EP4042834A1 - Gargerätevorrichtung - Google Patents

Gargerätevorrichtung

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Publication number
EP4042834A1
EP4042834A1 EP20775008.4A EP20775008A EP4042834A1 EP 4042834 A1 EP4042834 A1 EP 4042834A1 EP 20775008 A EP20775008 A EP 20775008A EP 4042834 A1 EP4042834 A1 EP 4042834A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
branch
switching
unit
switching unit
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.)
Pending
Application number
EP20775008.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
José Miguel Burdio Pinilla
Tomas Cabeza Gozalo
Pablo GUILLEN MOYA
Sergio Llorente Gil
Oscar Lucia Gil
Diego Puyal Puente
Hector Sarnago Andia
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 EP4042834A1 publication Critical patent/EP4042834A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/03—Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate

Definitions

  • the invention relates to a cooking device device according to claim 1 and a method for operating a cooking device device according to claim 14.
  • EP 2 548 407 B1 already discloses a hob with a half-bridge or full-bridge circuit for operating a plurality of inductors by means of a multiplexer.
  • a hob is already known from WO 2018/116053 A1 and WO 2018/116055 A1 which has a number N c M of heating matrix elements, an i, j th heating matrix element comprising at least one inductor and both an i th heating matrix element Row switching element as well as a j-th column switching element is connected.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of efficiency, in particular energy efficiency and / or component efficiency.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 14, while advantageous embodiments and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • a cooking appliance device in particular a hob device, is proposed with a plurality of at least two heating branches, each of which comprises at least one heating unit, preferably an induction heating unit, and at least one branch switching unit, with a switching unit common to the heating branches and with at least one control unit, which in an operating state for setting a heating power at least one of the heating branches to be operated adapts at least one switching parameter of a switching parameter set of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated.
  • Such a configuration can in particular achieve a high level of efficiency, in particular a high level of energy efficiency. Because a number of components can be reduced, increased component efficiency and / or cost efficiency can be achieved.
  • an independent power setting for all Heating branches are made, whereby a high degree of flexibility can be achieved in particular.
  • a heating power can be set, in particular proportionally to the coverage of the heating branch by cooking utensils.
  • a power setting can be made independently of different cookware.
  • An energy supply can in particular take place continuously and in particular unpulsed, whereby acoustic interfering noises in particular can be avoided.
  • Overpower and / or a boost mode can be dispensed with, as a result of which, in particular, efficiency can be increased.
  • An energy supply can be constant. Unwanted alternative heating can also be avoided.
  • an electromagnetic compatibility of the Garge device device can be improved by such a configuration, whereby flicker can be avoided.
  • the cooking appliance device can in particular be operated with a reduced switching frequency, as a result of which, in particular, improved efficiency can be achieved.
  • a “cooking appliance device”, in particular a “hob device”, should be understood to mean in particular at least a part, in particular a subassembly, of a cooking appliance, in particular a hob.
  • the cooking device could, for example, be designed as an oven, in particular an induction oven, and / or as a combination device with an additional microwave function.
  • the cooking appliance is preferably designed as a hob, in particular as an induction hob, preferably as a matrix hob and particularly preferably as a matrix induction hob.
  • the cooking appliance device, in particular the hob device can also include the entire cooking appliance, in particular the entire hob.
  • the cooking appliance device advantageously has at least four, preferably at least 10 and particularly preferably at least 20 heating branches.
  • a “heating branch” is to be understood in particular as an electronic and / or electrical unit which in particular comprises a plurality of electronic and / or electrical components, in particular at least one and advantageously exactly one heating unit and at least one and advantageously exactly one branch switching unit.
  • the heating branches of the cooking device device could, for example, be constructed identically to one another.
  • the heating branches of the cooking appliance device could differ at least with regard to the heating units, in particular with regard to diameters and / or types of heating units.
  • the heating branches of the cooking appliance device could differ, for example, with regard to the number of heating units.
  • a “heating unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit which, in an operating state for heating a cookware and / or a cooking muffle wall, provides a heating output, in particular a heating output of at least 100 W, preferably of at least 250 W and particularly preferably of at least 500 W is adjustable.
  • An "induction heating unit” is to be understood as meaning, in particular, a heating unit with at least one induction heating element, in particular an inductor, which is used to generate an alternating magnetic field with high-frequency current, in particular with a frequency of at least 10 kHz, preferably of at least 20 kHz and in particular of a maximum of 100 kHz, can be supplied.
  • the induction heating unit can comprise several induction heating elements connected in series and / or in parallel, for example to provide a multi-circuit or a roasting area.
  • a “branch switching unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit of a heating branch which in particular comprises at least one switching unit.
  • a “switching unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit with at least one switching element which is provided in particular to establish and / or separate an electrically conductive connection between two contacts of the switching element.
  • the switching element preferably has at least one control contact via which it can be controlled.
  • the switching element is designed as a semiconductor switching element, in particular as a transistor, advantageously as a bipolar transistor with a preferably insulated gate electrode (IGBT).
  • the switching element can be designed as a mechanical and / or electromechanical switching element, in particular as a relay.
  • the switching element can be designed as an FET, as a MOSFET, preferably as an RC-IGBT and particularly preferably as a HEMT transistor.
  • the switching unit can comprise several switching elements, which can be connected to one another in series and / or in parallel, for example.
  • the control unit advantageously adapts at least two switching parameters of a switching parameter set of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated in an operating state.
  • the switching parameter is different from a switching frequency of the branch switching unit.
  • control unit is provided to control the branch switching units and the common switching unit in pairs as inverter switching elements, in particular in such a way that a soft switching process between at least one first switching state in which two contacts of the common switching unit are electrically connected, while two contacts all branch switching units are separated and a second switching state occurs in which two contacts of at least one of the branch switching units are electrically conductively connected, while the two contacts of the common switching unit are separated.
  • a “soft switching process” is to be understood in particular as a switching process with a negligibly low power loss, which occurs in particular when the switching process is preferably at least substantially voltage-free.
  • ZVS zero voltage switching
  • a “vanishingly low value” is to be understood in particular as a value which is in particular at least a factor 10, advantageously a factor 50, preferably a factor 100 and particularly preferably a factor 500 lower than a maximum operating value.
  • a “control unit” is to be understood in particular as an electronic unit that is preferably at least partially integrated in a control and / or regulating unit of a cooking appliance.
  • the control unit preferably comprises a computing unit and, in particular, in addition to the computing unit, a memory unit with a control and / or regulating program stored therein which is provided to be executed by the computing unit.
  • a “switching parameter set” is to be understood as meaning, in particular, a set of at least one switching parameter and preferably a plurality of switching parameters. In particular, a set of switching parameters is involved at least one switching parameter belonging to a heating branch.
  • switching parameter is to be understood in particular as a parameter which, when the switching unit is in operation, is directly in the area of influence of the control unit and / or can be controlled and / or regulated by the latter.
  • the switching parameter can lie within the sphere of influence of a user and thus be controlled and / or selected indirectly or directly by a user.
  • “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • An “operating state” should in particular be understood to mean a state of the cooking device device in which at least one of the heating branches is operated.
  • the control unit operate the branch switching units of the heating branches to be operated periodically with a common period.
  • the period of one of the branch switching units with the common period can, for example, start at a different point in time than the period of another of the branch switching units with the common period.
  • the periods preferably start at the same time.
  • a “period duration” is to be understood in particular as a reciprocal value of a frequency with which one of the branch switching units and / or the common switching unit switches.
  • the fact that the control unit “operates the branch switching units of the heating branches to be operated each with a common period duration” is to be understood in particular as meaning that the period durations with which the branch switching units are operated are the same.
  • the control unit could operate the common switching unit periodically with a different period than the branch switching units, in particular with any period duration.
  • a particularly efficient cooking appliance device can be provided. Since a setting of a heating power of a heating branch to be operated can take place in particular special parameters that are independent of a switching frequency and so that in particular can be independent of the common period, the common period can be chosen to be constant and as efficient as possible.
  • the cooking appliance device is particularly efficient if the common period duration corresponds at least essentially to a reciprocal value of a resonance frequency of an oscillating circuit with conventionally set up cooking utensils.
  • the switching frequency ie the reciprocal of the common period
  • the switching frequency is particularly preferably in the range from 20 kHz to 35 kHz, which corresponds to a common period of 0.05 ms to 0.029 ms.
  • a duration of the first period segment corresponds to at least substantially one half of the common period duration.
  • the duration of the first period segment should preferably be selected so that the nominal output is higher than or equal to the desired heating output of one of the heating branches to be operated.
  • the common switching unit in particular, is switched to isolate.
  • the branch switching unit of at least one heating branch to be operated is at least partially switched on within the second period section of the common period duration.
  • the duration of the second period segment corresponds in particular to the common period duration minus the duration of the first period segment.
  • the switching parameter set includes at least one switch-on time of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated
  • a particularly flexible control of the heating power of the cooking appliance device, in particular of the at least one heating branch to be operated can take place.
  • a period-related time interval between a passage time span of the common switching unit and a passage time span of a branch switching unit can be changed in a targeted manner.
  • a heating power of the heating branch to be operated can be influenced.
  • a heating power can be reduced.
  • a "passage time period" of the branch switching unit and / or the common switching unit is to be understood in particular as a period of time during which a first and a second main contact of the branch switching unit and / or the common switching unit are connected in an electrically conductive manner.
  • a "main contact" of the branch switching unit and / or the common switching unit is to be understood in particular as a contact of the branch switching unit and / or the common switching unit which is used to conduct a current to a consumer unit that is separate from the branch switching unit and / or the common switching unit is designed, is provided.
  • a "time interval between a first passage time span and a second passage time span” should in particular be understood to mean a duration of a time span which begins with an end of that of the passage time spans which expires earlier and with a beginning of that of the passage Periods of time that begin later ends.
  • a “period-related time interval” is to be understood in particular as a duration of a time interval divided by the period duration.
  • the switching parameter set include at least one switch-on duration of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated.
  • the “switch-on duration of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated” is to be understood as a period-related passage time span of the branch switching unit.
