EP4098078B1

EP4098078B1 - Induktionsgargerätevorrichtung

Info

Publication number: EP4098078B1
Application number: EP21700212.0A
Authority: EP
Inventors: Arturo Acevedo Simon; Sandra Aranda Vazquez; Nicolas Blasco Rueda; Carlos CALVO MESTRE; Cristina Diez Esteban; Jose Miguel Gil Narvion; Diego Puyal Puente; Francisco Villuendas Lopez
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2025-08-20
Anticipated expiration: 2041-01-13
Also published as: EP4098078A1; US12452964B2; WO2021151661A1; US20230049426A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktionsgargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu einem Betrieb einer Induktionsgargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Aus der US 6,528,770 B1 ist bereits ein Induktionskochfeld mit einer ersten Heizeinheit mit einem ersten Induktor und einem zusätzlichen ersten Induktor, einer zweiten Heizeinheit mit einem zweiten Induktor und mit einer Stromversorgungseinheit mit zwei Wechselrichtern zur Versorgung der Heizeinheiten bekannt. In einer Halbbrücken-Topologie sind die erste Heizeinheit mit dem ersten Induktor und die zweite Heizeinheit mit dem zweiten Induktor jeweils separat über jeweils einen der Wechselrichter versorgbar. Zu einer Bereitstellung einer höheren Heizleistung ist die erste Heizeinheit mit dem ersten Induktor und mit dem zusätzlichen ersten Induktor in einer Vollbrücken-Konfiguration über die beiden Wechselrichter gleichzeitig betreibbar, während die zweite Heizeinheit nicht gleichzeitig betrieben werden kann. Die zweite Heizeinheit ist nicht in einer Vollbrücken-Topologie betreibbar. Die gesamte erste Heizeinheit mit dem ersten Induktor und dem zusätzlichen ersten Induktor ist nicht in einer Halbbrücken-Topologie betreibbar.
EP 2 066 013 A2 (HITACHI LTD [JP]) 3. Juni 2009 (2009-06-03) beschreibt eine Heizeinheit, die wahlweise in einer Vollbrückentopologie oder einer Halbbrückentopologie betrieben werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität und/oder einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsgargerätevorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer unabhängigen Heizeinheit, umfassend zumindest einen Induktor, und mit einer Stromversorgungseinheit zur Bereitstellung eines Wechselstroms für die Heizeinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Stromversorgungseinheit eine Konfigurationseinheit aufweist, welche zu einem Konfigurationswechsel der Stromversorgungseinheit zwischen einer Halbbrücken-Topologie und einer Vollbrücken-Topologie zur Versorgung der gesamten Heizeinheit vorgesehen ist.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere eine Induktionsgargerätevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität und/oder Effizienz bereitgestellt werden. Insbesondere kann vorteilhaft durch die Konfigurationseinheit die gesamte Heizeinheit sowohl in einer Halbbrücken-Topologie, zu einer Bereitstellung von niedrigen bis mittleren Heizleistungen, als auch in einer Vollbrücken-Topologie zu einer Bereitstellung von hohen bis sehr hohen Heizleistungen, betrieben werden. Zudem können vorteilhaft weitere Heizeinheiten ebenfalls in einer Halbbrücken-Topologie oder in einer Vollbrücken-Topologie betrieben werden. Hierdurch kann ein hohes Maß an Flexibilität für einen Nutzer bereitgestellt werden. Es kann zudem vorteilhaft ein insbesondere effizienter Betrieb eines Induktionsgargeräts bei niedrigen bis mittleren Heizleistungen, erreicht werden, während zudem die Möglichkeit zu einem Betrieb in einem Boost-Betriebsmodus, bei hohen bis sehr hohen Heizleistungen, gegeben ist. Zudem besteht vorteilhaft die Option, eine Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit zu verändern, wodurch in unterschiedlichen Betriebssituationen jeweils Schaltfrequenzen nahe der Resonanzfrequenz erreicht und somit Blindleistungsverluste minimiert werden können. Durch ein Abschalten einzelner Resonanzkondensatoren kann vorteilhaft eine Effizienz in einer Halbbrücken-Topologie weiter verbessert werden. Durch ein optionales Zuschalten weiterer Resonanzkondensatoren kann vorteilhaft eine Effizienz in einer VollbrückenTopologie gesteigert werden. Vorteilhaft ist die Induktionsgargerätevorrichtung sowohl in der Vollbrücken-Topologie als auch in der Halbbrücken-Topologie jeweils in einem ZVS-Modus betreibbar, wodurch insbesondere vorteilhaft Schaltverluste reduziert und insbesondere eine Energieeffizienz weiter verbessert werden kann. Ferner können vorteilhaft Kosten reduziert werden und/oder eine besonders kompakte Bauweise erzielt werden, indem jeweils zwei einpolige Wechselschalter der Konfigurationseinheit zu einem zweipoligen Wechselschalter ersetzbar sind.
Unter einer "Induktionsgargerätevorrichtung", insbesondere unter einer "Induktionskochfeldvorrichtung", soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Induktionsgargeräts, insbesondere eines Induktionskochfelds, verstanden werden. Das Induktionsgargerät könnte beispielsweise als ein Induktionsgrill und/oder als ein Induktionsbackofen und/oder als ein Kombigerät mit zusätzlicher Mikrowellenfunktion ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Induktionsgargerät als ein Induktionskochfeld ausgebildet. Es ist insbesondere denkbar, dass das Induktionskochfeld als ein Matrixinduktionskochfeld ausgebildet ist. Insbesondere kann die Induktionsgargerätevorrichtung, insbesondere die Induktionskochfeldvorrichtung, auch das gesamte Induktionsgargerät, insbesondere das gesamte Induktionskochfeld, umfassen.
Unter einer "Heizeinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche insbesondere mehrere Induktoren aufweisen kann und welche dazu vorgesehen ist, zumindest einem Empfangselement eine Energie, insbesondere in Form eines magnetischen Wechselfelds, zuzuführen. Die Heizeinheit weist hierzu zumindest einen Induktor auf. Die Heizeinheit kann insbesondere genau einen Induktor aufweisen. Alternativ ist denkbar, dass die Heizeinheit mehrere Induktoren aufweist, welche insbesondere matrixartig angeordnet und/oder insbesondere einzeln und/oder gemeinsam ansteuerbar, sein können. Unter einer "unabhängigen" Heizeinheit soll insbesondere eine Heizeinheit verstanden werden, welche unabhängig von anderen Heizeinheiten, insbesondere unabhängig von einer und/oder mehreren weiteren Heizeinheit/en, betrieben werden kann. Insbesondere kann eine durch die Heizeinheit bereitgestellte Heizleistung unabhängig von einer durch andere Heizeinheiten bereitgestellten Heizleistung einstellbar sein. Unter einer "gesamten Heizeinheit" sollen insbesondere sämtliche Induktoren, welche der Heizeinheit zugeordnet sind, verstanden werden.
