EP4335248A1 - Induction energy supply device - Google Patents

Induction energy supply device

Info

Publication number
EP4335248A1
EP4335248A1 EP22725848.0A EP22725848A EP4335248A1 EP 4335248 A1 EP4335248 A1 EP 4335248A1 EP 22725848 A EP22725848 A EP 22725848A EP 4335248 A1 EP4335248 A1 EP 4335248A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
induction
time window
supply device
control 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
EP22725848.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Javier Lasobras Bernad
Sergio Llorente Gil
Jesus Manuel Moya Nogues
Jorge Pascual Aza
Javier SERRANO TRULLEN
Jorge Tesa Betes
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 EP4335248A1 publication Critical patent/EP4335248A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/06Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12Cooking devices
    • H05B6/1209Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1236Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them adapted to induce current in a coil to supply power to a device and electrical heating devices powered in this way
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/06Cook-top or cookware capable of communicating with each other

Definitions

  • the invention relates to an induction energy supply device according to the preamble of claim 1 and a method for operating an induction energy supply device according to the preamble of claim 13.
  • Induction energy supply devices for the inductive transmission of energy from a primary coil of a supply unit to a secondary coil of a set-up unit are already known from the prior art.
  • US Pat. No. 3,761,668 A proposes an induction hob which, in addition to inductively heating cookware, is also intended to supply power to small household appliances, such as a mixer. Energy provided inductively by a primary coil of the induction cooktop is partially transferred to a secondary coil integrated into the small household appliance.
  • More modern induction energy supply devices which are known from the prior art, also have some communication units for wireless communication between a control unit, for controlling the supply unit, and the installation unit.
  • the disadvantage of previously known solutions is that wireless communication signals partially interact with the alternating electromagnetic field of the supply unit, which disadvantageously interferes with wireless communication and can lead to transmission errors, so that the ease of use for users is reduced as a result.
  • the object of the invention is in particular, but not limited to, to provide a generic device with improved properties in terms of ease of use.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 13, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • the invention is based on an induction energy supply device with a supply unit which has at least one supply induction element for the inductive supply of energy to a set-up unit, with an inverter unit for operating the supply induction element, with a control unit for control the inverter unit and with a communication unit for wireless communication between the control unit and the installation unit.
  • control unit is provided to interrupt operation of the inverter unit at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window for the wireless communication.
  • Such a configuration advantageously makes it possible to provide an induction energy supply device with a particularly high level of operating convenience.
  • a particularly reliable wireless data transmission with a very low susceptibility to interference can advantageously be made possible.
  • an induction energy supply device with improved properties in terms of electromagnetic compatibility can advantageously be provided.
  • an induction energy supply device with a particularly large power spectrum for the supply of different installation units with different power requirements can advantageously be provided if the duration of the interruption time window is extended by the control unit to reduce the inductively provided energy.
  • a soft start and/or a soft stop and thus a particularly gentle operation of the set-up unit can advantageously be made possible if the control unit operates the inverter unit during at least one transition time window with a frequency that is different from a target power frequency.
  • An induction energy supply device can thus be provided which, in addition to being particularly easy to operate, is also advantageously characterized by particularly great flexibility and outstanding durability and reliability.
  • the induction energy supply device has at least one main functionality in the form of wireless energy transmission, in particular in a wireless energy supply of set-up units.
  • the induction power supply device may be formed as part of an induction power supply system.
  • the induction energy supply device is designed as an induction cooking device with at least one further main function that deviates from a pure cooking function, in particular at least one energy supply and operation of small household appliances.
  • the induction energy supply device could be used as an induction oven device and/or as an induction be designed grill device.
  • the supply unit could be designed as part of an induction oven and/or as part of an induction grill.
  • the induction energy supply device designed as an induction cooking device is preferably designed as an induction hob.
  • the supply unit is then designed in particular as part of an induction hob.
  • the induction energy supply device is designed as a kitchen energy supply device and, in addition to a main function in the form of energy supply and operation of small household appliances, can also be provided for the provision of cooking functions.
  • a “supply unit” is to be understood as meaning a unit which provides inductive energy in at least one operating state and which in particular has a main functionality in the form of providing energy.
  • the supply unit has at least one supply induction element, which in particular has at least one coil, in particular at least one primary coil, and/or is designed as a coil and which in particular provides inductive energy in the operating state.
  • the supply unit could have at least two, in particular at least three, advantageously at least four, particularly advantageously at least five, preferably at least eight and particularly preferably several supply induction elements, which in the operating state could each provide inductive energy, specifically in particular to a single receiving induction element or to at least two or more pick-up induction elements of at least one erection unit and/or at least one further erection unit. At least some of the supply induction elements could be arranged in a close proximity to one another, for example in a row and/or in the form of a matrix.
  • the inverter unit preferably performs a frequency conversion and, in particular, converts a low-frequency AC voltage on the input side into a high-frequency AC voltage on the output side.
  • the low-frequency AC voltage has a frequency of at most 100 Hz.
  • the high-frequency AC voltage preferably has a frequency of at least 1000 Hz.
  • the inverter unit is connected to the control unit and can be controlled by the control unit using control signals.
  • the inverter unit is preferably provided for setting the at least one supply inductance onselement inductively provided energy by adjusting the high-frequency AC voltage.
  • the supply unit preferably includes at least one rectifier.
  • the inverter unit preferably has at least one inverter switching element.
  • the inverter switching element preferably generates an oscillating electric current, preferably with a frequency of at least 15 kHz, in particular at least 17 kHz and advantageously at least 20 kHz.
  • the inverter unit preferably comprises at least two inverter switching elements, which are preferably in the form of bipolar transistors with an insulated gate electrode, and particularly advantageously at least one damping capacitor.
  • a “installation unit” should be understood to mean a unit which inductively receives energy in at least one operating state and at least partially converts the inductively received energy into at least one other form of energy to provide at least one main function.
  • the energy inductively received by the installation unit in the operating state could be converted, in particular directly, into at least one other form of energy, such as heat.
  • the set-up unit could have at least one electrical consumer, for example an electric motor or the like.
  • the installation unit has at least one receiving inductive element for receiving the inductively provided energy.
  • the installation unit could, for example, have at least two, in particular at least three, advantageously at least four, particularly advantageously at least five, preferably at least eight and particularly preferably several receiving induction elements, which in particular in the operating state could receive energy inductively, in particular from the supply induction element.
  • the set-up unit could, for example, be designed as a cooking utensil.
  • the cooking utensil preferably has at least one food receiving space and in the operating state at least partially converts the inductively received energy into heat for heating food arranged in the food receiving space.
  • the set-up unit configured as a cooking utensil has at least one additional unit for providing at least one additional function that goes beyond pure heating of food and/or differs from heating of food.
  • the additional unit could be designed as a temperature sensor or as a stirring unit or the like.
  • the installation unit could be used as a Be trained small household appliance.
  • the small household appliance is preferably a location-independent household appliance which has at least the recording induction element and at least one functional unit which, in an operating state, provides at least one household appliance function.
  • “independent of location” is to be understood as meaning that the small household appliance can be positioned freely in a household by a user, and in particular without tools, in particular in contrast to a large household appliance, which is fixed in a specific position in a household and/or installed, such as an oven or refrigerator.
  • the small household appliance is preferably designed as a small kitchen appliance and, in the operating state, provides at least one main function for processing food.
  • the household appliance could be, for example, but not limited to, a food processor and/or a blender and/or a stirrer and/or a grinder and/or a kitchen scale or a kettle or a coffee maker or a Rice cooker or as a milk frother or as a fryer or as a toaster or as a juicer or as a slicer or the like.
  • the pick-up induction element of the installation unit comprises at least one secondary coil and/or is designed as a secondary coil.
  • the receiving inductive element supplies electrical energy to at least one consumer of the display unit.
  • the set-up unit has an energy store, in particular an accumulator, which is provided to store electrical energy received via the receiving inductive element in a charging state and to make it available in a discharging state to supply the functional unit.
  • the induction energy supply device preferably has at least one mounting plate for setting up the mounting unit.
  • a “mounting plate” should be understood to mean at least one, in particular plate-like, unit which is provided for setting up at least one mounting unit and/or for placing at least one item to be cooked on it.
  • the mounting plate could for example be designed as a worktop, in particular as a kitchen worktop, or as a portion of at least one worktop, in particular at least one kitchen worktop, in particular the induction energy supply device.
  • the installation be designed as a hob plate.
  • the mounting plate designed as a hob plate could, in particular, form at least part of an outer hob housing and, in particular, together with at least one outer housing unit, with which the mounting plate designed as a hob plate could be connected in at least one assembled state, at least to a large extent form the outer hob housing.
  • the mounting plate is preferably made of a non-metallic material.
  • the installation plate could, for example, at least for the most part be made of glass and/or glass ceramic and/or Neolith and/or Dekton and/or wood and/or marble and/or stone, in particular natural stone, and/or be made of laminate and/or plastic and/or ceramic.
  • position designations, such as “below” or “above”, refer to a mounted state of the mounting plate, unless this is explicitly described otherwise.
  • the supply unit is preferably arranged below the mounting plate.
  • control unit should be understood to mean an electronic unit that is provided to control and/or regulate at least the inverter unit.
  • the control unit preferably includes 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 intended to be executed by the computing unit.
  • the communication unit is preferably provided for bidirectional wireless data transmission, that is to say both for wireless reception and for wireless transmission of data.
  • the communication unit preferably has at least one communication element, which is connected to the control unit and is provided in particular for receiving and sending data wirelessly.
  • the communication unit preferably has at least one further communication element, which is arranged within the set-up unit and is provided in particular for receiving and sending data wirelessly.
  • the communication unit could be provided for wireless data transmission between the installation unit and the control unit via RFID, or via WIFI, or via Bluetooth, or via ZigBee, or for wireless data transmission according to another suitable standard.
  • the communication unit is preferably provided for wireless data transmission between the set-up unit and the control unit via NFC.
  • the control unit is preferably provided to interrupt the operation of the inverter unit in such a way that at least one inverter switching element of the inverter unit, which provides inductive energy to the installation unit for the operation of the supply induction element during at least one time window outside of the interruption time window, during the interruption time window is not supplied with a low-frequency AC voltage on the input side. It is particularly conceivable that the control unit is provided to operate at least one additional inverter switching element of the inverter unit, which is provided for the inductive provision of energy to a further installation unit, during the interruption time window.
  • the control unit could be provided to interrupt the operation of the inverter unit at irregularly recurring intervals, for example during at least three irregularly spaced interruption time windows within a control period.
  • the control unit is provided to interrupt the inverter unit at regular, in particular periodically, recurring intervals, for example at intervals which correspond to a fraction or a multiple of a period of an AC line voltage, during the interruption time window.
  • Provided is to be understood to mean specially programmed, designed and/or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function should be understood to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the duration of the interruption time window is at least 1.0 ms.
  • operating comfort can advantageously be further improved.
  • reliable and interference-free wireless communication can be achieved.
  • the duration of the interruption time window is advantageously at least 1.25 ms, particularly advantageously at least 1.5 ms, preferably at least 1.75 ms and particularly preferably at least 2.0 ms.
  • the duration of the interruption time window could be at most 1.5 ms.
  • the duration of the interruption time window is advantageously at most 2 ms, particularly advantageously at most 3 ms, preferably at most 4 ms and particularly preferably at most 5 ms.
  • the duration of the interruption time window preferably corresponds to at most a quarter of a period of a mains alternating Voltage with which the induction energy supply device is supplied in an operating state.
  • control unit is provided to extend the duration of the interruption time window in order to reduce the energy provided inductively.
  • operating comfort can advantageously be further improved.
  • An induction energy supply device with a particularly large power spectrum for supplying different installation units with different power requirements can be provided particularly advantageously if the duration of the interruption time window is extended by the control unit to reduce the inductively provided energy.
  • the control unit is preferably provided to extend the duration of the time window for reducing the energy provided inductively by the supply unit, in particular by the supply inductive element of the supply unit, in such a way that an average power of the set-up unit, in particular by the receiving inductive element of the set-up actuator, inductive energy received is reduced.
  • control unit is intended to reduce the duration of the interruption time window to reduce the inductively provided energy by at least 1.0 ms, advantageously by at least 1.5 ms, particularly advantageously by at least 2.0 ms, preferably by at least 2.5 ms and most preferably lengthened by at least 3.0 ms.
  • control unit is provided for the purpose of chronologically spacing successive interruption time windows by at least half a period of a mains AC voltage.
  • operating comfort can advantageously be further increased.
  • the inverter unit is supplied with energy at least part of the time for operation of the supply induction element within a period of the mains AC voltage, so that an average power of the energy provided inductively to the installation unit, in particular over a period of several periods of the mains AC voltage, at least corresponds to a minimum output of the installation unit.
  • the control unit is preferably provided for chronologically spacing successive interruption time windows by integer multiples of half the period duration of the AC mains voltage.
  • control unit is provided to operate the inverter unit during at least one transition time window at a frequency that is different from a target power frequency.
  • ease of use can be further improved before geous.
  • a soft start and/or soft stop of the set-up unit and thus a particularly gentle operation of the set-up unit can be achieved.
  • the longevity of the erection unit can thus advantageously be improved.
  • the transition time window preferably represents a transition between two states of the inverter, namely a transition between a state in which operation of the inverter unit is interrupted and a state in which the inverter unit is operated at the target power frequency.
  • the target power frequency preferably corresponds to a frequency at which the control unit must operate the inverter unit so that a portion of the power provided inductively by the supply inductive element, which is received by the receiving inductive element, corresponds to a target power of a currently set power level of the installation unit.
  • An amount of the frequency changed compared to the target power frequency deviates from the target power frequency in particular by at least 5%, advantageously by at least 7.5%, particularly advantageously by at least 10%, preferably by at least 12.5% and particularly preferably by at least 15%.
  • the control unit is preferably provided to operate the inverter unit at least at one point in time within the transition time window with a frequency that has changed as much as possible compared to the target power frequency, and to operate it at at least one further point in time within the transition time window with a frequency that has changed minimally compared to the target power frequency.
  • the control unit is preferably provided to vary the frequency at which the inverter unit is operated in the transition time window in such a way that there is a transition, in particular at least essentially stepless, between the maximum frequency that has changed compared to the target power frequency and the minimum frequency that has changed compared to the target power frequency changed frequency is reached.
  • an amount of the frequency that has changed compared to the target power frequency can be greater or smaller than an amount of the target power frequency.
  • the control unit is preferably provided to operate the inverter unit in a zero-voltage switching mode (ZVS mode), with an amount of the frequency changed compared to the target power frequency preferably being greater than an amount of the target power frequency, so that the proportion of the the supply induction element within the transition time window inductively provided average power, which is received by the recording induction element, is lower than the target power of a currently set power level of the installation unit.
  • ZVS mode zero-voltage switching mode
  • control unit may be provided to operate the inverter unit in a zero current switching mode (ZCS mode), with an amount of the frequency changed compared to the target power frequency preferably being smaller is an amount of the target power frequency, so that the proportion of the average power provided inductively by the supply induction element within the transition time window, which is received by the receiving induction element during the transition time window, is lower than the target power of a currently set power level of the installation unit.
  • ZCS mode zero current switching mode
  • control unit be provided to arrange the transition time window and the interruption time window directly adjacent to one another in terms of time.
  • operating comfort can advantageously be further improved.
  • a particularly gentle operation of the installation unit can advantageously be achieved.
  • the control unit could arrange the transition time window immediately after the interruption time window. In this way, a smooth start-up of the installation unit can advantageously be achieved.
  • the control unit could, alternatively or additionally, arrange the transition time window immediately before the interruption time window. In this way, a soft stop of the installation unit can advantageously be achieved.
  • a duration of the transition time window corresponds at least to a duration of the interruption time window.
  • operating comfort can advantageously be further improved.
  • a precise adjustment of the frequency between the frequency changed compared to a target power frequency and the target power frequency and thus a particularly gentle operation of the installation unit can be made possible.
  • the duration of the transition time window corresponds at most to half a period of a mains AC voltage. Such a configuration can advantageously further improve operating convenience.
  • a transition time window can be created which, on the one hand, lasts long enough to ensure a precise adjustment of the frequency between the frequency that has changed compared to a target power frequency and the target power to allow processing frequency and on the other hand allows a quick start-up of the installation unit.
