RU2783352C2

RU2783352C2 - Electrical household appliance for heating liquid for beverage making, and related method, power control system, and microcontroller-readable carrier

Info

Publication number: RU2783352C2
Application number: RU2020112660A
Authority: RU
Inventors: Кон ПСАРОЛОГОС; Сян ЖЭНЬ
Original assignee: Бревилл Пти Лимитед
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2022-11-11

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical household appliances for heating liquid. The electrical household appliance for heating liquid contains: a set of heating components for heating liquid, supplied by electrical power, using power consumed from an electrical network, a power control system, while the power control system contains: a controller and an energy accumulation device, while the controller is made with the possibility of control of amount of power consumed from the electrical network, supplied to the first one of the set of heating components, and additionally made with the possibility of control of amount of accumulated power from the device for accumulation of energy, which is supplied to at least the second one of the set of heating components.

EFFECT: reduction in time of heating water to a desirable temperature.

28 cl, 11 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение в целом относится к электрическому бытовому устройству для нагрева жидкости для приготовления напитка, системе управления мощностью для электрического бытового устройства для нагрева жидкости, способу управления электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости и считываемому микроконтроллером носителю.The present invention generally relates to an electric household beverage heating apparatus, a power control system for an electric household liquid heating apparatus, a method for controlling an electric household liquid heating apparatus, and a microcontroller-readable medium.

Уровень техникиState of the art

Стандартные электрические бытовые устройства для нагрева жидкости, такие как чайники, кофеварки, чаеварки и т.д., нагревают воду, например, для применения при приготовлении напитков, используя мощность, которая доступна из источника электропитания в виде электрической сети, к которой подключено электрическое бытовое устройство.Standard electrical household liquid heating appliances such as kettles, coffee makers, tea makers, etc., heat water, for example for beverage application, using the power that is available from the power supply in the form of an electrical network to which the electrical household is connected. device.

Время от времени, в зависимости от того, в какой стране или месте используется электрическое бытовое устройство, мощности, доступной из источника электропитания в виде внутренней электрической сети или любого другого предоставленного источника электропитания, может быть недостаточно для нагрева воды, в течение того времени, которое считается разумным.From time to time, depending on the country or location in which the electrical household appliance is used, the power available from the power supply in the form of an internal electrical network or any other provided power supply may not be enough to heat water for the time that considered reasonable.

Например, в США источник электропитания в виде внутренней электрической сети обеспечивает источник мощности с максимальной выходной мощностью, составляющей 1800 Вт. В то время как в Австралии максимальная выходная мощность из источника электропитания в виде внутренней электрической сети составляет 2400 Вт. Следовательно, в США, чайнику, например, может потребоваться определенное количество времени для кипячения воды или по меньшей мере для нагревания воды до желаемой температуры, в то время как в Австралии этому же чайнику может потребоваться меньше времени для кипячения воды или нагрева воды до желаемой температуры. Если имеется источник электропитания в виде внутренней электрической сети с максимальной выходной мощностью, составляющей 3000 Вт, время для кипячения воды или достижения желаемой температуры может быть еще более сокращено.For example, in the United States, a power supply in the form of an internal electrical network provides a power source with a maximum output power of 1800 watts. Whereas in Australia, the maximum power output from the power supply in the form of an internal electrical network is 2400 watts. Therefore, in the US, a kettle, for example, may take a certain amount of time to boil water, or at least heat water to the desired temperature, while in Australia, the same kettle may take less time to boil water or heat water to the desired temperature. . If there is a power supply in the form of an internal electrical network with a maximum output power of 3000 W, the time to boil water or reach the desired temperature can be further reduced.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Целью настоящего изобретения является существенное преодоление или по меньшей мере уменьшение одного или большего количества недостатков существующих устройств.The aim of the present invention is to substantially overcome or at least reduce one or more of the disadvantages of existing devices.