  • this is to be understood as a time span within the second period segment of the common period duration, during which the branch switching unit is switched on.
  • the heating power of the heating branch can be changed.
  • a heating power can be reduced by reducing the switch-on duration of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated.
  • the heating power of a heating branch can be controlled and / or regulated by changing, in particular, a plurality of switching parameters.
  • the heating output of a heating branch can be achieved by a combined change in the switch-on time of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated and the switch-on duration of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated.
  • a change in an individual switching parameter could regulate the heating output of a heating branch.
  • control unit could operate and / or control all branch switching units with a single common switching parameter set.
  • control unit operate and / or control each of the branch switching units with its own set of switching parameters.
  • the switching parameters of one switching parameter set can assume different values from the switching parameters of another switching parameter set.
  • the switching parameters of one switching parameter set assume the same values as the switching parameters of another switching parameter set.
  • all switching parameter sets include the same switching parameters. It is also conceivable that the switching parameter sets differ from one another in terms of the range of switching parameters.
  • the heating branches each have at least one branch diode which blocks the heating branches from one another.
  • a current flow in particular a potential flow between the heating branches, could not be prevented in any direction.
  • the fact that the branch diode “blocks the heating branches with respect to one another” is to be understood in particular to mean that the two-diode prevents a current flow from one heating branch to another heating branch. This means in particular that the branch diode prevents a backflow and thus in particular an outflow of an electrical potential of one heating branch via another heating branch.
  • the heating branches can be blocked from one another in a particularly effective manner. It is further proposed that the heating branches each have at least one resonance unit which, with the associated heating units, in particular induction heating units, are part of an oscillating circuit. In particular, for example, cooking utensils and / or a cooking muffle wall can also be part of the oscillating circuit.
  • a “resonance unit” is to be understood in particular as a unit that comprises at least one resonance capacitance, which is preferably formed by at least one capacitor, which is preferably different from a damping capacitance and / or a capacitance that is connected in parallel to a switching element.
  • a resonance capacitance is formed from a combination of series and parallel connections of several capacitors.
  • the resonance capacitance is, in particular, a component of an electrical oscillating circuit, in particular an electrical series oscillating circuit.
  • the resonance capacitance is preferably connected in series with the heating unit in at least one operating state, in particular via one of the branch switching units and / or the common switching unit, and is particularly advantageously provided to be charged via the heating unit, in particular when the heating unit is switched through the branch switching unit and / or the common switching unit is placed on a higher electrical potential.
  • the resonance capacitance is arranged in particular on a side of the heating unit that faces away from the common switching unit when viewed in the direction of a line path.
  • the resonance unit could be dimensioned such that the resonance frequency of the resonant circuit with conventional cookware is less than 25 kHz or more than 35 kHz.
  • the resonance frequency of the resonant circuit with conventional cooking utensils is preferably 25 kHz to 35 kHz, which means that acoustic noise and / or large power losses, in particular switching losses, can be avoided.
  • the common switching unit could have exactly one switching element.
  • the common switching unit advantageously has at least two switching elements connected in parallel.
  • the control unit can be provided to switch the two switching elements connected in parallel at the same time or alternately, in particular in order to thereby distribute a thermal load on the two switching elements.
  • the cooking appliance device could have a cooling unit which cools the common switching unit and the individual branch switching units equally.
  • the cooling unit could cool the individual branch switching units more than that common switching unit. If the cooking appliance device has a cooling unit which cools the common switching unit more than the individual branch switching units, a load on the common switching unit can in particular be reduced. In particular, a service life of the cooking appliance device can thereby be lengthened, whereby user-friendliness in particular can be increased.
  • a “cooling unit” is to be understood in particular as a unit which is specifically designed to cool further components, in particular an electronics unit, and which is in particular in thermal and preferably in direct mechanical contact with these components.
  • the cooling unit has a surface area that is at least 5 times, in particular at least 10 times, advantageously at least 20 times and particularly advantageously at least 50 times larger than a cube of the same volume and in particular comprises at least 3, in particular at least 10 and advantageously at least 20 cooling fins.
  • the cooling unit could, for example, comprise a Peltier element.
  • the cooking appliance device has a plurality of at least two further heating branches, each of which includes at least one further heating unit and at least one further branch switching unit, with a further switching unit common to the further heating branches, the control unit in an operating state for setting a Heating power at least one of the further heating branches to be operated adapts at least one further switching parameter of a further switching parameter set of the further branch switching unit of the at least one further heating branch to be operated.
  • a cooking appliance device with particularly high flexibility can be provided by such a configuration.
  • the heating branches to be operated are independent of the other heating branches to be operated.
  • a matrix hob can be provided with a plurality of mutually independent matrix areas.
  • the mutually independent matrix areas can have a different nominal power, whereby flexibility is particularly increased.
  • a larger range of possible heating outputs can be achieved in this way.
  • a hob in particular a matrix hob, with at least one Garge device device.
  • An efficiency in particular an energy efficiency and / or a component efficiency, can in particular be further increased by a method for operating a cooking device with a plurality of at least two heating branches, each of which includes at least one heating unit and at least one branch switching unit, and one for the Switching unit common to heating branches, in which for setting a heating power at least one of the heating branches to be operated at least one switching parameter of a switching parameter set of the branch switching unit of the at least one heating branch to be operated is adapted.
  • the cooking appliance device is not intended to be restricted to the application and embodiment described above.
  • the cooking appliance device can have a number of individual elements, components and units that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
  • FIG. 1 shows a cooking appliance designed as a hob with a cooking appliance device in a schematic top view
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of part of the cooking appliance device with three heating branches
  • Fig. 4 shows a diagram with an exemplary performance curve of one of the heating branches as a function of a switch-on time of a branch switching unit of the heating branch
  • Fig. 5 is a diagram with an exemplary performance curve of one of the heating branches as a function of a duty cycle of a Zweigschaltein unit of the heating branch
  • FIG. 6 shows a diagram with an exemplary power curve of one of the heating branches as a function of a switch-on time with a constant switch-on duration of a branch switching unit of the heating branch
  • FIG. 7 shows diagrams with exemplary current and voltage curves for a reference heating output and for two heating outputs adapted by means of a set of switching parameters
  • FIG. 8 shows diagrams with exemplary current and voltage curves for the reference heating output and for two further heating outputs adapted by means of a set of switching parameters
  • FIG. 9 shows diagrams with exemplary current and voltage curves for the reference heating output and for a heating output adapted by means of a set of switching parameters
  • FIG. 10 is a schematic circuit diagram of part of a further embodiment of a cooking appliance device
  • FIG. 11 shows a cooking appliance designed as a matrix hob with an alternative exemplary embodiment of a cooking appliance device in a schematic plan view
  • FIG. 11 shows a cooking appliance designed as a matrix hob with an alternative exemplary embodiment of a cooking appliance device in a schematic plan view
  • FIG. 12 is a schematic circuit diagram of part of the cooking appliance device from FIG. 11.
  • FIG. 1 shows a cooking appliance designed as a hob 32a, which in the example shown is designed as an induction hob.
  • the hob 32a has a cooking appliance device 10a designed as a hob device, parts of which are shown in more detail in FIG.
  • the cooking appliance device 10a has a plurality of heating branches 12a.
  • the cooking device device 10a has four heating branches 12a, one for each heating zone 70a of the cooking device device 10a.
  • the cooking appliance Device 10a also have a different number of heating branches 12a and / or heating zones 70a.
  • the cooking appliance device 10a has a switching unit 18a that is common to the heating branches 12a.
  • the common switching unit 18a has a switching element 38a.
  • the switching element 38a is designed as a bipolar transistor.
  • a collector of the common switching unit 18a is connected to a bus potential 62a.
  • the bus potential 62a is one of the rectified busbars of a rectifier of the cooking appliance device 10a (not shown).
  • An emitter of the common switching unit 18a is connected to the plurality of heating branches 12a.
  • Each of the heating branches 12a has a heating unit 14a and a branch switching unit 16a.
  • the heating unit 14a is designed as an induction heating unit.
  • a first connection of the heating unit 14a is connected to a resonance unit 36a of the respective heating branch 12a.
  • the resonance unit 36a forms part of an oscillating circuit with the associated heating unit 14a.
  • the resonance unit 36a has two capacitors 52a. In each case one connection of a capacitor 52a is connected to the heating unit 14a.
  • Another connection of the capacitor 52a is each connected to the bus potential 62a or a ground potential 64a.
  • the ground potential 64a is the potential of a further rectified busbar of the rectifier of the cooking appliance device 10a (not shown).
  • a second connection of the heating unit 14a is connected to the branch switching unit 16a.
  • the branch switching unit 16a comprises a bipolar transistor and a parallel-connected branch switching diode 54a.
  • An emitter of the transistor of the branch switching unit 16a is connected to the parallel-connected branch switching diode 54a and to the heating unit 14a.
  • a collector of the transistor of the branch switching unit 16a is connected to the parallel-connected branch switching diode 54a and to the ground potential 64a.
  • a diode 56a of each heating branch 12a connected in parallel to the common switching unit 18a is connected at its anode to the second connection of the heating unit 14a.
  • the parallel-connected diode 56a is connected to the bus potential 62a by its cathode.
  • a branch diode 30a of the heating branch 12a is also connected to the second connection of the heating unit 14a.
  • the branch diode 30a viewed from the common switching unit 18a, is arranged in front of the associated branch switching units 16a.
  • the branch diode 30a has its cathode connected to the second connection of the heating unit 14a.
  • the anode of the branch diode 30a is connected to the common switching unit 18a.
  • the branch diode 30a blocks the heating branches 12a to one another and prevents an undesired flow of potential from one of the heating branches 12a to another heating branch 12a.
  • the branch switching units 16a and the common switching unit 18a are cooled, which is shown schematically in FIG. 2 by the respective waste heat 58a.
  • the cooking appliance device 10a has a cooling unit 40a for cooling the common switching unit 18a and the branch switching units 16a, which cools the common switching unit 18a more than the individual branch switching units 16a (shown schematically by means of waste heat 58a).