  • the duration of the transition time window preferably corresponds to a maximum of a quarter of the period duration of the mains AC voltage.
  • control unit is provided to carry out at least one further operation during the interruption time window in addition to an interaction with the communication unit.
  • the control unit performs a first operation in the form of an interaction with the communication unit in the interruption time window.
  • the interaction of the control unit with the communication unit can include, but is not limited to, an exchange and processing of data, for example operating parameters of the installation unit, which are received by the installation unit by means of the communication unit and forwarded to the control unit, and/or operating parameters of the supply unit, which are sent from the control unit to the installation unit via the communication unit.
  • control unit performs during the interruption time window could, without being limited to this, involve, for example, an interaction with a user, for example the output of current information regarding an operating state, via an input connected to the control unit. and output unit, and/or the recording and processing of operating commands entered by the user via the input and output unit.
  • further operation could be an arithmetic operation, for example a calculation of a power curve of a supply induction element of the supply unit, in particular based on the operating parameters of the set-up unit received via the communication unit.
  • the further operation includes a detection of, in particular metallic, foreign objects in the vicinity of the supply induction element.
  • operating comfort can advantageously be increased further.
  • operational safety for a user can advantageously be increased and the risk of damage to components of the induction energy supply device can be minimized.
  • the control unit could use at least one additional inverter switching element of the inverter unit, which is provided for operating an additional supply induction element and which different from the inverter switching element for supplying the supply induction element whose operation is interrupted during the interruption period, by means of a detection signal.
  • a resonant frequency of an electrical resonant circuit which includes the further inverter switching element and the further supply induction element, changes. compared to a reference value stored in the memory unit of the control unit, and the control unit detects the presence of the foreign object therefrom.
  • foreign objects it would be conceivable for foreign objects to be detected optically, for example by means of a camera of the induction energy supply device connected to the control unit.
  • the induction energy supply device has the set-up unit, which is designed as a small household appliance.
  • the set-up unit which is designed as a small household appliance.
  • the induction energy supply device has the installation unit, which is designed as a cooking utensil.
  • an induction energy supply device can advantageously be made available with a particularly high level of operating convenience, in particular with regard to precise control of energy provided inductively by the supply unit for heating foodstuffs arranged in the cooking utensil.
  • the invention is also based on a method for operating an induction energy supply device, in particular according to one of the configurations described above, with a supply unit which has at least one supply induction element for inductively providing energy to a set-up unit and with an inverter unit for operating the supply induction element, and with a communication unit for wireless communication with the installation unit.
  • operation of the inverter unit is suspended at regular intervals during a wireless communication time window.
  • the induction power supply device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the induction energy supply device can have a number of individual elements, components and units that differs from the number specified herein.
  • FIG. 1 A schematic representation of an induction energy supply device with a supply unit, a control unit, a communication unit, a set-up unit and a further set-up unit,
  • FIG. 2 shows a schematic electrical equivalent circuit diagram for representing an inductive energy transfer between a supply induction element of the supply unit, which is operated by an inverter unit, and a receiving induction element of the erection unit,
  • FIG. 3 shows a schematic diagram showing a time course of an alternating current with which the inverter unit operates the supply induction element in a first control period
  • FIG. 4 shows a schematic diagram showing a time course of an alternating current with which the inverter unit operates the supply inductance element in a second control period.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram showing a power curve of the supply inductive element of the supply unit
  • 6 shows a schematic diagram showing a method for operating the induction energy supply device
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of an induction energy supply device with a supply unit, a control unit, a positioning unit and a further positioning unit in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows an induction energy supply device 10a in a schematic representation.
  • the induction energy supply device 10a has a supply unit 12a.
  • the supply unit 14a has at least one supply induction element 14a for the inductive provision of energy.
  • the supply unit 12a comprises a total of four supply induction elements, namely two supply induction elements 14a and two further supply induction elements 96a, with any other number being conceivable.
  • the induction energy supply device 10a has an installation unit 16a.
  • the installation unit 16a is designed as a small household appliance 48a, specifically as a kitchen machine.
  • the installation unit 16a has a receiving inductive element 56a for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12a.
  • the induction energy supply device 10a has a further installation unit 52a.
  • the further set-up unit 52a is designed as a further small household appliance 54a, specifically as a kettle.
  • the further positioning unit 52a also has a receiving inductive element 56a for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12a.
  • the induction energy supply device 10a includes an induction hob 98a.
  • the induction energy supply device 10a has an installation plate 100a.
  • the mounting plate 100a is presently designed as a hob plate 102a of the induction hob 98a.
  • the erection plate 100a is provided for erecting the erection unit 16a and the additional erection unit 52a.
  • the induction energy supply device 10a has an inverter unit 18a (cf. FIG. 2).
  • the inverter unit 18a is intended to operate the supply inductance elements 14a and to operate the further supply inductance elements 96a and includes a plurality of inverter switching elements (not shown) which are embodied as insulated gate bipolar transistors (IGBT).
  • IGBT insulated gate bipolar transistors
  • the induction power supply device 10a has a control unit 20a for controlling the inverter unit 18a.
  • the control unit 20a is electrically conductively connected to the inverter unit 18a.
  • the control unit 20a controls the inverter unit 18a by means of control signals.
  • the control unit 20a includes a memory unit 106a in which, among other things, operating parameters of the supply unit 12a, for example inductivities of the supply induction elements 14a, are stored.
  • the induction power supply device 10a has a communication unit 22a.
  • the communication unit 22a is provided for wireless communication between the control unit 20a and the installation unit 16a.
  • the communication unit 22a is also provided for wireless communication between the control unit 20a and the further installation unit 52a.
  • the communication unit 22a has a communication element 58a, which is connected to the control unit 20a and is provided for wireless transmission and reception of data.
  • the communication unit 22a has a further communication element 60a, which is arranged in the installation unit 16a and is provided for wireless transmission and reception of data.
  • the communication unit 22a also has a further communication element 62a, which is arranged in the further set-up unit 52a and is provided for wireless transmission and reception of data.
  • the communication unit 22a is embodied as an NFC communication unit and is provided for wireless communication via NFC between the control unit 20a and the installation unit 16a and/or the additional installation unit 52a.
  • FIG. 2 shows a schematic electrical equivalent circuit diagram for representing an inductive energy transmission between the supply inductive element 14a of the supply unit 12a and the receiving inductive element 56a of the receiving unit 16a.
  • the inverter unit 18a supplies the supply induction element 14a with an alternating current 74a (cf. FIGS. 3 and 4) for the inductive provision of the energy.
  • the control unit 20a controls the energy provided inductively by the supply induction element 14a by changing a frequency of the alternating current 74a provided by the inverter unit 18a.
  • the supply induction element 14a generates an alternating electromagnetic field, by means of which the energy is made available inductively.
  • the receiving induction element 56a is arranged at a distance from the supply induction element 14a.
  • a magnetic flux of the electromagnetic alternating field which is generated by the supply inductive element 14a, is at least partially coupled to the receiving inductive element 56a, so that an AC voltage is induced in the receiving inductive element 56a and at least part of the inductively provided energy is received.
  • the installation unit 16a has at least one electrical load 64a.
  • the electrical load 64a represents an electrical consumer of the installation unit 16a, which in the operating state is supplied with the AC voltage induced in the receiving inductive element 56a in order to provide at least one function of the installation unit 16a.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a first control period 66a of a control of the inverter unit 18a by the control unit 20a.
  • a time in milliseconds is plotted on an abscissa 68a of the diagram.
  • a magnitude of the alternating current 74a is plotted in amperes on a first ordinate 70a of the diagram.
  • a magnitude of an AC line voltage 34a of a power supply system (not shown) to which the induction energy supply device 10a is connected in the operating state is plotted on a second ordinate 72a of the diagram.
  • the control unit 20a is intended to interrupt operation of the inverter unit 18a at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window 24a for the wireless communication between the control unit 20a and the installation unit 16a.
  • the supply inductive element 14a is not supplied with the alternating current 74a, or the magnitude of the alternating current 74a is 0 amperes.
  • a duration 28a of the interruption time window 24a is at least 1.0 millisecond.
  • the duration 28a of the interruption time window 22a is 1.5 milliseconds in the present case.
  • the control unit 20a is intended to delay successive interruption time windows 24a by at least half a period 32a of the mains AC voltage 34a to space.
  • a mains frequency of the mains AC voltage 34a is presently 50 Hertz.
  • the period 32a of the mains AC voltage 34a is accordingly 20 milliseconds.
  • the control unit 20a spaces the successive interruption time windows 24a within the control period 66a by exactly half a period 32a.
  • the interruption time windows 24a are spaced apart from one another by exactly 10 milliseconds within the control period 66a.
  • the control period 66a lasts at least two periods 32a, ie at least 40 milliseconds.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a second control period 76a of control of the inverter unit 18a by the control unit 20a.
  • the second control period 76a follows the first control period 66a (cf. FIG. 3).
  • a time in milliseconds is plotted on an abscissa 78a of the diagram.
  • a magnitude of the alternating current 74a is plotted in amperes on a first ordinate 80a of the diagram.
  • a magnitude of the mains AC voltage 34a of the power supply network (not shown) to which the induction energy supply device 10a is connected in the operating state is plotted on a second ordinate 82a of the diagram.
  • the control unit 20a is intended to interrupt operation of the inverter unit 18a at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window 26a for the wireless communication between the control unit 20a and the installation unit 16a.
  • the supply inductive element 14a is not supplied with the alternating current 74a, or the magnitude of the alternating current 74a is 0 amperes.
  • a duration 30a of the interruption time window 26a is at least 1.0 millisecond.
  • the control unit 20a is intended to extend the duration 30a of the interruption time window 26a in order to reduce the energy inductively provided by the supply induction element 14a.
  • the control unit 20a extends the duration 30a of the interruption time window 26a within the second control period 76a by 3.5 milliseconds compared to the interruption time window 24a of the first control period 66a (cf. FIG. 3).
  • the duration 30a of the interruption time window 26a is a total of 5 milliseconds, which corresponds to a quarter of the period 32a of the AC voltage 34a.
  • the control unit 20a is provided to carry out at least one operation during the interruption time window 24a (see FIG. 3) or during the interruption time window 26a (see FIG. 4).
  • an operation which the control unit 20a carries out during the interruption time window 24a or during the interruption time window 26a is an interaction with the communication unit 22a.
  • the control unit 20a processes data, for example operating parameters of the installation unit 16a and/or the additional installation unit 52a, which were received via the communication unit 22a from the installation unit 16a or from the additional installation unit 52a and/or data, for example operating parameters the supply unit 12a, which are to be sent via the communication unit 22a to the installation unit 16a or to the further installation unit 52a.
  • control unit 20a is provided to carry out at least one further operation during the interruption time window 24a, 26a in addition to the interaction with the communication unit 22a.
  • the further operation includes a detection of foreign objects 44a in a close range 46a of the supply induction element 14a (cf. FIG. 1).
  • a foreign object 40a for example a metal fork shown as foreign object 44a in FIG.
  • At least one parameter changes, for example a resonant frequency, of an oscillating circuit (not shown) of the supply unit 12a, which Supply inductive element 96a comprises against a reference parameter stored in memory unit 106a and the presence of foreign object 44a is detected by control unit 20a.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram for representing a power curve 84a of the supply inductive element 14a of the supply unit 12a.
  • a power in watts is plotted on an ordinate 86a of the diagram.
  • On an abscissa 88a is a Frequency of the alternating current 74a plotted in kilohertz.
  • the power of the energy provided inductively by the supply inductive element 14a varies depending on the frequency of the alternating current 74a.
  • the control unit 20a is intended to operate the inverter unit 18a during at least one transition time window 36a (cf. FIG. 3) at a frequency 40a that is different than a target power frequency 38a.
  • the control unit 20a operates the inverter unit 18a in the operating state in a zero-voltage switching mode.
  • the changed frequency 40a is presently greater than the target power frequency 38a, wherein when the inverter unit 18a is operated at the changed frequency 40a, a power provided inductively by the supply induction element 14a is lower than an inductively provided power when the inverter unit 18a is operated at the target power frequency.
  • the control unit 20a is provided for the purpose of arranging the transition time window 36a and the interruption time window 24a directly adjacent to one another in terms of time.
  • the control unit 20a arranges the transition time window 36a immediately after the interruption time window 24a in the operating state.
  • the transition time window 36a is used to provide a soft start for the installation unit 16a.
  • the control unit 20a controls the inverter unit 18a at the beginning of the transition time window 36a to operate at the changed frequency 40a in order to limit the power provided inductively by the supply inductive element 14a and to enable the erection unit 16a to start softly.
  • the control unit 20a reduces a value of the frequency of the alternating current 74a provided by the inverter unit 18a from the value of the changed frequency 40a to a value which is only slightly higher than the value of the target power frequency 38a.
  • the control unit 20a controls the inverter unit 18a to operate at the target power frequency 38a.
  • the transition time window 36a could be provided in order to provide a smooth run-down of the positioning unit 16a.
  • the control unit 20a would arrange the transition time window 36a immediately after the target power time window 94a and the value of the frequency of the alternating current 74a provided by the inverter unit 18a within the transition time window 36a, starting from the value which is only slightly higher than the value of the target power frequency 38a, control increasing up to the value of the changed frequency 94a.
  • transition time window 36a would immediately precede the interruption time window 24a and the control unit 20a would interrupt the operation of the inverter unit 18a based on the changed frequency 94a at the end of the transition time window 36a at the beginning of the interruption time window 24a.
  • a duration 42a of the transition time window 36a corresponds at least to the duration 28a of the interruption time window 24a.
  • the duration 42a of the transition time window 36a corresponds at most to half a period 32a of the mains AC voltage 32a.
  • the duration 42a of the transition time window 36a corresponds to a maximum of 10 milliseconds.
  • the duration 38a corresponds exactly to the duration 28a of the interruption time window 24a and is 1.5 milliseconds.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram for representing a method for operating the induction energy supply device 10a.
  • operation of the inverter unit 18a is interrupted at regular intervals during a wireless communication interruption time window 24a, 26a.
  • the method comprises at least two method steps.
  • a first method step 90a the operation of the inverter unit 18a is interrupted by the control unit 20a.
  • a second method step 92a wireless communication takes place between the control unit 20a and the installation unit 16a, specifically by means of the communication unit 22a.
  • FIG. 1 Another exemplary embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the following descriptions are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, with regard to components, features and functions that remain the same tion referred to the description of the embodiment of Figures 1 to 6 who can.
  • the letter a in the reference numerals of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 6 is replaced by the letter b in the reference numerals of the exemplary embodiment in FIG.
  • FIG. 7 shows an induction energy supply device 10b in a schematic representation.
  • the induction energy supply device 10b has a supply unit 12b.
  • the supply unit 12b has at least one supply induction element 14b for the inductive provision of energy.
  • the supply unit 12b comprises a total of two supply induction elements 14b, with any other number being conceivable.
  • the induction energy supply device 10b has an installation unit 16b.
  • the positioning unit 16b is designed as a cooking utensil 50b.
  • the installation unit 16b has a receiving induction element 56b for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12b.
  • the induction energy supply device 10b has a further installation unit 52b.
  • the further positioning unit 52b is designed as a further small household appliance 54b, specifically as a food processor.
  • the further positioning unit 52b also has a receiving inductive element 56b for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12b.
  • the induction energy supply device 10b comprises an induction hob 98b which, in contrast to the induction hob 98a of the previous exemplary embodiment, is designed as an invisible induction hob 98b.
  • the induction energy supply device 10b has an installation plate 100b.
  • the installation plate 100b is designed as a kitchen worktop 104b and is not part of the induction hob 98b.
  • the erection plate 100b is provided for erecting the erection unit 16b and the additional erection unit 52b.
  • the induction power supply device 10a includes an inverter unit (not shown).
  • the inverter unit is provided for operating the supply inductance elements 14b and comprises a plurality of inverter switching elements (not shown), which are in the form of insulated gate bipolar transistors (IGBT).
  • IGBT insulated gate bipolar transistors
  • the induction power supply device 10b has a control unit 20b for controlling the inverter unit.
  • the control unit 20b is provided to interrupt operation of the inverter unit at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window (not shown) for the wireless communication.