Раскрыты устройства, которые направлены на решение одной или большего количества из вышеуказанных проблем путем предоставления электрического бытового устройства для нагрева жидкости для приготовления напитка, системы управления мощностью для электрического бытового устройства для нагрева жидкости, способа управления электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости и считываемого микроконтроллером носителя, которые обеспечивают улучшенное время нагрева для жидкости, нагреваемой в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости.Apparatuses are disclosed that address one or more of the above problems by providing an electric household beverage preparation liquid heating apparatus, a power control system for an electric household liquid heating apparatus, a method for controlling an electric household liquid heating apparatus, and a microcontroller-readable medium. which provide improved heating time for liquid being heated in an electrical household liquid heating apparatus.

В соответствии с первым аспектом настоящего раскрытия предоставлено электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости для приготовления напитка, причем электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости содержит: совокупность нагревательных компонентов для нагрева жидкости, снабжаемых электропитанием, используя мощность, потребляемую от электрической сети, систему управления мощностью, при этом система управления мощностью содержит: контроллер и устройство накопления энергии, при этом контроллер выполнен с возможностью управления количеством мощности, потребляемой от электрической сети, подаваемой на первый из совокупности нагревательных компонентов, и дополнительно выполненный с возможностью управления количеством накопленной мощности от устройства накопления энергии, которая должна подаваться на по меньшей мере второй из совокупности нагревательных компонентов.According to a first aspect of the present disclosure, an electrical household liquid heating apparatus for preparing a beverage is provided, wherein the electrical domestic liquid heating apparatus comprises: in this case, the power control system comprises: a controller and an energy storage device, wherein the controller is configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first of the plurality of heating components, and is additionally configured to control the amount of accumulated power from the energy storage device, which must be supplied to at least the second of the plurality of heating components.

В соответствии со вторым аспектом настоящего раскрытия, предоставлена система управления мощностью для применения в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости для приготовления напитка, при этом электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости содержит совокупность нагревательных компонентов для нагрева жидкости, систему управления мощностью, содержащую: контроллер и устройство накопления энергии, при этом контроллер выполнен с возможностью управления количеством мощности, потребляемой от электрической сети, подаваемой на первый из совокупности нагревательных компонентов, и дополнительно выполненный с возможностью управления количеством мощности от устройства накопления энергии, которая должна подаваться на по меньшей мере второй из совокупности нагревательных компонентов.According to a second aspect of the present disclosure, there is provided a power control system for use in an electrical household appliance for heating a liquid for preparation of a beverage, wherein the electrical household appliance for heating a liquid comprises a plurality of heating components for heating a liquid, a power control system comprising: a controller and a device energy storage, wherein the controller is configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first of the plurality of heating components, and further configured to control the amount of power from the energy storage device to be supplied to at least the second of the plurality of heating components. components.

Согласно третьему аспекту настоящего раскрытия, предоставлен способ управления подачей мощности в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости для приготовления напитка, причем способ включает в себя этапы: управления количеством мощности, потребляемой от электрической сети, подаваемой на первый из совокупности нагревательных компонентов в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости, и управление количеством накопленной мощности в устройстве накопления энергии, интегрированном с электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости, подаваемой на по меньшей мере второй из совокупности нагревательных компонентов.According to a third aspect of the present disclosure, a method is provided for controlling a power supply in an electrical household appliance for heating a beverage preparation liquid, the method including the steps of: heating the liquid; and controlling the amount of stored power in the energy storage device integrated with the electrical household device for heating the liquid supplied to at least a second of the plurality of heating components.

Согласно четвертому аспекту настоящего раскрытия, предоставлен считываемый микроконтроллером носитель, содержащий записанную на нем программу, причем указанная программа выполнена таким образом, чтобы заставить микроконтроллер выполнить процедуру для управления количеством мощности, потребляемой от электрической сети, подаваемой на первый из совокупности нагревательных компонентов в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости, и управления количеством накопленной мощности в устройстве накопления энергии, интегрированном с электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости, подаваемой на по меньшей мере второй из совокупности нагревательных компонентов.According to a fourth aspect of the present disclosure, there is provided a microcontroller-readable medium comprising a program recorded thereon, said program being configured to cause the microcontroller to execute a procedure for controlling the amount of power drawn from an electrical network supplied to a first of a plurality of heating components in an electrical home appliance. for heating the liquid, and controlling the amount of stored power in the energy storage device integrated with the electrical household device for heating the liquid supplied to at least a second of the plurality of heating components.