  • the cooling unit 40a has, for example, a heat sink (not shown) for the common switching unit 18a and the branch switching units 16a.
  • the cooling unit 40a could comprise a fan which, for example, provides convection on all heat sinks and / or on all branch switching units 16a and the common switching unit 18a.
  • the cooking appliance device 10a also has a control unit 20a, which is also shown schematically in FIG.
  • the control unit 20a operates the branch switching units 16a of the heating branches 12a to be operated in an operating state, in each case periodically with a common period 28a. In the operating state, the control unit 20a also operates the common switching unit 18a periodically with the common period duration 28a.
  • FIG. 3 shows exemplary switching states within the common period 28a on the basis of an exemplary switching parameter set using the example of the common switching unit 18a and of two branch switching units 16a.
  • the curve VSH shows the time span in which the common switching unit 18a periodically lets through the bus potential 62a common to all heating branches 12a with the common period duration 28a.
  • the control unit 20a adapts two switching parameters 22a of a switching parameter set of the branch switching unit 16a of a heating branch 12a to be operated.
  • the heating power 60a of a heating branch 12a to be operated corresponds to the heating power 60a of the heating unit 14a of the heating branch 12a to be operated.
  • the control unit 20a operates all branch switching units 16a with their own switching parameter set.
  • the common period 28a for the illustrated switching states of the two branch switching units 16a begins simultaneously.
  • the switching parameter set comprises a switch-on time 24a of the branch switching unit 16a of the heating branch 12a to be operated.
  • the switching parameter set also includes a switch-on duration 26a of the branch switching unit 16a of the heating branch 12a to be operated.
  • the heating power 60a is set by changing the switch-on time 24a and the switch-on duration 26a.
  • the curves Vsu and Vsi_2 show the respective switch-on times 26a of the branch switching units 16a of heating branches 12a to be operated, in which the branch switching unit 16a periodically lets through the ground potential 64a with the common period 28a.
  • the switch-on duration 26a begins periodically at the switch-on time 24a.
  • the common period 28a is in the range from 0.01 ms to 0.05 ms.
  • the duty cycle 26a of the respective branch switching units 16a of the heating branches 12a to be operated is in the range from 0.005 ms to 0.025 ms.
  • the switch-on duration 26a of the branch switching unit 16a can correspond at most to the common period duration 28a, minus the passage time span of the common switching unit 18a. A shorter switch-on duration 26a of the branch switching unit 16a reduces the heating power 60a.
  • the relationship between the switch-on duration 26a of the branch switching unit 16a, the switch-on time 24a of the branch switching unit 16a and the heating power 60a of the heating branch 12a is shown in greater detail in FIGS.
  • a later switch-on time 24a of the branch switching unit 16a corresponds to a larger period-related time interval between a passage time period of the common switching unit 18a and a passage time period of the branch switching unit 16a.
  • the greater period-related time interval between the passage time span of the common switching unit 18a and the passage time span of the branch switching unit 16a results in a reduced heating power 60a of the heating branch 12a as soon as the period-related time interval is greater than a switching time of the common switching unit 18a and / or the respective branch switching unit 16a.
  • FIG. 4 shows, by way of example, the relationship between the heating power 60a in watts, which is shown on an ordinate in FIG. 4, as a function of the switch-on time 24a, which is shown on an abscissa in FIG.
  • the control unit 20a can select the switch-on time 24a in a range of half a common period duration 28 minus the switch-on duration 26a.
  • the possible range of the switch-on time 24a of half a common period 28a is shown as a phase angle from 0 ° to 180 ° on the abscissa.
  • the heating power 60a can be reduced by changing the switch-on time 24a, starting from a maximum heating power 60a at low phase angles, down to a value of 0 W at phase angles close to 180 °.
  • FIG. 5 shows, by way of example, the relationship between the heating power 60a in watts, which is shown on an ordinate in FIG. 5, as a function of the switch-on duration 26a, which is shown on an abscissa in FIG.
  • the control unit 20a can adjust the switch-on duration 26a in a range of up to half a common period 28, which corresponds to a maximum possible period-related transmission time span of the branch switching unit 16a.
  • the possible range of the on-time 26a of half a common period 28a is shown as a phase angle of 0 ° to 180 ° on the abscissa.
  • FIG. 6 shows the heating power 60a of a heating branch 12a resulting from the switch-on time 24a.
  • constant switch-on duration 26a and change in switch-on time 24a in a certain range at least one substantially constant heating power 60 can be achieved.
  • a high degree of flexibility can be achieved, in particular when there are a plurality of heating branches 12a to be operated. In particular, this makes it possible to achieve improved efficiency, in particular with regard to the controllability of the voltages and the switching losses.
  • Figures 7a and 8a show an example of a voltage and current curve for a reduced heating power 68a on a heating branch 12a of 1400 W, for example, and for a reference heating power 66a on another heating branch 12a of 1800 W. In addition, they are within the common period 28a represented by the common switching unit 18a and the respective branch switching unit 16a switched potentials.
  • FIGS. 7b and 8b show the exemplary voltage and current curve for the reduced heating power 68a on one heating branch 12a of, for example, 1000 W and for the reference heating power 66a on another heating branch 12a of 1800 W.
  • FIGS. 9a and 9b show two different exemplary voltage and current curves for the reduced heating power 68a on two heating branches 12a of, for example, 1400 W and for the reference heating power 66a on another heating branch 12a of 1800 W.
  • the voltage and current curves shown in FIGS. 7a and 7b, 8a and 8b as well as 9a and 9b for the respective heating power 60a are each based on the same common period duration 28a.
  • FIGS. 10 to 12 Two further exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. 10 to 12.
  • the following descriptions are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, reference being made to the description of the other exemplary embodiments, in particular FIGS. 1 to 9, with regard to components, features and functions that remain the same.
  • the letter a in the reference symbols of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 9 is replaced by the letters b and c in the reference symbols in the exemplary embodiments in FIGS. 10 to 12.
  • components with the same designation in particular with regard to components with the same reference symbols, in principle it is also possible to refer to Drawings and / or the description of the other exemplary embodiments, in particular of FIGS. 1 to 9, are referred to.
  • FIG. 10 shows part of a cooking appliance device 10b.
  • a common switching unit 18b here has two switching elements 38b connected in parallel.
  • a control unit 20b is provided to switch the switching elements 38b at the same time in order to reduce a thermal load on the switching elements 38b in each case and to increase their service life.
  • the control unit 20b is provided to switch the switching elements 38b alternately, whereby the respective thermal load can also be reduced.
  • FIGS 11 and 12 show a cooking device designed as a hob 32c with a cooking device device 10c.
  • the hob 32c is designed as a matrix hob.
  • the cooking appliance device 10c has a first group 72c of heating units 14c and a second group 74c of further heating units 44c. In the example shown, each of the groups 72c and 74c has 24 heating units 14c and further heating units 44c.
  • the cooking appliance device 10c has a plurality of heating branches 12c.
  • the heating units 14c of the first group 72c are part of the heating branches 12c.
  • the cooking appliance device 10c has a plurality of further heating branches 42c.
  • the further heating branches 42c each have one of the further heating units 44c, which are part of the second group 74c.
  • the further heating branches 42c each include a further branch switching unit 46c.
  • the cooking appliance device 10c comprises a further switching unit 48c which is common to the further heating branches 42c.
  • a control unit 20c adjusts at least one of the further heating branches 42c to be operated at least one further switching parameter 22c of a further switching parameter set of the further branch switching unit 46c of the at least one further heating branch 42c to be operated.
  • the number of groups of heating units 14c and / or further heating units 44c can in particular differ from the number shown in this example, in particular
  • the cooking appliance device 10c can have any number of groups 72c, 74c of heating units 14c and / or further heating units 44c.
  • the number of heating units 14c and / or further heating units 44c, which together form a group 72c, 74c, can in particular differ from the number shown in this example; in particular, a group 72c, 74c can have any number of heating units 14c and / or more Have heating units 44c.
  • the groups 72c, 74c of heating units 14c and / or further heating units 44c can differ from one another by a different number of heating units 14c and / or further heating units 44c.
  • an arrangement of groups 72, 74c and / or an arrangement of heating units 14c and / or further heating units 44c can differ.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gargerätevorrichtung (10a-c) insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit einer Mehrzahl von zumindest zwei Heizzweigen (12a-c), welche jeweils zumindest eine Heizeinheit (14a-c) und zumindest eine Zweigschalteinheit (16a-c) umfassen, mit einer für die Heizzweige (12a-c) gemeinsamen Schalteinheit (18a-c) und mit zumindest einer Steuereinheit (20a-c), welche in einem Betriebszustand zur Einstellung einer Heizleistung zumindest eines der zu betreibenden Heizzweige (12a-c) zumindest einen Schaltparameter (22a-c) eines Schaltparametersatzes der Zweigschalteinheit (16a-c) des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs (12a-c) anpasst.

Description

Gargerätevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung nach Anspruch 14.
Aus der EP 2 548 407 B1 ist bereits ein Kochfeld mit einer Halbbrücken- oder Vollbrü ckenschaltung zum Betrieb mehrerer Induktoren mittels eines Multiplexers bekannt.
Aus der WO 2018/116053 A1 und der WO 2018/116055 A1 ist bereits ein Kochfeld be kannt, welches eine Anzahl NcM von Heizmatrixelementen aufweist, wobei ein i, j-tes Heizmatrixelement zumindest einen Induktor umfasst und sowohl mit einem i-ten Zeilen schaltelement als auch mit einem j-ten Spaltenschaltelement verbunden ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz, insbesondere einer Energieef fizienz und/oder einer Bauteileffizienz, bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltun gen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden kön nen.
