  • Output terminal 24 of voltage supply unit 18 is 48 V during the third time interval t 3. Furthermore, control switch 80 is closed and therefore conductive. At this time, a switching current flows through the driving coil 72. The switching current flows through the driving coil 72 and the control switch 80 to the ground terminal. In this case, the drive coil 72 generates a magnetic field, which is provided to the
  • Tighten anchor element 70 In this case, between the first terminal of the driver coil 72 and the second terminal of the driver coil 72 is a middle one
  • the third time interval t 3 has a duration of at least 6 ms. In the present case, the third time interval t 3 has a duration of 10 ms.
  • the second control signal S 2 changes .
  • the first control signal Si has a duty cycle with a value of 1.
  • the second control signal S 2 has the duty cycle with a value of 0. In this operating state, the potential drops at the
  • the potential at the output terminal 24 of the voltage supply unit 18 during the fourth time interval t 4 is substantially 24 V. Furthermore, the control switch 80 is closed and therefore conductive. In this case, a mean coil voltage of substantially 24 V is applied between the first terminal of the driver coil 72 and the second terminal of the driver coil 72. In the present case, the fourth time interval t 4 has a duration of 90 ms.
  • a switching operation takes place in a time range t s .
  • the time range t s is in the range of the third time interval t 3 and the fourth time interval t 4 and overlaps the two time intervals t 3 , at least partially.
  • the switching process and / or the time range t s may have a duration of between 1 ms and 20 ms.
  • the switching operation and / or the time range t s has a time duration of 10 ms in the present case.
  • the control unit 28 is provided to deactivate the inverters 46, 48 at least during the switching operation.
  • T S i the switching operation starts.
  • the time T S i lies within the third time interval t 3 .
  • the switching process ends.
  • the anchor member 70 changes its position so that the switching contact 74 is conductively connected to the normally open contact 78.
  • the control unit 28 is provided to divide the switching operation of the armature element 70, in particular the time range t s , into a first time subarea t a and a second time subarea t b .
  • the first time subarea t a lies within the third time interval t 3 .
  • the second time subarea t b lies within the fourth time interval t 4 .
  • the second time subarea t b follows directly in time to the first time subarea t a .
  • the first control signal Si has the duty cycle with a value of 1.
  • Control signal S 2 to the duty cycle with a value of 0.5. The potential for that
  • Output terminal 24 of voltage supply unit 18 is 48 V during the first time division area t a . Further, control switch 80 is closed and accordingly conductive. In this case, a switching current flows through the driver coil 72. Accordingly, between the first terminal of the driver coil 72 and the second terminal of the driver coil 72 an average coil voltage of 48 V is applied. In this case, the control unit is to
  • the mean coil voltage at least temporarily over a
  • the first time subarea t a comprises at least one disengagement and acceleration of the armature element 70.
  • anchor element 70 is in a non-conductive state.
  • the first control signal Si has the duty cycle with a value of 1.
  • Control signal S 2 the duty cycle with a value of 0 on.
  • the potential at the output terminal 24 of the voltage supply unit 18 drops to 24 V.
  • the potential at the output terminal 24 is the
  • the control switch 80 is closed and therefore conductive.
  • a switching current flows through the driver coil 72.
  • the second time portion t b comprises a spring of the anchor element 70.
  • the second time portion clarstes comprises t b bouncing of the anchor member 70.
  • the control unit is provided to the driving coil 72 in the first time portion a t at a higher average coil voltage to operate as in the second time subarea t.
  • Duty cycle in particular 0.5 and 0, on.
  • the time T 3 is determined from empirical data and accordingly corresponds in particular to an empirical value. In the present case, the time T 3 is 10 ms after the time T 2 . Accordingly, the control unit 28 is provided to adapt a position of the time intervals t 3 , t 4 such that the first time subarea t a lies in the range of the third time interval t 3 and the second time subarea t is in the range of the fourth time interval.
  • a cooking device device comprises at least one sensor unit, which is intended to have a presence and / or a lack of conductive connection of at least one mechanical
  • the first control signal Si changes.
  • a duty cycle of the first control signal Si has a value of 0.7.
  • the first control signal Si has the duty cycle with the value 0.7.
  • the first control signal Si has a frequency of 25 kHz.
  • the second control signal S 2 has the duty cycle with a value of 0. In this operating state, the potential at the output terminal 24 of the power supply unit 18 is 24 V. Further, the control switch 80 is
  • the first control signal Si causes a middle current to flow through the drive coil 72.
  • the average current corresponds to a, in particular minimal, required holding current.
  • an average coil voltage of substantially 17 V is present between the first terminal of the driver coil 72 and the second terminal of the driver coil 72.
  • the anchor element 70 can be held on the working contact 78.
  • the switching contact 74 is conductively connected to the normally open contact 78. This can increase efficiency and self-heating of the mechanical switch 10, 12 can be reduced.
  • the first control signal Si changes and has the low level.
  • the control switch 80 is open and therefore non-conductive.
  • the protection unit 16 is provided to the resulting
  • a circulating current caused by the induction voltage flows through the load unit 30, the free wheeling diode 82 and the
  • Driver coil 72 In this way, an energy in the driver coil 72 can be effectively and in particular quickly degraded, so that a thermal dependence of the mechanical switch 10, 12 can be reduced.
  • the energy of the driver coil 72 is degraded after about 1.5 ms to 2 ms.
  • a second switching operation takes place.
  • the armature element 70 changes its position, so that the switching contact 74 is conductively connected to the normally closed contact 76.
  • Time interval t5 Time interval ts Time range t a Time subrange t b Time subrange

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem mechanischen Schalter (10, 12), welcher zumindest ein Ankerelement (70) und zumindest eine Treiberspule (72) aufweist, welche wenigstens dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltvorgang des zumindest einen Ankerelements (70) auszulösen, mit zumindest einem Treiberschaltkreis (14), welcher dazu vorgesehen ist, zumindest eine mittlere Spulenspannung für die zumindest eine Treiberspule (72) bereitzustellen, und mit einer Steuereinheit (28), welche dazu vorgesehen ist, zumindest ein Steuersignal (S1, S2) zur Steuerung des zumindest einen Treiberschaltkreises (14) bereitzustellen. Um eine Schaltgeschwindigkeit und/oder eine Schaltzuverlässigkeit zu verbessern wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (28) dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltvorgang in zumindest einen ersten Zeitteilbereich (ta) und zumindest einen zweiten Zeitteilbereich (tb) zu unterteilen und die zumindest eine Treiberspule (72) in den zumindest zwei Zeitteilbereichen (ta, tb) mittels des zumindest einen Treiberschaltkreises (14) unterschiedlich zu betreiben.

Description

Gargerätevorrichtung
Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 1.
Aus dem Stand der Technik sind Kochfelder bekannt, die ein Relais mit einem
Ankerelement und einer Treiberspule sowie einen Treiberschaltkreis umfassen, welcher dazu vorgesehen ist, eine mittlere Spulenspannung für die Treiberspule bereitzustellen. Dabei ist eine Steuereinheit dazu vorgesehen, die Treiberspule während eines
Schaltvorgangs des Ankerelements mit einer konstanten mittleren Spulenspannung zu betreiben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße
Gargerätevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer
Schaltgeschwindigkeit und/oder einer Schaltzuverlässigkeit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 1 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer
Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem mechanischen Schalter, welcher zumindest ein Ankerelement und zumindest eine Treiberspule aufweist, welche wenigstens dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltvorgang des zumindest einen Ankerelements auszulösen, mit zumindest einem Treiberschaltkreis, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest eine mittlere Spulenspannung für die zumindest eine Treiberspule
bereitzustellen, und mit einer Steuereinheit, welche dazu vorgesehen ist, zumindest ein Steuersignal zur Steuerung, insbesondere des zumindest einen Schaltvorgangs, des zumindest einen Treiberschaltkreises bereitzustellen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltvorgang, insbesondere den zumindest einen Schaltvorgang von einem
Normalzustand in einen Arbeitszustand des zumindest einen mechanischen Schalters, in zumindest einen ersten Zeitteilbereich und zumindest einen zweiten Zeitteilbereich zu unterteilen und die zumindest eine Treiberspule in den zumindest zwei Zeitteilbereichen mittels des zumindest einen Treiberschaltkreises unterschiedlich zu betreiben.