  • an interruption time window not shown

Abstract

The invention is directed to an induction energy supply device (10a; 10b) comprising a supply unit (12a; 12b) that includes at least one supplying induction element (14a; 14b) for inductively providing energy to a positioned unit (16a; 16b), further comprising an inverter unit (18a) for operating the supplying induction element (14a; 14b), also comprising a control unit (20a; 20b) for controlling the inverter unit (18a), and comprising a communication unit (22a; 22b) for wireless communication between the control unit (20a; 20b) and the positioned unit (16a; 16b). In order to enhance ease of operation, according to the invention, the control unit (20a, 20b) is intended to interrupt operation of the inverter unit (18a) at repeated, in particular periodic, intervals during an interruption time window (24a, 26a) for wireless communication.

Description

Induktionsenergieversorgungsvorrichtung induction power supply device
Die Erfindung betrifft eine Induktionsenergieversorgungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Induktionsenergieversorgungsvor richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13. The invention relates to an induction energy supply device according to the preamble of claim 1 and a method for operating an induction energy supply device according to the preamble of claim 13.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Induktionsenergieversorgungsvorrichtungen zur induktiven Übertragung von Energie von einer Primärspule einer Versorgungseinheit auf eine Sekundärspule einer Aufstelleinheit bekannt. Beispielsweise wird in der Druckschrift US 3,761,668 A ein Induktionskochfeld vorgeschlagen, welches neben einer induktiven Beheizung von Gargeschirr auch zu einer Energieversorgung von Haushaltskleingeräten, beispielsweise einem Mixer, vorgesehen ist. Eine induktiv durch eine Primärspule des Induktionskochfelds bereitgestellte Energie wird dabei teilweise auf eine in dem Haus haltskleingerät integrierte Sekundärspule übertragen. Induction energy supply devices for the inductive transmission of energy from a primary coil of a supply unit to a secondary coil of a set-up unit are already known from the prior art. For example, US Pat. No. 3,761,668 A proposes an induction hob which, in addition to inductively heating cookware, is also intended to supply power to small household appliances, such as a mixer. Energy provided inductively by a primary coil of the induction cooktop is partially transferred to a secondary coil integrated into the small household appliance.
Modernere Induktionsenergieversorgungsvorrichtungen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, weisen zudem teilweise Kommunikationseinheiten zur drahtlosen Kommunikation zwischen einer Steuereinheit, zur Steuerung der Versorgungseinheit, und der Aufstelleinheit auf. Nachteilig bei bisher bekannten Lösungen ist, dass drahtlose Kommunikationssignale zum Teil mit dem elektromagnetischen Wechselfeld der Versor gungseinheitwechselwirken, wodurch nachteilig die drahtlose Kommunikation gestört werden und es zu Übertragungsfehlern kommen kann, sodass ein Bedienkomfort für Nut zer hierdurch verringert ist. More modern induction energy supply devices, which are known from the prior art, also have some communication units for wireless communication between a control unit, for controlling the supply unit, and the installation unit. The disadvantage of previously known solutions is that wireless communication signals partially interact with the alternating electromagnetic field of the supply unit, which disadvantageously interferes with wireless communication and can lead to transmission errors, so that the ease of use for users is reduced as a result.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines Be dienkomforts 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. The object of the invention is in particular, but not limited to, to provide a generic device with improved properties in terms of ease of use. The object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 13, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsenergieversorgungsvorrichtung mit einer Ver sorgungseinheit, welche zumindest ein Versorgungsinduktionselement zur induktiven Be reitstellung von Energie an eine Aufstelleinheit aufweist, mit einer Wechselrichtereinheit zum Betrieb des Versorgungsinduktionselements, mit einer Steuereinheit zur Steuerung der Wechselrichtereinheit und mit einer Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommuni kation zwischen der Steuereinheit und der Aufstelleinheit. The invention is based on an induction energy supply device with a supply unit which has at least one supply induction element for the inductive supply of energy to a set-up unit, with an inverter unit for operating the supply induction element, with a control unit for control the inverter unit and with a communication unit for wireless communication between the control unit and the installation unit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, einen Betrieb der Wechselrichtereinheit in zeitlich wiederkehrenden, insbesondere periodischen, Intervallen während eines Unterbrechungszeitfensters für die drahtlose Kommunikation zu unterbre chen. It is proposed that the control unit is provided to interrupt operation of the inverter unit at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window for the wireless communication.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Induktionsenergieversorgungs vorrichtung mit einem besonders hohen Bedienkomfort bereitgestellt werden. Es kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige drahtlose Datenübertragung mit einer sehr gerin gen Störanfälligkeit ermöglicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Induktionsenergiever sorgungsvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer elektromagneti schen Verträglichkeit bereitgestellt werden. Ferner kann vorteilhaft eine Induktionsener gieversorgungsvorrichtung mit einem besonders großen Leistungsspektrum zur Versor gung verschiedener Aufstelleinheiten mit verschiedenen Leistungsanforderungen bereit gestellt werden, wenn eine Dauer des Unterbrechungszeitfensters zu einer Reduzierung der induktiv bereitgestellten Energie durch die Steuereinheit verlängert wird. Darüber hin aus kann vorteilhaft ein Sanftanlauf und/oder ein Sanftauslauf und somit ein besonders schonender Betrieb der Aufstelleinheit ermöglicht werden, wenn die Steuereinheit die Wechselrichtereinheit während zumindest eines Übergangszeitfensters mit einer gegen über einer Zielleistungsfrequenz veränderten Frequenz betreibt. Es kann somit eine In duktionsenergieversorgungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche sich neben einem besonders hohen Bedienkomfort, vorteilhaft auch durch eine besonders große Flexibilität sowie durch eine herausragende Langlebigkeit und Zuverlässigkeit auszeichnet. Such a configuration advantageously makes it possible to provide an induction energy supply device with a particularly high level of operating convenience. A particularly reliable wireless data transmission with a very low susceptibility to interference can advantageously be made possible. In addition, an induction energy supply device with improved properties in terms of electromagnetic compatibility can advantageously be provided. Furthermore, an induction energy supply device with a particularly large power spectrum for the supply of different installation units with different power requirements can advantageously be provided if the duration of the interruption time window is extended by the control unit to reduce the inductively provided energy. In addition, a soft start and/or a soft stop and thus a particularly gentle operation of the set-up unit can advantageously be made possible if the control unit operates the inverter unit during at least one transition time window with a frequency that is different from a target power frequency. An induction energy supply device can thus be provided which, in addition to being particularly easy to operate, is also advantageously characterized by particularly great flexibility and outstanding durability and reliability.
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung weist zumindest eine Hauptfunktionalität in Form einer drahtlosen Energieübertragung, insbesondere in einer drahtlosen Energiever sorgung von Aufstelleinheiten, auf. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung kann als ein Teil eines Induktionsenergieversorgungssystems ausgebildet sein. In einer vorteilhaf ten Ausgestaltung ist die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung als eine Induktions garvorrichtung mit zumindest einer von einer reinen Garfunktion abweichenden weiteren Hauptfunktion, insbesondere zumindest einer Energieversorgung und einem Betrieb von Haushaltskleingeräten, ausgebildet. Beispielsweise könnte die Induktionsenergieversor gungsvorrichtung als eine Induktionsbackofenvorrichtung und/oder als eine Induktions- grillvorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere könnte die Versorgungseinheit als Teil eines Induktionsbackofens und/oder als Teil eines Induktionsgrills ausgebildet sein. Vor zugsweise ist die als Induktionsgarvorrichtung ausgebildete Induktionsenergieversor gungsvorrichtung als ein Induktionskochfeld ausgebildet. Die Versorgungseinheit ist dann insbesondere als Teil eines Induktionskochfelds ausgebildet. In einerweiteren vorteilhaf ten Ausgestaltung ist die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung als eine Küchenener gieversorgungsvorrichtung ausgebildet und kann neben einer Hauptfunktion in Form einer Energieversorgung und eines Betriebs von Haushaltskleingeräten zusätzlich zur Bereit stellung von Garfunktionen vorgesehen sein. The induction energy supply device has at least one main functionality in the form of wireless energy transmission, in particular in a wireless energy supply of set-up units. The induction power supply device may be formed as part of an induction power supply system. In an advantageous embodiment, the induction energy supply device is designed as an induction cooking device with at least one further main function that deviates from a pure cooking function, in particular at least one energy supply and operation of small household appliances. For example, the induction energy supply device could be used as an induction oven device and/or as an induction be designed grill device. In particular, the supply unit could be designed as part of an induction oven and/or as part of an induction grill. The induction energy supply device designed as an induction cooking device is preferably designed as an induction hob. The supply unit is then designed in particular as part of an induction hob. In a further advantageous embodiment, the induction energy supply device is designed as a kitchen energy supply device and, in addition to a main function in the form of energy supply and operation of small household appliances, can also be provided for the provision of cooking functions.
Unter einer „Versorgungseinheit“ soll eine Einheit verstanden werden, welche in wenigs tens einem Betriebszustand induktiv Energie bereitstellt und welche insbesondere eine Hauptfunktionalität in Form einer Energiebereitstellung aufweist. Zu der Bereitstellung von Energie weist die Versorgungseinheit zumindest ein Versorgungsinduktionselement auf, welches insbesondere zumindest eine Spule, insbesondere zumindest eine Primärspule, aufweist und/oder als eine Spule ausgebildet ist und welches insbesondere in dem Be triebszustand induktiv Energie bereitstellt. Die Versorgungseinheit könnte zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier, besonders vorteilhaft zumindest fünf, vorzugsweise zumindest acht und besonders bevorzugt mehrere Versorgungsinduk tionselemente aufweisen, welche in dem Betriebszustand jeweils induktiv Energie bereit stellen könnten, und zwar insbesondere an ein einziges Aufnahmeinduktionselement oder an zumindest zwei oder mehrere Aufnahmeinduktionselemente zumindest einer Aufstel leinheit und/oder zumindest einer weiteren Aufstelleinheit. Zumindest ein Teil der Versor gungsinduktionselemente könnten in einem Nahbereich zueinander angeordnet bei spielsweise in einer Reihe und/oder in Form einer Matrix angeordnet sein. A “supply unit” is to be understood as meaning a unit which provides inductive energy in at least one operating state and which in particular has a main functionality in the form of providing energy. To provide energy, the supply unit has at least one supply induction element, which in particular has at least one coil, in particular at least one primary coil, and/or is designed as a coil and which in particular provides inductive energy in the operating state. The supply unit could have at least two, in particular at least three, advantageously at least four, particularly advantageously at least five, preferably at least eight and particularly preferably several supply induction elements, which in the operating state could each provide inductive energy, specifically in particular to a single receiving induction element or to at least two or more pick-up induction elements of at least one erection unit and/or at least one further erection unit. At least some of the supply induction elements could be arranged in a close proximity to one another, for example in a row and/or in the form of a matrix.
Vorzugsweise führt die Wechselrichtereinheit in dem Betriebszustand eine Frequen zwandlung durch und wandelt insbesondere eine eingangsseitige niederfrequente Wech selspannung in eine ausgangsseitige hochfrequente Wechselspannung um. Vorzugswei se weist die niederfrequente Wechselspannung eine Frequenz von höchstens 100 Hz auf. Vorzugsweise weist die hochfrequente Wechselspannung eine Frequenz von mindestens 1000 Hz auf. Die Wechselrichtereinheit ist mit der Steuereinheit verbunden und durch die Steuereinheit mittels Steuersignalen steuerbar. Vorzugsweise ist die Wechselrichterein heit dazu vorgesehen, die Einstellung der durch das zumindest eine Versorgungsindukti- onselement induktiv bereitgestellten Energie durch Einstellung der hochfrequenten Wech selspannung vorzunehmen. Vorzugsweise umfasst die Versorgungseinheit zumindest einen Gleichrichter. Vorzugsweise weist die Wechselrichtereinheit zumindest ein Wech selrichterschaltelement auf. Vorzugsweise erzeugt das Wechselrichterschaltelement zu einem Betrieb des zumindest einen Versorgungsinduktionselements einen oszillierenden elektrischen Strom, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 15 kHz, insbesonde re von wenigstens 17 kHz und vorteilhaft von mindestens 20 kHz. Vorzugsweise umfasst die Wechselrichtereinheit zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente, welche bevor zugt als Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode ausgebildet sind und besonders vorteilhaft zumindest einen Dämpfungskondensator. In the operating state, the inverter unit preferably performs a frequency conversion and, in particular, converts a low-frequency AC voltage on the input side into a high-frequency AC voltage on the output side. Preferably, the low-frequency AC voltage has a frequency of at most 100 Hz. The high-frequency AC voltage preferably has a frequency of at least 1000 Hz. The inverter unit is connected to the control unit and can be controlled by the control unit using control signals. The inverter unit is preferably provided for setting the at least one supply inductance onselement inductively provided energy by adjusting the high-frequency AC voltage. The supply unit preferably includes at least one rectifier. The inverter unit preferably has at least one inverter switching element. To operate the at least one supply induction element, the inverter switching element preferably generates an oscillating electric current, preferably with a frequency of at least 15 kHz, in particular at least 17 kHz and advantageously at least 20 kHz. The inverter unit preferably comprises at least two inverter switching elements, which are preferably in the form of bipolar transistors with an insulated gate electrode, and particularly advantageously at least one damping capacitor.
Unter einer „Aufstelleinheit“ soll eine Einheit verstanden werden, welche in wenigstens einem Betriebszustand induktiv Energie empfängt und die induktiv empfangene Energie zumindest teilweise in zumindest eine weitere Energieform zur Bereitstellung zumindest einer Hauptfunktion umwandelt. Beispielsweise könnte die von der Aufstelleinheit induktiv empfangene Energie in dem Betriebszustand, insbesondere direkt, in zumindest eine wei tere Energieform umgewandelt werden, wie beispielsweise in Wärme. Alternativ oder zu sätzlich könnte die Aufstelleinheit zumindest einen elektrischen Verbraucher, beispiels weise einen Elektromotor oder dergleichen, aufweisen. Die Aufstelleinheit weist zumin dest ein Aufnahmeinduktionselement zu dem Empfang der induktiv bereitgestellten Ener gie auf. Die Aufstelleinheit könnte beispielsweise zumindest zwei, insbesondere zumin dest drei, vorteilhaft zumindest vier, besonders vorteilhaft zumindest fünf, vorzugsweise zumindest acht und besonders bevorzugt mehrere Aufnahmeinduktionselemente aufwei sen, welche insbesondere in dem Betriebszustand jeweils induktiv Energie, insbesondere von dem Versorgungsinduktionselement, empfangen könnten. Die Aufstelleinheit könnte beispielsweise als ein Gargeschirr ausgebildet sein. Das Gargeschirr weist vorzugsweise zumindest einen Lebensmittelaufnahmeraum auf und wandelt die induktiv empfangene Energie in dem Betriebszustand zumindest teilweise in Wärme zu einer Beheizung von in dem Lebensmittelaufnahmeraum angeordneten Lebensmitteln um. Vorzugsweise weist die als Gargeschirr ausgebildete Aufstelleinheit zumindest eine weitere Einheit, zu einer Bereitstellung zumindest einer weiteren Funktion, welche über eine reine Beheizung von Lebensmitteln hinausgeht und/oder von einer Beheizung von Lebensmitteln abweicht, auf. Beispielsweise könnte die weitere Einheit als ein Temperatursensor oder als eine Rühr einheit oder dergleichen ausgebildet sein. Alternativ könnte die Aufstelleinheit als ein Haushaltskleingerät ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Haushalts kleingerät um ein standortungebundenes Haushaltsgerät, welches zumindest das Auf nahmeinduktionselement und zumindest eine Funktionseinheit, welche in einem Betriebs zustand zumindest eine Haushaltsgerätefunktion bereitstellt, aufweist. Unter „standortun gebunden“ soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass das Haushaltsklein gerät in einem Haushalt durch einen Nutzer frei, und insbesondere ohne Hilfsmittel, posi tionierbar ist, insbesondere im Unterschied zu einem Haushaltsgroßgerät, welches an einer bestimmten Position in einem Haushalt fest positioniert und/oder installiert ist, wie beispielsweise ein Backofen oder ein Kühlschrank. Vorzugsweise ist das Haushaltsklein gerät als ein Küchenkleingerät ausgebildet und stellt in dem Betriebszustand zumindest eine Hauptfunktion zu einer Bearbeitung von Lebensmitteln bereit. Das Haushaltskleinge rät könnte, ohne darauf beschränkt zu sein, beispielsweise als eine Küchenmaschine und/oder als ein Mixer und/oder als ein Rührer und/oder als eine Mühle und/oder als eine Küchenwaage oder als ein Wasserkocher oder als eine Kaffeemaschine oder als ein Reiskocher oder als ein Milchaufschäumer oder als eine Fritteuse oder als ein Toaster oder als ein Entsafter oder als eine Schneidemaschine oder dergleichen ausgebildet sein.A “installation unit” should be understood to mean a unit which inductively receives energy in at least one operating state and at least partially converts the inductively received energy into at least one other form of energy to provide at least one main function. For example, the energy inductively received by the installation unit in the operating state could be converted, in particular directly, into at least one other form of energy, such as heat. Alternatively or additionally, the set-up unit could have at least one electrical consumer, for example an electric motor or the like. The installation unit has at least one receiving inductive element for receiving the inductively provided energy. The installation unit could, for example, have at least two, in particular at least three, advantageously at least four, particularly advantageously at least five, preferably at least eight and particularly preferably several receiving induction elements, which in particular in the operating state could receive energy inductively, in particular from the supply induction element. The set-up unit could, for example, be designed as a cooking utensil. The cooking utensil preferably has at least one food receiving space and in the operating state at least partially converts the inductively received energy into heat for heating food arranged in the food receiving space. Preferably, the set-up unit configured as a cooking utensil has at least one additional unit for providing at least one additional function that goes beyond pure heating of food and/or differs from heating of food. For example, the additional unit could be designed as a temperature sensor or as a stirring unit or the like. Alternatively, the installation unit could be used as a Be trained small household appliance. The small household appliance is preferably a location-independent household appliance which has at least the recording induction element and at least one functional unit which, in an operating state, provides at least one household appliance function. In this context, “independent of location” is to be understood as meaning that the small household appliance can be positioned freely in a household by a user, and in particular without tools, in particular in contrast to a large household appliance, which is fixed in a specific position in a household and/or installed, such as an oven or refrigerator. The small household appliance is preferably designed as a small kitchen appliance and, in the operating state, provides at least one main function for processing food. The household appliance could be, for example, but not limited to, a food processor and/or a blender and/or a stirrer and/or a grinder and/or a kitchen scale or a kettle or a coffee maker or a Rice cooker or as a milk frother or as a fryer or as a toaster or as a juicer or as a slicer or the like.