Es wird eine Gargerätevorrichtung, insbesondere eine Kochfeldvorrichtung, vorgeschla gen mit einer Mehrzahl von zumindest zwei Heizzweigen, welche jeweils zumindest eine Heizeinheit, vorzugsweise eine Induktionsheizeinheit, und zumindest eine Zweigschalt einheit umfassen, mit einer für die Heizzweige gemeinsamen Schalteinheit und mit zu mindest einer Steuereinheit, welche in einem Betriebszustand zur Einstellung einer Heiz leistung zumindest eines der zu betreibenden Heizzweige zumindest einen Schaltparame ter eines Schaltparametersatzes der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betrei benden Heizzweigs anpasst.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere eine hohe Effizienz, insbesondere eine hohe Energieeffizienz erreicht werden. Dadurch, dass eine Anzahl von Bauteilen reduziert werden kann, kann eine gesteigerte Bauteileffizienz und/oder Kosteneffizienz erzielt werden. Insbesondere kann eine unabhängige Leistungseinstellung für sämtliche Heizzweige vorgenommen werden, wodurch insbesondere eine hohe Flexibilität erreicht werden kann. Bei der Erhitzung von Gargeschirr kann insbesondere eine verbesserte Homogenität erreicht werden. Insbesondere kann ein ungleichmäßiges Erhitzen von Gar geschirr vermieden werden. Ein ungewolltes Überhitzen, insbesondere eines Gargeschirr rands, kann vermieden werden. Eine Heizleistung kann, insbesondere proportional zur Bedeckung des Heizzweigs durch Gargeschirr, eingestellt werden. Insbesondere eine Leistungseinstellung kann unabhängig zu verschiedenem Gargeschirr erfolgen. Eine Energieversorgung kann insbesondere kontinuierlich und insbesondere ungepulst erfol gen, wodurch insbesondere akustische Störgeräusche vermieden werden können. Insbe sondere kann auf eine überhöhte Stromversorgung zur Erreichung einer durchschnittli chen Leistung verzichtet werden. Auf eine Überleistung und/oder einen Boost-Modus kann verzichtet werden, wodurch insbesondere eine Effizienz erhöht werden kann. Eine Energieversorgung kann konstant erfolgen. Es kann ferner ungewolltes alternatives Erhit zen vermieden werden. Ebenso kann eine elektromagnetische Verträglichkeit der Garge rätevorrichtung durch eine derartige Ausgestaltung verbessert werden, wodurch Flicker vermieden werden kann. Die Gargerätevorrichtung kann insbesondere mit einer reduzier ten Schaltfrequenz betrieben werden, wodurch insbesondere eine verbesserte Effizienz erzielt werden kann.
Unter einer „Gargerätevorrichtung“, insbesondere unter einer „Kochfeldvorrichtung“, soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Gargeräts, insbesondere eines Kochfelds, verstanden werden. Das Gargerät könnte beispielsweise als ein Backofen, insbesondere ein Induktionsbackofen, und/oder als ein Kombigerät mit zusätzlicher Mikrowellenfunktion ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Gargerät als ein Kochfeld, insbesondere als ein Induktionskochfeld, bevorzugt als Matrixkochfeld und be sonders bevorzugt als Matrixinduktionskochfeld ausgebildet. Insbesondere kann die Gar gerätevorrichtung, insbesondere die Kochfeldvorrichtung, auch das gesamte Gargerät, insbesondere das gesamte Kochfeld, umfassen.
Die Gargerätevorrichtung weist vorteilhaft zumindest vier, bevorzugt zumindest 10 und besonders bevorzugt zumindest 20 Heizzweige auf. Unter einem „Heizzweig“ soll insbe sondere eine elektronische und/oder elektrische Einheit verstanden werden, welche ins besondere eine Mehrzahl von elektronischen und/oder elektrischen Komponenten um fasst, insbesondere zumindest eine und vorteilhaft genau eine Heizeinheit und zumindest ein und vorteilhaft genau eine Zweigschalteinheit. Die Heizzweige der Gargerätevorrich tung könnten beispielsweise identisch zueinander aufgebaut sein. Alternativ könnten sich die Heizzweige der Gargerätevorrichtung zumindest hinsichtlich der Heizeinheiten, insbe sondere hinsichtlich von Durchmessern und/oder Arten von Heizeinheiten, unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich könnten sich die Heizzweige der Gargerätevorrichtung bei spielsweise hinsichtlich von Anzahlen von Heizeinheiten unterscheiden.
Unter einer „Heizeinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche in einem Betriebszustand zur Erhitzung eines Gargeschirrs und/oder einer Garmuffelwan dung eine Heizleistung bereitstellt, wobei insbesondere eine Heizleistung von zumindest 100 W, vorzugsweise von wenigstens 250 W und besonders bevorzugt von mindestens 500 W einstellbar ist. Unter einer „Induktionsheizeinheit“ soll insbesondere eine Heizein heit mit zumindest einem Induktionsheizelement, insbesondere einem Induktor, verstan den werden, welches zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfelds mit hochfrequen tem Strom, insbesondere mit einer Frequenz von zumindest 10 kHz, vorzugsweise von wenigstens 20 kHz und insbesondere von maximal 100 kHz, versorgbar ist. Die Indukti onsheizeinheit kann mehrere seriell und/oder parallel geschaltete Induktionsheizelemente umfassen, beispielsweise zur Bereitstellung einer Mehrkreis- oder einer Bräterkochstelle.
Unter einer „Zweigschalteinheit“ soll insbesondere eine Einheit eines Heizzweigs verstan den werden, welche insbesondere zumindest eine Schalteinheit umfasst. Unter einer „Schalteinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Schaltelement ver standen werden, welches insbesondere dazu vorgesehen ist, zwischen zwei Kontakten des Schaltelements eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen und/oder zu trennen. Vorzugsweise weist das Schaltelement zumindest einen Steuerkontakt auf, über den es steuerbar ist. Insbesondere ist das Schaltelement als Halbleiterschaltelement, insbeson dere als Transistor, vorteilhaft als Bipolar-Transistor mit vorzugsweise isolierter Gate- Elektrode (IGBT), ausgebildet. Alternativ kann das Schaltelement als mechanisches und/oder elektromechanisches Schaltelement, insbesondere als ein Relais ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Schaltelement als ein FET, als MOSFET, vorzugsweise als RC-IGBT und besonders bevorzugt als ein HEMT-Transistor ausgebildet sein. Die Schalt einheit kann mehrere Schaltelemente umfassen, die beispielsweise seriell und/oder paral lel miteinander verschaltet sein können. Zur Einstellung einer Heizleistung zumindest eines der zu betreibenden Heizzweige, das heißt zur Einstellung der Heizleistung der entsprechenden Heizeinheit des Heizzweigs, passt die Steuereinheit in einem Betriebszustand vorteilhaft zumindest zwei Schaltpara meter eines Schaltparametersatzes der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu be treibenden Heizzweigs an. Insbesondere ist dabei der Schaltparameter von einer Schalt frequenz der Zweigschalteinheit verschieden. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Zweigschalteinheiten und die gemeinsame Schalteinheit paarweise als Wechselrichterschaltelemente anzusteuern, und zwar insbesondere derart, dass ein wei cher Schaltvorgang zwischen zumindest einem ersten Schaltzustand, in dem zwei Kon takte der gemeinsamen Schalteinheit elektrisch leitend verbunden sind, während zwei Kontakte sämtlicher Zweigschalteinheiten getrennt sind und einem zweiten Schaltzustand, in dem zwei Kontakte von zumindest einer der Zweigschalteinheiten elektrisch leitend verbunden sind, während die zwei Kontakte der gemeinsamen Schalteinheit getrennt sind, auftritt. Unter einem „weichen Schaltvorgang“ soll insbesondere ein Schaltvorgang mit einer verschwindend geringen Verlustleistung verstanden werden, welcher insbeson dere dann auftritt, wenn der Schaltvorgang vorzugsweise zumindest im Wesentlichen spannungsfrei ist. Unter einem „zumindest im Wesentlichen spannungsfreien Schaltvor gang“, welcher auch unter der englischen Bezeichnung „zero voltage switching (ZVS)“ bekannt ist, soll insbesondere ein weicher Schaltvorgang verstanden werden, bei dem eine Spannung, die insbesondere an der Zweigschalteinheit anliegt und/oder abfällt, zu mindest im Wesentlichen verschwindend gering, insbesondere im Wesentlichen null, ist. Unter einem „verschwindend geringen Wert“ soll insbesondere ein Wert verstanden wer den, welcher insbesondere zumindest um einen Faktor 10, vorteilhaft um einen Faktor 50, vorzugsweise um einen Faktor 100 und besonders bevorzugt um einen Faktor 500 gerin ger ist als ein Betriebsmaximalwert.
Unter einer „Steuereinheit“ soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden wer den, die vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinheit eines Gargeräts zumindest teilweise integriert ist. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespei cherten Steuer- und /oder Regelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Rechenein heit ausgeführt zu werden. Unter einem „Schaltparametersatz“ soll insbesondere ein Satz von zumindest einem Schaltparameter und vorzugsweise mehreren Schaltparametern verstanden werden. Insbesondere handelt es sich bei einem Schaltparametersatz um zumindest einen, einem Heizzweig zugehörigen, Schaltparameter. Unter einem „Schaltpa rameter“ soll insbesondere ein Parameter verstanden werden, welcher beim Betrieb der Schalteinheit unmittelbar im Einflussbereich der Steuereinheit liegt und/oder von dieser gesteuert und/oder geregelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltpa rameter im Einflussbereich eines Benutzers liegen und somit von einem Benutzer indirekt oder direkt gesteuert und/oder gewählt sein.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausge stattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vor gesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem „Betriebszustand“ soll insbesondere ein Zustand der Gargerätevor richtung verstanden werden, bei dem zumindest einer der Heizzweige betrieben ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit die Zweigschalteinheiten der zu betrei benden Heizzweige jeweils periodisch mit einer gemeinsamen Periodendauer betreibt. Dadurch kann insbesondere eine besonders effiziente Gargerätevorrichtung bereitgestellt werden. Die Periode einer der Zweigschalteinheiten mit der gemeinsamen Periodendauer kann beispielsweise zu einem anderen Zeitpunkt starten als die Periode einer anderen der Zweigschalteinheiten mit der gemeinsamen Periodendauer. Vorzugsweise starten die Perioden jedoch zeitgleich. Unter einer “Periodendauer“ soll insbesondere ein Kehrwert einer Frequenz verstanden werden, mit welcher eine der Zweigschalteinheiten und/oder die gemeinsame Schalteinheit schaltet. Darunter, dass die Steuereinheit die Zweigschalt einheiten der zu betreibenden Heizzweige „jeweils mit einer gemeinsamen Periodendauer betreibt“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Periodendauern, mit der die Zweigschalteinheiten betrieben sind, gleich groß sind.