Также раскрыты другие аспекты.Other aspects are also disclosed.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

По меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения теперь будет описан со ссылкой на графические материалы и приложения, в которых:At least one embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings and appendices in which:

на фиг. 1А показано электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости в форме чайника согласно настоящему раскрытию;in fig. 1A shows an electrical household liquid heating appliance in the form of a kettle according to the present disclosure;

на фиг. 1В показана блок-схема системы для управления электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости в соответствии с настоящим раскрытием;in fig. 1B is a block diagram of a system for controlling an electrical household liquid heating apparatus in accordance with the present disclosure;

на фиг. 2 показана блок-схема системы управления мощностью для управления электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости в соответствии с настоящим раскрытием;in fig. 2 is a block diagram of a power control system for controlling an electric household liquid heating apparatus in accordance with the present disclosure;

на фиг. 3А и 3В показаны схемы проводки нагревателя для нагревательных компонентов, используемых в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости, в соответствии с настоящим раскрытием;in fig. 3A and 3B show heater wiring diagrams for heating components used in an electric household liquid heating appliance in accordance with the present disclosure;

на фиг. 4 показан пример системы накопления энергии для применения с электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости в соответствии с настоящим раскрытием; in fig. 4 shows an example of an energy storage system for use with an electric household liquid heating device in accordance with the present disclosure;

на фиг. 5 показано расположение схем проводки нагревателя и системы накопления энергии для применения с электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости в соответствии с настоящим раскрытием;in fig. 5 shows the wiring diagrams of a heater and an energy storage system for use with an electric household liquid heating apparatus in accordance with the present disclosure;

на фиг. 6 показана схема процесса для применения в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости в соответствии с настоящим раскрытием;in fig. 6 is a process flow diagram for use in an electrical household liquid heating appliance in accordance with the present disclosure;

на фиг. 7 показан профиль процесса нагрева в соответствии с примером в настоящем раскрытии;in fig. 7 shows a heating process profile according to an example in the present disclosure;

на фиг. 8 показан альтернативный профиль процесса нагрева в соответствии с примером в настоящем раскрытии;in fig. 8 shows an alternative heating process profile according to the example in the present disclosure;

на фиг. 9 показан дополнительный альтернативный профиль процесса в соответствии с примером в настоящем раскрытии.in fig. 9 shows a further alternative process profile according to the example in the present disclosure.

Подробное описание сущности изобретенияDetailed Description of the Invention

Хотя описанные в данном документе варианты осуществления относятся к водонагревательным электрическим бытовым устройствам для приготовления напитка, следует понимать, что данное электрическое бытовое устройство можно использовать для нагревания других подходящих питьевых жидкостей или смесей жидкостей для приготовления напитков.Although the embodiments described herein relate to water-heated electric home beverage preparation devices, it should be understood that this electric home appliance can be used to heat other suitable drinking liquids or beverage liquid mixtures.

Следующие описанные варианты осуществления относятся к чайнику, который кипятит воду, чтобы дать возможность пользователю приготовить горячий напиток, такой как чай, кофе или тому подобное. Понятно, что описанные компоненты и процессы могут быть реализованы в любом подходящем электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости, которое можно использовать для приготовления напитка, таком как кофеварка, чаеварка и тому подобное. Также будет понятно, что описанные компоненты и процессы могут быть реализованы для обеспечения возможности нагрева жидкостей, отличных от воды, в электрическом бытовом устройстве, где температуры, используемые для управления процессами, соответственно регулируются в зависимости от нагреваемой жидкости.The following described embodiments relate to a kettle that boils water to enable the user to prepare a hot beverage such as tea, coffee or the like. It is understood that the described components and processes can be implemented in any suitable electrical household liquid heating device that can be used to prepare a beverage, such as a coffee maker, tea maker, and the like. It will also be understood that the described components and processes may be implemented to allow heating of liquids other than water in an electrical home appliance, where the temperatures used to control the processes are appropriately controlled depending on the liquid being heated.

На фиг. 1А показано электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости в форме чайника 101.In FIG. 1A shows an electric household liquid heating device in the form of a kettle 101.