Unter einem "Induktor" soll hier insbesondere ein Element verstanden werden, welches zumindest eine Induktionsspule aufweist und/oder als eine Induktionsspule ausgebildet ist und welches dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem Betriebszustand zumindest einem Empfangselement eine Energie, insbesondere in Form eines magnetischen Wechselfelds, zuzuführen. Das Empfangselement ist insbesondere als ein Teil und/oder eine Unterbaugruppe einer Aufnahmeeinheit ausgebildet und ist insbesondere zu einem Empfang der durch die Heizeinheit, insbesondere durch den zumindest einen Induktor der Heizeinheit, bereitgestellten Energie vorgesehen. Die Aufnahmeeinheit kann insbesondere Teil der Induktionsgargerätevorrichtung sein. Alternativ ist denkbar, dass die Aufnahmeeinheit als eine von der Induktionsgargerätevorrichtung unabhängige Einheit und/oder als Teil einer weiteren von der Induktionsgargerätevorrichtung unabhängigen Vorrichtung ausgebildet ist. Die Aufnahmeeinheit kann insbesondere zu einem Aufstellen auf einen Bereich oberhalb der Heizeinheit und/oder einer weiteren Heizeinheit vorgesehen sein. Die Aufnahmeeinheit könnte beispielsweise als ein Gargeschirr ausgebildet sein und insbesondere zumindest eine Sekundärspule als ein Empfangselement zu einem Empfang der durch den Induktor der Heizeinheit und/oder eines weiteren Induktors der weiteren Heizeinheit bereitgestellten Energie aufweisen. Alternativ oder zusätzlich könnte das Empfangselement auch als ein metallisches Heizmittel, insbesondere als ein zumindest teilweise ferromagnetisches Heizmittel, beispielsweise als ein ferromagnetischer Boden eines Gargeschirrs, ausgebildet sein, in welchem in einem Betriebszustand der Heizeinheit durch den Induktor Wirbelströme und/oder Ummagnetisierungseffekte hervorgerufen werden, die in Wärme umgewandelt werden.
Unter einer "Stromversorgungseinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche in wenigstens einem Betriebszustand einen insbesondere hochfrequenten Wechselstrom für die zumindest eine Heizeinheit, insbesondere für den Induktor der Heizeinheit, bereitstellt. Die Stromversorgungseinheit umfasst zumindest einen Wechselrichter. Der Wechselrichter umfasst zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente. Ein Wechselrichterschaltelement weist zumindest einen Steuerkontakt auf, über den es, insbesondere durch eine Steuereinheit, steuerbar ist. Insbesondere ist das Wechselrichterschaltelement als Halbleiterschaltelement, insbesondere als ein Transistor, vorteilhaft als ein BipolarTransistor mit vorzugsweise isolierter Gate-Elektrode (IGBT), ausgebildet. Alternativ kann das Wechselrichterschaltelement 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.
Unter einer "Konfigurationseinheit" soll insbesondere eine Einheit der Stromversorgungseinheit verstanden werden, welche zumindest ein Konfigurationselement mit zumindest einem elektrischen Pol und zumindest zwei elektrischen Kontakten aufweist. Über das Konfigurationselement der Konfigurationseinheit kann insbesondere eine erste Konfiguration der Stromversorgungseinheit durch ein Herstellen einer ersten elektrisch leitenden Verbindung über einen ersten elektrischen Kontakt der zwei elektrischen Kontakte und eine weitere Konfiguration der Stromversorgungseinheit durch ein Herstellen einer weiteren elektrisch leitenden Verbindung über einen zweiten elektrischen Kontakt der zwei elektrischen Kontakte erzielt werden. Vorteilhaft weist die Konfigurationseinheit mehrere Konfigurationselemente auf, welche insbesondere unabhängig voneinander steuerbar ausgebildet sind. Es ist insbesondere auch denkbar, dass zumindest zwei der Konfigurationselemente durch einen gemeinsamen Schalter, beispielsweise einen zweipoligen Wechselschalter, ausgebildet und gemeinsam und gleichzeitig ansteuerbar sind. Die Konfigurationseinheit kann insbesondere zumindest teilweise einstückig mit der Stromversorgungseinheit ausgebildet sein. Unter "zumindest teilweise einstückig ausgebildet" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Konfigurationseinheit und die Stromversorgungseinheit in zumindest einem Betriebszustand elektrisch leitend miteinander verbunden sind und insbesondere zumindest einen gemeinsamen Stromkreis ausbilden.
Unter einer "Halbbrücken-Topologie" soll insbesondere eine Topologie der Stromversorgungseinheit verstanden werden, in welcher die Heizeinheit über genau einen Wechselrichter aus zwei Wechselrichterschaltelementen mit einem Wechselstrom versorgbar ist. In der Halbbrücken-Topologie der Stromversorgungseinheit ist insbesondere eine Bereitstellung von niedrigen bis mittleren Heizleistungen durch die Heizeinheit vorgesehen. Unter einer "Vollbrücken-Topologie" soll insbesondere eine Topologie der Stromversorgungseinheit verstanden werden, in welcher die Heizeinheit über genau zwei zueinander elektrisch parallel geschaltete Wechselrichter mit jeweils zwei Wechselrichterschaltelementen mit einem Wechselstrom versorgbar ist. In der Vollbrücken-Topologie der Stromversorgungseinheit ist insbesondere eine Bereitstellung von hohen bis sehr hohen Heizleistungen durch die Heizeinheit 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.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsgargerätevorrichtung eine unabhängige weitere Heizeinheit, umfassend zumindest einen weiteren Induktor, welcher durch die Stromversorgungseinheit gleichzeitig zu der Heizeinheit versorgbar ist, aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine Flexibilität für einen Nutzer erhöht werden. Insbesondere können vorteilhaft sowohl die Heizeinheit als auch die weitere Heizeinheit jeweils in einer Halbbrücken-Topologie und jeweils in einer Vollbrücken-Topologie betrieben werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Heizeinheit und die weitere Heizeinheit durch die Konfigurationseinheit gleichzeitig jeweils in einer Halbbrücken-Topologie betreibbar sind. Insbesondere sind die gesamte Heizeinheit und die gesamte weitere Heizeinheit durch die Konfigurationseinheit gleichzeitig jeweils in einer Halbbrücken-Topologie betreibbar. Hierdurch kann vorteilhaft eine Flexibilität für einen Nutzer erhöht werden. Insbesondere können zudem vorteilhaft die Heizeinheit und die weitere Heizeinheit gleichzeitig besonders effizient betrieben werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Stromversorgungseinheit eine Versorgungsteileinheit, welche zumindest einen Wechselrichter und zumindest eine Resonanzkondensatoreinheit umfasst zur Versorgung der Heizeinheit, und eine weitere Versorgungsteileinheit aufweist, welche zumindest einen weiteren Wechselrichter und zumindest eine weitere Resonanzkondensatoreinheit umfasst zur Versorgung der weiteren Heizeinheit. Unter einer "Versorgungsteileinheit" soll insbesondere eine Teileinheit der Stromversorgungseinheit verstanden werden, welche zumindest einen Stromkreis zu einer unabhängigen Versorgung von zumindest einer Heizeinheit bereitstellt. Unter einer "Resonanzkondensatoreinheit" soll insbesondere eine Einheit der Versorgungsteileinheit verstanden werden, welche zumindest einen Resonanzkondensator aufweist. Der zumindest eine Resonanzkondensator der Resonanzkondensatoreinheit bildet in zumindest einem Betriebszustand der Induktionsgargerätevorrichtung einen Schwingkreis mit einem Wechselrichterschaltelement des Wechselrichters der Versorgungsteileinheit und zumindest einem Induktor von zumindest einer Heizeinheit, welche durch die Versorgungsteileinheit mit einem Wechselstrom versorgt ist, aus.