Beispielsweise könnte die Steuereinheit in dem Betriebszustand die gemeinsame Schalt einheit periodisch mit einer anderen Periodendauer als die Zweigschalteinheiten, insbe sondere mit einer beliebigen Periodendauer, betreiben. Wenn die Steuereinheit in dem Betriebszustand die gemeinsame Schalteinheit periodisch mit der gemeinsamen Perio dendauer betreibt, kann eine besonders effiziente Gargerätevorrichtung bereitgestellt werden. Da eine Einstellung einer Heizleistung eines zu betreibenden Heizzweigs insbe sondere über Parameter erfolgen kann, welche unabhängig zu einer Schaltfrequenz und damit insbesondere unabhängig zu der gemeinsamen Periodendauer sein können, kann die gemeinsame Periodendauer konstant und möglichst effizient gewählt werden. Beson ders effizient ist die Gargerätevorrichtung, wenn die gemeinsame Periodendauer zumin dest im Wesentlichen einem Kehrwert einer Resonanzfrequenz eines Schwingkreises mit üblichem aufgestelltem Gargeschirr entspricht. Wenn die Schaltfrequenz, also der Kehr wert der gemeinsamen Periodendauer, zumindest im Wesentlichen der Resonanzfre quenz entspricht, sind Schaltverluste minimal. Besonders bevorzugt liegt die Schaltfre quenz im Bereich von 20 kHz bis 35 kHz, was einer gemeinsamen Periodendauer von 0,05 ms bis 0,029 ms entspricht. Während einem ersten Periodenabschnitt der gemein samen Periodendauer ist insbesondere die gemeinsame Schalteinheit durchlassend und sämtliche Zweigschalteinheiten trennend geschaltet. Insbesondere entspricht eine Dauer des ersten Periodenabschnitts zumindest im Wesentlichen einer Hälfte der gemeinsamen Periodendauer. Die Dauer des ersten Periodenabschnitts ist vorzugsweise so zu wählen, dass die Nennleistung höher oder gleich der gewünschten Heizleistung eines der zu be treibenden Heizzweige ist. Während einem zweiten Periodenabschnitt der gemeinsamen Periodendauer ist insbesondere die gemeinsame Schalteinheit trennend geschaltet. In einem Betriebszustand ist, in Abhängigkeit zu dem Schaltparametersatz der Zweigschalt einheit der zu betreibenden Heizzweige, die Zweigschalteinheit zumindest eines zu be treibenden Heizzweigs innerhalb des zweiten Periodenabschnitts der gemeinsamen Peri odendauer zumindest teilweise durchlassend geschaltet. Die Dauer des zweiten Perio denabschnitts entspricht insbesondere der gemeinsamen Periodendauer abzüglich der Dauer des ersten Periodenabschnitts.
Wenn der Schaltparametersatz zumindest einen Einschaltzeitpunkt der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs umfasst, kann insbesondere eine be sonders flexible Steuerung der Heizleistung der Gargerätevorrichtung, insbesondere des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs, erfolgen. Insbesondere kann dadurch ein periodenbezogener Zeitabstand zwischen einer Durchlass-Zeitspanne der gemeinsamen Schalteinheit und einer Durchlass-Zeitspanne einer Zweigschalteinheit gezielt verändert werden. Durch die gezielte Veränderung des Einschaltzeitpunkts der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs kann insbesondere eine Heizleistung des zu betreibenden Heizzweigs beeinflusst werden. Vorzugsweise kann durch eine Er höhung des periodenbezogenen Zeitabstands zwischen einer Durchlass-Zeitspanne der gemeinsamen Schalteinheit und einer Durchlass-Zeitspanne einer Zweigschalteinheit eine Heizleistung reduziert werden.
Unter einer "Durchlass-Zeitspanne" der Zweigschalteinheit und/oder der gemeinsamen Schalteinheit soll insbesondere eine Zeitspanne verstanden werden, während welcher ein erster und ein zweiter Hauptkontakt der Zweigschalteinheit und/oder der gemeinsamen Schalteinheit elektrisch leitend verbunden sind. Unter einem "Hauptkontakt" der Zweig schalteinheit und/oder der gemeinsamen Schalteinheit soll insbesondere ein Kontakt der Zweigschalteinheit und/oder der gemeinsamen Schalteinheit verstanden werden, welcher zur Leitung eines Stroms zu einer Verbrauchereinheit, die separat von der Zweigschalt einheit und/oder der gemeinsamen Schalteinheit ausgebildet ist, vorgesehen ist. Unter einem "Zeitabstand zwischen einer ersten Durchlass-Zeitspanne und einer zweiten Durch lass-Zeitspanne“ soll insbesondere eine Dauer einer Zeitspanne verstanden werden, wel che mit einem Ende derjenigen der Durchlass-Zeitspannen, welche früher abläuft, beginnt und mit einem Anfang derjenigen der Durchlass-Zeitspannen, die später beginnt, endet. Unter einem „periodenbezogenen Zeitabstand“ soll insbesondere eine Dauer eines Zeit abstands geteilt durch die Periodendauer verstanden werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Schaltparametersatz zumindest eine Ein schaltdauer der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs um fasst. Hierdurch kann insbesondere eine besonders flexible Steuerung der Heizleistung der Gargerätevorrichtung, insbesondere des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs, erfolgen. Insbesondere ist unter der „Einschaltdauer der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs“ eine periodenbezogene Durchlass- Zeitspanne des Zweigschalteinheit zu verstehen. Vorteilhaft ist darunter eine Zeitspanne innerhalb des zweiten Periodenabschnitts der gemeinsamen Periodendauer zu verstehen, während welcher die Zweigschalteinheit durchlassend geschaltet ist. Insbesondere kann durch Veränderung der Einschaltdauer der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs die Heizleistung des Heizzweigs verändert werden. Vorzugs weise kann durch Verringern der Einschaltdauer der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs eine Heizleistung verringert werden.
Insbesondere kann die Steuerung und/oder Regelung der Heizleistung eines Heizzweigs durch Verändern von insbesondere mehreren Schaltparametern erfolgen. Beispielsweise kann die Heizleistung eines Heizzweigs durch kombinierte Veränderung des Einschalt zeitpunkts der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs sowie der Einschaltdauer der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs erfolgen. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Veränderung eines einzelnen Schaltparameters die Heizleistung eines Heizzweigs regeln.
Beispielsweise könnte die Steuereinheit sämtliche Zweigschalteinheiten mit einem einzi gen gemeinsamen Schaltparametersatz betreiben und/oder ansteuern. Es wird jedoch vorgeschlagen, dass die Steuereinheit jede der Zweigschalteinheiten mit einem eigenen Schaltparametersatz betreibt und/oder ansteuert. Dadurch kann eine besonders flexible Einstellung der Heizleistung erfolgen. Insbesondere kann dadurch eine hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere können die Schaltparameter eines Schaltparametersatzes zu den Schaltparametern eines anderen Schaltparametersatzes unterschiedliche Werte annehmen. Es ist ebenso denkbar, dass die Schaltparameter eines Schaltparametersat zes zu den Schaltparametern eines anderen Schaltparametersatzes gleiche Werte an nehmen. Insbesondere umfassen sämtliche Schaltparametersätze die gleichen Schaltpa rameter. Es ist ebenso denkbar, dass sich die Schaltparametersätze untereinander durch den Umfang an Schaltparametern unterscheiden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Heizzweige jeweils zumindest eine Zweigdiode auf weisen, welche die Heizzweige zueinander sperrt. Hierdurch wird insbesondere eine un abhängige Leistungseinstellung für die Heizzweige ermöglicht. Beispielsweise könnte ein Stromfluss, insbesondere ein Potentialfluss zwischen den Heizzweigen in keiner Richtung verhindert sein. Darunter, dass die Zweigdiode die Heizzweige „zueinander sperrt“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Zweidiode einen Stromfluss von einem Heiz zweig zu einem anderen Heizzweig verhindert. Das bedeutet insbesondere, dass die Zweigdiode einen Rückfluss und damit insbesondere einen Abfluss eines elektrischen Potentials eines Heizzweigs über einen anderen Heizzweig verhindert.
Wenn die Zweigdioden von der gemeinsamen Schalteinheit aus betrachtet jeweils vor den zugehörigen Zweigschalteinheiten angeordnet sind, können die Heizzweige besonders effektiv zueinander gesperrt werden. Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Heizzweige jeweils zumindest eine Resonanzein heit aufweisen, welche mit den zugehörigen Heizeinheiten, insbesondere Induktionsheiz einheiten, Teil eines Schwingkreises sind. Insbesondere kann beispielsweise Gargeschirr und/oder eine Garmuffelwandung ebenfalls Teil des Schwingkreises sein. Unter einer „Resonanzeinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest eine Resonanzkapazität, die vorzugsweise von zumindest einem Kondensator gebildet ist, umfasst, der vorzugsweise von einer Dämpfungskapazität und/oder einer Kapazität, die zu einem Schaltelement parallelgeschaltet ist, verschieden ist. Insbesondere ist eine Re sonanzkapazität von einer Kombination aus Reihen- und Parallelschaltungen von mehre ren Kondensatoren gebildet. Die Resonanzkapazität ist insbesondere Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises, insbesondere eines elektrischen Reihenschwingkreises. Vorzugsweise ist die Resonanzkapazität in zumindest einem Betriebszustand, insbeson dere über eine der Zweigschalteinheiten und/oder die gemeinsame Schalteinheit, in Reihe mit der Heizeinheit geschaltet und ist besonders vorteilhaft dazu vorgesehen, über die Heizeinheit aufgeladen zu werden, insbesondere wenn die Heizeinheit durch die Zweig schalteinheit und/oder die gemeinsame Schalteinheit auf ein höheres elektrisches Poten tial gelegt wird. Die Resonanzkapazität ist insbesondere auf einer in Richtung eines Lei tungspfads gesehen von der gemeinsamen Schalteinheit abgewandten Seite der Heizein heit angeordnet. Beispielsweise könnte die Resonanzeinheit so dimensioniert sein, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit üblichem Gargeschirr weniger als 25 kHz oder mehr als 35 kHz beträgt. Vorzugsweise beträgt die Resonanzfrequenz des Schwing kreises mit üblichem Gargeschirr 25 kHz bis 35 kHz, wodurch insbesondere akustische Störgeräusche und/oder große Leistungsverluste, insbesondere Schaltverluste, vermie den werden können.