Чайник 101 имеет основание 103, через которое подается электропитание от блока электропитания (не показан). Ручка 105 снабжена пользовательским интерфейсом, чтобы обеспечить возможность пользователю управлять чайником. Корпус 107 чайника образует емкость для удерживания нагреваемой жидкости. Крышка 109 предназначена для удержания большей части пара жидкости, когда она нагревается внутри чайника. Предусмотрен носик 111, обеспечивающий возможность выливать нагретую жидкость из емкости.The kettle 101 has a base 103 through which power is supplied from a power supply unit (not shown). The handle 105 is provided with a user interface to allow the user to control the kettle. The body 107 of the kettle forms a container for holding the heated liquid. The lid 109 is designed to contain most of the vapor of the liquid as it heats up inside the kettle. A spout 111 is provided to enable heated liquid to be poured out of the container.

На фиг. 1В показана блок-схема системы 151 для управления чайником 101, когда он используется для приготовления напитка.In FIG. 1B shows a block diagram of a system 151 for controlling the kettle 101 when it is being used to make a beverage.

Система 151 содержит вход 153 мощности, потребляемой от электрической сети переменного тока (AC, alternating current), который подает мощность, потребляемую от электрической сети, к источнику 155 мощности, потребляемой от электрической сети, который имеет экранирование от электромагнитных помех (EMI, Electromagnetic Interference). Первый датчик 157 в форме датчика с отрицательным температурным коэффициентом (NTC, negative temperature coefficient) предназначен для определения температуры жидкости для жидкости, нагреваемой внутри чайника. Первый датчик 157 прикреплен внутри к основанию чайника 101. The system 151 includes an alternating current (AC) power input 153 that supplies power from the mains to a power source 155 that has EMI (Electromagnetic Interference) shielding. ). The first sensor 157 in the form of a negative temperature coefficient (NTC) sensor is designed to detect the liquid temperature of the liquid being heated inside the kettle. The first sensor 157 is internally attached to the base of the kettle 101.

Датчик температуры жидкости выполнен с возможностью измерять температуру жидкости, нагреваемую одним или большим количеством нагревателей электрического бытового устройства для нагрева жидкости. Контроллер 165 выполнен с возможностью управления количеством мощности, подаваемой на один или большее количество нагревателей, на основе измеренной температуры жидкости.The liquid temperature sensor is configured to measure the temperature of the liquid being heated by one or more heaters of the electrical household liquid heating apparatus. The controller 165 is configured to control the amount of power supplied to one or more heaters based on the measured fluid temperature.

Согласно дополнительному примеру второй датчик 159, также в форме датчика с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), обеспечен для определения температуры поверхности нагревателя, используемого для нагрева жидкости в чайнике 101.According to a further example, a second sensor 159, also in the form of a negative temperature coefficient (NTC) sensor, is provided to detect the surface temperature of the heater used to heat the liquid in the kettle 101.

Датчик температуры поверхности выполнен с возможностью измерения температуры поверхности основного нагревателя. Контроллер выполнен с возможностью управления количеством мощности, потребляемой от электрической сети, подаваемой на основной нагреватель, на основании измеренной температуры поверхности.The surface temperature sensor is configured to measure the surface temperature of the main heater. The controller is configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the main heater based on the measured surface temperature.

Предусмотрена система 161 контроля сухого кипячения. Система контроля сухого кипячения использует экспоненциальное соотношение между температурой нагревателя и током утечки нагревателя (система E-fast), чтобы обеспечить тепловую защиту нагревателя (нагревателей) чайника, определяя, работает ли нагреватель (нагреватели) чайника, включенного, когда внутри чайника нет воды. Ток утечки может использоваться в качестве входного сигнала для контроллера, чтобы определить, следует ли отключать нагреватель (нагреватели) во избежание повреждения.A dry boil control system 161 is provided. The Dry Boil Control System uses the exponential relationship between heater temperature and heater leakage current (E-fast system) to provide thermal protection to the kettle heater(s) by detecting whether the kettle heater(s) are operating when the kettle is on when there is no water inside the kettle. The leakage current can be used as an input to the controller to determine if the heater(s) should be turned off to avoid damage.