Das Aufnahmeinduktionselement der Aufstelleinheit umfasst zumindest eine Sekundär spule und/oder ist als eine Sekundärspule ausgebildet. In einem Betriebszustand der Ausstelleinheit versorgt das Aufnahmeinduktionselement zumindest einen Verbraucher der Aufstelleinheit mit elektrischer Energie. Darüber hinaus ist denkbar, dass die Aufstel leinheit einen Energiespeicher, insbesondere einen Akkumulator, aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, eine über das Aufnahmeinduktionselement empfangene elektrische Ener gie in einem Ladezustand zu speichern und in einem Entladezustand zu der Versorgung der Funktionseinheit bereitzustellen. The pick-up induction element of the installation unit comprises at least one secondary coil and/or is designed as a secondary coil. When the display unit is in an operating state, the receiving inductive element supplies electrical energy to at least one consumer of the display unit. In addition, it is conceivable that the set-up unit has an energy store, in particular an accumulator, which is provided to store electrical energy received via the receiving inductive element in a charging state and to make it available in a discharging state to supply the functional unit.
Vorzugsweise weist die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung zumindest eine Auf stellplatte zum Aufstellen der Aufstelleinheit auf. Unter einer „Aufstellplatte“ soll zumindest eine, insbesondere plattenartige, Einheit verstanden werden, welche zu einem Aufstellen wenigstens einer Aufstelleinheit und/oder zu einem Auflegen wenigstens eines Garguts vorgesehen ist. Die Aufstellplatte könnte beispielsweise als eine Arbeitsplatte, insbeson dere als eine Küchenarbeitsplatte, oder als ein Teilbereich zumindest einer Arbeitsplatte, insbesondere zumindest einer Küchenarbeitsplatte, insbesondere der Induktionsenergie versorgungsvorrichtung, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich könnte die Aufstell- platte als eine Kochfeldplatte ausgebildet sein. Die als Kochfeldplatte ausgebildete Auf stellplatte könnte insbesondere zumindest einen Teil eines Kochfeldaußengehäuses aus bilden und insbesondere gemeinsam mit zumindest einer Außengehäuseeinheit, mit wel cher die als Kochfeldplatte ausgebildete Aufstellplatte in wenigstens einem montierten Zustand insbesondere verbunden sein könnte, das Kochfeldaußengehäuse wenigstens zu einem Großteil ausbilden. Vorzugsweise ist die Aufstellplatte aus einem nichtmetallischen Werkstoff hergestellt. Die Aufstellplatte könnte beispielsweise wenigstens zu einem Groß teil aus Glas und/oder aus Glaskeramik und/oder aus Neolith und/oder aus Dekton und/oder aus Holz und/oder aus Marmor und/oder aus Stein, insbesondere aus Natur stein, und/oder aus Schichtstoff und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik gebildet sein. In der vorliegenden Anmeldung beziehen sich Lagebezeichnungen, wie beispiels weise „unterhalb“ oder „oberhalb“, auf einen montierten Zustand der Aufstellplatte, sofern dies nicht explizit anderweitig beschrieben ist. In dem montierten Zustand ist die Versor gungseinheit vorzugsweise unterhalb der Aufstellplatte angeordnet. The induction energy supply device preferably has at least one mounting plate for setting up the mounting unit. A “mounting plate” should be understood to mean at least one, in particular plate-like, unit which is provided for setting up at least one mounting unit and/or for placing at least one item to be cooked on it. The mounting plate could for example be designed as a worktop, in particular as a kitchen worktop, or as a portion of at least one worktop, in particular at least one kitchen worktop, in particular the induction energy supply device. Alternatively or additionally, the installation be designed as a hob plate. The mounting plate designed as a hob plate could, in particular, form at least part of an outer hob housing and, in particular, together with at least one outer housing unit, with which the mounting plate designed as a hob plate could be connected in at least one assembled state, at least to a large extent form the outer hob housing. The mounting plate is preferably made of a non-metallic material. The installation plate could, for example, at least for the most part be made of glass and/or glass ceramic and/or Neolith and/or Dekton and/or wood and/or marble and/or stone, in particular natural stone, and/or be made of laminate and/or plastic and/or ceramic. In the present application, position designations, such as “below” or “above”, refer to a mounted state of the mounting plate, unless this is explicitly described otherwise. In the assembled state, the supply unit is preferably arranged below the mounting plate.
Unter einer „Steuereinheit“ soll eine elektronische Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest die Wechselrichtereinheit zu steuern und/oder zu regeln. Vor zugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Re gelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden.A “control unit” should be understood to mean an electronic unit that is provided to control and/or regulate at least the inverter unit. The control unit preferably includes 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 intended to be executed by the computing unit.
Die Kommunikationseinheit ist vorzugsweise zu einer bidirektionalen drahtlosen Daten übertragung, das heißt sowohl zu einem drahtlosen Empfang als auch zu einem drahtlo sen Senden von Daten, vorgesehen. Vorzugsweise weist die Kommunikationseinheit zu mindest ein Kommunikationselement auf, welches mit der Steuereinheit verbunden und insbesondere zu einem drahtlosen Empfangen und Senden von Daten vorgesehen ist. Vorzugsweise weist die Kommunikationseinheit zumindest ein weiteres Kommunikations element auf, welches innerhalb der Aufstelleinheit angeordnet und insbesondere zu einem drahtlosen Empfangen und Senden von Daten vorgesehen ist. Die Kommunikationsein heit könnte zu einer drahtlosen Datenübertragung zwischen der Aufstelleinheit und der Steuereinheit per RFID, oder per WIFI, oder per Bluetooth oder per ZigBee oder zur drahtlosen Datenübertragung nach einem anderen geeigneten Standard vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Kommunikationseinheit zu einer drahtlosen Datenübertragung zwi schen der Aufstelleinheit und der Steuereinheit per NFC vorgesehen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, den Betrieb der Wechselrichterein heit derart zu unterbrechen, dass zumindest ein Wechselrichterschaltelement der Wech selrichtereinheit, welches zu dem Betrieb des Versorgungsinduktionselements, das wäh rend zumindest eines Zeitfensters außerhalb des Unterbrechungszeitfensters induktiv Energie an die Aufstelleinheit bereitstellt, während des Unterbrechungszeitfensters nicht mit einer eingangsseitigen niederfrequenten Wechselspannung versorgt wird. Es ist ins besondere denkbar, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest ein weiteres Wechselrichterschaltelement der Wechselrichtereinheit, welches zur induktiven Bereitstel lung von Energie an eine weitere Aufstelleinheit vorgesehen ist, während des Unterbre chungszeitfensters zu betreiben. Die Steuereinheit könnte dazu vorgesehen sein, den Betrieb der Wechselrichtereinheit in zeitlich unregelmäßig wiederkehrenden Intervallen, beispielsweise während zumindest drei unregelmäßig zeitlich zueinander beabstandeten Unterbrechungszeitfenstern innerhalb einer Steuerperiode, zu unterbrechen. Vorzugswei se ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Wechselrichtereinheit in regelmäßigen, ins besondere periodisch, wiederkehrenden Intervallen, beispielsweise in Intervallen, welche einem Bruchteil oder einem Vielfachen einer Periodendauer einer Netzwechselspannung entsprechen, während des Unterbrechungszeitfensters zu unterbrechen. The communication unit is preferably provided for bidirectional wireless data transmission, that is to say both for wireless reception and for wireless transmission of data. The communication unit preferably has at least one communication element, which is connected to the control unit and is provided in particular for receiving and sending data wirelessly. The communication unit preferably has at least one further communication element, which is arranged within the set-up unit and is provided in particular for receiving and sending data wirelessly. The communication unit could be provided for wireless data transmission between the installation unit and the control unit via RFID, or via WIFI, or via Bluetooth, or via ZigBee, or for wireless data transmission according to another suitable standard. The communication unit is preferably provided for wireless data transmission between the set-up unit and the control unit via NFC. The control unit is preferably provided to interrupt the operation of the inverter unit in such a way that at least one inverter switching element of the inverter unit, which provides inductive energy to the installation unit for the operation of the supply induction element during at least one time window outside of the interruption time window, during the interruption time window is not supplied with a low-frequency AC voltage on the input side. It is particularly conceivable that the control unit is provided to operate at least one additional inverter switching element of the inverter unit, which is provided for the inductive provision of energy to a further installation unit, during the interruption time window. The control unit could be provided to interrupt the operation of the inverter unit at irregularly recurring intervals, for example during at least three irregularly spaced interruption time windows within a control period. Preferably, the control unit is provided to interrupt the inverter unit at regular, in particular periodically, recurring intervals, for example at intervals which correspond to a fraction or a multiple of a period of an AC line voltage, during the interruption time window.
Unter „vorgesehen“ soll speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstan den werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem An- wendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. “Provided” is to be understood to mean specially programmed, designed and/or equipped. The fact that an object is provided for a specific function should be understood to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Dauer des Unterbrechungszeitfensters zumindest 1,0 ms beträgt. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedienkomfort weiter verbessert werden. Es kann insbesondere eine zuverlässige und störungsfreie drahtlose Kommunikation erreicht werden. Vorteilhaft beträgt die Dauer des Unterbrechungszeitfensters zumindest 1,25 ms, besonders vorteilhaft zumindest 1,5 ms, vorzugsweise zumindest 1,75 ms und besonders bevorzugt zumindest 2,0 ms. Die Dauer des Unterbrechungszeitfensters könnte höchs tens 1,5 ms betragen. Vorteilhaft beträgt die Dauer des Unterbrechungszeitfensters höchstens 2 ms, besonders vorteilhaft höchstens 3 ms, vorzugsweise höchstens 4 ms und besonders bevorzugt höchstens 5 ms. Vorzugsweise entspricht die Dauer des Unter brechungszeitfensters höchstens einem Viertel einer Periodendauer einer Netzwechsel- Spannung, mit der die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung in einem Betriebszustand versorgt wird. It is also proposed that the duration of the interruption time window is at least 1.0 ms. As a result, operating comfort can advantageously be further improved. In particular, reliable and interference-free wireless communication can be achieved. The duration of the interruption time window is advantageously at least 1.25 ms, particularly advantageously at least 1.5 ms, preferably at least 1.75 ms and particularly preferably at least 2.0 ms. The duration of the interruption time window could be at most 1.5 ms. The duration of the interruption time window is advantageously at most 2 ms, particularly advantageously at most 3 ms, preferably at most 4 ms and particularly preferably at most 5 ms. The duration of the interruption time window preferably corresponds to at most a quarter of a period of a mains alternating Voltage with which the induction energy supply device is supplied in an operating state.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Dauer des Unterbrechungszeitfensters zu einer Reduzierung der induktiv bereitgestellten Energie zu verlängern. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedienkomfort weiter verbessert werden. Es kann insbesondere vorteilhaft eine Induktionsenergieversorgungsvorrichtung mit einem besonders großen Leistungsspektrum zur Versorgung verschiedener Aufstelleinheiten mit verschiedenen Leistungsanforderungen bereitgestellt werden, wenn eine Dauer des Un terbrechungszeitfensters zu einer Reduzierung der induktiv bereitgestellten Energie durch die Steuereinheit verlängert wird. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Dauer des Zeitfensters zu einer Reduzierung der durch die Versorgungseinheit, ins besondere durch das Versorgungsinduktionselement der Versorgungseinheit, induktiv bereitgestellten Energie derart zu verlängern, dass hierdurch eine mittlere Leistung der durch die Aufstelleinheit, insbesondere durch das Aufnahmeinduktionselement der Auf stelleinheit, induktiven empfangenen Energie reduziert ist. Insbesondere ist die Steuer einheit dazu vorgesehen, die Dauer des Unterbrechungszeitfensters zu der Reduzierung der induktiv bereitgestellten Energie um zumindest 1,0 ms, vorteilhaft um zumindest 1,5 ms, besonders vorteilhaft um zumindest 2,0 ms, vorzugsweise um zumindest 2,5 ms und besonderes bevorzugst um zumindest 3,0 ms zu verlängern. In addition, it is proposed that the control unit is provided to extend the duration of the interruption time window in order to reduce the energy provided inductively. As a result, operating comfort can advantageously be further improved. An induction energy supply device with a particularly large power spectrum for supplying different installation units with different power requirements can be provided particularly advantageously if the duration of the interruption time window is extended by the control unit to reduce the inductively provided energy. The control unit is preferably provided to extend the duration of the time window for reducing the energy provided inductively by the supply unit, in particular by the supply inductive element of the supply unit, in such a way that an average power of the set-up unit, in particular by the receiving inductive element of the set-up actuator, inductive energy received is reduced. In particular, the control unit is intended to reduce the duration of the interruption time window to reduce the inductively provided energy by at least 1.0 ms, advantageously by at least 1.5 ms, particularly advantageously by at least 2.0 ms, preferably by at least 2.5 ms and most preferably lengthened by at least 3.0 ms.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, aufeinan derfolgende Unterbrechungszeitfenster zeitlich um zumindest eine halbe Periodendauer einer Netzwechselspannung zu beabstanden. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedienkom fort weiter gesteigert werden. Es kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Wechselrichtereinheit zu einem Betrieb des Versorgungsinduktionselements innerhalb einer Periodendauer der Netzwechselspannung zumindest zweitweise mit Energie ver sorgt wird, sodass eine mittlere Leistung der induktiv an die Aufstelleinheit bereitgestellten Energie, insbesondere über einen mehrere Periodendauern der Netzwechselspannung andauernden Zeitraum, zumindest einer Minimalleistung der Aufstelleinheit entspricht. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, aufeinanderfolgende Unterbrechungs zeitfenster zeitlich um ganzzahlige Vielfache der halben Periodendauer der Netzwechsel spannung zu beabstanden. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Wechselrichtereinheit während zumindest eines Übergangszeitfensters mit einer gegen über einer Zielleistungsfrequenz veränderten Frequenz zu betreiben. Hierdurch kann vor teilhaft ein Bedienkomfort weiter verbessert werden. Es kann vorteilhaft ein Sanftanlauf und/oder Sanftauslauf der Aufstelleinheit und somit ein besonders schonender Betrieb der Aufstelleinheit erreicht werden. Es kann somit vorteilhaft eine Langlebigkeit der Aufstel leinheit verbessert werden. Das Übergangszeitfenster stellt vorzugsweise einen Übergang zwischen zwei Zuständen des Wechselrichters dar und zwar einen Übergang zwischen einem Zustand, in dem ein Betrieb der Wechselrichtereinheit unterbrochen ist, und einem Zustand, in dem die Wechselrichtereinheit mit der Zielleistungsfrequenz betrieben wird.Furthermore, it is proposed that the control unit is provided for the purpose of chronologically spacing successive interruption time windows by at least half a period of a mains AC voltage. As a result, operating comfort can advantageously be further increased. In particular, it can be ensured that the inverter unit is supplied with energy at least part of the time for operation of the supply induction element within a period of the mains AC voltage, so that an average power of the energy provided inductively to the installation unit, in particular over a period of several periods of the mains AC voltage, at least corresponds to a minimum output of the installation unit. The control unit is preferably provided for chronologically spacing successive interruption time windows by integer multiples of half the period duration of the AC mains voltage. In addition, it is proposed that the control unit is provided to operate the inverter unit during at least one transition time window at a frequency that is different from a target power frequency. As a result, ease of use can be further improved before geous. Advantageously, a soft start and/or soft stop of the set-up unit and thus a particularly gentle operation of the set-up unit can be achieved. The longevity of the erection unit can thus advantageously be improved. The transition time window preferably represents a transition between two states of the inverter, namely a transition between a state in which operation of the inverter unit is interrupted and a state in which the inverter unit is operated at the target power frequency.