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsteileinheit und die weitere Versorgungsteileinheit über zumindest ein Schaltelement der Konfigurationseinheit elektrisch in Reihe geschaltet sind. Hierdurch kann vorteilhaft ein insbesondere einfacher Konfigurationswechsel der Stromversorgungseinheit ermöglicht werden. Ferner kann dadurch vorteilhaft ein besonders hoher Bedienkomfort für einen Nutzer bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsteileinheit und die weitere Versorgungsteileinheit über zumindest ein weiteres Schaltelement der Konfigurationseinheit elektrisch zyklisch in Reihe geschaltet sind. Unter "zyklisch" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Versorgungsteileinheit und die weitere Versorgungsteileinheit abwechselnd über das Schaltelement und über das weitere Schaltelement in Reihe schaltbar sind. Hierdurch kann vorteilhaft ein Konfigurationswechsel weiter vereinfacht werden. Insbesondere ist vorteilhaft ein schneller Konfigurationswechsel von einer Konfiguration zur Versorgung der Heizeinheit in einer Vollbrücken-Topologie zu einer weiteren Konfiguration zur Versorgung der weiteren Teileinheit in einer VollbrückenKonfiguration ermöglicht.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsteileinheit und die weitere Versorgungsteileinheit zueinander identisch ausgestaltet sind. Hierdurch kann vorteilhaft ein Herstellungsprozess vereinfacht werden. Zudem können vorteilhaft, insbesondere auf Grund von Skaleneffekten, Produktionskosten reduziert werden. Hierdurch kann ferner vorteilhaft eine insbesondere preiswerte Induktionsgargerätevorrichtung mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität und/oder einer Effizienz bereitgestellt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Induktionsgargerätevorrichtung eine Steuereinheit aufweist, welche die Stromversorgungseinheit in einem ZVS-Modus betreibt. Unter einem "ZVS-Modus" soll insbesondere ein Betriebsmodus verstanden werden, in welchem die Steuereinheit die Stromversorgungseinheit, insbesondere zumindest einen Wechselrichter der Stromversorgungseinheit, mit zumindest einem im Wesentlichen spannungsfreien Schaltvorgang, welcher im Englischen unter dem Begriff "zero voltage switching (ZVS)" bekannt ist, betreibt. Unter einem "zumindest im Wesentlichen spannungsfreien Schaltvorgang" soll insbesondere ein Schaltvorgang verstanden werden, bei dem eine Spannung, die insbesondere während des Schaltvorgangs an einem Wechselrichterschaltelement anliegt und/oder abfällt, zumindest im Wesentlichen verschwindend gering, insbesondere im Wesentlichen null, ist. Unter einem "verschwindend geringen Wert" soll insbesondere ein Wert verstanden werden, welcher insbesondere zumindest um einen Faktor 10, vorteilhaft um einen Faktor 50, vorzugsweise um einen Faktor 100 und besonders bevorzugt um einen Faktor 500 geringer ist als ein Betriebsmaximalwert. Vorzugsweise betreibt die Steuereinheit die Stromversorgungseinheit in dem ZVS-Modus unter Anwendung einer speziellen Steuerstrategie, welche im Englischen unter dem Begriff "Assymetrical Voltage Cancelation (AVC) Control" bekannt ist. Hierdurch kann vorteilhaft die Steuereinheit in dem ZVS-Modus über einen besonders breiten Frequenzbereich betrieben werden, wodurch vorteilhaft Schaltverluste über einen großen Heizleistungsbereich minimiert werden können. Alternativ ist denkbar, dass die Steuereinheit die Stromversorgungseinheit in dem ZVS-Modus unter Anwendung einer weiteren speziellen Steuerstrategie, welche im Englischen unter dem Begriff "Phase Shift (PS) Control" bekannt ist, betreibt. Es wäre zudem denkbar, dass die Steuereinheit die Stromversorgungseinheit in einem ZCS-Modus, unter Anwendung einer geeigneten speziellen Steuerstrategie betreibt. Unter einem "ZCS-Modus" soll insbesondere ein Betriebsmodus verstanden werden, in welchem die Steuereinheit die Stromversorgungseinheit, insbesondere zumindest einen Wechselrichter der Stromversorgungseinheit, mit zumindest einem im Wesentlichen stromfreien Schaltvorgang, also einem Schaltvorgang, bei dem insbesondere währende des Schaltvorgangs ein durch das zu schaltende Wechselrichterschaltelement fließender Strom einen verschwindend geringen Wert annimmt und welcher im Englischen unter dem Begriff "zero current switching (ZCS)" bekannt ist, betreibt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Konfigurationseinheit zumindest einen zweipoligen Wechselschalter aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, bei dem Konfigurationswechsel zumindest mitzuwirken, und welcher insbesondere das Schaltelement aufweist. Insbesondere kann der zweipolige Wechselschalter das Schaltelement und das weitere Schaltelement aufweisen. Hierdurch können vorteilhaft eine Anzahl von Bauteilen und/oder Kosten reduziert werden. Ferner kann vorteilhaft eine insbesondere platzsparende und/oder kompakte Anordnung von Bauteilen ermöglicht werden. Alternativ könnten das Schaltelement und/oder das weitere Schaltelement jeweils als ein einpoliger Wechselschalter ausgebildet sein. Unter einem "einpoligen Wechselschalter" soll insbesondere ein elektrischer Schalter verstanden werden, welcher im Englischen unter dem Begriff "Single Pole Double Throw (SPDT)" bekannt ist und welcher zumindest einen Pol und zumindest zwei Anschlüsse zu einer Herstellung und/oder Trennung einer elektrisch leitenden Verbindung aufweist und insbesondere dazu vorgesehen ist, einen ersten Stromkreis zu öffnen und gleichzeitig einen zweiten Stromkreis zu schließen. Unter einem "zweipoligen Wechselschalter" soll insbesondere ein elektrischer Schalter verstanden werden, welcher im Englischen unter dem Begriff "Double Pole Double Throw (DPDT)" bekannt ist, und welcher, insbesondere im Gegensatz zu einem einpoligen Wechselschalter, zumindest zwei Pole mit jeweils zumindest zwei Anschlüssen aufweist. Ein zweipoliger Wechselschalter kann insbesondere als ein Schalter verstanden werden, welcher zwei gleichzeitig und gemeinsam schaltbare einpolige Wechselschalter aufweist.