Основная сборка печатной платы (PCBA, printed circuit board assembly) 163 снабжена микроконтроллером 165, который выполнен с возможностью управления различными процессами на основе команд, которые хранятся в запоминающем устройстве 167. Указанное запоминающее устройство может быть, например, постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) или электрически стираемым программируемым постоянным запоминающим устройством (ЭСППЗУ).The main printed circuit board assembly (PCBA) 163 is provided with a microcontroller 165 which is configured to control various processes based on instructions stored in a memory 167. This memory may be, for example, read only memory (ROM) or electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM).

Другие подсистемы включены следующим образом. Обеспечена система 166 с двумя нагревателями, которая содержит основной нагреватель 167 и гибридный нагреватель 169. Система 166 с двумя нагревателями сообщается с системой 171 управления электроникой. Система 171 управления электроникой имеет силовую PCBA, на которой установлены реле и другие переключатели (например, TRIAC и твердотельные реле) для управления и распределения между нагревателями (167, 169). Линии управления используются для подачи управляющих сигналов на силовую PCBA от микроконтроллера 165 для управления и распределения между нагревателями.Other subsystems are included as follows. A dual heater system 166 is provided that includes a primary heater 167 and a hybrid heater 169. The dual heater system 166 communicates with the electronics control system 171. The electronics control system 171 has a power PCBA on which relays and other switches (eg TRIAC and solid state relays) are mounted for control and distribution between heaters (167, 169). The control lines are used to provide control signals to the power PCBA from the microcontroller 165 for control and distribution between the heaters.

Основной нагреватель 167 может рассматриваться как один нагревательный компонент, который может иметь один или большее количество нагревательных элементов. Аналогично, гибридный нагреватель 169 может рассматриваться как один нагревательный компонент, который может иметь один или большее количество нагревательных элементов. Понятно, что электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости может иметь один основной нагреватель или несколько основных нагревателей. Также будет понятно, что электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости может иметь один гибридный нагреватель или несколько гибридных нагревателей.The main heater 167 may be considered as one heating component, which may have one or more heating elements. Likewise, hybrid heater 169 may be considered as a single heating component that may have one or more heating elements. It will be understood that an electrical household liquid heating apparatus may have one main heater or multiple main heaters. It will also be understood that the electrical household liquid heating apparatus may have one hybrid heater or multiple hybrid heaters.

Обеспечено устройство 173 накопления энергии, которое имеет связанную схему управления, которая сообщается с микроконтроллером 165. Линии управления обозначают, например, состояние заряда устройства накопления энергии или изменение температуры, связанное с устройством накопления энергии. Изменение температуры устройства накопления энергии может быть обнаружено датчиком температуры, таким как, например, инфракрасный датчик.A power storage device 173 is provided that has an associated control circuit that communicates with the microcontroller 165. Control lines indicate, for example, a state of charge of the power storage device or a temperature change associated with the power storage device. The change in temperature of the power storage device may be detected by a temperature sensor such as an infrared sensor, for example.

Устройство накопления энергии и связанная с ним схема управления могут быть расположены внутри корпуса электрического бытового устройства, могут быть интегрированы с корпусом электрического бытового устройства.The energy storage device and its associated control circuit may be located within the housing of the electrical home appliance, may be integrated with the housing of the electrical home appliance.

Согласно одному примеру устройство накопления энергии содержит совокупность блоков конденсаторов и имеет связанный с ним один или большее количество управляющих переключателей, как будет объяснено более подробно ниже. Согласно альтернативному примеру устройство накопления энергии может содержать одно или большее количество устройств с батареей аккумуляторов, причем указанное устройство связано с ними одним или большим количеством управляющих переключателей. Следовательно, устройство накопления энергии может содержать конденсатор, блок конденсаторов, суперконденсатор, блок суперконденсаторов или аккумулятор. Понятно, что может использоваться любая подходящая форма накопления энергии.According to one example, the energy storage device comprises a plurality of capacitor banks and has one or more control switches associated therewith, as will be explained in more detail below. According to an alternative example, the energy storage device may comprise one or more battery devices, said device being associated with them by one or more control switches. Therefore, the energy storage device may comprise a capacitor, a capacitor bank, a supercapacitor, a supercapacitor bank, or a battery. It is understood that any suitable form of energy storage may be used.