Unter einer„Gargerätevorrichtung" soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Gargeräts, insbesondere eines Kochfelds und vorzugsweise eines Induktionskochfelds, verstanden werden. Insbesondere kann die
Gargerätevorrichtung auch das gesamte Gargerät, insbesondere das gesamte Kochfeld und vorzugsweise das gesamte Induktionskochfeld, umfassen. Vorzugsweise umfasst die Gargerätevorrichtung zumindest einen Wechselrichter und zumindest einen Induktor, welcher dazu vorgesehen ist, von dem zumindest einen Wechselrichter mit einem hochfrequenten Heizstrom versorgt zu werden. Der hochfrequente Heizstrom ist insbesondere zu einem Erhitzen, insbesondere von Gargeschirr, insbesondere durch Wrbelstrom- und/oder Ummagnetisierungseffekte, vorgesehen. 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. Der zumindest eine mechanische Schalter ist insbesondere als Schütz und/oder vorzugsweise als Relais ausgebildet. Insbesondere kann der zumindest eine mechanische Schalter dabei als Einschalter, insbesondere SPST-Schalter, DPST-Schalter, SPCO-Schalter und/oder SPTT-Schalter, und/oder als Wechselschalter, insbesondere SPDT-Schalter, DPDT- Schalter und/oder DPCO-Schalter, ausgebildet sein. Der zumindest eine mechanische Schalter ist vorzugsweise zwischen dem zumindest einen Wechselrichter und dem zumindest einen Induktor angeordnet und insbesondere in zumindest einem
Betriebszustand dazu vorgesehen, wenigstens einen Leitungspfad zwischen dem zumindest einen Wechselrichter und dem zumindest einen Induktor zu unterbrechen und/oder herzustellen. In diesem Zusammenhang soll unter einem„Leitungspfad" insbesondere eine elektrisch leitende Verbindung zwischen wenigstens zwei Punkten verstanden werden. In diesem Zusammenhang soll unter einem„Einschalter"
insbesondere ein Schalter verstanden werden, welcher in zumindest einem
Betriebszustand dazu vorgesehen ist, eine elektrische Verbindung zwischen zumindest zwei Kontakten des Schalters herzustellen und/oder zu trennen und insbesondere in einem weiteren, insbesondere von dem zumindest einen Betriebszustand verschiedenen, Betriebszustand eine elektrische Isolation zwischen allen Kontakten des Schalters existiert. Ferner soll unter einem„Wechselschalter" insbesondere ein Schalter verstanden werden, welcher zumindest drei Kontakte aufweist und insbesondere dazu vorgesehen ist, je nach Schaltstellung zwischen zumindest zwei der zumindest drei Kontakte, eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen und/oder zu trennen. Ferner soll unter einem „Schaltvorgang" insbesondere ein Vorgang verstanden werden, in welchem das zumindest eine Ankerelement des zumindest einen mechanischen Schalters eine
Bewegung durchführt und in welchem der zumindest eine mechanische Schalter insbesondere seinen Schaltzustand ändert. Insbesondere beginnt der Schaltvorgang mit einem Beginn der Bewegung und endet mit einem erneuten Stillstehen des zumindest einen Ankerelements. Vorzugsweise beginnt und endet der zumindest eine Schaltvorgang in einem Zeitbereich mit einer Zeitdauer von maximal 20 ms, vorzugsweise von maximal 15 ms und besonders bevorzugt von maximal 10 ms. Dabei befindet sich der zumindest eine mechanische Schalter während des zumindest einen Schaltvorgangs insbesondere in einem nicht-leitenden und/oder in einem prellenden Zustand. Insbesondere kann der zumindest eine Schaltvorgang ein Lösen wenigstens einer elektrisch leitenden
Verbindung, welche der zumindest eine mechanische Schalter in wenigstens einem Betriebszustand aufweist, und/oder ein, insbesondere vollständiges, Herstellen zumindest einer, insbesondere weiteren, elektrisch leitenden Verbindung umfassen. Ferner soll unter einem„Normalzustand" insbesondere ein Ruhezustand des zumindest einen
mechanischen Schalters, insbesondere ein NC (normally closed)-Zustand und/oder ein NO (normally open)-Zustand, verstanden werden. Insbesondere weist das zumindest eine Ankerelement in dem Normalzustand eine leitende Verbindung mit einem Ruhekontakt auf. Unter einem„Arbeitszustand" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zustand des zumindest einen mechanischen Schalters verstanden werden, in welchem das zumindest eine Ankerelement, insbesondere durch ein von der zumindest einen
Treiberspule erzeugtes Magnetfeld, aus dem Ruhezustand ausgelenkt ist. Insbesondere weist das zumindest eine Ankerelement in dem Arbeitszustand eine leitende Verbindung mit einem Arbeitskontakt auf und/oder ist frei von einer leitenden Verbindung. Darunter, dass die„zumindest eine Treiberspule dazu vorgesehen ist, zumindest einen
Schaltvorgang des zumindest einen Ankerelements auszulösen" soll insbesondere verstanden werden, dass die zumindest eine Treiberspule dazu vorgesehen ist, zumindest ein Magnetfeld zu erzeugen, welches dazu vorgesehen ist, zumindest eine Bewegung des zumindest einen Ankerelements auszulösen. Ferner soll unter einer „mittleren Spulenspannung" insbesondere eine insbesondere zeitlich gemittelte effektive Spannung verstanden werden, welche in zumindest einem Betriebszustand an der zumindest einen Treiberspule anliegt. Unter einem„Zeitteilbereich" soll in diesem
Zusammenhang insbesondere ein Teil einer Zeitdauer des zumindest einen
Schaltvorgangs verstanden werden. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Treiberspule in den zumindest zwei Zeitteilbereichen
„unterschiedlich zu betreiben", soll insbesondere verstanden werden, dass die
Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Treiberspule derart zu betreiben, dass sich zumindest ein Betriebsparameter in den zumindest zwei Zeitteilbereichen unterscheidet. Durch diese Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße
Gargerätevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer
Schaltgeschwindigkeit und/oder Schaltzuverlässigkeit bereitgestellt werden. Insbesondere kann dabei eine Schaltgeschwindigkeit des zumindest einen Schaltvorgangs des zumindest einen mechanischen Schalters erhöht und vorteilhaft eine
Temperaturabhängigkeit des zumindest einen mechanischen Schalters minimiert werden. Ferner kann vorteilhaft eine Effizienz erhöht werden. Des Weiteren können eine verringerte Selbsterwärmung des zumindest einen mechanischen Schalters erreicht und Kosten minimiert werden.
Vorzugsweise folgt der zumindest eine zweite Zeitteilbereich zeitlich unmittelbar auf den zumindest einen ersten Zeitteilbereich. Darunter, dass zwei Zeitbereiche„zeitlich unmittelbar aufeinander folgen" soll insbesondere verstanden werden, dass die beiden Zeitbereiche zumindest zeitlich gesehen unmittelbar hintereinander liegen und
insbesondere zumindest einen gemeinsamen Zeitpunkt aufweisen. Vorzugsweise entspricht die Summe des zumindest einen ersten Zeitteilbereichs und des zumindest einen zweiten Zeitteilbereichs einer Gesamtzeitdauer des zumindest einen
Schaltvorgangs. Hierdurch kann vorteilhaft ein effizienter Schaltvorgang erreicht werden.