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Konfigurationseinheit dazu vorgesehen ist, zumindest eine Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit zu verändern. Hierdurch kann vorteilhaft eine Energieeffizienz weiter erhöht werden. Insbesondere kann die Resonanzkapazität vorteilhaft an verschiedene Betriebssituationen angepasst werden, wodurch vorteilhaft Blindleistungsverluste in den jeweiligen Betriebssituationen der Stromversorgungseinheit jeweils reduziert und vorzugsweise minimiert werden können. Unter einer "Resonanzkapazität" soll die Kapazität eines Kondensators und/oder mehrerer Kondensatoren verstanden werden, welche in zumindest einem Betriebszustand der Induktionsgargerätevorrichtung mit zumindest einem Wechselrichterschaltelement und zumindest einem Induktor der Heizeinheit einen resonanzfähigen Schwingkreis ausbilden. Bei einer bestimmten Schaltfrequenz des Wechselrichters, der so genannten Resonanzfrequenz, wird eine durch den Induktor bereitgestellte Heizleistung maximal und es treten insbesondere keine Blindleistungsverluste auf. Ändert sich ein Wert der Resonanzkapazität des Schwingkreises, so ändert sich damit auch ein Wert der Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Für einen besonders effizienten Betrieb ist daher eine Schaltfrequenz nahe der Resonanzfrequenz anzustreben, was vorliegend in verschiedenen Betriebssituationen durch eine Veränderung der Resonanzkapazität mittels der Konfigurationseinheit ermöglicht ist.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Stromversorgungseinheit zumindest ein Resonanzkondensatorelement aufweist, welches in einer Halbbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit durch die Konfigurationseinheit abschaltbar ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Flexibilität weiter erhöht werden. Insbesondere kann vorteilhaft die Resonanzkapazität von zumindest einem Schwingkreis in der Halbbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit reduziert werden, wodurch insbesondere ein relativer Abstand von einer Schaltfrequenz zu einer Resonanzfrequenz reduziert und somit Blindleistungsverluste reduziert werden können. Durch eine verringerte Anzahl zu betreibender Resonanzkondensatorelemente können zudem vorteilhaft weitere Verluste, bedingt durch parasitäre Effekte wie ohmsche Leitungsverluste und/oder dielektrische Umpolungsverluste, von Resonanzkondensatorelementen reduziert werden. Somit kann vorteilhaft die Induktionsgargerätevorrichtung in Betriebsmodi, in welchen in der Halbbrücken-Konfiguration durch die Heizeinheit und/oder die weitere Heizeinheit niedrige bis mittlere Heizleistungen bereitgestellt werden, besonders energieeffizient betrieben werden, wodurch insbesondere auch ein hoher Mehrwert für einen Nutzer, beispielsweise durch Einsparungen bei Energiekosten, erreicht werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Stromversorgungseinheit zumindest ein Resonanzkondensatorelement, insbesondere ein weiteres Resonanzkondensatorelement, aufweist, welches zu einer Veränderung der Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit in einer Vollbrücken-Konfiguration vorgesehen ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz erhöht werden. Insbesondere kann vorteilhaft die Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit in der Vollbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit an eine bestimmte Betriebssituation angepasst werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Resonanzkondensatorelement zu einer Erhöhung der Resonanzkapazität parallel zu einem Wechselrichter der Stromversorgungseinheit zuschaltbar angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Flexibilität erhöht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Energieeffizienz gesteigert werden. Insbesondere kann vorteilhaft, insbesondere in Betriebsmodi der Induktionsgargerätevorrichtung, in welchen in der Vollbrückenkonfiguration durch die Heizeinheit hohe bis sehr hohe Heizleistungen bereitgestellt werden, ein relativer Abstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Schaltfrequenz minimiert werden, wodurch Blindleistungsverluste reduziert werden.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das Resonanzkondensatorelement, insbesondere ein weiteres Resonanzkondensatorelement, zu einer Verringerung der Resonanzkapazität seriell zu einem Wechselrichter der Stromversorgungseinheit zuschaltbar angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Flexibilität erhöht werden. Ferner kann vorteilhaft eine Energieeffizienz gesteigert werden. Insbesondere kann vorteilhaft, insbesondere in Betriebsmodi der Induktionsgargerätevorrichtung, in welchen in einer Vollbrücken-Konfiguration mittlere bis hohe Heizleistungen durch die Heizeinheit bereitgestellt werden, ein relativer Abstand zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Schaltfrequenz minimiert werden, wodurch Blindleistungsverluste reduziert werden.
Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zu einem Betrieb einer Induktionsgargerätevorrichtung mit zumindest einer unabhängigen Heizeinheit, umfassend zumindest einen Induktor, und mit einer Stromversorgungseinheit zur Bereitstellung eines Wechselstroms für die Heizeinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Stromversorgungseinheit zur Versorgung der gesamten Heizeinheit zwischen einer Halbbrücken-Topologie und einer Vollbrücken-Topologie konfiguriert wird. Hierdurch kann vorteilhaft ein insbesondere flexibles und/oder effizientes Verfahren zu einem Betrieb der Induktionsgargerätevorrichtung bereitgestellt werden.
Die Induktionsgargerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Induktionsgargerätevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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 Induktionsgargerät mit einer Induktionsgargerätevorrichtung, umfassend eine Heizeinheit, eine weitere Heizeinheit und eine Stromversorgungseinheit in einer schematischen Ansicht,
Fig. 2: die Stromversorgungseinheit mit einer Konfigurationseinheit in einem schematischen elektrischen Schaltbild,
Fig. 3: die Stromversorgungseinheit mit der Konfigurationseinheit in einem weiteren schematischen elektrischen Schaltbild,
Fig. 4: ein Diagramm zur Darstellung eines Effekts einer Veränderung einer Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit,
Fig. 5: ein weiteres schematisches elektrisches Schaltbild der Stromversorgungseinheit in einer Konfiguration mit veränderter Resonanzkapazität,
Fig. 6: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zu einem Betrieb der Induktionsgargerätevorrichtung,
Fig. 7: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsgargerätevorrichtung mit einer Stromversorgungseinheit mit einem parallel zuschaltbaren Resonanzkondensatorelement in einem schematischen elektrischen Schaltbild,
Fig. 8: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsgargerätevorrichtung mit einer Stromversorgungseinheit mit einem seriell zuschaltbaren Resonanzkondensatorelement in einem schematischen elektrischen Schaltbild und
Fig. 9: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsgargerätevorrichtung mit einer Heizeinheit und einer weiteren Heizeinheit, jeweils umfassend zwei Induktoren, und mit einer Stromversorgungseinheit in einem schematischen elektrischen Schaltbild.