Die Zielleistungsfrequenz entspricht dabei vorzugsweise einer Frequenz, mit der die Steuereinheit die Wechselrichtereinheit betreiben muss, damit ein Anteil der durch das Versorgungsinduktionselement induktiv bereitgestellten Leistung, welcher von dem Auf nahmeinduktionselement empfangen wird, einer Zielleistung einer aktuell eingestellten Leistungsstufe der Aufstelleinheit entspricht. Ein Betrag der gegenüber der Zielleistungs frequenz veränderten Frequenz weicht von der Zielleistungsfrequenz insbesondere um zumindest 5 %, vorteilhaft um zumindest 7,5 %, besonders vorteilhaft um zumindest 10 %, vorzugsweise um zumindest 12,5 % und besonders bevorzugt um zumindest 15 % ab. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Wechselrichtereinheit an zumindest einem Zeitpunkt innerhalb des Übergangszeitfensters mit einer gegenüber der Zielleistungsfrequenz maximal veränderten Frequenz zu betreiben, und an zumindest einem weiteren Zeitpunkt innerhalb des Übergangszeitfensters mit einer gegenüber der Zielleistungsfrequenz minimal veränderten Frequenz zu betreiben. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Frequenz, mit der die Wechselrichtereinheit in dem Übergangszeitfenster betrieben wird, derart zu variieren, dass ein, insbesondere zumin dest im Wesentlichen stufenloser Übergang, zwischen der gegenüber der Zielleistungs frequenz maximal veränderten Frequenz und der gegenüber der Zielleistungsfrequenz minimal veränderten Frequenz erreicht ist. Je nach Betriebsmodus, mit dem die Steuer einheit die Wechselrichtereinheit betreibt, kann ein Betrag der gegenüber der Zielleis tungsfrequenz veränderten Frequenz größer oder kleiner sein als ein Betrag der Zielleis tungsfrequenz. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Wechselrich tereinheit in einem Zero-Voltage-Switching-Modus (ZVS-Modus) zu betreiben, wobei ein Betrag der gegenüber der Zielleistungsfrequenz veränderten Frequenz bevorzugt größer ist als ein Betrag der Zielleistungsfrequenz, sodass der Anteil der durch das Versorgungs- induktionselement innerhalb des Übergangszeitfensters induktiv bereitgestellten mittleren Leistung, welcher von dem Aufnahmeinduktionselement empfangen wird, geringer ist als die Zielleistung einer aktuell eingestellten Leistungsstufe der Aufstelleinheit. Es wäre, al ternativ oder zusätzlich, auch denkbar, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen sein könnte, die Wechselrichtereinheit in einem Zero-Current-Switching-Modus (ZCS-Modus) zu betreiben, wobei ein Betrag der gegenüber der Zielleistungsfrequenz veränderten Fre quenz bevorzugt kleiner ist als ein Betrag der Zielleistungsfrequenz, sodass der Anteil der durch das Versorgungsinduktionselement innerhalb des Übergangszeitfensters induktiv bereitgestellten mittleren Leistung, welcher von dem Aufnahmeinduktionselement wäh rend des Übergangszeitfensters empfangen wird, geringer ist als die Zielleistung einer aktuell eingestellten Leistungsstufe der Aufstelleinheit. The target power frequency preferably corresponds to a frequency at which the control unit must operate the inverter unit so that a portion of the power provided inductively by the supply inductive element, which is received by the receiving inductive element, corresponds to a target power of a currently set power level of the installation unit. An amount of the frequency changed compared to the target power frequency deviates from the target power frequency in particular by at least 5%, advantageously by at least 7.5%, particularly advantageously by at least 10%, preferably by at least 12.5% and particularly preferably by at least 15%. The control unit is preferably provided to operate the inverter unit at least at one point in time within the transition time window with a frequency that has changed as much as possible compared to the target power frequency, and to operate it at at least one further point in time within the transition time window with a frequency that has changed minimally compared to the target power frequency. The control unit is preferably provided to vary the frequency at which the inverter unit is operated in the transition time window in such a way that there is a transition, in particular at least essentially stepless, between the maximum frequency that has changed compared to the target power frequency and the minimum frequency that has changed compared to the target power frequency changed frequency is reached. Depending on the operating mode with which the control unit operates the inverter unit, an amount of the frequency that has changed compared to the target power frequency can be greater or smaller than an amount of the target power frequency. The control unit is preferably provided to operate the inverter unit in a zero-voltage switching mode (ZVS mode), with an amount of the frequency changed compared to the target power frequency preferably being greater than an amount of the target power frequency, so that the proportion of the the supply induction element within the transition time window inductively provided average power, which is received by the recording induction element, is lower than the target power of a currently set power level of the installation unit. Alternatively or additionally, it would also be conceivable for the control unit to be provided to operate the inverter unit in a zero current switching mode (ZCS mode), with an amount of the frequency changed compared to the target power frequency preferably being smaller is an amount of the target power frequency, so that the proportion of the average power provided inductively by the supply induction element within the transition time window, which is received by the receiving induction element during the transition time window, is lower than the target power of a currently set power level of the installation unit.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das Übergangs zeitfenster und das Unterbrechungszeitfenster zeitlich unmittelbar aneinander angrenzend anzuordnen. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedienkomfort weiter verbessert werden. Es kann vorteilhaft ein besonders schonender Betrieb der Aufstelleinheit erreicht werden. Die Steuereinheit könnte in einem Betriebszustand das Übergangszeitfenster dem Unterbre chungszeitfenster zeitlich unmittelbar nachfolgend anordnen. Hierdurch kann vorteilhaft ein Sanftanlauf der Aufstelleinheit erreicht werden. Die Steuereinheit könnte in dem Be triebszustand, alternativ oder zusätzlich, das Übergangszeitfenster dem Unterbrechungs zeitfenster zeitlich unmittelbar vorhergehend anordnen. Hierdurch kann vorteilhaft ein Sanftauslauf der Aufstelleinheit erreicht werden. It is also proposed that the control unit be provided to arrange the transition time window and the interruption time window directly adjacent to one another in terms of time. As a result, operating comfort can advantageously be further improved. A particularly gentle operation of the installation unit can advantageously be achieved. In one operating state, the control unit could arrange the transition time window immediately after the interruption time window. In this way, a smooth start-up of the installation unit can advantageously be achieved. In the operating state, the control unit could, alternatively or additionally, arrange the transition time window immediately before the interruption time window. In this way, a soft stop of the installation unit can advantageously be achieved.
Zudem wird vorgeschlagen, dass eine Dauer des Übergangszeitfensters zumindest einer Dauer des Unterbrechungszeitfensters entspricht. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedien komfort weiter verbessert werden. Es kann insbesondere eine präzise Anpassung der Frequenz zwischen der gegenüber einer Zielleistungsfrequenz veränderten Frequenz und der Zielleistungsfrequenz und somit ein besonders schonender Betrieb der Aufstelleinheit ermöglicht werden. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Dauer des Übergangs zeitfensters maximal einer halben Periodendauer einer Netzwechselspannung entspricht. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Bedienkomfort weiter verbessert werden. Es kann insbesondere ein Übergangszeitfenster geschaffen werden, welches einerseits ausreichend lange andauert, um eine präzise Anpassung der Frequenz zwi schen der gegenüber einer Zielleistungsfrequenz veränderten Frequenz und der Zielleis- tungsfrequenz zu ermöglichen und andererseits eine schnelle Inbetriebnahme der Aufstel leinheit ermöglicht. Bevorzugt entspricht die Dauer des Übergangszeitfensters maximal einem Viertel der Periodendauer der Netzwechselspannung. In addition, it is proposed that a duration of the transition time window corresponds at least to a duration of the interruption time window. As a result, operating comfort can advantageously be further improved. In particular, a precise adjustment of the frequency between the frequency changed compared to a target power frequency and the target power frequency and thus a particularly gentle operation of the installation unit can be made possible. Furthermore, it is proposed that the duration of the transition time window corresponds at most to half a period of a mains AC voltage. Such a configuration can advantageously further improve operating convenience. In particular, a transition time window can be created which, on the one hand, lasts long enough to ensure a precise adjustment of the frequency between the frequency that has changed compared to a target power frequency and the target power to allow processing frequency and on the other hand allows a quick start-up of the installation unit. The duration of the transition time window preferably corresponds to a maximum of a quarter of the period duration of the mains AC voltage.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, während des Unterbrechungszeitfensters neben einer Interaktion mit der Kommunikationseinheit zumindest eine weitere Operation durchzuführen. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedien komfort weiter verbessert werden. Die Steuereinheit führt in dem Unterbrechungszeitfens ter eine erste Operation in Form einer Interaktion mit der Kommunikationseinheit durch. Die Interaktion der Steuereinheit mit der Kommunikationseinheit kann, ohne darauf be schränkt zu sein, einen Austausch und eine Verarbeitung von Daten, beispielsweise Be triebsparametern der Aufstelleinheit, welche mittels der Kommunikationseinheit von der Aufstelleinheit empfangen und an die Steuereinheit weitergeleitet werden, und/oder Be triebsparametern der Versorgungseinheit, welche von der Steuereinheit über die Kommu nikationseinheit an die Aufstelleinheit gesendet werden, umfassen. Bei der weiteren Ope ration, welche die Steuereinheit während des Unterbrechungszeitfensters durchführt, könnte es sich, ohne darauf beschränkt zu sein, beispielsweise um eine Interaktion mit einem Nutzer, beispielsweise die Ausgabe von aktuellen Informationen bezüglich eines Betriebszustands, über eine mit der Steuereinheit verbundene Ein- und Ausgabeeinheit, und/oder die Aufnahme und Verarbeitung von durch den Nutzer über die Ein- und Ausga beeinheit eingegebenen Bedienbefehlen des Nutzers handeln. Zudem könnte es sich bei der weiteren Operation um eine Rechenoperation, beispielsweise eine Berechnung einer Leistungskurve eines Versorgungsinduktionselements der Versorgungseinheit, insbeson dere basierend auf durch die mittels der Kommunikationseinheit empfangenen Betriebs parameter der Aufstelleinheit, handeln. In addition, it is proposed that the control unit is provided to carry out at least one further operation during the interruption time window in addition to an interaction with the communication unit. As a result, operating comfort can advantageously be further improved. The control unit performs a first operation in the form of an interaction with the communication unit in the interruption time window. The interaction of the control unit with the communication unit can include, but is not limited to, an exchange and processing of data, for example operating parameters of the installation unit, which are received by the installation unit by means of the communication unit and forwarded to the control unit, and/or operating parameters of the supply unit, which are sent from the control unit to the installation unit via the communication unit. The further operation that the control unit performs during the interruption time window could, without being limited to this, involve, for example, an interaction with a user, for example the output of current information regarding an operating state, via an input connected to the control unit. and output unit, and/or the recording and processing of operating commands entered by the user via the input and output unit. In addition, the further operation could be an arithmetic operation, for example a calculation of a power curve of a supply induction element of the supply unit, in particular based on the operating parameters of the set-up unit received via the communication unit.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die weitere Operation eine Detektion von, ins besondere metallischen, Fremdobjekten in einem Nahbereich des Versorgungsindukti onselements umfasst. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedienkomfort weiter gesteigert wer den. Zudem kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit für einen Nutzer erhöht und die Ge fahr einer Beschädigung von Komponenten Induktionsenergieversorgungsvorrichtung minimiert werden. Zu der Detektion von Fremdobjekten könnte die Steuereinheit zumin dest ein weiteres Wechselrichterschaltelement der Wechselrichtereinheit, welches zu ei nem Betrieb eines weiteren Versorgungsinduktionselements vorgesehen ist und welches von dem Wechselrichterschaltelement zur Versorgung des Versorgungsinduktionsele ments, dessen Betrieb während des Unterbrechungszeitraums unterbrochen ist, ver schieden ist, mittels eines Detektionssignals in Betrieb nehmen. Für den Fall, dass sich ein metallisches Fremdobjekt, beispielsweise metallisches Besteck, auf der Aufstellplatte in dem Nahbereich, zwischen dem Versorgungsinduktionselement und dem weiteren Ver sorgungsinduktionselement befindet, verändert sich eine Resonanzfrequenz eines elektri schen Schwingkreises, welcher das weitere Wechselrichterschaltelement und das weitere Versorgungsinduktionselement umfasst, gegenüber einem in der Speichereinheit der Steuereinheit gespeicherten Referenzwert und die Steuereinheit detektiert daraus das Vorhandensein des Fremdobjekts. Alternativ oder zusätzlich wäre denkbar, dass die De tektion von Fremdobjekten optisch, beispielsweise mittels einer mit der Steuereinheit ver bundenen Kamera der Induktionsenergieversorgungsvorrichtung, erfolgen könnte. In addition, it is proposed that the further operation includes a detection of, in particular metallic, foreign objects in the vicinity of the supply induction element. As a result, operating comfort can advantageously be increased further. In addition, operational safety for a user can advantageously be increased and the risk of damage to components of the induction energy supply device can be minimized. To detect foreign objects, the control unit could use at least one additional inverter switching element of the inverter unit, which is provided for operating an additional supply induction element and which different from the inverter switching element for supplying the supply induction element whose operation is interrupted during the interruption period, by means of a detection signal. In the event that a metallic foreign object, for example metallic cutlery, is located on the mounting plate in the vicinity between the supply induction element and the further supply induction element, a resonant frequency of an electrical resonant circuit, which includes the further inverter switching element and the further supply induction element, changes. compared to a reference value stored in the memory unit of the control unit, and the control unit detects the presence of the foreign object therefrom. Alternatively or additionally, it would be conceivable for foreign objects to be detected optically, for example by means of a camera of the induction energy supply device connected to the control unit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Induktionsenergiever sorgungsvorrichtung die Aufstelleinheit aufweist, welche als ein Haushaltskleingerät aus gebildet ist. Hierdurch kann eine I Induktionsenergieversorgungsvorrichtung mit einem besonders hohen Maß an Funktionalität und Flexibilität bereitgestellt werden. In an advantageous embodiment, it is proposed that the induction energy supply device has the set-up unit, which is designed as a small household appliance. As a result, an I induction energy supply device with a particularly high degree of functionality and flexibility can be provided.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Induktions energieversorgungsvorrichtung die Aufstelleinheit aufweist, welche als ein Gargeschirr ausgebildet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Induktionsenergieversorgungsvorrichtung mit einem besonders hohen Bedienkomfort, insbesondere hinsichtlich einer präzisen Steuerung einer durch die Versorgungseinheit induktiv bereitgestellten Energie zur Behei zung von in dem Gargeschirr angeordneten Lebensmitteln, zur Verfügung gestellt werden.In an alternative advantageous embodiment, it is proposed that the induction energy supply device has the installation unit, which is designed as a cooking utensil. As a result, an induction energy supply device can advantageously be made available with a particularly high level of operating convenience, in particular with regard to precise control of energy provided inductively by the supply unit for heating foodstuffs arranged in the cooking utensil.
Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Induktionsenergie versorgungsvorrichtung , insbesondere nach einer der vorhergehend beschriebenen Aus gestaltungen, mit einer Versorgungseinheit, welche zumindest ein Versorgungsindukti onselement zur induktiven Bereitstellung von Energie an eine Aufstelleinheit aufweist und mit einer Wechselrichtereinheit zum Betrieb des Versorgungsinduktionselements, und mit einer Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Aufstelleinheit. The invention is also based on a method for operating an induction energy supply device, in particular according to one of the configurations described above, with a supply unit which has at least one supply induction element for inductively providing energy to a set-up unit and with an inverter unit for operating the supply induction element, and with a communication unit for wireless communication with the installation unit.
Es wird vorgeschlagen, dass ein Betrieb der Wechselrichtereinheit in regelmäßigen Inter vallen während eines Zeitfensters für die drahtlose Kommunikation unterbrochen wird. Durch ein derartiges Verfahren kann vorteilhaft ein besonders nutzerfreundlicher, komfor- tabler und wenig störungsanfälliger Betrieb der Induktionsenergieversorgungsvorrichtung, insbesondere im Hinblick auf eine drahtlose Kommunikation zwischen der Steuereinheit und der Aufstelleinheit, erreicht werden. It is suggested that operation of the inverter unit is suspended at regular intervals during a wireless communication time window. With such a method, a particularly user-friendly, convenient Tabler and less fault-prone operation of the induction energy supply device, in particular with regard to wireless communication between the control unit and the installation unit, can be achieved.
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Induktionse nergieversorgungsvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktions weise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. The induction power supply device should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, in order to fulfill a function described herein, the induction energy supply device can have a number of individual elements, components and units that differs from the number specified herein.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeich nung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Be schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fach mann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages result from the following description of the drawing. In the undersigned voltage two embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 Eine Induktionsenergieversorgungsvorrichtung mit einer Versorgungs einheit, einer Steuereinheit, einer Kommunikationseinheit, einer Aufstel leinheit und einerweiteren Aufstelleinheit in einer schematischen Dar stellung, Fig. 1 A schematic representation of an induction energy supply device with a supply unit, a control unit, a communication unit, a set-up unit and a further set-up unit,
Fig. 2 ein schematisches elektrisches Ersatzschaltbild zur Darstellung einer in duktiven Energieübertragung zwischen einem Versorgungsinduktions element der Versorgungseinheit, welches durch eine Wechselrichterein heit betrieben wird, und einem Aufnahmeinduktionselement der Aufstel leinheit, 2 shows a schematic electrical equivalent circuit diagram for representing an inductive energy transfer between a supply induction element of the supply unit, which is operated by an inverter unit, and a receiving induction element of the erection unit,
Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Wechselstroms, mit der die Wechselrichtereinheit das Versor gungsinduktionselement in einer ersten Steuerperiode betreibt,3 shows a schematic diagram showing a time course of an alternating current with which the inverter unit operates the supply induction element in a first control period,
Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Wechselstroms, mit der die Wechselrichtereinheit das Versor gungsinduktionselement in einer zweiten Steuerperiode betreibt,4 shows a schematic diagram showing a time course of an alternating current with which the inverter unit operates the supply inductance element in a second control period.
Fig. 5 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Leistungskurve des Versorgungsinduktionselements der Versorgungseinheit, Fig. 6 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Be trieb der Induktionsenergieversorgungsvorrichtung, und Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsenergieversorgungs vorrichtung mit einer Versorgungseinheit, einer Steuereinheit einer Auf stelleinheit und einerweiteren Aufstelleinheit in einer schematischen Darstellung. 5 shows a schematic diagram showing a power curve of the supply inductive element of the supply unit, 6 shows a schematic diagram showing a method for operating the induction energy supply device, and FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of an induction energy supply device with a supply unit, a control unit, a positioning unit and a further positioning unit in a schematic representation.
Figur 1 zeigt eine Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a in einer schematischen Darstellung. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine Versorgungs einheit 12a auf. Die Versorgungseinheit 14a weist zumindest ein Versorgungsinduktions element 14a zur induktiven Bereitstellung von Energie auf. Vorliegend umfasst die Ver sorgungseinheit 12a insgesamt vier Versorgungsinduktionselemente, und zwar zwei Ver sorgungsinduktionselemente 14a und zwei weitere Versorgungsinduktionselemente 96a, wobei jede beliebige andere Anzahl denkbar wäre. FIG. 1 shows an induction energy supply device 10a in a schematic representation. The induction energy supply device 10a has a supply unit 12a. The supply unit 14a has at least one supply induction element 14a for the inductive provision of energy. In the present case, the supply unit 12a comprises a total of four supply induction elements, namely two supply induction elements 14a and two further supply induction elements 96a, with any other number being conceivable.
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine Aufstelleinheit 16a auf. Die Aufstelleinheit 16a ist als ein Haushaltskleingerät 48a ausgebildet und zwar als eine Kü chenmaschine. Die Aufstelleinheit 16a weist ein Aufnahmeinduktionselement 56a zu ei nem Empfang zumindest eines Teils der durch die Versorgungseinheit 12a induktiv be reitgestellten Energie auf. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine weitere Aufstelleinheit 52a auf. Die weitere Aufstelleinheit 52a ist als ein weiteres Haus haltskleingerät 54a ausgebildet und zwar als ein Wasserkocher. Die weitere Aufstellein heit 52a weist ebenfalls ein Aufnahmeinduktionselement 56a zu einem Empfang zumin dest eines Teils der durch die Versorgungseinheit 12a induktiv bereitgestellten Energie auf. The induction energy supply device 10a has an installation unit 16a. The installation unit 16a is designed as a small household appliance 48a, specifically as a kitchen machine. The installation unit 16a has a receiving inductive element 56a for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12a. The induction energy supply device 10a has a further installation unit 52a. The further set-up unit 52a is designed as a further small household appliance 54a, specifically as a kettle. The further positioning unit 52a also has a receiving inductive element 56a for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12a.
Vorliegend umfasst die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a ein Induktionskoch feld 98a. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine Aufstellplatte 100a auf. Die Aufstellplatte 100a ist vorliegend als eine Kochfeldplatte 102a des Induktions kochfelds 98a ausgebildet. Die Aufstellplatte 100a ist zum Aufstellen der Aufstelleinheit 16a und der weiteren Aufstelleinheit 52a vorgesehen. In the present case, the induction energy supply device 10a includes an induction hob 98a. The induction energy supply device 10a has an installation plate 100a. The mounting plate 100a is presently designed as a hob plate 102a of the induction hob 98a. The erection plate 100a is provided for erecting the erection unit 16a and the additional erection unit 52a.
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine Wechselrichtereinheit 18a (vgl. Figur 2) auf. Die Wechselrichtereinheit 18a ist zu einem Betrieb der Versorgungsin duktionselemente 14a und zu einem Betrieb der weiteren Versorgungsinduktionselemente 96a vorgesehen und umfasst eine Mehrzahl von Wechselrichterschaltelementen (nicht dargestellt), welche als Bipolar-Transistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBT) ausgebil det sind. The induction energy supply device 10a has an inverter unit 18a (cf. FIG. 2). The inverter unit 18a is intended to operate the supply inductance elements 14a and to operate the further supply inductance elements 96a and includes a plurality of inverter switching elements (not shown) which are embodied as insulated gate bipolar transistors (IGBT).
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine Steuereinheit 20a zur Steue rung der Wechselrichtereinheit 18a auf. Die Steuereinheit 20a ist mit der Wechselrich tereinheit 18a elektrisch leitend verbunden. In einem Betriebszustand der Induktionsener gieversorgungsvorrichtung 10a steuert die Steuereinheit 20a die Wechselrichtereinheit 18a mittels Steuersignalen. Die Steuereinheit 20a umfasst eine Speichereinheit 106a, in der unter anderem Betriebsparameter der Versorgungseinheit 12a, beispielsweise Induk tivitäten der Versorgunginduktionselemente 14a gespeichert sind. The induction power supply device 10a has a control unit 20a for controlling the inverter unit 18a. The control unit 20a is electrically conductively connected to the inverter unit 18a. When the induction energy supply device 10a is in an operating state, the control unit 20a controls the inverter unit 18a by means of control signals. The control unit 20a includes a memory unit 106a in which, among other things, operating parameters of the supply unit 12a, for example inductivities of the supply induction elements 14a, are stored.
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine Kommunikationseinheit 22a auf. Die Kommunikationseinheit 22a ist zu einer drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit 20a und der Aufstelleinheit 16a vorgesehen. Die Kommunikationseinheit 22a ist außerdem zu einer drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit 20a und der weiteren Aufstelleinheit 52a vorgesehen. Die Kommunikationseinheit 22a weist ein Kommunikationselement 58a auf, welches mit der Steuereinheit 20a verbunden und zu einem drahtlosen Senden und Empfangen von Daten vorgesehen ist. Die Kommunikati onseinheit 22a weist ein weiteres Kommunikationselement 60a auf, welches in der Auf stelleinheit 16a angeordnet und zu einem drahtlosen Senden und Empfangen von Daten vorgesehen ist. Die Kommunikationseinheit 22a weist außerdem ein weiteres Kommuni kationselement 62a auf, welches in der weiteren Aufstelleinheit 52a angeordnet und zu einem drahtlosen Senden und Empfangen von Daten vorgesehen ist. Vorliegend ist die Kommunikationseinheit 22a als eine NFC-Kommunikationseinheit ausgebildet, und zu einer drahtlosen Kommunikation per NFC zwischen der Steuereinheit 20a und der Auf stelleinheit 16a und/oder der weiteren Aufstelleinheit 52a vorgesehen. The induction power supply device 10a has a communication unit 22a. The communication unit 22a is provided for wireless communication between the control unit 20a and the installation unit 16a. The communication unit 22a is also provided for wireless communication between the control unit 20a and the further installation unit 52a. The communication unit 22a has a communication element 58a, which is connected to the control unit 20a and is provided for wireless transmission and reception of data. The communication unit 22a has a further communication element 60a, which is arranged in the installation unit 16a and is provided for wireless transmission and reception of data. The communication unit 22a also has a further communication element 62a, which is arranged in the further set-up unit 52a and is provided for wireless transmission and reception of data. In the present case, the communication unit 22a is embodied as an NFC communication unit and is provided for wireless communication via NFC between the control unit 20a and the installation unit 16a and/or the additional installation unit 52a.
Figur 2 zeigt ein schematisches elektrisches Ersatzschaltbild zur Darstellung einer induk tiven Energieübertragung zwischen dem Versorgungsinduktionselement 14a der Versor gungseinheit 12a und dem Aufnahmeinduktionselement 56a der Aufnahmeeinheit 16a. In dem Betriebszustand der Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a versorgt die Wechselrichtereinheit 18a das Versorgungsinduktionselement 14a mit einem Wechsel strom 74a (vgl. Figuren 3 und 4) zur induktiven Bereitstellung der Energie. In dem Betriebszustand steuert die Steuereinheit 20a die durch das Versorgungsindukti onselement 14a induktiv bereitgestellte Energie mittels einer Veränderung einer Frequenz des durch die Wechselrichtereinheit 18a bereitgestellten Wechselstroms 74a. In dem Be triebszustand erzeugt das Versorgungsinduktionselement 14a ein elektromagnetisches Wechselfeld, durch welches die Energie induktiv bereitgestellt wird. In dem Betriebszu stand ist das Aufnahmeinduktionselement 56a in einem Abstand zu dem Versorgungsin duktionselement 14a angeordnet. In dem Betriebszustand ist ein magnetischer Fluss des elektromagnetischen Wechselfelds, welches durch das Versorgungsinduktionselement 14a erzeugt wird, zumindest teilweise mit dem Aufnahmeinduktionselement 56a gekop pelt, sodass eine Wechselspannung in dem Aufnahmeinduktionselement 56a induziert wird und so zumindest ein Teil der induktiv bereitgestellten Energie empfangen wird. Die Aufstelleinheit 16a weist zumindest eine elektrische Last 64a auf. Die elektrische Last 64a stellt einen elektrischen Verbraucher der Aufstelleinheit 16a dar, welcher in dem Betriebs zustand zur Bereitstellung zumindest einer Funktion der Aufstelleinheit 16a mit der in dem Aufnahmeinduktionselement 56a induzierten Wechselspannung versorgt wird. FIG. 2 shows a schematic electrical equivalent circuit diagram for representing an inductive energy transmission between the supply inductive element 14a of the supply unit 12a and the receiving inductive element 56a of the receiving unit 16a. In the operating state of the induction energy supply device 10a, the inverter unit 18a supplies the supply induction element 14a with an alternating current 74a (cf. FIGS. 3 and 4) for the inductive provision of the energy. In the operating state, the control unit 20a controls the energy provided inductively by the supply induction element 14a by changing a frequency of the alternating current 74a provided by the inverter unit 18a. In the operating state, the supply induction element 14a generates an alternating electromagnetic field, by means of which the energy is made available inductively. In the operational state, the receiving induction element 56a is arranged at a distance from the supply induction element 14a. In the operating state, a magnetic flux of the electromagnetic alternating field, which is generated by the supply inductive element 14a, is at least partially coupled to the receiving inductive element 56a, so that an AC voltage is induced in the receiving inductive element 56a and at least part of the inductively provided energy is received. The installation unit 16a has at least one electrical load 64a. The electrical load 64a represents an electrical consumer of the installation unit 16a, which in the operating state is supplied with the AC voltage induced in the receiving inductive element 56a in order to provide at least one function of the installation unit 16a.
Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm einer ersten Steuerperiode 66a einer Steue rung der Wechselrichtereinheit 18a durch die Steuereinheit 20a. Auf einer Abszisse 68a des Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen. Auf einer ersten Ordinate 70a des Diagramms ist ein Betrag des Wechselstroms 74a in Ampere aufgetragen. Auf einer zweiten Ordinate 72a des Diagramms ist ein Betrag einer Netzwechselspannung 34a ei nes Stromversorgungsnetzes (nicht dargestellt), mit welchem die Induktionsenergiever sorgungsvorrichtung 10a in dem Betriebszustand verbunden ist, aufgetragen. FIG. 3 shows a schematic diagram of a first control period 66a of a control of the inverter unit 18a by the control unit 20a. A time in milliseconds is plotted on an abscissa 68a of the diagram. A magnitude of the alternating current 74a is plotted in amperes on a first ordinate 70a of the diagram. A magnitude of an AC line voltage 34a of a power supply system (not shown) to which the induction energy supply device 10a is connected in the operating state is plotted on a second ordinate 72a of the diagram.
Die Steuereinheit 20a ist dazu vorgesehen, einen Betrieb der Wechselrichtereinheit 18a in zeitlich wiederkehrenden, insbesondere periodischen, Intervallen während eines Unter brechungszeitfensters 24a für die drahtlose Kommunikation zwischen der Steuereinheit 20a und der Aufstelleinheit 16a zu unterbrechen. Während des Unterbrechungszeitfens ters 24a wird das Versorgungsinduktionselement 14a nicht mit dem Wechselstrom 74a versorgt beziehungsweise der Betrag des Wechselstroms 74a beträgt 0 Ampere. Eine Dauer 28a des Unterbrechungszeitfensters 24a beträgt zumindest 1 ,0 Millisekunde. Die Dauer 28a des Unterbrechungszeitfensters 22a beträgt vorliegend 1 ,5 Millisekunden.The control unit 20a is intended to interrupt operation of the inverter unit 18a at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window 24a for the wireless communication between the control unit 20a and the installation unit 16a. During the interruption time window 24a, the supply inductive element 14a is not supplied with the alternating current 74a, or the magnitude of the alternating current 74a is 0 amperes. A duration 28a of the interruption time window 24a is at least 1.0 millisecond. The duration 28a of the interruption time window 22a is 1.5 milliseconds in the present case.