Umfasst der zumindest eine erste Zeitteilbereich wenigstens ein Beschleunigen, insbesondere ein Beschleunigen aus einer Ruhelage und/oder einen Start einer
Bewegung, des zumindest einen Ankerelements, kann insbesondere eine
Beschleunigung des zumindest einen Schaltvorgangs vereinfacht werden.
Vorteilhaft umfasst der zumindest eine zweite Zeitteilbereich wenigstens ein Federn des zumindest einen Ankerelements. Ist der zumindest eine mechanische Schalter als Einschalter ausgebildet, soll unter einem„Federn" des zumindest einen Ankerelements insbesondere ein Prellen von zumindest zwei Kontakten des zumindest einen mechanischen Schalters und/oder ein Zustand verstanden werden, in welchem der zumindest eine mechanische Schalter von einem NC (normally closed)-Zustand in einen geöffneten Zustand übergeht und dort insbesondere Federschwingungen ausführen kann. Ist der zumindest eine mechanische Schalter als Wechselschalter ausgebildet, soll unter dem Ausdruck„Federn" insbesondere ein Prellen von zumindest zwei Kontakten des zumindest einen Schalters verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere ein vorteilhaft einfacher Schaltvorgang erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Treiberspule in dem zumindest einen ersten Zeitteilbereich mit einer höheren mittleren Spulenspannung zu betreiben, als in dem zumindest einen zweiten
Zeitteilbereich. Insbesondere weist die zumindest eine Treiberspule während zumindest eines Zeitpunkts des zumindest einen ersten Zeitteilbereichs und vorzugsweise während eines Teils des zumindest einen ersten Zeitteilbereichs, welcher insbesondere
mindestens 30 %, vorzugsweise zumindest 50 % und besonders vorteilhaft wenigstens 70 % des zumindest einen ersten Teilzeitbereichs ausmacht, eine höhere
Spulenspannung auf, als während zumindest eines Zeitpunkts des zumindest einen zweiten Zeitteilbereichs und vorzugsweise während eines Teils des zumindest einen zweiten Zeitteilbereichs, welcher insbesondere mindestens 30 %, vorzugsweise zumindest 50 % und besonders vorteilhaft wenigstens 70 % des zumindest einen zweiten Teilzeitbereichs ausmacht. Vorzugsweise erreicht die mittlere Spulenspannung innerhalb des zumindest einen ersten Zeiteilbereichs und innerhalb des zumindest einen zweiten Zeitteilbereichs einen stationären Zustand, wobei ein Spannungsniveau des stationären Zustands des zumindest einen ersten Zeitteilbereichs einen höheren Wert aufweist, als ein Spannungsniveau des stationären Zustands des zumindest einen zweiten
Zeitteilbereichs . Unter einer„höheren mittleren Spulenspannung" soll dabei insbesondere eine mittlere Spulenspannung verstanden werden, welche im Vergleich zu einer
Referenzspannung zumindest 5 %, vorteilhaft zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 15 % und besonders bevorzugt zumindest 25 % größer ist. Hierdurch kann insbesondere ein vorteilhaft schneller Schaltvorgang erreicht werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine
Treiberschaltkreis eine Spannungsversorgungseinheit zu einer Versorgung der zumindest einen Treiberspule aufweist und die Steuereinheit in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, zumindest eine Ausgangsspannung der Spannungsversorgungseinheit zu variieren. Unter einer„Spannungsversorgungseinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, an zumindest einem Anschluss zumindest ein von einem
Massepotential verschiedenes Potential bereitzustellen. Vorzugsweise weist die
Spannungsversorgungseinheit dabei zumindest einen Steueranschluss, insbesondere zumindest einen Eingangsanschluss und zumindest einen Ausgangsanschluss auf.
Vorzugsweise ist die Spannungsversorgungseinheit dazu vorgesehen, eine in einem Vergleich zu einer Eingangsspannung höhere Ausgangsspannung bereitzustellen. Die Spannungsversorgungseinheit könnte beispielweise zumindest einen Schalter aufweisen und/oder als Schalter ausgebildet sein. In diesem Fall könnte der zumindest eine Schalter in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen sein, den zumindest einen
Treiberschaltkreis mit zumindest einem von zumindest zwei Netzteilen und/oder zumindest einem von zumindest zwei Ausgängen zumindest eines Netzteils zu verbinden. Hierdurch kann insbesondere ein Betrieb des zumindest einen Treiberschaltkreises und/oder eine mittlere Spulenspannung vorteilhaft einfach variiert werden.
Die Spannungsversorgungseinheit könnte beispielsweise zumindest einen Gleichrichter, insbesondere einen AC-DC-Wandler, umfassen. Vorzugsweise weist die
Spannungsversorgungseinheit zumindest einen Gleichspannungswandler, insbesondere einen DC-DC-Wandler, auf und ist vorzugsweise als Gleichspannungswandler
ausgebildet. Der Gleichspannungswandler kann insbesondere als Sperrwandler,
Eintaktflusswandler, Gegentaktflusswandler, Resonanzwandler, Multiphasenwandler, Brückenloser-PFC-Wandler, Abwärtswandler, Aufwärtswandler, Inverswandler,
Synchronwandler, SEPIC-Wandler, Cuk-Wandler, Zeta-Wandler, Doppelinverter, Split-Pi- Wandler, kaskadierter Abwärtswandler, kaskadierter Aufwärtswandler und/oder vorzugsweise als positive und/oder negative Ladungspumpe ausgebildet sein. Hierdurch kann besonders vorteilhaft ein Betrieb des zumindest einen Treiberschaltkreises und/oder eine mittlere Spulenspannung variiert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Steuersignal ein
pulsweitenmoduliertes Signal ist. Insbesondere kann das pulsweitenmodulierte Signal dabei für verschiedene Zeitbereiche, insbesondere für den zumindest einen ersten
Zeitteilbereich und den zumindest einen zweiten Zeitteilbereich, verschiedene Tastgrade aufweisen. Unter einem„Tastgrad" soll insbesondere ein Verhältnis einer Zeitdauer, in der ein, vorzugsweise periodisches, Steuersignal der Steuereinheit einen Einschaltwert, insbesondere einen High-Pegel, annimmt, zu einem definierten Zeitbereich, vorzugsweise einer Periodendauer, des Steuersignals verstanden werden. Insbesondere weist dabei ein insbesondere zeitweise konstantes Steuersignal, welches zumindest in dem definierten Zeitbereich lediglich einen High-Pegel aufweist, einen Tastgrad von 1 auf. Ferner weist ein insbesondere zeitweise konstantes Steuersignal, welches zumindest in dem definierten Zeitbereich lediglich einen Low-Pegel aufweist, einen Tastgrad von 0 auf. Hierdurch kann insbesondere eine einfache sowie eine vorteilhaft effiziente Ansteuerung des zumindest einen mechanischen Schalters erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Steuersignal während des zumindest einen Schaltvorgangs wenigstens zwei unterschiedliche Tastgrade aufweist. Hierdurch kann insbesondere ein effizienter und vorteilhaft schneller Schaltvorgang erreicht werden. Ferner kann ein vorteilhaft einfacher Steueralgorithmus bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere zumindest während des zumindest einen ersten Zeitteilbereichs, dazu vorgesehen ist, die mittlere Spulenspannung zumindest zeitweise, vorzugsweise wenigstens während des gesamten zumindest einen ersten Zeitteilbereichs, über einen Normalspannungswert, insbesondere einen Nennspannungswert, der zumindest eine Treiberspule zu erhöhen. In diesem Zusammenhang soll unter einem
„Normalspannungswert" insbesondere ein minimaler Spannungswert verstanden werden, welcher benötigt wird, um einen Schaltvorgang des zumindest einen mechanischen Schalters auszulösen und/oder durchzuführen. Ferner soll unter einem
„Nennspannungswert" insbesondere ein von einem Hersteller vorgegebener,
insbesondere optimaler, Spannungswert verstanden werden, welcher benötigt wird, um einen Schaltvorgang des zumindest einen mechanischen Schalters, insbesondere möglichst effizient und/oder schnell, auszulösen und/oder durchzuführen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit in zumindest einem weiteren, insbesondere von dem zumindest einen Betriebszustand verschiedenen, Betriebszustand, insbesondere zumindest während des zumindest einen zweiten Zeitteilbereichs, dazu vorgesehen, die zumindest eine Treiberspule mit dem Normalspannungswert und/oder dem Nennspannungswert zu betreiben. Unter der Wendung, dass„die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die mittlere Spulenspannung über einen Normalspannungswert zu erhöhen" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass ein Wert der mittleren Spulenspannung zumindest 5 %, vorteilhaft zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 15 % und besonders bevorzugt zumindest 25 % größer, als der Normalspannungswert ist. Vorzugsweise ist die
Steuereinheit dazu vorgesehen, die mittlere Spulenspannung zumindest zeitweise auf das Doppelte des Normalspannungswerts und/oder des Nennspannungswerts zu erhöhen. Hierdurch kann insbesondere vorteilhaft einfach und insbesondere effizient eine
Schaltgeschwindigkeit erhöht werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem mechanischen Schalter, welcher zumindest ein Ankerelement und zumindest eine Treiberspule aufweist, welche dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltvorgang des zumindest einen Ankerelements auszulösen, und mit zumindest einem Treiberschaltkreis, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest eine mittlere Spulenspannung für die zumindest eine Treiberspule bereitzustellen.