Figur 1 zeigt ein Induktionsgargerät 60a mit einer Induktionsgargerätevorrichtung 10a. Das Induktionsgargerät 60a ist als ein Induktionskochfeld ausgebildet. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10a weist eine unabhängige Heizeinheit 12a auf. Die Heizeinheit 12a umfasst einen Induktor 14a. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10a weist eine Stromversorgungseinheit 16a auf. Die Stromversorgungseinheit 16a ist zu einer Bereitstellung eines Wechselstroms für die Heizeinheit 12a vorgesehen. Die Stromversorgungseinheit 12a weist eine Konfigurationseinheit 18a auf (vgl. Figur 2). Die Konfigurationseinheit 18a ist zu einem Konfigurationswechsel der Stromversorgungseinheit 16a zwischen einer Halbbrücken-Topologie und einer Vollbrücken-Topologie zu einer Versorgung der gesamten Heizeinheit 12a vorgesehen.
Die Induktionsgargerätevorrichtung 10a weist eine unabhängige weitere Heizeinheit 28a auf. Die weitere Heizeinheit 28a umfasst einen weiteren Induktor 30a. Der weitere Induktor 30a der weiteren Heizeinheit 12a ist durch die Stromversorgungseinheit 16a mit einem Wechselstrom versorgbar. Die weitere Heizeinheit 28a ist durch die Stromversorgungseinheit 16a gleichzeitig zu der Heizeinheit 12a versorgbar.
Die Induktionsgargerätevorrichtung 10a weist eine Steuereinheit 48a auf. Die Steuereinheit 48a ist zu einer Ansteuerung der Stromversorgungseinheit 16a vorgesehen. Die Steuereinheit betreibt die Stromversorgungseinheit 16a in einem ZVS-Modus (vgl. Fig. 4).
Die Heizeinheit 12a und die weitere Heizeinheit 28a sind durch die Konfigurationseinheit 18a gleichzeitig jeweils gleichzeitig in einer Halbbrücken-Topologie betreibbar (vgl. Fig 2).
Figur 2 zeigt ein elektrisches Schaltbild der Stromversorgungseinheit 16a mit der Konfigurationseinheit 18a. Die Konfigurationseinheit 18a weist ein erstes Konfigurationselement 62a mit zwei Kontakten 64a, 66a und ein zweites Konfigurationselement 68a mit zwei Kontakten 70a, 72a auf. Die Stromversorgungseinheit 16a weist zur Versorgung der Heizeinheit 12a eine Versorgungsteileinheit 32a auf. Die Versorgungsteileinheit 32a weist einen Wechselrichter 34a und eine Resonanzkondensatoreinheit 36a auf. Zu einer Konfiguration der Stromversorgungseinheit 16a zu einer Versorgung der Heizeinheit 12a in einer Halbbrücken-Topologie, stellt die Konfigurationseinheit 18a mittels des ersten Konfigurationselements 62a über den Kontakt 64a eine erste elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Induktor 14a der Heizeinheit 12a und dem Wechselrichter 34a her. Die Konfigurationseinheit 18a stellt mittels des zweiten Konfigurationselements 68a über den Kontakt 70a eine zweite elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Induktor 14a der Heizeinheit 12a und dem Wechselrichter 34a her.
Die Konfigurationseinheit 18a weist ein weiteres erstes Konfigurationselement 74a mit zwei Kontakten 76a, 78a und ein weiteres zweites Konfigurationselement 80a mit zwei Kontakten 82a, 84a auf. Die Stromversorgungseinheit 16a weist zur Versorgung der weiteren Heizeinheit 28a eine weitere Versorgungsteileinheit 38a auf. Die weitere Versorgungsteileinheit 38a weist einen weiteren Wechselrichter 40a und eine weitere Resonanzkondensatoreinheit 42a auf. Zu einer Konfiguration der Stromversorgungseinheit 16a zu einer Versorgung der weiteren Heizeinheit 28a in einer Halbbrücken-Topologie stellt die Konfigurationseinheit 18a mittels des weiteren ersten Konfigurationselements 74a über den Kontakt 76a eine erste elektrisch leitende Verbindung zwischen dem weiteren Induktor 30a der weiteren Heizeinheit 28a und dem weiteren Wechselrichter 40a her. Die Konfigurationseinheit 18a stellt mittels des weiteren zweiten Konfigurationselements 80a über den Kontakt 82a eine zweite elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Induktor 30a der weiteren Heizeinheit 28a und dem weiteren Wechselrichter 40a her.
Die Versorgungsteileinheit 32a und die weitere Versorgungsteileinheit 38a sind zueinander identisch ausgebildet.
Die Konfigurationseinheit 18a weist ein Schaltelement 44a auf. In einem geöffneten Zustand des Schaltelements sind die Heizeinheit 12a und die weitere Heizeinheit 28a durch die Konfigurationseinheit 18a gleichzeitig jeweils in einer Halbbrücken-Topologie betreibbar.
In einem geschlossenen Zustand des Schaltelements 44a sind die Versorgungsteileinheit 32a und die weitere Versorgungsteileinheit 38a elektrisch in Reihe geschaltet.
In dem geschlossenen Zustand des Schaltelements 44a ist eine Stromversorgung der gesamten Heizeinheit 12a durch die Stromversorgungseinheit 16a in einer VollbrückenTopologie durch einen Konfigurationswechsel mittels der Konfigurationseinheit 18a ermöglicht. Zu dem Konfigurationswechsel trennt die Konfigurationseinheit 18a mittels des ersten Konfigurationselements 62a zunächst die elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 64a und stellt eine neue elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 66a her.
Die Konfigurationseinheit 18a trennt mittels des zweiten Konfigurationselements 68a die elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 70a und stellt eine neue elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 72a her. Die Konfigurationseinheit 18a trennt zu dem Konfigurationswechsel mittels des weiteren ersten Konfigurationselements 74a die elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 76a und stellt eine neue elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 78a her. Die Konfigurationseinheit 18a trennt mittels des weiteren zweiten Konfigurationselements 80a die elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 82a und stellt eine neue elektrisch leitende Verbindung über den Kontakt 84a her. In der Vollbrücken-Topologie versorgt die Stromversorgungseinheit 16a den Induktor 14a der Heizeinheit 12a über den Wechselrichter 34a und über den weiteren Wechselrichter 40a jeweils mit einer Wechselspannung.