Die Steuereinheit 20a ist dazu vorgesehen, aufeinanderfolgende Unterbrechungszeitfens ter 24a zeitlich um zumindest eine halbe Periodendauer 32a der Netzwechselspannung 34a zu beabstanden. Eine Netzfrequenz der Netzwechselspannung 34a beträgt vorlie gend 50 Hertz. Die Periodendauer 32a der Netzwechselspannung 34a beträgt dement sprechend 20 Millisekunden. Vorliegend beabstandet die Steuereinheit 20a innerhalb der Steuerperiode 66a die aufeinanderfolgenden Unterbrechungszeitfenster 24a genau um eine halbe Periodendauer 32a. Die Unterbrechungszeitfenster 24a sind innerhalb der Steuerperiode 66a vorliegend also genau um 10 Millisekunden zueinander beabstandet. Vorliegend dauert die Steuerperiode 66a zumindest zwei Periodendauern 32a, also zu mindest 40 Millisekunden an. The control unit 20a is intended to delay successive interruption time windows 24a by at least half a period 32a of the mains AC voltage 34a to space. A mains frequency of the mains AC voltage 34a is presently 50 Hertz. The period 32a of the mains AC voltage 34a is accordingly 20 milliseconds. In the present case, the control unit 20a spaces the successive interruption time windows 24a within the control period 66a by exactly half a period 32a. In the present case, the interruption time windows 24a are spaced apart from one another by exactly 10 milliseconds within the control period 66a. In the present case, the control period 66a lasts at least two periods 32a, ie at least 40 milliseconds.
Figur 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer zweiten Steuerperiode 76a einer Steue rung der Wechselrichtereinheit 18a durch die Steuereinheit 20a. Die zweite Steuerperiode 76a schließt sich zeitlich der ersten Steuerperiode 66a (vgl. Figur 3) an. Auf einer Abszis se 78a des Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen. Auf einer ersten Ordina te 80a des Diagramms ist ein Betrag des Wechselstroms 74a in Ampere aufgetragen. Auf einer zweiten Ordinate 82a des Diagramms ist ein Betrag der Netzwechselspannung 34a des Stromversorgungsnetzes (nicht dargestellt), mit welchem die Induktionsenergiever sorgungsvorrichtung 10a in dem Betriebszustand verbunden ist, aufgetragen. FIG. 4 shows a schematic diagram of a second control period 76a of control of the inverter unit 18a by the control unit 20a. The second control period 76a follows the first control period 66a (cf. FIG. 3). A time in milliseconds is plotted on an abscissa 78a of the diagram. A magnitude of the alternating current 74a is plotted in amperes on a first ordinate 80a of the diagram. A magnitude of the mains AC voltage 34a of the power supply network (not shown) to which the induction energy supply device 10a is connected in the operating state is plotted on a second ordinate 82a of the diagram.
Die Steuereinheit 20a ist dazu vorgesehen, einen Betrieb der Wechselrichtereinheit 18a in zeitlich wiederkehrenden, insbesondere periodischen, Intervallen während eines Unter brechungszeitfensters 26a für die drahtlose Kommunikation zwischen der Steuereinheit 20a und der Aufstelleinheit 16a zu unterbrechen. Während des Unterbrechungszeitfens ters 26a wird das Versorgungsinduktionselement 14a nicht mit dem Wechselstrom 74a versorgt beziehungsweise der Betrag des Wechselstroms 74a beträgt 0 Ampere. Eine Dauer 30a des Unterbrechungszeitfensters 26a beträgt zumindest 1 ,0 Millisekunde. Die Steuereinheit 20a ist dazu vorgesehen, die Dauer 30a des Unterbrechungszeitfensters 26a zu einer Reduzierung der durch das Versorgungsinduktionselement 14a induktiv be reitgestellten Energie zu verlängern. Vorliegend verlängert die Steuereinheit 20a die Dau er 30a des Unterbrechungszeitfensters 26a innerhalb der zweiten Steuerperiode 76a, gegenüber dem Unterbrechungszeitfenster 24a der ersten Steuerperiode 66a (vgl. Figur 3), um 3,5 Millisekunden. Die Dauer 30a des Unterbrechungszeitfensters 26a beträgt ins gesamt 5 Millisekunden, was einem Viertel der Periodendauer 32a der Netzwechselspan nung 34a entspricht. Hierdurch ist eine mittlere Leistung der innerhalb der zweiten Steu erperiode 76a durch das Versorgungsinduktionselement 14a induktiv bereitgestellten Energie gegenüber einer mittleren Leistung innerhalb der ersten Steuerperiode 66a deut lich reduziert. The control unit 20a is intended to interrupt operation of the inverter unit 18a at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window 26a for the wireless communication between the control unit 20a and the installation unit 16a. During the interruption time window 26a, the supply inductive element 14a is not supplied with the alternating current 74a, or the magnitude of the alternating current 74a is 0 amperes. A duration 30a of the interruption time window 26a is at least 1.0 millisecond. The control unit 20a is intended to extend the duration 30a of the interruption time window 26a in order to reduce the energy inductively provided by the supply induction element 14a. In the present case, the control unit 20a extends the duration 30a of the interruption time window 26a within the second control period 76a by 3.5 milliseconds compared to the interruption time window 24a of the first control period 66a (cf. FIG. 3). The duration 30a of the interruption time window 26a is a total of 5 milliseconds, which corresponds to a quarter of the period 32a of the AC voltage 34a. As a result, an average power is provided within the second control period 76a by the supply inductive element 14a inductively Significantly reduced energy compared to an average power within the first control period 66a.
Die Steuereinheit 20a ist dazu vorgesehen, während des Unterbrechungszeitfensters 24a (vgl. Figur 3) beziehungsweise während des Unterbrechungszeitfensters 26a (vgl. Figur 4) zumindest eine Operation durchzuführen. Vorliegend handelt es sich bei einer Operation, welche die Steuereinheit 20a während des Unterbrechungszeitfensters 24a beziehungs weise während des Unterbrechungszeitfensters 26a durchführt, um eine Interaktion mit der Kommunikationseinheit 22a. Während des Unterbrechungszeitfensters 24a, 26a ver arbeitet die Steuereinheit 20a Daten, beispielsweise Betriebsparameter der Aufstelleinheit 16a und/oder der weiteren Aufstelleinheit 52a, welche über die Kommunikationseinheit 22a von der Aufstelleinheit 16a beziehungsweise von der weiteren Aufstelleinheit 52a empfangen wurden und/oder Daten, beispielsweise Betriebsparameter der Versorgungs einheit 12a, welche über die Kommunikationseinheit 22a an die Aufstelleinheit 16a bezie hungsweise an die weitere Aufstelleinheit 52a gesendet werden sollen. Vorliegend ist die Steuereinheit 20a dazu vorgesehen, während des Unterbrechungszeitfensters 24a, 26a neben der Interaktion mit der Kommunikationseinheit 22a zumindest eine weitere Opera tion durchzuführen. Vorliegend umfasst die weitere Operation eine Detektion von Fremdobjekten 44a in einem Nahbereich 46a des Versorgungsinduktionselements 14a (vgl. Figur 1). Zu der Detektion eines Fremdobjekts 40a, beispielsweise einer in der Figur 1 als Fremdobjekt 44a dargestellten metallischen Gabel, steuert die Steuereinheit 20a während des Unterbrechungszeitfensters 24a die Wechselrichtereinheit 18a zu einem kurzzeitigen Betrieb des weiteren Versorgungsinduktionselements 96a an. Sofern ein Fremdobjekt 44a in dem Nahbereich 46a, zwischen dem Versorgungsinduktionselement 14a und dem weiteren Versorgungsinduktionselement 96a, auf der Aufstellplatte 100a angeordnet ist, verändert sich zumindest ein Parameter, beispielsweise eine Resonanz frequenz, eines Schwingkreises (nicht dargestellt) der Versorgungseinheit 12a, welcher das weitere Versorgungsinduktionselement 96a umfasst, gegenüber einem in der Spei chereinheit 106a gespeicherten Referenzparameter und das Vorhandensein des Fremdobjektes 44a wird durch die Steuereinheit 20a detektiert. The control unit 20a is provided to carry out at least one operation during the interruption time window 24a (see FIG. 3) or during the interruption time window 26a (see FIG. 4). In the present case, an operation which the control unit 20a carries out during the interruption time window 24a or during the interruption time window 26a is an interaction with the communication unit 22a. During the interruption time window 24a, 26a, the control unit 20a processes data, for example operating parameters of the installation unit 16a and/or the additional installation unit 52a, which were received via the communication unit 22a from the installation unit 16a or from the additional installation unit 52a and/or data, for example operating parameters the supply unit 12a, which are to be sent via the communication unit 22a to the installation unit 16a or to the further installation unit 52a. In the present case, the control unit 20a is provided to carry out at least one further operation during the interruption time window 24a, 26a in addition to the interaction with the communication unit 22a. In the present case, the further operation includes a detection of foreign objects 44a in a close range 46a of the supply induction element 14a (cf. FIG. 1). To detect a foreign object 40a, for example a metal fork shown as foreign object 44a in FIG. If a foreign object 44a is located in the vicinity 46a, between the inductive supply element 14a and the inductive supply element 96a, on the installation platform 100a, at least one parameter changes, for example a resonant frequency, of an oscillating circuit (not shown) of the supply unit 12a, which Supply inductive element 96a comprises against a reference parameter stored in memory unit 106a and the presence of foreign object 44a is detected by control unit 20a.
Figur 5 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Leistungskurve 84a des Versorgungsinduktionselements 14a der Versorgungseinheit 12a. Auf einer Ordinate 86a des Diagramms ist eine Leistung in Watt aufgetragen. Auf einer Abszisse 88a ist eine Frequenz des Wechselstroms 74a in Kilohertz aufgetragen. Die Leistung der induktiv durch das Versorgungsinduktionselement 14a bereitgestellten Energie variiert in Abhän gigkeit der Frequenz des Wechselstroms 74a. FIG. 5 shows a schematic diagram for representing a power curve 84a of the supply inductive element 14a of the supply unit 12a. A power in watts is plotted on an ordinate 86a of the diagram. On an abscissa 88a is a Frequency of the alternating current 74a plotted in kilohertz. The power of the energy provided inductively by the supply inductive element 14a varies depending on the frequency of the alternating current 74a.
Die Steuereinheit 20a ist dazu vorgesehen, die Wechselrichtereinheit 18a während zu mindest eines Übergangszeitfensters 36a (vgl. Figur 3) mit einer gegenüber einer Zielleis tungsfrequenz 38a veränderten Frequenz 40a zu betreiben. Vorliegend betreibt die Steu ereinheit 20a die Wechselrichtereinheit 18a in dem Betriebszustand in einem Zero- Voltage-Switching-Modus. Die veränderte Frequenz 40a hat vorliegend einen größeren Betrag als die Zielleistungsfrequenz 38a, wobei in einem Betrieb der Wechselrichterein heit 18a bei der veränderten Frequenz 40a eine induktiv durch das Versorgungsindukti onselement 14a bereitgestellte Leistung geringer ist als eine induktiv bereitgestellte Leis tung in einem Betrieb der Wechselrichtereinheit 18a bei der Zielleistungsfrequenz. In dem Betrieb der Wechselrichtereinheit 18a bei der Zielleistungsfrequenz 38a entspricht ein Anteil der induktiv bereitgestellten Leistung des Versorgungsinduktionselements 14a, wel cher von dem Aufnahmeinduktionselement 56a der Aufstelleinheit 16a aufgenommen wird, einer Zielleistung zur Bereitstellung einer aktuell eingestellten Funktion der Aufstel leinheit 16a. The control unit 20a is intended to operate the inverter unit 18a during at least one transition time window 36a (cf. FIG. 3) at a frequency 40a that is different than a target power frequency 38a. In the present case, the control unit 20a operates the inverter unit 18a in the operating state in a zero-voltage switching mode. The changed frequency 40a is presently greater than the target power frequency 38a, wherein when the inverter unit 18a is operated at the changed frequency 40a, a power provided inductively by the supply induction element 14a is lower than an inductively provided power when the inverter unit 18a is operated at the target power frequency. When the inverter unit 18a is operating at the target power frequency 38a, a proportion of the inductively provided power of the supply inductive element 14a, which is taken up by the receiving inductive element 56a of the installation unit 16a, corresponds to a target power for providing a currently set function of the installation unit 16a.
Die Steuereinheit 20a ist dazu vorgesehen, das Übergangszeitfenster 36a und das Unter brechungszeitfenster 24a zeitlich unmittelbar aneinander angrenzend anzuordnen. Vorlie gend ordnet die Steuereinheit 20a in dem Betriebszustand das Übergangszeitfenster 36a dem Unterbrechungszeitfenster 24a zeitlich unmittelbar nachfolgend an. Das Übergangs zeitfenster 36a dient vorliegend zur Bereitstellung eines Sanftanlaufs der Aufstelleinheit 16a. In dem Betriebszustand steuert die Steuereinheit 20a die Wechselrichtereinheit 18a zu Beginn des Übergangszeitfensters 36a zu einem Betrieb bei der veränderten Frequenz 40a an, um die durch das Versorgungsinduktionselement 14a induktiv bereitgestellte Leis tung zu begrenzen und den Sanftanlauf der Aufstelleinheit 16a zu ermöglichen. Während eines zeitlichen Verlaufs des Übergangzeitfensters 36a reduziert die Steuereinheit 20a einen Wert der Frequenz des durch die Wechselrichtereinheit 18a bereitgestellten Wech selstroms 74a von dem Wert der veränderten Frequenz 40a bis auf einen Wert, der nur unwesentlich höher ist als der Wert der Zielleistungsfrequenz 38a. Während eines Ziel leistungszeitfensters 94a, welches sich zeitlich unmittelbar an das Übergangszeitfenster 36a anschließt, steuert die Steuereinheit 20a die Wechselrichtereinheit 18a zu einem Be trieb bei der Zielleistungsfrequenz 38a an. The control unit 20a is provided for the purpose of arranging the transition time window 36a and the interruption time window 24a directly adjacent to one another in terms of time. In the present case, the control unit 20a arranges the transition time window 36a immediately after the interruption time window 24a in the operating state. In the present case, the transition time window 36a is used to provide a soft start for the installation unit 16a. In the operating state, the control unit 20a controls the inverter unit 18a at the beginning of the transition time window 36a to operate at the changed frequency 40a in order to limit the power provided inductively by the supply inductive element 14a and to enable the erection unit 16a to start softly. During a time course of the transition time window 36a, the control unit 20a reduces a value of the frequency of the alternating current 74a provided by the inverter unit 18a from the value of the changed frequency 40a to a value which is only slightly higher than the value of the target power frequency 38a. During a target performance time window 94a, which is immediately adjacent to the transition time window 36a, the control unit 20a controls the inverter unit 18a to operate at the target power frequency 38a.
Es wäre alternativ oder zusätzlich auch denkbar, dass das Übergangszeitfenster 36a zur Bereitstellung eines Sanftauslaufs der Aufstelleinheit 16a vorgesehen ist. Hierzu würde die Steuereinheit 20a das Übergangszeitfenster 36a dem Zielleistungszeitfenster 94a zeit lich unmittelbar nachfolgend anordnen und den Wert der Frequenz des durch die Wech selrichtereinheit 18a bereitgestellten Wechselstroms 74a innerhalb des Übergangszeit fensters 36a ausgehend von dem Wert, der nur unwesentlich höher ist als der Wert der Zielleistungsfrequenz 38a, bis auf den Wert der veränderten Frequenz 94a ansteigend steuern. In diesem Fall wäre das Übergangszeitfenster 36a dem Unterbrechungszeitfens ter 24a zeitlich unmittelbar vorhergehend angeordnet und die Steuereinheit 20a würde den Betrieb der Wechselrichtereinheit 18a ausgehend von der veränderten Frequenz 94a am Ende des Übergangszeitfensters 36a zu Beginn des Unterbrechungszeitfensters 24a unterbrechen. As an alternative or in addition, it would also be conceivable for the transition time window 36a to be provided in order to provide a smooth run-down of the positioning unit 16a. To do this, the control unit 20a would arrange the transition time window 36a immediately after the target power time window 94a and the value of the frequency of the alternating current 74a provided by the inverter unit 18a within the transition time window 36a, starting from the value which is only slightly higher than the value of the target power frequency 38a, control increasing up to the value of the changed frequency 94a. In this case, the transition time window 36a would immediately precede the interruption time window 24a and the control unit 20a would interrupt the operation of the inverter unit 18a based on the changed frequency 94a at the end of the transition time window 36a at the beginning of the interruption time window 24a.