Es wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Schaltvorgang in zumindest einen ersten Zeitteilbereich und zumindest einen zweiten Zeitteilbereich unterteilt und die zumindest eine Treiberspule in den zumindest zwei Zeitteilbereichen mittels des zumindest einen Treiberschaltkreises unterschiedlich betrieben wird. Hierdurch kann insbesondere eine Schaltgeschwindigkeit und/oder eine Schaltzuverlässigkeit des zumindest einen
Schaltvorgangs des zumindest einen mechanischen Schalters erhöht und vorteilhaft eine Temperaturabhängigkeit des zumindest einen mechanischen Schalters minimiert werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der
Zeichnung sind 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.
Es zeigen:
Fig. 1 ein als Induktionskochfeld ausgebildetes Gargerät mit vier Heizzonen und einer Gargerätevorrichtung in einer Draufsicht,
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Gargerätevorrichtung mit sechs
mechanischen Schaltern, Fig. 3 ein schematisches Schaltbild eines der mechanischen Schalter und eines Treiberschaltkreises zur Ansteuerung des mechanischen
Schalters und
Fig. 4 ein schematisches Schaubild verschiedener Signale zur Steuerung eines Schaltzustands des zumindest einen mechanischen Schalters.
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes als Induktionskochfeld ausgebildetes Gargerät 32 in einer schematischen Draufsicht. Das Gargerät 32 weist im vorliegenden Fall eine
Kochfeldplatte mit vier Heizzonen 34 auf. Jede Heizzone 34 ist dazu vorgesehen, genau ein Kochgeschirrelement (nicht dargestellt) zu erhitzen. Darüber hinaus umfasst das Gargerät 32 eine Gargerätevorrichtung. Die Gargerätevorrichtung weist eine
Bedieneinheit 36 auf. Die Bedieneinheit 36 dient zur Eingabe und/oder Auswahl einer Leistungsstufe durch einen Benutzer. Zur Steuerung einer Heizleistung umfasst die Gargerätevorrichtung eine Steuereinheit 28. Die Steuereinheit 28 weist eine
Recheneinheit, eine Speichereinheit und ein in der Speichereinheit hinterlegtes
Betriebsprogramm auf, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden.
Figur 2 zeigt ein schematisches Schaltbild der Gargerätevorrichtung. Die
Gargerätevorrichtung weist vier Induktoren 38, 40, 42, 44 auf. Jeder Induktor 38, 40, 42, 44 ist einer der Heizzonen 34 zugeordnet. Ferner umfasst die Gargerätevorrichtung zwei Wechselrichter 46, 48. Die Wechselrichter 46, 48 sind identisch zueinander ausgebildet. Jeder Wechselrichter 46, 48 weist zwei Halbleiterschalter 50, 52, insbesondere IGBTs, auf. Die Steuereinheit 28 ist mit Steueranschlüssen der Halbleiterschalter 50, 52 verbunden (nicht dargestellt). Jeder der Wechselrichter 46, 48 ist dazu vorgesehen, eine pulsierende gleichgerichtete Netzspannung einer Energiequelle 54 in einen
hochfrequenten Heizstrom umzuwandeln und insbesondere zumindest einem der Induktoren 38, 40, 42, 44 zuzuführen. Dazu weist die Gargerätevorrichtung mehrere Leitungspfade 56 auf. Im vorliegenden Fall ist jeder der Wechselrichter 46, 48 mit den Induktoren 38, 40, 42, 44 über Leitungspfade 56 verbunden. Die Gargerätevorrichtung weist ferner zwei Resonanzeinheiten 58 auf. Dabei ist jede der Resonanzeinheiten 58 Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises und kann über den zugehörigen
Wechselrichter 46, 48 aufgeladen werden.
Ferner weist die Gargerätevorrichtung eine Schaltanordnung 60 auf. Die Schaltanordnung 60 umfasst mehrere mechanische Schalter 10, 12. Die mechanischen Schalter 10, 12 sind dazu vorgesehen, die Leitungspfade 56 zwischen den Wechselrichtern 46, 48 und den Induktoren 38, 40, 42, 44 zu unterbrechen und/oder herzustellen. Im vorliegenden Fall umfasst die Schaltanordnung 60 sechs mechanische Schalter 10, 12. Die
mechanischen Schalter 10, 12 sind baugleich. Die mechanischen Schalter 10, 12 sind als Wechselschalter ausgebildet. Die mechanischen Schalter 10 , 12 sind im vorliegenden Fall als Relais ausgebildet. Jeder der Leitungspfade 56 ist durch zwei mechanische Schalter 10, 12 unterbrechbar. Zwei erste mechanische Schalter 10 sind jeweils mit einem
Heizstromausgang 62, 64 der Wechselrichter 46, 48 verbunden. Ferner sind die zwei ersten mechanischen Schalter 10 jeweils mit zwei zweiten mechanischen Schaltern 12 verbunden. Die beiden zweiten mechanischen Schalter 12 sind jeweils mit einem der Induktoren 38, 40, 42, 44 verbunden.
Des Weiteren weist die Gargerätevorrichtung mehrere Treiberschaltkreise 14 auf. Jeder Treiberschaltkreis 14 ist zu einer Ansteuerung eines der mechanischen Schalter 10, 12 vorgesehen. Die Treiberschaltkreise 14 sind im vorliegenden Fall zueinander identisch ausgebildet. Jedem der mechanischen Schalter 10, 12 ist einer der Treiberschaltkreise 14 zugeordnet. Jeder der mechanischen Schalter 10, 12 ist mit einem der Treiberschaltkreise 14 verbunden. Alternativ ist auch denkbar zumindest einen Treiberschaltkreis
unterschiedlich auszubilden. Ferner könnte zumindest zwei mechanischen Schaltern ein einziger Treiberschaltkreis zugeordnet sein.