Die Konfigurationseinheit 18a weist ein weiteres Schaltelement 46a auf. In einem geöffneten Zustand des weiteren Schaltelements 46a sind die Heizeinheit 12a und die weitere Heizeinheit 28a durch die Konfigurationseinheit 18a gleichzeitig jeweils in einer Halbbrücken-Topologie betreibbar.
In einem geschlossenen Zustand des weiteren Schaltelements 46a sind die Versorgungsteileinheit 32a und die weitere Versorgungsteileinheit 38a elektrisch zyklisch in Reihe geschaltet.
Durch ein Schließen des weiteren Schaltelements 46a ist eine Stromversorgung der gesamten weiteren Heizeinheit 28a in einer Vollbrücken-Topologie durch einen weiteren Konfigurationswechsel mittels der Konfigurationseinheit 18a ermöglicht.
Figur 3 zeigt die Stromversorgungseinheit 16a mit der Konfigurationseinheit 18a. Die Konfigurationseinheit 18a weist einen zweipoligen Wechselschalter 50a auf. Der zweipolige Wechselschalter 50a umfasst das Schaltelement 44a und das weitere Schaltelement 46a. Der zweipolige Wechselschalter 50a ist dazu vorgesehen, bei einem Konfigurationswechsel mitzuwirken.
Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Effekts einer Veränderung einer Resonanzkapazität. Auf einer Abszisse 94a des Diagramms ist eine Schaltfrequenz aufgetragen, bei der die Steuereinheit 48a die Stromversorgungseinheit 16a betreibt. Auf einer Ordinate 96a ist eine Heizleistung aufgetragen. Eine erste Heizleistungskurve 98a zeigt einen Verlauf einer ersten Heizleistung in einem ersten Betriebsmodus der Induktionsgargerätevorrichtung 10a bei einer ersten Resonanzkapazität. Die erste Heizleistungskurve 98a weist ein Maximum bei einer ersten Resonanzfrequenz 100a auf. Zu einer Erzielung einer maximalen Heizleistung 106a in dem ZVS-Modus der Steuereinheit ist eine erste Mindestschaltfrequenz 108a erforderlich. Zu einer Verringerung der Heizleistung auf eine Zielheizleistung 110a ist eine Erhöhung der Schaltfrequenz auf eine erste Zielheizleistungsschaltfrequenz 112a erforderlich. Eine zweite Heizleistungskurve 102a zeigt einen Verlauf einer zweiten Heizleistung in einem zweiten Betriebsmodus der Induktionsgargerätevorrichtung 10a bei einer geringeren zweiten Resonanzkapazität. Die zweite Heizleistungskurve 102a weist ein Maximum bei einer höheren zweiten Resonanzfrequenz 104a auf. Zu einem Betrieb in einem ZVS-Modus ist eine zweite Mindestschaltfrequenz 114a erforderlich. Zu einer Erzielung der Zielheizleistung 110a ist eine zweite Zielheizleistungsschaltfrequenz 116a erforderlich. Ein erster relativer Abstand 118a zwischen der ersten Zielheizleistungsfrequenz 112a und der ersten Resonanzfrequenz 100a in dem ersten Betriebsmodus ist größer als ein zweiter relativer Abstand 120 zwischen der zweiten Zielheizleistungsfrequenz 116a und der zweiten Resonanzfrequenz 104a. In dem zweiten Betriebsmodus ist folglich ein gegenüber dem ersten Betriebsmodus effizienterer Betrieb der Induktionsgargerätevorrichtung 10a ermöglicht.
Die Konfigurationseinheit 18a ist dazu vorgesehen, zumindest eine Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit 16a zu verändern.
Figur 5 zeigt die Stromversorgungseinheit 16a mit der Konfigurationseinheit 18a in einer Halbbrücken-Konfiguration 56a bei geöffnetem Schaltelement 44a und geöffnetem weiteren Schaltelement 46a. In der Halbbrücken-Konfiguration 56a sind die Heizeinheit 12a und die weitere Heizeinheit 28a jeweils gleichzeitig und voneinander unabhängig betreibbar. Die Resonanzkondensatoreinheit 36a der Versorgungsteileinheit 32a der Stromversorgungseinheit 16a weist ein erstes Resonanzkondensatorelement 86a und ein zweites Resonanzkondensatorelement 88a auf. In der Halbbrücken-Konfiguration 56a ist das erste Resonanzkondensatorelement 86a oder das zweite Resonanzkondensatorelement 88a durch die Konfigurationseinheit abschaltbar. In Figur 5 ist das erste Resonanzkondensatorelement 86a abgeschaltet dargestellt. Die Konfigurationseinheit trennt zu einer Verringerung der Resonanzkapazität mittels des ersten Konfigurationselements 62a durch die elektrisch leitende Verbindung des Resonanzkondensatorelements 86a über den Kontakt 64a.
Die weitere Resonanzkondensatoreinheit 42a der weiteren Versorgungsteileinheit 38a der Stromversorgungseinheit 16a weist ein weiteres erstes Resonanzkondensatorelement 90a und ein weiteres zweites Resonanzkondensatorelement 92a auf. In der Halbbrücken-Konfiguration 56a ist das weitere erste Resonanzkondensatorelement 90a oder das weitere zweite Resonanzkondensatorelement 92a durch die Konfigurationseinheit abschaltbar. In Figur 5 ist das weitere erste Resonanzkondensatorelement 90a abgeschaltet dargestellt. Die Konfigurationseinheit trennt zu einer Verringerung der Resonanzkapazität mittels des weiteren ersten Konfigurationselements 74a die elektrisch leitende Verbindung des weiteren ersten Resonanzkondensatorelements 90a über den Kontakt 76a.
Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht des Verfahrens gemäss der Erfindung zu einem Betrieb der Induktionsgargerätevorrichtung 10a. Das Verfahren umfasst einen ersten Verfahrensschritt 122a, einen zweiten Verfahrensschritt 124a und einen dritten Verfahrensschritt 126a. In dem ersten Verfahrensschritt 122a versorgt die Stromversorgungseinheit 16a die gesamte Heizeinheit 12a über die Versorgungsteileinheit 32a in einer Halbbrücken-Topologie. In dem zweiten Verfahrensschritt 124a konfiguriert die Konfigurationseinheit 18a die Stromversorgungseinheit 16a von der Halbbrücken-Topologie in eine Vollbrücken-Topologie. In dem dritten Verfahrensschritt 126a versorgt die Stromversorgungseinheit 16a die gesamte Heizeinheit 12a über die Versorgungsteileinheit 32 und über die weitere Versorgungsteileinheit 38a in der Vollbrücken-Topologie.