Eine Dauer 42a des Übergangszeitfensters 36a entspricht zumindest der Dauer 28a des Unterbrechungszeitfensters 24a. Die Dauer 42a des Übergangszeitfensters 36a entspricht maximal einer halben Periodendauer 32a der Netzwechselspannung 32a. Im Falle einer Netzfrequenz von 50 Hertz entspricht die Dauer 42a des Übergangszeitfensters 36a also maximal 10 Millisekunden. Vorliegend entspricht die Dauer 38a genau der Dauer 28a des Unterbrechungszeitfensters 24a und beträgt 1 ,5 Millisekunden. A duration 42a of the transition time window 36a corresponds at least to the duration 28a of the interruption time window 24a. The duration 42a of the transition time window 36a corresponds at most to half a period 32a of the mains AC voltage 32a. In the case of a network frequency of 50 Hertz, the duration 42a of the transition time window 36a corresponds to a maximum of 10 milliseconds. In the present case, the duration 38a corresponds exactly to the duration 28a of the interruption time window 24a and is 1.5 milliseconds.
Figur 6 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb der Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a. In dem Verfahren wird ein Betrieb der Wechselrichtereinheit 18a in regelmäßigen Intervallen während eines Unterbrechungszeit fensters 24a, 26a für die drahtlose Kommunikation unterbrochen. Das Verfahren umfasst zumindest zwei Verfahrensschritte. In einem ersten Verfahrensschritt 90a wird der Betrieb der Wechselrichtereinheit 18a durch die Steuereinheit 20a unterbrochen. In einem zwei ten Verfahrensschritt 92a erfolgt die drahtlose Kommunikation zwischen der Steuereinheit 20a und der Aufstelleinheit 16a und zwar mittels der Kommunikationseinheit 22a. FIG. 6 shows a schematic diagram for representing a method for operating the induction energy supply device 10a. In the method, operation of the inverter unit 18a is interrupted at regular intervals during a wireless communication interruption time window 24a, 26a. The method comprises at least two method steps. In a first method step 90a, the operation of the inverter unit 18a is interrupted by the control unit 20a. In a second method step 92a, wireless communication takes place between the control unit 20a and the installation unit 16a, specifically by means of the communication unit 22a.
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funk- tionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 6 verwiesen wer den kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Be zugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 6 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 7 ersetzt. Bezüglich gleich be- zeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausfüh rungsbeispiels der Figuren 1 bis 7 verwiesen werden. Another exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. The following descriptions are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, with regard to components, features and functions that remain the same tion referred to the description of the embodiment of Figures 1 to 6 who can. To distinguish between the exemplary embodiments, the letter a in the reference numerals of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 6 is replaced by the letter b in the reference numerals of the exemplary embodiment in FIG. With regard to components with the same designation, in particular with regard to components with the same reference symbols, reference can in principle also be made to the drawings and/or the description of the exemplary embodiment in FIGS.
Figur 7 zeigt eine Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10b in einer schematischen Darstellung. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10b weist eine Versorgungs einheit 12b auf. Die Versorgungseinheit 12b weist zumindest ein Versorgungsinduktions element 14b zur induktiven Bereitstellung von Energie auf. Vorliegend umfasst die Ver sorgungseinheit 12b insgesamt zwei Versorgungsinduktionselemente 14b, wobei jede beliebige andere Anzahl denkbar wäre. FIG. 7 shows an induction energy supply device 10b in a schematic representation. The induction energy supply device 10b has a supply unit 12b. The supply unit 12b has at least one supply induction element 14b for the inductive provision of energy. In the present case, the supply unit 12b comprises a total of two supply induction elements 14b, with any other number being conceivable.
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10b weist eine Aufstelleinheit 16b auf. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Aufstelleinheit 16b als ein Gargeschirr 50b ausgebildet. Die Aufstelleinheit 16b weist ein Aufnahmeinduktions element 56b zu einem Empfang zumindest eines Teils der durch die Versorgungseinheit 12b induktiv bereitgestellten Energie auf. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10b weist eine weitere Aufstelleinheit 52b auf. Die weitere Aufstelleinheit 52b ist als ein weiteres Haushaltskleingerät 54b ausgebildet und zwar als eine Küchenmaschine. Die weitere Aufstelleinheit 52b weist ebenfalls ein Aufnahmeinduktionselement 56b zu einem Empfang zumindest eines Teils der durch die Versorgungseinheit 12b induktiv bereitge stellten Energie auf. The induction energy supply device 10b has an installation unit 16b. In contrast to the previous exemplary embodiment, the positioning unit 16b is designed as a cooking utensil 50b. The installation unit 16b has a receiving induction element 56b for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12b. The induction energy supply device 10b has a further installation unit 52b. The further positioning unit 52b is designed as a further small household appliance 54b, specifically as a food processor. The further positioning unit 52b also has a receiving inductive element 56b for receiving at least part of the energy provided inductively by the supply unit 12b.
Vorliegend umfasst die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10b ein Induktionskoch feld 98b, welches im Unterschied zu dem Induktionskochfeld 98a des vorhergehenden Ausführungsbeispiels als ein unsichtbares Induktionskochfeld 98b ausgebildet ist. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10b weist eine Aufstellplatte 100b auf. Die Auf stellplatte 100b ist im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel als eine Küchenarbeitsplatte 104b ausgebildet und nicht Teil des Induktionskochfelds 98b. Die Aufstell platte 100b ist zum Aufstellen der Aufstelleinheit 16b und der weiteren Aufstellein heit 52b vorgesehen. Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10a weist eine Wechselrichtereinheit (nicht dargestellt) auf. Die Wechselrichtereinheit ist zu einem Betrieb der Versorgungsindukti onselemente 14b vorgesehen und umfasst eine Mehrzahl von Wechselrichterschaltele menten (nicht dargestellt), welche als Bipolar-Transistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBT) ausgebildet sind. In the present case, the induction energy supply device 10b comprises an induction hob 98b which, in contrast to the induction hob 98a of the previous exemplary embodiment, is designed as an invisible induction hob 98b. The induction energy supply device 10b has an installation plate 100b. In contrast to the previous exemplary embodiment, the installation plate 100b is designed as a kitchen worktop 104b and is not part of the induction hob 98b. The erection plate 100b is provided for erecting the erection unit 16b and the additional erection unit 52b. The induction power supply device 10a includes an inverter unit (not shown). The inverter unit is provided for operating the supply inductance elements 14b and comprises a plurality of inverter switching elements (not shown), which are in the form of insulated gate bipolar transistors (IGBT).
Die Induktionsenergieversorgungsvorrichtung 10b weist eine Steuereinheit 20b zur Steue rung der Wechselrichtereinheit auf. Die Steuereinheit 20b ist dazu vorgesehen, einen Be trieb der Wechselrichtereinheit in zeitlich wiederkehrenden, insbesondere periodischen, Intervallen während eines Unterbrechungszeitfensters (nicht dargestellt) für die drahtlose Kommunikation zu unterbrechen. Hinsichtlich einer Funktionsweise der Steuereinheit 20b kann auf die obige Beschreibung bezüglich der Funktionsweise der Steuereinheit 20a des vorhergehenden Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 6 verwiesen werden. The induction power supply device 10b has a control unit 20b for controlling the inverter unit. The control unit 20b is provided to interrupt operation of the inverter unit at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window (not shown) for the wireless communication. With regard to the mode of operation of the control unit 20b, reference can be made to the above description of the mode of operation of the control unit 20a of the previous exemplary embodiment in FIGS.
Bezugszeichen Reference sign
10 Induktionsenergieversorgungsvorrichtung10 induction power supply device
12 Versorgungseinheit 12 supply unit
14 Versorgungsinduktionselement 14 supply induction element
16 Aufstelleinheit 16 installation unit
18 Wechselrichtereinheit 18 inverter unit
20 Steuereinheit 20 control unit
22 Kommunikationseinheit 22 communication unit
24 Unterbrechungszeitfenster 24 break time windows
26 Unterbrechungszeitfenster 26 break time windows
28 Dauer 28 duration
30 Dauer 30 duration
32 Periodendauer 32 period duration
34 Netzwechselspannung 34 AC Mains Voltage
36 Übergangszeitfenster 36 transition time windows
38 Zielleistungsfrequenz 38 target power frequency
40 veränderte Frequenz 40 altered frequency
42 Dauer 42 duration
44 Fremdobjekt 44 foreign object
46 Nahbereich 46 close range
48 Haushaltskleingerät 48 small household appliance
50 Gargeschirr 50 cookware
52 weitere Aufstelleinheit 52 additional installation unit
54 weiteres Haushaltskleingerät 54 other small household appliance
56 Aufnahmeinduktionselement 56 pickup inductor
58 Kommunikationselement 58 communication element
60 weiteres Kommunikationselement 60 additional communication element
62 weiteres Kommunikationselement 62 additional communication element
64 elektrische Last erste Steuerperiode Abszisse erste Ordinate zweite Ordinate Wechselstrom zweite Steuerperiode Abszisse erste Ordinate zweite Ordinate Leistungskurve Ordinate Abszisse erster Verfahrensschritt zweiter Verfahrensschritt Zielleistungszeitfenster weiteres Versorgungsinduktionselement Induktionskochfeld Aufstell platte Kochfeldplatte Küchenarbeitsplatte Speichereinheit 64 electrical load first control period, abscissa, first ordinate, second ordinate, alternating current, second control period, abscissa, first ordinate, second ordinate, power curve, ordinate, abscissa, first process step, second process step, target power time window, further supply induction element, induction hob, set-up plate, hob plate, kitchen worktop, storage unit

Claims

Ansprüche Expectations
1. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) mit einer Versorgungsein heit (12a; 12b), welche zumindest ein Versorgungsinduktionselement (14a; 14b) zur induktiven Bereitstellung von Energie an eine Aufstelleinheit (16a; 16b) auf weist, mit einer Wechselrichtereinheit (18a) zum Betrieb des Versorgungsindukti onselements (14a; 14b), mit einer Steuereinheit (20a; 20b) zur Steuerung der Wechselrichtereinheit (18a) und mit einer Kommunikationseinheit (22a; 22b) zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit (20a; 20b) und der Auf stelleinheit (16a; 16b), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, einen Betrieb der Wechselrichtereinheit (18a) in zeit lich wiederkehrenden, insbesondere periodischen, Intervallen während eines Un terbrechungszeitfensters (24a, 26a) für die drahtlose Kommunikation zu unter brechen. 1. Induction energy supply device (10a; 10b) with a supply unit (12a; 12b) which has at least one supply induction element (14a; 14b) for the inductive provision of energy to a set-up unit (16a; 16b), with an inverter unit (18a) for Operation of the supply induction element (14a; 14b), with a control unit (20a; 20b) for controlling the inverter unit (18a) and with a communication unit (22a; 22b) for wireless communication between the control unit (20a; 20b) and the installation unit ( 16a; 16b), characterized in that the control unit (20a; 20b) is provided to allow operation of the inverter unit (18a) at recurring, in particular periodic, intervals during an interruption time window (24a, 26a) for the wireless communication interrupt.
2. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer (28a) des Unterbrechungszeitfensters (24a, 26a) zumindest 1,0 ms beträgt. 2. Induction energy supply device (10a; 10b) according to claim 1, characterized in that a duration (28a) of the interruption time window (24a, 26a) is at least 1.0 ms.
3. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, eine Dauer (28a) des Unterbrechungszeitfensters (26a) zu einer Reduzierung der induktiv bereitgestellten Energie zu verlängern. 3. Induction energy supply device (10a; 10b) according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit (20a; 20b) is provided to extend a duration (28a) of the interruption time window (26a) to reduce the inductively provided energy.
4. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a;4. Induction energy supply device (10a; 10b) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control unit (20a;
20b) dazu vorgesehen ist, aufeinanderfolgende Unterbrechungszeitfenster (24a, 26a) zeitlich um zumindest eine halbe Periodendauer (32a) einer Netzwechsel spannung (34a) zu beabstanden. 20b) is provided for chronologically spacing successive interruption time windows (24a, 26a) by at least half a period (32a) of a mains AC voltage (34a).
5. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a;5. Induction energy supply device (10a; 10b) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control unit (20a;
20b) dazu vorgesehen ist, die Wechselrichtereinheit (18a) während zumindest eines Übergangszeitfensters (36a) mit einer gegenüber einer Zielleistungsfre quenz (38a) veränderten Frequenz (40a) zu betreiben. 20b) is provided to operate the inverter unit (18a) during at least one transition time window (36a) with a frequency (40a) that is different from a target power frequency (38a).
6. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, das Übergangszeitfenster (36a) und das Unterbrechungszeitfenster (24a, 26a) zeit lich unmittelbar aneinander angrenzend anzuordnen. 6. Induction energy supply device (10a; 10b) according to claim 5, characterized in that the control unit (20a; 20b) is provided for arranging the transition time window (36a) and the interruption time window (24a, 26a) immediately adjacent to one another in terms of time.
7. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer (42a) des Übergangszeitfensters (36a) zumindest einer Dauer (28a) des Unterbrechungszeitfensters (24a, 26a) entspricht. 7. Induction energy supply device (10a; 10b) according to claim 5 or 6, characterized in that a duration (42a) of the transition time window (36a) corresponds to at least one duration (28a) of the interruption time window (24a, 26a).
8. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer (42a) des Übergangszeit fensters (36a) maximal einer halben Periodendauer (32a) einer Netzwechsel spannung (34a) entspricht. 8. Induction energy supply device (10a; 10b) according to one of claims 5 to 7, characterized in that a duration (42a) of the transition time window (36a) corresponds to a maximum of half a period (32a) of a mains AC voltage (34a).
9. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20a;9. Induction energy supply device (10a; 10b) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control unit (20a;
20b) dazu vorgesehen ist, während des Unterbrechungszeitfensters (24a, 26a) neben einer Interaktion mit der Kommunikationseinheit (22a; 22b) zumindest eine weitere Operation durchzuführen. 20b) is provided to carry out at least one further operation during the interruption time window (24a, 26a) in addition to an interaction with the communication unit (22a; 22b).
10. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Operation eine Detektion von Fremdobjekten (44a) in einem Nahbereich (46a) des Versorgungsinduktionselements (14a) um fasst. 10. Induction energy supply device (10a; 10b) according to claim 9, characterized in that the further operation includes a detection of foreign objects (44a) in a close range (46a) of the supply induction element (14a).
11. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Aufstelleinheit (16a), welche als ein Haushaltskleingerät (48a) ausgebildet ist. 11. induction energy supply device (10a) according to any one of the preceding claims, characterized by the installation unit (16a), which is designed as a small household appliance (48a).
12. Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10b) nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Aufstelleinheit (16b), welche als ein Gargeschirr (50b) ausgebildet ist. 12. induction energy supply device (10b) according to claim 1 to 10, characterized by the installation unit (16b), which is designed as a cooking utensil (50b).
13. Verfahren zum Betrieb einer Induktionsenergieversorgungsvorrichtung (10a; 13. A method for operating an induction energy supply device (10a;
10b), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Versorgungs einheit (12a; 12b), welche zumindest ein Versorgungsinduktionselement (14a; 14b) zur induktiven Bereitstellung von Energie an eine Aufstelleinheit (16a; 16b) aufweist und mit einer Wechselrichtereinheit (18a) zum Betrieb des Versorgungs induktionselements (14a; 14b), und mit einer Kommunikationseinheit (22a; 22b) zur drahtlosen Kommunikation mit der Aufstelleinheit (16a; 16b), dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb der Wechselrichtereinheit (18a) in regelmäßigen Intervallen während eines Unterbrechungszeitfensters (24a, 26a) für die drahtlo se Kommunikation unterbrochen wird. 10b), in particular according to one of Claims 1 to 12, with a supply unit (12a; 12b) which has at least one supply induction element (14a; 14b) for the inductive provision of energy to a set-up unit (16a; 16b) and with an inverter unit ( 18a) for operating the supply induction element (14a; 14b), and with a communication unit (22a; 22b) for wireless communication with the installation unit (16a; 16b), characterized in that operation of the inverter unit (18a) at regular intervals during a Interruption time window (24a, 26a) for the wireless se communication is interrupted.
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