Ferner kann die Gargerätevorrichtung weitere Einheiten umfassen, wie insbesondere Gleichrichter, Filter, Detektoren, insbesondere Stromdetektoren und/oder
Spannungsdetektoren, und/oder Spannungswandler.
Figur 3 zeigt ein beispielhaftes, schematisches Schaltbild eines der mechanischen Schalter 10, 12 und eines der Treiberschaltkreise 14 aus Figur 2. Die folgende
Beschreibung ist dabei beispielhaft für einen der mechanischen Schalter 10, 12 und kann insbesondere auf die anderen mechanischen Schalter 10, 12 sowie die zugeordneten Treiberschaltkreise 14 übertragen werden.
Der mechanische Schalter 10, 12 weist ein Ankerelement 70 auf. Das Ankerelement 70 ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Ferner weist der mechanische Schalter 10, 12 eine Treiberspule 72 auf. Die Treiberspule 72 ist dazu vorgesehen, zumindest einen Schaltvorgang des Ankerelements 70 auszulösen. Im vorliegenden Fall weist die Treiberspule 72 einen ferromagnetischen Kern auf. Alternativ kann eine Treiberspule auch ohne ferromagnetischen Kern ausgebildet sein und/oder einen Kern aus einem anderen Material aufweisen. Die Treiberspule 72 ist in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen, das Ankerelement 70 anzuziehen, insbesondere durch eine magnetische Kraft. Der mechanische Schalter 10, 12 weist drei Kontakte auf. Ein erster Kontakt ist als Schaltkontakt 74 ausgebildet. Der Schaltkontakt 74 ist mittelbar und/oder unmittelbar mit einem der zwei Heizstromausgänge 62, 64 verbunden. Ein zweiter Kontakt ist als Ruhekontakt 76 ausgebildet. Der Ruhekontakt 76 ist mittelbar und/oder unmittelbar mit einem der Induktoren 38, 40, 42, 44 verbunden. Ein dritter Kontakt ist als Arbeitskontakt 78 ausgebildet. Der Arbeitskontakt 78 ist mittelbar und/oder unmittelbar mit einem der Induktoren 38, 40, 42, 44 verbunden.
Der Treiberschaltkreis 14 ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, eine mittlere
Spulenspannung für die Treiberspule 72 bereitzustellen. Der Treiberschaltkreis 14 umfasst eine Treibereinheit 66. Die Treibereinheit 66 weist drei Anschlüsse auf. Ferner weist der Treiberschaltkreis 14 eine Schutzeinheit 16 auf. Die Schutzeinheit 16 ist dazu vorgesehen, den mechanischen Schalter 10, 12 vor einer Überspannung zu schützen. Des Weiteren ist die Schutzeinheit 16 dazu vorgesehen, die Treibereinheit 66 vor einer Überspannung zu schützen. Die Schutzeinheit 16 weist drei Anschlüsse auf.
Der Treiberschaltkreis 14 weist ferner eine Spannungsversorgungseinheit 18 auf. Die Spannungsversorgungseinheit 18 ist zu einer Versorgung der zumindest einen
Treiberspule 72 vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Spannungsversorgungseinheit 18 als Gleichspannungswandler ausgebildet. Dabei ist die Spannungsversorgungseinheit 18 als positive Ladungspumpe ausgebildet. Die Spannungsversorgungseinheit 18 weist drei Anschlüsse 20, 22, 24 auf. Im vorliegenden Fall weist die
Spannungsversorgungseinheit 18 einen Steueranschluss 20, einen Eingangsanschluss 22 und einen Ausgangsanschluss 24 auf. Alternativ kann eine
Spannungsversorgungseinheit auch eine andere Anzahl an Steueranschlüssen,
Eingangsanschlüssen und/oder Ausgangsanschlüssen aufweisen. Beispielsweise könnte eine Spannungsversorgungseinheit zwei Eingangsanschlüsse und/oder
Ausgangsanschlüsse aufweisen.
Des Weiteren weist die Gargerätevorrichtung ein Netzteil (nicht dargestellt) auf. Das Netzteil ist dazu vorgesehen, eine Energieversorgung für die Gargerätevorrichtung bereitzustellen. Im vorliegenden Fall ist das Netzteil mit der Energiequelle 54 verbunden. Alternativ ist auch denkbar ein Netzteil mit einer anderen, insbesondere separaten, Energiequelle zu verbinden. Ferner ist ein Netzteilanschluss 68 mit dem Treiberschaltkreis 14 verbunden. Ferner ist der mechanische Schalter 10, 12 mit dem Treiberschaltkreis 14 verbunden. Dazu weist der mechanische Schalter 10, 12 zwei Anschlüsse auf.
Der Netzteilanschluss 68 ist mit dem Eingangsanschluss 22 der
Spannungsversorgungseinheit 18 verbunden. Der Steueranschluss 20 der
Spannungsversorgungseinheit 18 ist mit der Steuereinheit 28 verbunden. Der
Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 ist mit einem ersten Anschluss der Treiberspule 72 verbunden. Ferner ist der Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 mit einem ersten Anschluss der Schutzeinheit 16 verbunden.
Der erste Anschluss der Treiberspule 72 ist mit einem ersten Anschluss der Schutzeinheit 16 verbunden. Ferner ist ein zweiter Anschluss der Treiberspule 72 mit einem zweiten Anschluss der Schutzeinheit 16 verbunden. Demnach ist die Schutzeinheit 16 parallel zu der Treiberspule 72 geschaltet. Der zweite Anschluss der Treiberspule 72 ist mit einem ersten Anschluss der Treibereinheit 66 verbunden. Der zweite Anschluss der
Schutzeinheit 16 ist mit dem ersten Anschluss der Treibereinheit 66 verbunden. Ein zweiter Anschluss der Treibereinheit 66 ist mit der Steuereinheit 28 verbunden. Des Weiteren ist ein dritter Anschluss der Treibereinheit 66 mit einem Masseanschluss verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann ein dritter Anschluss einer Treibereinheit auch geerdet sein.
Die Treibereinheit 66 weist zumindest einen Steuerungsschalter 80 auf. Der
Steuerungsschalter 80 ist im vorliegenden Fall als Bipolartransistor ausgebildet. Der Steuerungsschalter 80 ist mit einem Basiskontakt über einen Wderstand mit dem zweiten Anschluss der Treibereinheit 66 verbunden. Ferner ist der Steuerungsschalter 80 mit einem Emitterkontakt mit dem Masseanschluss verbunden. Der Steuerungsschalter 80 ist mit einem Kollektorkontakt mit dem ersten Anschluss der Treibereinheit 66 verbunden. Ferner kann die Treibereinheit 66 zumindest ein weiteres Bauteil, wie insbesondere zumindest einen elektrischen Wderstand und/oder zumindest einen Kondensator, aufweisen.