In den Figuren 7 bis 9 sind drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 6 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 6 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 7, durch den Buchstaben c in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 8 und durch den Buchstaben d in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 9 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 6 verwiesen werden.
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsgargerätevorrichtung 10b mit einer Stromversorgungseinheit 16b dargestellt. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10b unterscheidet sich von der Induktionsgargerätevorrichtung 10a dahingehend, dass eine Stromversorgungseinheit 16b gegenüber der Stromversorgungseinheit 16a weitere Elemente aufweist. Figur 7 zeigt ein elektrisches Schaltbild der Stromversorgungseinheit 16b der Induktionsgargerätevorrichtung 10b. Die Stromversorgungseinheit 16b weist ein Resonanzkondensatorelement 54b auf. Das Resonanzkondensatorelement 54b ist zu einer Veränderung der Resonanzkapazität in einer Vollbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit 16b zu einer Versorgung einer Heizeinheit 12b vorgesehen. Zu einer Erhöhung der Resonanzkapazität ist das Resonanzkondensatorelement 54b parallel zu einem Wechselrichter 34b der Stromversorgungseinheit 16b zuschaltbar angeordnet. Die Stromversorgungseinheit 16b weist ein weiteres Resonanzkondensatorelement 128b auf. Das weitere Resonanzkondensatorelement 128b ist zu einer Veränderung der Resonanzkapazität in einer Vollbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit 16b zu einer Versorgung einer weiteren Heizeinheit 28b vorgesehen. Zu einer Erhöhung der Resonanzkapazität ist das Resonanzkondensatorelement 128b parallel zu einem weiteren Wechselrichter 40b der Stromversorgungseinheit zuschaltbar angeordnet.
In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsgargerätevorrichtung 10c gezeigt. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10c unterscheidet sich von der Induktionsgargerätevorrichtung 10b lediglich hinsichtlich einer gegenüber der Stromversorgungseinheit 16b verschiedenen Anordnung von Resonanzkondensatorelementen. Die Stromversorgungseinheit 16c weist ein Resonanzkondensatorelement 54c auf. Das Resonanzkondensatorelement 54c ist zu einer Veränderung der Resonanzkapazität in einer Vollbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit 16c zu einer Versorgung einer Heizeinheit 12c vorgesehen. Zu einer Verringerung der Resonanzkapazität ist das Resonanzkondensatorelement 54c seriell zu einem Wechselrichter 34c der Stromversorgungseinheit 16c zuschaltbar angeordnet. Die Stromversorgungseinheit 16c weist ein weiteres Resonanzkondensatorelement 128c auf. Das Resonanzkondensatorelement 128c ist zu einer Veränderung der Resonanzkapazität in einer Vollbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit 16c zu einer Versorgung einer weiteren Heizeinheit 28c vorgesehen. Zu einer Verringerung der Resonanzkapazität ist das Resonanzkondensatorelement 128c seriell zu einem weiteren Wechselrichter 40c der Stromversorgungseinheit 16c zuschaltbar angeordnet.
In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsgargerätevorrichtung 10d mit einer Stromversorgungseinheit 16d gezeigt. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10d unterscheidet sich von der Induktionsgargerätevorrichtung 10a hinsichtlich einer Heizeinheit 12d und hinsichtlich einer weiteren Heizeinheit 28d. Die Heizeinheit 12d weist zwei Induktoren 14d, 130d auf. Die Stromversorgungseinheit 16d weist eine Versorgungsteileinheit 32d zu einer Versorgung der Heizeinheit 12d auf. Die Versorgungsteileinheit 32d umfasst einen Wechselrichter 34d und eine Resonanzkondensatoreinheit 36d. Die Resonanzkondensatoreinheit 36d umfasst ein erstes Resonanzkondensatorelement 86d und ein zweites Resonanzkondensatorelement 88d, welche einen ersten Schwingkreis mit dem Induktor 14d und dem Wechselrichter 34d bilden. Die Resonanzkondensatoreinheit 36d umfasst ein drittes Resonanzkondensatorelement 138d und ein viertes Resonanzkondensatorelement 140d, welche mit dem Induktor 130d einen zweiten Schwingkreis bilden. Die Stromversorgungseinheit 16d weist eine Konfigurationseinheit 18d auf, welche zu einem Konfigurationswechsel der Stromversorgungseinheit 16d zwischen einer Halbbrücken-Topologie und einer Vollbrücken-Topologie zu einer Versorgung der gesamten Heizeinheit 12d oder einer Versorgung einer der Induktoren 14d, 130d vorgesehen ist. Die Konfigurationseinheit 18d weist zwei Schaltelemente 44d, 130d auf. Mittels des Schaltelements 44d ist der Induktor 14d der Heizeinheit 12d zu- und/oder abschaltbar. Mittels des Schaltelements 134d ist der Induktor 130d zu- und/oder abschaltbar. Die weitere Heizeinheit 28d weist zwei weitere Induktoren 30d, 132d auf. Die Stromversorgungseinheit 16d weist eine weitere Versorgungsteileinheit 38d zu einer Versorgung der weiteren Heizeinheit 28d auf. Die Versorgungsteileinheit 38d umfasst einen weiteren Wechselrichter 40d und eine weitere Resonanzkondensatoreinheit 42d. Die weitere Resonanzkondensatoreinheit 42d umfasst ein weiteres erstes Resonanzkondensatorelement 90d und ein weiteres zweites Resonanzkondensatorelement 92d, welche einen weiteren ersten Schwingkreis mit dem weiteren Induktor 30d und dem weiteren Wechselrichter 40d bilden. Die weitere Resonanzkondensatoreinheit 42d umfasst ein weiteres drittes Resonanzkondensatorelement 142d und ein weiteres viertes Resonanzkondensatorelement 144d, welche mit dem Induktor 132d einen weiteren zweiten Schwingkreis bilden. Die Konfigurationseinheit 18d ist zu einem Konfigurationswechsel der Stromversorgungseinheit 16d zwischen einer Halbbrücken-Topologie und einer Vollbrücken-Topologie zu einer Versorgung der gesamten Heizeinheit 28d oder zu einer Versorgung einer der weiteren Induktoren 30d, 132d der weiteren Heizeinheit 28d vorgesehen. Die Konfigurationseinheit weist zwei weitere Schaltelemente 46d, 136d auf. Mittels des weiteren Schaltelements 46d ist der weitere Induktor 30d zu- und/oder abschaltbar. Mittels des weiteren Schaltelements 136d ist der weitere Induktor 132d zu- und/oder abschaltbar.