Die gemeinsame Schalteinheit könnte genau ein Schaltelement aufweisen. Vorteilhaft weist die gemeinsame Schalteinheit jedoch zumindest zwei parallel geschaltete Schalt elemente auf. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, die zwei paral lel geschalteten Schaltelemente gleichzeitig oder abwechselnd zu schalten, insbesondere um hierdurch eine thermische Belastung auf die beiden Schaltelemente zu verteilen.
Beispielsweise könnte die Gargerätevorrichtung eine Kühleinheit aufweisen, welche die gemeinsame Schalteinheit und die einzelnen Zweigschalteinheiten gleich stark kühlt. Al ternativ könnte die Kühleinheit die einzelnen Zweigschalteinheiten stärker kühlen als die gemeinsame Schalteinheit. Wenn die Gargerätevorrichtung eine Kühleinheit aufweist, welche die gemeinsame Schalteinheit stärker kühlt als die einzelnen Zweigschalteinhei ten, kann insbesondere eine Belastung der gemeinsamen Schalteinheit reduziert werden. Insbesondere kann dadurch eine Lebensdauer der Gargerätevorrichtung verlängert wer den, wodurch insbesondere eine Benutzerfreundlichkeit erhöht werden kann. Unter einer „Kühleinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die gezielt zur Kühlung weiterer Bauteile, insbesondere einer Elektronikeinheit, ausgebildet ist und insbesondere mit diesen Bauteilen in thermischem und vorzugsweise in direktem mechanischen Kontakt steht. Die Kühleinheit weist zur Abgabe von Wärmeenergie an die Umgebung insbeson dere eine zumindest 5-fach, insbesondere wenigstens 10-fach, vorteilhaft wenigstens 20- fach und besonders vorteilhaft zumindest 50-fach größere Oberfläche auf als ein Würfel gleichen Volumens und umfasst insbesondere zumindest 3, insbesondere wenigstens 10 und vorteilhaft mindestens 20 Kühlrippen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Kühleinheit beispielsweise ein Peltier-Element umfassen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Gargerätevorrichtung eine Mehrzahl von zumindest zwei weiteren Heizzweigen aufweist, welche jeweils zumindest eine weitere Heizeinheit und zumindest eine weitere Zweigschalteinheit umfassen, mit einer für die weiteren Heiz zweige gemeinsamen weiteren Schalteinheit, wobei die Steuereinheit in einem Betriebs zustand zur Einstellung einer Heizleistung zumindest einer der zu betreibenden weiteren Heizzweige zumindest einen weiteren Schaltparameter eines weiteren Schaltparameter satzes der weiteren Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreibenden weiteren Heizzweigs anpasst. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine Gargerätevorrichtung mit besonders hoher Flexibilität bereitgestellt werden. Insbesondere sind die zu betrei benden Heizzweige unabhängig zu den zu betreibenden weiteren Heizzweigen. Dadurch kann beispielsweise ein Matrixkochfeld bereitgestellt werden mit mehreren, zueinander unabhängigen Matrixbereichen. Insbesondere können die zueinander unabhängigen Mat rixbereiche eine unterschiedliche Nennleistung aufweisen, wodurch eine Flexibilität be sonders erhöht wird. Insbesondere kann dadurch ein größerer Bereich an möglichen Heizleistungen erreicht werden.
Weiterhin wird ein Kochfeld, insbesondere ein Matrixkochfeld, mit zumindest einer Garge rätevorrichtung vorgeschlagen. Eine Effizienz, insbesondere eine Energieeffizienz und/oder eine Bauteileffizienz, kann insbesondere weiter gesteigert werden durch ein Verfahren zum Betrieb einer Gargeräte vorrichtung mit einer Mehrzahl von zumindest zwei Heizzweigen, welche jeweils zumin dest eine Heizeinheit und zumindest eine Zweigschalteinheit umfassen, und mit einer für die Heizzweige gemeinsamen Schalteinheit, bei welchem zur Einstellung einer Heizleis tung zumindest eines der zu betreibenden Heizzweige zumindest ein Schaltparameter eines Schaltparametersatzes der Zweigschalteinheit des zumindest einen zu betreiben den Heizzweigs angepasst wird.
Die Gargerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Gargerätevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten An zahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeich nung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschrei bung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weite ren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 Ein als Kochfeld ausgebildetes Gargerät mit einer Gargerätevorrichtung in einer schematischen Draufsicht,
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines Teils der Gargerätevorrichtung mit drei Heizzweigen,
Fig. 3 Schalt- und Spannungszustände einer gemeinsamen Schalteinheit der Gargerätevorrichtung sowie von zwei Zweigschalteinheiten der Gargerä tevorrichtung anhand eines beispielhaften Schaltparametersatzes,
Fig. 4 ein Diagramm mit einer beispielhaften Leistungskurve einer der Heiz zweige in Abhängigkeit von einem Einschaltzeitpunkt einer Zweigschalt einheit des Heizzweigs, Fig. 5 ein Diagramm mit einer beispielhaften Leistungskurve einer der Heiz zweige in Abhängigkeit von einer Einschaltdauer einer Zweigschaltein heit des Heizzweigs,
Fig. 6 ein Diagramm mit einer beispielhaften Leistungskurve einer der Heiz zweige in Abhängigkeit von einem Einschaltzeitpunkt bei einer konstan ten Einschaltdauer einer Zweigschalteinheit des Heizzweigs,
Fig. 7 Diagramme mit beispielhaften Strom- und Spannungskurven für eine Referenz-Heizleistung und für zwei mittels eines Schaltparametersatzes angepasste Heizleistungen,
Fig. 8 Diagramme mit beispielhaften Strom- und Spannungskurven für die Re ferenz-Heizleistung und für zwei weitere mittels eines Schaltparameter satzes angepassten Heizleistungen,
Fig. 9 Diagramme mit beispielhaften Strom- und Spannungskurven für die Re ferenz-Heizleistung und für eine mittels eines Schaltparametersatzes angepassten Heizleistung,
Fig. 10 ein schematisches Schaltbild eines Teils eines weiteren Ausführungs beispiels einer Gargerätevorrichtung,
Fig. 11 ein als Matrixkochfeld ausgebildetes Gargerät mit einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Gargerätevorrichtung in einer schematischen Draufsicht und
Fig. 12 ein schematisches Schaltbild eines Teils der Gargerätevorrichtung aus Fig. 11.
Von mehrfach vorhandenen Objekten ist in den Figuren jeweils lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt ein als Kochfeld 32a ausgebildetes Gargerät, welches im gezeigten Beispiel als ein Induktionskochfeld ausgebildet ist. Das Kochfeld 32a weist eine als Kochfeldvor richtung ausgebildete Gargerätevorrichtung 10a auf, Teile von welcher in Figur 2 näher dargestellt sind.
Die Gargerätevorrichtung 10a weist eine Mehrzahl von Heizzweigen 12a auf. Im darge stellten Beispiel weist die Gargerätevorrichtung 10a vier Heizzweige 12a auf, und zwar für jede Heizzone 70a der Gargerätevorrichtung 10a eine. Alternativ könnte die Gargeräte- Vorrichtung 10a auch eine davon abweichende Anzahl von Heizzweigen 12a und/oder Heizzonen 70a aufweisen.
Die Gargerätevorrichtung 10a weist eine für die Heizzweige 12a gemeinsame Schaltein heit 18a auf. Im gezeigten Beispiel weist die gemeinsame Schalteinheit 18a ein Schalt element 38a auf. Das Schaltelement 38a ist als ein Bipolar-Transistor ausgebildet. Ein Kollektor der gemeinsamen Schalteinheit 18a ist mit einem Buspotential 62a verbunden. Das Buspotential 62a ist eine der gleichgerichteten Stromschienen eines Gleichrichters der Gargerätevorrichtung 10a (nicht dargestellt). Ein Emitter der gemeinsamen Schaltein heit 18a ist mit der Mehrzahl von Heizzweigen 12a verbunden.
Jeder der Heizzweige 12a weist eine Heizeinheit 14a sowie eine Zweigschalteinheit 16a auf. Die Heizeinheit 14a ist als eine Induktionsheizeinheit ausgebildet. Ein erster An schluss der Heizeinheit 14a ist mit einer Resonanzeinheit 36a des jeweiligen Heizzweigs 12a verbunden. Die Resonanzeinheit 36a bildet mit der zugehörigen Heizeinheit 14a ei nen Teil eines Schwingkreises aus. Die Resonanzeinheit 36a weist zwei Kondensatoren 52a auf. Jeweils ein Anschluss eines Kondensators 52a ist mit der Heizeinheit 14a ver bunden. Ein weiterer Anschluss des Kondensators 52a ist jeweils mit dem Buspotential 62a oder einem Massepotential 64a verbunden. Bei dem Massepotential 64a handelt es sich um das Potential einer weiteren gleichgerichteten Stromschiene des Gleichrichters der Gargerätevorrichtung 10a (nicht dargestellt).