Die Schutzeinheit 16 weist eine Freilaufdiode 82 auf. Ferner weist die Schutzeinheit 16 eine Verbrauchereinheit 30 auf. Die Verbrauchereinheit 30 ist im vorliegenden Fall als Zenerdiode ausgebildet. Alternativ könnte eine Verbrauchereinheit auch als Widerstand ausgebildet sein. Die Freilaufdiode 82 ist mit einem Kathodenkontakt mit dem ersten Anschluss der Schutzeinheit 16 verbunden. Die Verbrauchereinheit 30 ist mit einem ersten Kontakt, insbesondere einem Kathodenkontakt, mit dem zweiten Anschluss der Schutzeinheit 16 verbunden. Ferner ist die Verbrauchereinheit 30 mit einem zweiten
Kontakt, insbesondere einem Anodenkontakt, mit einem Anodenkontakt der Freilaufdiode 82 verbunden. Alternativ ist auch denkbar, dass eine Schutzeinheit, insbesondere anstatt einer Freilaufdiode und/oder einer Verbrauchereinheit, zumindest einen Schalter, zumindest einen Widerstand, vorzugsweise einen temperaturabhängigen Wderstand, zumindest eine Schmelzsicherung, zumindest ein RC-Glied, insbesondere ein Snubber- Glied und/oder ein Boucherot-Glied und/oder zumindest einen Varistor aufweist.
Die Steuereinheit 28 ist dazu vorgesehen, Steuersignale Si , S2 zur Steuerung des Treiberschaltkreises 14 bereitzustellen. Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 28 dazu vorgesehen, zwei Steuersignale Si, S2 zur Steuerung des Treiberschaltkreises 14 bereitzustellen. Dabei ist ein erstes Steuersignal Si ein pulsweitenmoduliertes Signal. Das erste Steuersignal Si liegt dabei an dem zweiten Anschluss der Treibereinheit 66 an. Ferner ist ein zweites Steuersignal S2 ein pulsweitenmoduliertes Signal. Das zweite Steuersignal S2 liegt dabei an dem Steueranschluss 20 der Spannungsversorgungseinheit 18 an. Alternativ ist auch denkbar, dass zumindest ein Steuersignal ein konstantes Signal ist.
Ferner ist die Steuereinheit 28 dazu vorgesehen, zumindest einen Schaltvorgang des Ankerelements 70 in einen ersten Zeitteilbereich ta und einen zweiten Zeitteilbereich tb einzuteilen und die Treiberspule 72 in den zwei Zeitteilbereichen ta, tb mittels des
Treiberschaltkreises 14 unterschiedlich, insbesondere mit einer zumindest im
Wesentlichen unterschiedlichen mittleren Spulenspannung, zu betreiben.
Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 28 dazu vorgesehen, ein an dem ersten
Anschluss der Treiberspule 72 anliegendes mittleres Potential während des zumindest einen Schaltvorgangs zu verändern. Somit ist die Steuereinheit 28 dazu vorgesehen, eine Ausgangsspannung der Spannungsversorgungseinheit 18, insbesondere mittels des zweiten Steuersignals S2, zu variieren. Hierdurch kann die mittlere Spulenspannung der Treiberspule 72, insbesondere in dem ersten Zeitteilbereich ta und dem zweiten
Zeitteilbereich t , variiert werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann eine Steuereinheit auch dazu vorgesehen sein, ein an einem zweiten Anschluss einer Treiberspule anliegendes mittleres Potential während zumindest eines Schaltvorgangs, insbesondere mittels eines ersten Steuersignals, zu verändern. Alternativ ist auch denkbar, dass eine Steuereinheit dazu vorgesehen ist, sowohl ein an einem ersten Anschluss einer
Treiberspule anliegendes mittleres Potential, als auch ein an einem zweiten Anschluss einer Treiberspule anliegendes mittleres Potential während zumindest eines
Schaltvorgangs zu verändern.
Anhand Figur 4 soll im Folgenden eine Funktionsweise der Gargerätevorrichtung beschrieben werden.
Figur 4 zeigt ein schematisches und insbesondere nicht maßstabsgetreues Schaubild verschiedener Signale zur Steuerung eines Schaltvorgangs des mechanischen Schalters 10, 12. Auf einer Abszissenachse 84 ist die Zeit dargestellt. Eine Ordinatenachse 86 ist als Größenachse dargestellt. Eine Kurve 88 zeigt das von der Steuereinheit 28 bereitgestellte erste Steuersignal Si. Das erste Steuersignal Si kann dabei zumindest einen High-Pegel und zumindest einen Low-Pegel annehmen. Eine Kurve 90 zeigt das von der Steuereinheit 28 bereitgestellte zweite Steuersignal S2. Das zweite Steuersignal S2 kann zumindest einen High-Pegel und zumindest einen Low-Pegel annehmen. Eine Kurve 92 zeigt die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungseinheit 18 und damit das am Ausgangsanschluss 24 anliegende elektrische Potential. Eine Kurve 94 zeigt schematisch die mittlere Spulenspannung der Treiberspule 72. Eine Kurve 96
veranschaulicht die Schaltzustände des mechanischen Schalters 10, 12. Ein„1 "-Pegel definiert dabei eine leitende Verbindung zwischen dem Schaltkontakt 74 und dem
Ruhekontakt 76 des mechanischen Schalters 10, 12. Ein ,,-1"-Pegel definiert eine leitende Verbindung zwischen dem Schaltkontakt 74 und dem Arbeitskontakt 78 des
mechanischen Schalters 10, 12. Ein„0"-Pegel definiert einen nicht-leitenden Zustand. Während eines ersten Zeitintervalls weisen die beiden Steuersignale Si, S2 den Low- Pegel auf. Ein Tastgrad der Steuersignale Si, S2 weist in diesem Fall einen Wert von 0 auf. In diesem Betriebszustand liegt an dem Ausgangsanschluss 24 der
Spannungsversorgungseinheit 18 ein Potential von 24 V an. Dieser Potentialwert entspricht im vorliegenden Fall einem Normalspannungswert der Treiberspule 72. Dabei ist der Normalspannungswert ein von einem Hersteller vorgegebener
Nennspannungswert der in diesem Fall verwendeten Treiberspule 72. Alternativ kann ein Normalspannungswert auch einen beliebigen anderen Wert, insbesondere abhängig von einer verwendeten Treiberspule aufweisen. Ferner ist der Steuerungsschalter 80 geöffnet und demnach nicht-leitend. Demnach ist die Treiberspule 72 in diesem Fall stromfrei. Des Weiteren ist der Schaltkontakt 74 des mechanischen Schalters 10, 12 mit dem
Ruhekontakt 76 des mechanischen Schalters 10, 12 leitend verbunden.
Zu einem Zeitpunkt Ti ändert sich das zweite Steuersignal S2. Während eines zweiten Zeitintervalls t2 weist das erste Steuersignal Si den Low-Pegel auf. Während des zweiten Zeitintervalls t2 weist das zweite Steuersignal S2 einen Tastgrad mit einem Wert von 0,5 auf. Alternativ kann ein zweites Steuersignal auch einen beliebigen anderen Tastgrad aufweisen. In diesem Betriebszustand steigt das Potential an dem Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 auf 48 V an. Das Potential an dem
Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 beträgt somit im
Wesentlichen während des zweiten Zeitintervalls t2 48 V. Dieses Potential entspricht im vorliegenden Fall dem Doppelten des Normalspannungswerts der Treiberspule 72. Ferner ist der Steuerungsschalter 80 geöffnet und demnach nicht-leitend. In diesem Fall ist die Treiberspule 72 stromlos. Des Weiteren ist der Schaltkontakt 74 des mechanischen Schalters 10, 12 mit dem Ruhekontakt 76 des mechanischen Schalters 10, 12 leitend verbunden. Das zweite Zeitintervall t2 weist eine Zeitdauer von zumindest 1 ms auf. Im vorliegenden Fall weist das zweite Zeitintervall t2 eine Zeitdauer von 10 ms auf.