Bezugszeichen

10: Induktionsgargerätevorrichtung
12: Heizeinheit
14: Induktor
16: Stromversorgungseinheit
18: Konfigurationseinheit
28: weitere Heizeinheit
30: weiterer Induktor
32: Versorgungsteileinheit
34: Wechselrichter
36: Resonanzkondensatoreinheit
38: weitere Versorgungsteileinheit
40: weiterer Wechselrichter
42: weitere Resonanzkondensatoreinheit
44: Schaltelement
46: weiteres Schaltelement
48: Steuereinheit
50: zweipoliger Wechselschalter
54: Resonanzkondensatorelement
56: Halbbrücken-Konfiguration
60: Induktionsgargerät
62: erstes Konfigurationselement
64: Kontakt
66: Kontakt
68: zweites Konfigurationselement
70: Kontakt
72: Kontakt
74: weiteres erstes Konfigurationselement
76: Kontakt
78: Kontakt
80: weiteres zweites Konfigurationselement
82: Kontakt
84: Kontakt
86: erstes Resonanzkondensatorelement
88: zweites Resonanzkondensatorelement
90: weiteres erstes Resonanzkondensatorelement
92: weiteres zweites Resonanzkondensatorelement
94: Abszisse
96: Ordinate
98: erste Heizleistungskurve
100: erste Resonanzfrequenz
102: zweite Heizleistungskurve
104: zweite Resonanzfrequenz
106: maximale Heizleistung
108: erste Mindestschaltfrequenz
110: Zielheizleistung
112: erste Zielheizleistungsschaltfrequenz
114: zweite Mindestschaltfrequenz
116: weitere Zielheizleistungsschaltfrequenz
118: erster relativer Abstand
120: zweiter relativer Abstand
122: erster Verfahrensschritt
124: zweiter Verfahrensschritt
126: dritter Verfahrensschritt
128: weiteres Resonanzkondensatorelement
130: Induktor
132: weiterer Induktor
134: Schaltelement
136: weiteres Schaltelement
138: drittes Resonanzkondensatorelement
140: viertes Resonanzkondensatorelement
142: weiteres drittes Resonanzkondensatorelement
144: weiteres viertes Resonanzkondensatorelement

Claims

Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d), insbesondere Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer unabhängigen Heizeinheit (12a-d), umfassend zumindest einen Induktor (14a-d), mit einer Stromversorgungseinheit (16a-d) zur Bereitstellung eines Wechselstroms für die Heizeinheit (12a-d), und mit einer unabhängigen weiteren Heizeinheit (28a-d), umfassend zumindest einen weiteren Induktor (30a-d), welcher durch die Stromversorgungseinheit (16a-d) gleichzeitig zu der Heizeinheit (12a-d) versorgt wird, wobei die Stromversorgungseinheit (16a-d) eine Versorgungsteileinheit (32a-d), welche zumindest einen Wechselrichter (34a-d) und zumindest eine Resonanzkondensatoreinheit (36a-d) umfasst zur Versorgung der Heizeinheit (12a-d), und eine weitere Versorgungsteileinheit (38a-d) aufweist, welche zumindest einen weiteren Wechselrichter (40a-d) und zumindest eine weitere Resonanzkondensatoreinheit (42a-d) umfasst zur Versorgung der weiteren Heizeinheit (28a-d), wobei die Stromversorgungseinheit (16a-d) eine Konfigurationseinheit (18a-d) aufweist, welche zu einem Konfigurationswechsel der Stromversorgungseinheit (16a-d) zur Versorgung der gesamten Heizeinheit (12a-d) zwischen einer Halbbrücken-Topologie, in der die Heizeinheit (12a-d) über die Versorgungsteileinheit (32-d) und die weitere Heizeinheit (28a-d) über die weitere Versorgungsteileinheit (38a-d) jeweils gleichzeitig und voneinander unabhängig betrieben werden, und einer Vollbrücken-Topologie, in der die Heizeinheit (12a-d) über die Versorgungsteileinheit (32a-d) und die weitere Versorgungsteileinheit (38a-d) betrieben wird, vorgesehen ist.
Induktionsgargerätevorrichtung (10a-c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsteileinheit (32a-c) und die weitere Versorgungsteileinheit (38a-c) über zumindest ein Schaltelement (44a-c) der Konfigurationseinheit (18a-c) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Induktionsgargerätevorrichtung (10a-c) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsteileinheit (32a-c) und die weitere Versorgungsteileinheit (38a-c) über zumindest ein weiteres Schaltelement (46a-c) der Konfigurationseinheit elektrisch zyklisch in Reihe geschaltet sind.
Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsteileinheit (32a-d) und die weitere Versorgungsteileinheit (40a-d) zueinander identisch ausgestaltet sind.
Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (48a), welche die Stromversorgungseinheit (16a-d) in einem ZVS-Modus betreibt.
Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfigurationseinheit (18a-d) zumindest einen zweipoligen Wechselschalter (50a) aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, bei dem Konfigurationswechsel zumindest mitzuwirken, und welcher insbesondere das Schaltelement (44a-d) aufweist.
Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfigurationseinheit (18a-d) dazu vorgesehen ist, zumindest eine Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit (16a-d) zu verändern.
Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (16a-d) zumindest ein Resonanzkondensatorelement (86a-d, 88a-d, 90a-d, 92a-d) aufweist, welches in einer Halbbrücken-Konfiguration der Stromversorgungseinheit (16a-d) durch die Konfigurationseinheit (18a-d) abschaltbar ist.
Induktionsgargerätevorrichtung (10b-c) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (16b-c) zumindest ein Resonanzkondensatorelement (54b-c, 128b-c) aufweist, welches zu einer Veränderung der Resonanzkapazität der Stromversorgungseinheit (16b-c) in einer Vollbrücken-Konfiguration vorgesehen ist.
Induktionsgargerätevorrichtung (10b) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonanzkondensatorelement (54b, 128b) zu einer Erhöhung der Resonanzkapazität parallel zu einem Wechselrichter (34b, 40b) der Stromversorgungseinheit (16b) zuschaltbar angeordnet ist.
Induktionsgargerätevorrichtung (10c) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonanzkondensatorelement (54c, 128c) zu einer Verringerung der Resonanzkapazität seriell zu einem Wechselrichter (34c, 40c) der Stromversorgungseinheit (16c) zuschaltbar angeordnet ist.
Induktionsgargerät (60a), insbesondere Induktionskochfeld, mit einer Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieb einer Induktionsgargerätevorrichtung (10a-d) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit zumindest einer unabhängigen Heizeinheit (12a-d), umfassend zumindest einen Induktor (14a-d), und mit einer Stromversorgungseinheit (16a-d) zur Bereitstellung eines Wechselstroms für die Heizeinheit (12a-d), dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (16a-d) zur Versorgung der gesamten Heizeinheit (12a-d) zwischen einer HalbbrückenTopologie und einer Vollbrücken-Topologie konfiguriert wird.