Ein zweiter Anschluss der Heizeinheit 14a ist mit der Zweigschalteinheit 16a verbunden. Die Zweigschalteinheit 16a umfasst einen Bipolar-Transistor sowie eine parallelgeschalte te Zweigschaltdiode 54a. Ein Emitter des Transistors der Zweigschalteinheit 16a ist mit der parallelgeschalteten Zweigschaltdiode 54a sowie mit der Heizeinheit 14a verbunden. Ein Kollektor des Transistors der Zweigschalteinheit 16a ist mit der parallelgeschalteten Zweigschaltdiode 54a sowie mit dem Massepotential 64a verbunden.
Eine der gemeinsamen Schalteinheit 18a parallelgeschaltete Diode 56a eines jeden Heizzweigs 12a ist an ihrer Anode mit dem zweiten Anschluss der Heizeinheit 14a ver bunden. Mit ihrer Kathode ist die parallelgeschaltete Diode 56a mit dem Buspotential 62a verbunden. Ebenfalls mit dem zweiten Anschluss der Heizeinheit 14a verbunden ist eine Zweigdiode 30a des Heizzweigs 12a. Die Zweigdiode 30a ist, von der gemeinsamen Schalteinheit 18a aus betrachtet, jeweils vor den zugehörigen Zweigschalteinheiten 16a angeordnet. Die Zweigdiode 30a ist mit ihrer Kathode mit dem zweiten Anschluss der Heizeinheit 14a ver bunden. Mit ihrer Anode ist die Zweigdiode 30a mit der gemeinsamen Schalteinheit 18a verbunden. Die Zweigdiode 30a sperrt die Heizzweige 12a zueinander und verhindert einen ungewollten Potentialfluss von einem der Heizzweige 12a zu einem anderen Heiz zweig 12a.
Die Zweigschalteinheiten 16a sowie die gemeinsame Schalteinheit 18a sind gekühlt, was in Figur 2 schematisiert durch die jeweilige Abwärme 58a dargestellt ist. Die Gargeräte vorrichtung 10a weist eine Kühleinheit 40a zur Kühlung der gemeinsamen Schalteinheit 18a und der Zweigschalteinheiten 16a auf, welche die gemeinsame Schalteinheit 18a stärker kühlt als die einzelnen Zweigschalteinheiten 16a (mittels Abwärme 58a schemati siert dargestellt). Die Kühleinheit 40a weist beispielsweise für die gemeinsame Schaltein heit 18a und die Zweigschalteinheiten 16a jeweils einen Kühlkörper auf (nicht dargestellt). Alternativ oder zusätzlich könnte die Kühleinheit 40a einen Lüfter umfassen, welcher bei spielsweise an sämtlichen Kühlkörpern und/oder an sämtlichen Zweigschalteinheiten 16a sowie der gemeinsamen Schalteinheit 18a für Konvektion sorgt.
Ferner weist die Gargerätevorrichtung 10a eine Steuereinheit 20a auf, welche in Figur 2 ebenfalls schematisiert dargestellt ist.
Die Steuereinheit 20a betreibt die Zweigschalteinheiten 16a der zu betreibenden Heiz zweige 12a in einem Betriebszustand jeweils periodisch mit einer gemeinsamen Perio dendauer 28a. In dem Betriebszustand betreibt die Steuereinheit 20a die gemeinsame Schalteinheit 18a ebenso periodisch mit der gemeinsamen Periodendauer 28a.
Figur 3 zeigt beispielhafte Schaltzustände innerhalb der gemeinsamen Periodendauer 28a anhand eines beispielhaften Schaltparametersatzes am Beispiel der gemeinsamen Schalteinheit 18a sowie von zwei Zweigschalteinheiten 16a. Die Kurve VSH zeigt die Zeit spannen, in welchen die gemeinsame Schalteinheit 18a periodisch mit der gemeinsamen Periodendauer 28a das für sämtliche Heizzweige 12a gemeinsame Buspotential 62a durchlässt. Zur Einstellung einer Heizleistung 60a der zu betreibenden Heizzweige 12a in einem Be triebszustand passt die Steuereinheit 20a zwei Schaltparameter 22a eines Schaltparame tersatzes der Zweigschalteinheit 16a eines zu betreibenden Heizzweigs 12a an. Die Heiz leistung 60a eines zu betreibenden Heizzweigs 12a entspricht der Heizleistung 60a der Heizeinheit 14a des zu betreibenden Heizzweigs 12a. Die Steuereinheit 20a betreibt sämtliche Zweigschalteinheiten 16a mit einem eigenen Schaltparametersatz. Im gezeig ten Beispiel beginnt die gemeinsame Periodendauer 28a für die dargestellten Schaltzu stände der beiden Zweigschalteinheiten 16a gleichzeitig.
Der Schaltparametersatz umfasst einen Einschaltzeitpunkt 24a der Zweigschalteinheit 16a des zu betreibenden Heizzweigs 12a. Ferner umfasst der Schaltparametersatz eine Einschaltdauer 26a der Zweigschalteinheit 16a des zu betreibenden Heizzweigs 12a. Die Einstellung der Heizleistung 60a erfolgt durch Veränderung des Einschaltzeitpunkts 24a und der Einschaltdauer 26a.
Die Kurven Vsu und Vsi_2 zeigen die jeweiligen Einschaltdauern 26a der Zweigschaltein heiten 16a von zu betreibenden Heizzweigen 12a, in welchen die Zweigschalteinheit 16a periodisch mit der gemeinsamen Periodendauer 28a das Massepotential 64a durchlässt. Die Einschaltdauer 26a beginnt periodisch mit dem Einschaltzeitpunkt 24a.
Die gemeinsame Periodendauer 28a liegt im Bereich von 0,01 ms bis 0,05 ms. Die Ein schaltdauer 26a der jeweiligen Zweigschalteinheiten 16a von zu betreibenden Heizzwei gen 12a liegt im Bereich von 0,005 ms bis 0,025 ms. Die Einschaltdauer 26a der Zweig schalteinheit 16a kann maximal der gemeinsamen Periodendauer 28a, abzüglich der Durchlass-Zeitspanne der gemeinsamen Schalteinheit 18a entsprechen. Eine kürzere Einschaltdauer 26a der Zweigschalteinheit 16a reduziert die Heizleistung 60a. Der Zu sammenhang zwischen der Einschaltdauer 26a der Zweigschalteinheit 16a, dem Ein schaltzeitpunkt 24a der Zweigschalteinheit 16a und der Heizleistung 60a des Heizzweigs 12a ist in den Figuren 4 bis 6 näher dargestellt.
Ein späterer Einschaltzeitpunkt 24a der Zweigschalteinheit 16a entspricht einem größeren periodenbezogenen Zeitabstand zwischen einer Durchlass-Zeitspanne der gemeinsamen Schalteinheit 18a und einer Durchlass-Zeitspanne der Zweigschalteinheit 16a. Der größere periodenbezogene Zeitabstand zwischen der Durchlass-Zeitspanne der ge meinsamen Schalteinheit 18a und der Durchlass-Zeitspanne der Zweigschalteinheit 16a wirkt sich in einer reduzierten Heizleistung 60a des Heizzweigs 12a aus, sobald der peri odenbezogene Zeitabstand größer ist als eine Schaltzeit der gemeinsamen Schalteinheit 18a und/oder der jeweiligen Zweigschalteinheit 16a.
Figur 4 zeigt beispielhaft den Zusammenhang zwischen der Heizleistung 60a in Watt, welcher auf einer Ordinate der Figur 4 dargestellt ist, in Abhängigkeit zu dem Einschalt zeitpunkt 24a, welcher auf einer Abszisse der Figur 4 dargestellt ist. Je nach gewünschter Heizleistung 60a kann die Steuereinheit 20a den Einschaltzeitpunkt 24a in einem Bereich von einer halben gemeinsamen Periodendauer 28 abzüglich der Einschaltdauer 26a wäh len. In Figur 4 ist der mögliche Bereich des Einschaltzeitpunkts 24a von einer halben ge meinsamen Periodendauer 28a als ein Phasenwinkel von 0° bis 180° auf der Abszisse dargestellt. Die Heizleistung 60a kann durch Verändern des Einschaltzeitpunkts 24a, aus gehend von einer maximalen Heizleistung 60a bei geringen Phasenwinkeln, bis auf einen Wert von 0 W bei Phasenwinkeln nahe 180° reduziert werden.
Figur 5 zeigt beispielhaft den Zusammenhang zwischen der Heizleistung 60a in Watt, welcher auf einer Ordinate der Figur 5 dargestellt ist, in Abhängigkeit zu der Einschalt dauer 26a, welche auf einer Abszisse der Figur 5 dargestellt ist. Je nach gewünschter Heizleistung 60a kann die Steuereinheit 20a die Einschaltdauer 26a in einem Bereich von bis zu einer halben gemeinsamen Periodendauer 28 anpassen, was einer maximal mögli chen periodenbezogenen Durchlass-Zeitspanne der Zweigschalteinheit 16a entspricht. In Figur 5 ist der mögliche Bereich der Einschaltdauer 26a von einer halben gemeinsamen Periodendauer 28a als ein Phasenwinkel von 0° bis 180° auf der Abszisse dargestellt.
Es gilt somit der Zusammenhang, dass die Einschaltdauer 26a gleich oder kleiner der halben gemeinsamen Periodendauer 28a minus dem periodenbezogenen Zeitabstand zwischen einer Durchlass-Zeitspanne der gemeinsamen Schalteinheit 18a und einer Durchlass-Zeitspanne der Zweigschalteinheit 16a ist. Für eine beispielhaft gewählte kon stante Einschaltdauer 26a zeigt Figur 6 die aus dem Einschaltzeitpunkt 24a resultierende Heizleistung 60a eines Heizzweigs 12a. Es kann bei konstanter Einschaltdauer 26a und Veränderung des Einschaltzeitpunkts 24a in einem bestimmten Bereich eine zumindest im Wesentlichen konstante Heizleistung 60 erzielt werden. Hierdurch lässt sich insbeson dere eine hohe Flexibilität erreichen, insbesondere bei einer Mehrzahl von zu betreiben den Heizzweigen 12a. Insbesondere lässt sich hierdurch eine verbesserte Effizienz errei chen, insbesondere hinsichtlich der Steuerbarkeit der Spannungen und der Schaltverlus te.