Zu einem Zeitpunkt T2 ändert sich das erste Steuersignal Si. Demnach ändert sich das erste Steuersignal Si im vorliegenden Fall 10 ms nach dem zweiten Steuersignal S2. Während eines dritten Zeitintervalls t3 weist das erste Steuersignal Si den High-Pegel auf. Somit weist das erste Steuersignal Si während des dritten Zeitintervalls t3 einen Tastgrad mit einem Wert von 1 auf. Während des dritten Zeitintervalls t3 weist das zweite
Steuersignal S2 den Tastgrad mit einem Wert von 0,5 auf. Das Potential an dem
Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 beträgt während des dritten Zeitintervalls t3 48 V. Ferner ist der Steuerungsschalter 80 geschlossen und demnach leitend. Dabei fließt ein Schaltstrom durch die Treiberspule 72. Der Schaltstrom fließt durch die Treiberspule 72 und den Steuerungsschalter 80 zu dem Masseanschluss. Dabei erzeugt die Treiberspule 72 ein Magnetfeld, welches dazu vorgesehen ist, das
Ankerelement 70 anzuziehen. In diesem Fall liegt zwischen dem ersten Anschluss der Treiberspule 72 und dem zweiten Anschluss der Treiberspule 72 eine mittlere
Spulenspannung von 48 V an. Das dritte Zeitintervall t3 weist eine Zeitdauer von zumindest 6 ms auf. Im vorliegenden Fall weist das dritte Zeitintervall t3 eine Zeitdauer von 10 ms auf. Zu einem Zeitpunkt T3 ändert sich das zweite Steuersignal S2. Während eines vierten Zeitintervalls t4 weist das erste Steuersignal Si einen Tastgrad mit einem Wert von 1 auf. Während des vierten Zeitintervalls t4 weist das zweite Steuersignal S2 den Tastgrad mit einem Wert von 0 auf. In diesem Betriebszustand sinkt das Potential an dem
Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 auf 24 V. Somit beträgt das Potential an dem Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 während des vierten Zeitintervalls t4 im Wesentlichen 24 V. Ferner ist der Steuerungsschalter 80 geschlossen und demnach leitend. Dabei fließt ein Schaltstrom durch die Treiberspule 72. In diesem Fall liegt zwischen dem ersten Anschluss der Treiberspule 72 und dem zweiten Anschluss der Treiberspule 72 eine mittlere Spulenspannung von im Wesentlichen 24 V an. Im vorliegenden Fall weist das vierte Zeitintervall t4 eine Zeitdauer von 90 ms auf.
Ein Schaltvorgang findet in einem Zeitbereich ts statt. Der Zeitbereich ts liegt im Bereich des dritten Zeitintervalls t3 und des vierten Zeitintervalls t4 und überlappt die beiden Zeitintervalle t3, zumindest teilweise. Der Schaltvorgang und/oder der Zeitbereich ts kann eine Zeitdauer zwischen 1 ms und 20 ms aufweisen. Der Schaltvorgang und/oder der Zeitbereich ts weist im vorliegenden Fall eine Zeitdauer von 10 ms auf. Vorzugsweise ist die Steuereinheit 28 dazu vorgesehen, die Wechselrichter 46, 48 zumindest während des Schaltvorgangs zu deaktivieren. Zu einem Zeitpunkt TSi startet der Schaltvorgang. Der Zeitpunkt TSi liegt innerhalb des dritten Zeitintervalls t3. Zu einem Zeitpunkt TS2 endet der Schaltvorgang. Zu dem Zeitpunkt TS2 ist ein Prellen des mechanischen Schalters 10, 12 vollständig abgeschlossen. Der Zeitpunkt TS2 liegt innerhalb des vierten Zeitintervalls - Das Ankerelement 70 wechselt dabei seine Position, so dass der Schaltkontakt 74 mit dem Arbeitskontakt 78 leitend verbunden ist. Dabei ist die Steuereinheit 28 dazu vorgesehen, den Schaltvorgang des Ankerelements 70, insbesondere den Zeitbereich ts, in einen ersten Zeitteilbereich ta und einen zweiten Zeitteilbereich tb einzuteilen. Der erste Zeitteilbereich ta liegt innerhalb des dritten Zeitintervalls t3. Der zweite Zeitteilbereich tb liegt innerhalb des vierten Zeitintervalls t4. Dabei folgt der zweite Zeitteilbereich tb zeitlich unmittelbar auf den ersten Zeitteilbereich ta.
Während des ersten Zeitteilbereichs ta weist das erste Steuersignal Si den Tastgrad mit einem Wert von 1 auf. Während des ersten Zeitteilbereichs ta weist das zweite
Steuersignal S2 den Tastgrad mit einem Wert von 0,5 auf. Das Potential an dem
Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 beträgt während des ersten Zeitteilbereichs ta 48 V. Ferner ist der Steuerungsschalter 80 geschlossen und demnach leitend. Dabei fließt ein Schaltstrom durch die Treiberspule 72. Demnach liegt zwischen dem ersten Anschluss der Treiberspule 72 und dem zweiten Anschluss der Treiberspule 72 eine mittlere Spulenspannung von 48 V an. Dabei ist die Steuereinheit dazu
vorgesehen, die mittlere Spulenspannung zumindest zeitweise über einen
Normalspannungswert der Treiberspule 72, insbesondere über 24 V, zu erhöhen. Der erste Zeitteilbereich ta umfasst dabei wenigstens ein Lösen und ein Beschleunigen des Ankerelements 70.
Zu dem Zeitpunkt T3 befindet sich das Ankerelement 70 in einem nicht-leitenden Zustand. Während des zweiten Zeitteilbereichs tb weist das erste Steuersignal Si den Tastgrad mit einem Wert von 1 auf. Während des zweiten Zeitteilbereichs tb weist das zweite
Steuersignal S2 den Tastgrad mit einem Wert von 0 auf. In diesem Betriebszustand sinkt das Potential an dem Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 auf 24 V. Somit beträgt das Potential an dem Ausgangsanschluss 24 der
Spannungsversorgungseinheit 18 während des zweiten Zeitteilbereichs tb im
Wesentlichen 24 V. Ferner ist der Steuerungsschalter 80 geschlossen und demnach leitend. Dabei fließt ein Schaltstrom durch die Treiberspule 72. Demnach liegt zwischen dem ersten Anschluss der Treiberspule 72 und dem zweiten Anschluss der Treiberspule 72 im Wesentlichen eine mittlere Spulenspannung von 24 V an. Der zweite Zeitteilbereich tb umfasst wenigstes ein Federn des Ankerelements 70. Im vorliegenden Fall umfasst der zweite Zeitteilbereich tb wenigstes ein Prellen des Ankerelements 70. Demnach ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Treiberspule 72 in dem ersten Zeitteilbereich ta mit einer höheren mittleren Spulenspannung zu betreiben, als in dem zweiten Zeitteilbereich t . Ferner weist im vorliegenden Fall das zweite Steuersignal S2 während des
Schaltvorgangs, insbesondere während des Zeitbereichs ts, zwei unterschiedliche
Tastgrade, insbesondere 0,5 und 0, auf.
Im vorliegenden Fall wird der Zeitpunkt T3 aus empirischen Daten ermittelt und entspricht demnach insbesondere einem Erfahrungswert. Der Zeitpunkt T3 liegt im vorliegenden Fall zeitlich 10 ms nach dem Zeitpunkt T2. Demnach ist die Steuereinheit 28 dazu vorgesehen, eine Lage der Zeitintervalle t3, t4, derart anzupassen, dass der erste Zeitteilbereich ta im Bereich des dritten Zeitintervalls t3 und der zweite Zeitteilbereich t im Bereich des vierten Zeitintervalls liegt. Alternativ ist auch denkbar, dass eine Gargerätevorrichtung zumindest eine Sensoreinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, ein Vorhandensein und/oder ein Fehlen einer leitenden Verbindung zumindest eines mechanischen
Schalters, und somit insbesondere einen Zeitpunkt T3, zu detektieren.