Figuren 7a und 8a zeigen beispielhaft einen Spannungs- und Stromverlauf für eine redu zierte Heizleistung 68a an einem Heizzweig 12a von beispielhaft 1400 W sowie für eine Referenz-Heizleistung 66a an einem anderen Heizzweig 12a von 1800 W. Zudem sind die dafür innerhalb der gemeinsamen Periodendauer 28a durch die gemeinsame Schaltein heit 18a sowie die jeweilige Zweigschalteinheit 16a geschalteten Potentiale dargestellt.
Figuren 7b und 8b zeigen den beispielhaften Spannungs- und Stromverlauf für die redu zierte Heizleistung 68a an einem Heizzweig 12a von beispielhaft 1000 W sowie für die Referenz-Heizleistung 66a an einem anderen Heizzweig 12a von 1800 W.
Figuren 9a und 9b zeigen zwei verschiedene beispielhafte Spannungs- und Stromverläufe für die reduzierte Heizleistung 68a an zwei Heizzweigen 12a von beispielhaft 1400 W so wie für die Referenz-Heizleistung 66a an einem anderen Heizzweig 12a von 1800 W.
Die in den Figuren 7a und 7b, 8a und 8b sowie 9a und 9b gezeigten Spannungs- und Stromverläufe für die jeweilige Heizleistung 60a basieren jeweils auf der gleichen gemein samen Periodendauer 28a.
In den Figuren 10 bis 12 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unter schiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, ins besondere der Figuren 1 bis 9, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausfüh rungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 9 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbei spiele der Figuren 10 bis 12 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesonde re der Figuren 1 bis 9, verwiesen werden.
Figur 10 zeigt einen Teil einer Gargerätevorrichtung 10b. Eine gemeinsame Schalteinheit 18b weist hier zwei parallel geschaltete Schaltelemente 38b auf. Eine Steuereinheit 20b ist dazu vorgesehen, die Schaltelemente 38b gleichzeitig zu schalten, um damit eine thermische Belastung der Schaltelemente 38b jeweils zu verringern und eine Lebensdau er zu steigern. Alternativ wäre denkbar, dass die Steuereinheit 20b dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 38b im Wechsel zu schalten, wodurch ebenfalls die jeweilige thermi sche Belastung reduziert werden kann.
Die Figuren 11 und 12 zeigen ein als Kochfeld 32c ausgebildetes Gargerät mit einer Gar gerätevorrichtung 10c. Das Kochfeld 32c ist als ein Matrixkochfeld ausgeführt. Die Garge rätevorrichtung 10c weist eine erste Gruppe 72c von Heizeinheiten 14c und eine zweite Gruppe 74c von weiteren Heizeinheiten 44c auf. Im gezeigten Beispiel weist jede der Gruppen 72c und 74c 24 Heizeinheiten 14c und weitere Heizeinheiten 44c auf.
Analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen weist die Gargerätevorrichtung 10c eine Mehrzahl von Heizzweigen 12c auf. Die Heizeinheiten 14c der ersten Gruppe 72c sind Teil der Heizzweige 12c. Die Gargerätevorrichtung 10c weist eine Mehrzahl von weiteren Heizzweigen 42c auf. Die weiteren Heizzweige 42c weisen jeweils eine der weiteren Hei zeinheiten 44c auf, welche Teil der zweiten Gruppe 74c sind.
Ferner umfassen die weiteren Heizzweige 42c jeweils eine weitere Zweigschalteinheit 46c. Die Gargerätevorrichtung 10c umfasst eine für die weiteren Heizzweige 42c gemein same weitere Schalteinheit 48c.
Eine Steuereinheit 20c passt in einem Betriebszustand zur Einstellung einer Heizleistung 60c zumindest einer der zu betreibenden weiteren Heizzweige 42c zumindest einen wei teren Schaltparameter 22c eines weiteren Schaltparametersatzes der weiteren Zweig schalteinheit 46c des zumindest einen zu betreibenden weiteren Heizzweigs 42c an.
Die Anzahl von Gruppen von Heizeinheiten 14c und/oder weiteren Heizeinheiten 44c kann insbesondere von der in diesem Beispiel gezeigten Anzahl abweichen, insbesonde- re kann die Gargerätevorrichtung 10c eine beliebige Anzahl von Gruppen 72c, 74c von Heizeinheiten 14c und/oder weiteren Heizeinheiten 44c aufweisen. Die Anzahl von Heiz einheiten 14c und/oder weiteren Heizeinheiten 44c, welche zusammen eine Gruppe 72c, 74c bilden, kann insbesondere von der in diesem Beispiel gezeigten Anzahl abweichen, insbesondere kann eine Gruppe 72c, 74c eine beliebige Anzahl von Heizeinheiten 14c und/oder weiteren Heizeinheiten 44c aufweisen. Ferner können sich die Gruppen 72c, 74c von Heizeinheiten 14c und/oder weiteren Heizeinheiten 44c zueinander durch eine verschiedene Anzahl von Heizeinheiten 14c und/oder weiteren Heizeinheiten 44c unter scheiden. Zudem kann eine Anordnung von Gruppen 72, 74c und/oder eine Anordnung von Heizeinheiten 14c und/oder weiteren Heizeinheiten 44c abweichen.
Bezugszeichen
10 Gargerätevorrichtung
12 Heizzweig
14 Heizeinheit
16 Zweigschalteinheit
18 Gemeinsame Schalteinheit
20 Steuereinheit
22 Schaltparameter
24 Einschaltzeitpunkt
26 Einschaltdauer
28 Gemeinsame Periodendauer
30 Zweigdiode
32 Kochfeld
36 Resonanzeinheit
38 Schaltelement
40 Kühleinheit
42 Weiterer Heizzweig
44 Weitere Heizeinheit
46 Weitere Zweigschalteinheit
48 Gemeinsame weitere Schalteinheit
52 Kondensator
54 Parallelgeschaltete Zweigschaltdiode
56 Parallelgeschaltete Diode
58 Abwärme
60 Heizleistung
62 Buspotential
64 Massepotential
66 Referenz-Heizleistung Reduzierte Heizleistung Heizzone Erste Gruppe Zweite Gruppe

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit einer Mehr zahl von zumindest zwei Heizzweigen (12a-c), welche jeweils zumindest eine Heizeinheit (14a-c) und zumindest eine Zweigschalteinheit (16a-c) umfassen, mit einer für die Heizzweige (12a-c) gemeinsamen Schalteinheit (18a-c) und mit zu mindest einer Steuereinheit (20a-c), welche in einem Betriebszustand zur Ein stellung einer Heizleistung zumindest eines der zu betreibenden Heizzweige (12a-c) zumindest einen Schaltparameter (22a-c) eines Schaltparametersatzes der Zweigschalteinheit (16a-c) des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs (12a-c) anpasst.
2. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a-c) die Zweigschaltein heiten (16a-c) der zu betreibenden Heizzweige (12a-c) jeweils periodisch mit ei ner gemeinsamen Periodendauer (28a-c) betreibt.
3. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a-c) in dem Betriebszu stand die gemeinsame Schalteinheit (18a-c) periodisch mit der gemeinsamen Periodendauer (28a-c) betreibt.
4. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltparame tersatz zumindest einen Einschaltzeitpunkt (24a-c) der Zweigschalteinheit (16a-c) des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs (12a-c) umfasst.
5. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltparame tersatz zumindest eine Einschaltdauer (26a-c) der Zweigschalteinheit (16a-c) des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs (12a-c) umfasst.
6. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a-c) sämtliche Zweigschalteinheiten (16a-c) mit einem eigenen Schaltparame tersatz betreibt.
7. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizzweige (12a-c) jeweils zumindest eine Zweigdiode (30a-c) aufweisen, welche die Heiz zweige (12a-c) zueinander sperrt.
8. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigdioden (30a-c) von der gemeinsa men Schalteinheit (18a-c) aus betrachtet jeweils vor den zugehörigen Zweig schalteinheiten (16a-c) angeordnet sind.
9. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizzweige (12a-c) jeweils zumindest eine Resonanzeinheit (36a-c) aufweisen, welche mit den zugehörigen Heizeinheiten (14a-c) Teil eines Schwingkreises sind.
10. Gargerätevorrichtung (10b), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Schalteinheit (18b) zumindest zwei parallel geschaltete Schaltelemente (38b) aufweist.
11. Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinheit (40a-c), welche die gemeinsame Schalteinheit (18a-c) stärker kühlt als die einzelnen Zweigschalteinheiten (16a-c).
12. Gargerätevorrichtung (10c), insbesondere Kochfeldvorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von zumin dest zwei weiteren Heizzweigen (42c), welche jeweils zumindest eine weitere Heizeinheit (44c) und zumindest eine weitere Zweigschalteinheit (46c) umfassen, und eine für die weiteren Heizzweige (42c) gemeinsame weitere Schalteinheit (48c), wobei die Steuereinheit (20c) in einem Betriebszustand zur Einstellung ei ner Heizleistung zumindest eines der zu betreibenden weiteren Heizzweige (42c) zumindest einen weiteren Schaltparameter eines weiteren Schaltparametersat zes der weiteren Zweigschalteinheit (46c) des zumindest einen zu betreibenden weiteren Heizzweigs (42c) anpasst.
13. Gargerät, insbesondere Kochfeld (32a-c), mit zumindest einer Gargerätevorrich tung (10a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung (10a-c), insbesondere Koch feldvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Mehrzahl von zumindest zwei Heizzweigen (12a-c), welche jeweils zumindest ei ne Heizeinheit (14a-c) und zumindest eine Zweigschalteinheit (16a-c) umfassen, und mit einer für die Heizzweige (12a-c) gemeinsamen Schalteinheit (18a-c), bei welchem zur Einstellung einer Heizleistung zumindest eines der zu betreibenden Heizzweige (12a-c) zumindest ein Schaltparameter (22a-c) eines Schaltparame tersatzes der Zweigschalteinheit (16a-c) des zumindest einen zu betreibenden Heizzweigs (12a-c) angepasst wird.
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