Zu einem Zeitpunkt T4 ändert sich das erste Steuersignal Si. Ein Tastgrad des ersten Steuersignals Si weist dabei einen Wert von 0,7 auf. Während eines gesamten fünften Zeitintervalls t5 weist das erste Steuersignal Si den Tastgrad mit dem Wert 0,7 auf. Ferner weist das erste Steuersignal Si eine Frequenz von 25 kHz auf. Während des fünften Zeitintervalls t5 weist das zweite Steuersignal S2 den Tastgrad mit einem Wert von 0 auf. In diesem Betriebszustand beträgt das Potential an dem Ausgangsanschluss 24 der Spannungsversorgungseinheit 18 24 V. Ferner ist der Steuerungsschalter 80
abwechselnd geschlossen und geöffnet. In diesem Haltezustand bewirkt das erste Steuersignal Si, dass ein mittlerer Strom durch die Treiberspule 72 fließt. Der mittlere Strom entspricht dabei einem, insbesondere minimal, benötigten Haltestrom. In diesem Fall liegt zwischen dem ersten Anschluss der Treiberspule 72 und dem zweiten Anschluss der Treiberspule 72 eine mittlere Spulenspannung von im Wesentlichen 17 V an.
Hierdurch kann das Ankerelement 70 an dem Arbeitskontakt 78 gehalten werden. Dabei ist der Schaltkontakt 74 mit dem Arbeitskontakt 78 leitend verbunden. Hierdurch kann eine Effizienz gesteigert und eine Selbsterwärmung des mechanischen Schalters 10, 12 verringert werden.
Zu einem Zeitpunkt T5 ändert sich das erste Steuersignal Si und weist den Low-Pegel auf. In diesem Ausschaltzustand ist der Steuerungsschalter 80 geöffnet und demnach nichtleitend. In diesem Fall ist die Schutzeinheit 16 dazu vorgesehen, die entstehende
Induktionsspannung abzubauen. Ein durch die Induktionsspannung hervorgerufener Kreisstrom fließt durch die Verbrauchereinheit 30, die Freilaufdiode 82 und die
Treiberspule 72. Hierdurch kann eine Energie in der Treiberspule 72 effektiv und insbesondere schnell abgebaut werden, so dass eine thermische Abhängigkeit des mechanischen Schalters 10, 12 reduziert werden kann. Die Energie der Treiberspule 72 ist nach etwa 1 ,5 ms bis 2 ms abgebaut. Ferner findet ein zweiter Schaltvorgang statt. Das Ankerelement 70 wechselt seine Position, so dass der Schaltkontakt 74 mit dem Ruhekontakt 76 leitend verbunden ist. Bezugszeichen
10 Schalter
12 Schalter
14 Treiberschaltkreis
16 Schutzeinheit
18 Spannungsversorgungseinheit
20 Steueranschluss
22 Eingangsanschluss
24 Ausgangsanschluss
28 Steuereinheit
30 Verbrauchereinheit
32 Gargerät
34 Heizzone
36 Bedieneinheit
38 Induktor
40 Induktor
42 Induktor
44 Induktor
46 Wechselrichter
48 Wechselrichter
50 Halbleiterschalter
52 Halbleiterschalter
54 Energiequelle
56 Leitungspfad
58 Resonanzeinheit
60 Schaltanordnung
62 Heizstromausgang
64 Heizstromausgang 66 Treibereinheit
68 Netzteilanschluss
70 Ankerelement
72 Treiberspule
74 Schaltkontakt
76 Ruhekontakt
78 Arbeitskontakt
80 Steuerungsschalter
82 Freilaufdiode
84 Abszissenachse
86 Ordinatenachse
88 Kurve
90 Kurve
92 Kurve
94 Kurve
96 Kurve
S-i Steuersignal
S2 Steuersignal ti Zeitintervall t2 Zeitintervall t3 Zeitintervall
Zeitintervall t5 Zeitintervall ts Zeitbereich ta Zeitteilbereich tb Zeitteilbereich
Ti Zeitpunkt
T2 Zeitpunkt T3 Zeitpunkt
T4 Zeitpunkt
T5 Zeitpunkt
Tsi Zeitpunkt
Ts2 Zeitpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Gargerätevorrichtung, insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem mechanischen Schalter (10, 12), welcher zumindest ein Ankerelement (70) und zumindest eine Treiberspule (72) aufweist, welche wenigstens dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltvorgang des zumindest einen Ankerelements (70) auszulösen, mit zumindest einem Treiberschaltkreis (14), welcher dazu vorgesehen ist, zumindest eine mittlere Spulenspannung für die zumindest eine Treiberspule (72) bereitzustellen, und mit einer Steuereinheit (28), welche dazu vorgesehen ist, zumindest ein Steuersignal (S^ , S2) zur Steuerung des zumindest einen Treiberschaltkreises (14) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (28) dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Schaltvorgang in zumindest einen ersten Zeitteilbereich (ta) und zumindest einen zweiten Zeitteilbereich (tb) zu unterteilen und die zumindest eine Treiberspule (72) in den zumindest zwei Zeitteilbereichen (ta, tb) mittels des zumindest einen
Treiberschaltkreises (14) unterschiedlich zu betreiben.
2. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zweite Zeitteilbereich (tb) zeitlich unmittelbar auf den zumindest einen ersten Zeitteilbereich (ta) folgt.
3. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Zeitteilbereich (ta) wenigstens ein Beschleunigen des zumindest einen Ankerelements (70) umfasst.
4. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zweite Zeitteilbereich (t ) wenigstens ein Federn des zumindest einen Ankerelements (70) umfasst.
5. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (28) dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Treiberspule (72) in dem zumindest einen ersten Zeitteilbereich (ta) mit einer höheren mittleren Spulenspannung zu betreiben, als in dem zumindest einen zweiten Zeitteilbereich (t ).
6. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Treiberschaltkreis (14) eine Spannungsversorgungseinheit (18) zu einer Versorgung der zumindest einen Treiberspule (72) aufweist und die Steuereinheit (28) in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, zumindest eine Ausgangsspannung der Spannungsversorgungseinheit (18) zu variieren.
7. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungseinheit (18) zumindest einen Gleichspannungswandler aufweist.
8. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Steuersignal (S^ , S2) ein pulsweitenmoduliertes Signal ist.
9. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Steuersignal (S^ , S2) während des zumindest einen
Schaltvorgangs wenigstens zwei unterschiedliche Tastgrade aufweist.
10. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (28) in zumindest einem
Betriebszustand dazu vorgesehen ist, die mittlere Spulenspannung zumindest zeitweise über einen Normalspannungswert der zumindest einen Treiberspule (72) zu erhöhen.
1 1. Gargerät (32) mit zumindest einer Gargerätevorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer
Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einem mechanischen Schalter (10, 12), welcher zumindest ein Ankerelement (70) und zumindest eine Treiberspule (72) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, zumindest einen Schaltvorgang des zumindest einen Ankerelements (70) auszulösen, und mit zumindest einem Treiberschaltkreis (14), welcher dazu vorgesehen ist, zumindest eine mittlere Spulenspannung für die zumindest eine Treiberspule (72) bereitzustellen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schaltvorgang in zumindest einen ersten Zeitteilbereich (ta) und zumindest einen zweiten Zeitteilbereich (t ) unterteilt und die zumindest eine Treiberspule (72) in den zumindest zwei Zeitteilbereichen (ta, t ) mittels des zumindest einen Treiberschaltkreises (14) unterschiedlich betrieben wird.
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