Инвертор 175 преобразует энергию постоянного тока (DC, direct current) (то есть выходную мощность) из устройства накопления энергии в энергию переменного тока (AC) (то есть выходную мощность), которая затем используется для нагрева гибридного нагревателя 169.Inverter 175 converts direct current (DC) power (i.e., output power) from the power storage device to alternating current (AC) power (i.e., output power), which is then used to heat hybrid heater 169.

Пользовательский интерфейс (UI, user interface) 177 PCBA соединен с основной PCBA 163 для передачи входных и выходных сигналов между основной PCBA 163 и пользовательским интерфейсом чайника. Например, один или большее количество управляющих сигналов могут генерироваться в UI, когда пользователь выбирает конкретный режим работы. Этот управляющий сигнал (сигналы) передается обратно на основную PCBA 163 на контроллер 165, чтобы дать возможность контроллеру 165 управлять различными компонентами системы в зависимости от генерируемого управляющего сигнала (сигналов).The user interface (UI, user interface) 177 PCBA is connected to the main PCBA 163 to transfer input and output signals between the main PCBA 163 and the user interface of the kettle. For example, one or more control signals may be generated in the UI when a user selects a particular mode of operation. These control signal(s) are passed back to the main PCBA 163 to the controller 165 to enable the controller 165 to control various system components depending on the generated control signal(s).

На фиг. 2 показана блок-схема системы 200 управления мощностью, являющейся частью системы, как описано со ссылкой на фиг. 1В, для управления электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости.In FIG. 2 shows a block diagram of a power control system 200 that is part of the system as described with reference to FIG. 1B to control an electrical household liquid heating apparatus.

Система 200 управления мощностью использует контроллер 165 для управления количеством мощности, подаваемой на каждый из нагревателей (167, 169), посредством управления регулятором мощности 201 (для основного нагревателя 167) и регулятором мощности 203 (для гибридного нагревателя 169) через линии управления между регуляторами (201, 203) и контроллером 165. Линии управления подключены (как также показано на фиг. 1B) между контроллером 165 и устройством 173 накопления энергии и инвертором 175. Каждый регулятор мощности выполнен с возможностью регулирования того, сколько мощности от обеспеченной мощности переменного тока подается на соответствующие нагреватели.Power control system 200 uses controller 165 to control the amount of power supplied to each of the heaters (167, 169) by controlling power controller 201 (for main heater 167) and power controller 203 (for hybrid heater 169) via control lines between the controllers ( 201, 203) and controller 165. Control lines are connected (as also shown in FIG. 1B) between controller 165 and power storage device 173 and inverter 175. Each power controller is configured to control how much power from provided AC power is supplied to appropriate heaters.

В соответствии с режимом работы, когда электрическое бытовое устройство не используется для нагрева жидкости, например, оно находится в режиме ожидания, устройство накопления энергии заряжается под управлением контроллера 165. Управляющие сигналы поступают обратно на дисплей в UI, чтобы информировать пользователя о проценте заряда устройства накопления энергии.According to the mode of operation, when the electric home appliance is not used to heat liquid, such as in standby mode, the power storage device is charged under the control of the controller 165. Control signals are fed back to the display in the UI to inform the user of the storage device's charge energy.

В соответствии с другим режимом работы, под управлением контроллера 165 основной нагреватель 167 получает мощность от источника мощности, потребляемой от электрической сети, посредством системы управления мощностью через регулятор 201 мощности. В этом режиме гибридный нагреватель 169 не потребляет любую энергию от устройства накопления энергии. В соответствии с одним примером 100% доступной мощности потребляется из электрической сети основным нагревателем 167 для нагрева основного нагревателя 167.In accordance with another mode of operation, under the control of the controller 165, the main heater 167 receives power from the power source consumed from the electric network through the power control system through the power controller 201. In this mode, the hybrid heater 169 does not draw any power from the power storage device. According to one example, 100% of the available power is drawn from the mains by the main heater 167 to heat the main heater 167.

Согласно другому режиму работы, под управлением контроллера 165, мощность от устройства накопления энергии может использоваться для нагрева гибридного нагревателя 169 одновременно с нагревом основного нагревателя 169 также под управлением контроллера 165. Контроллер 165 предотвращает зарядку устройства накопления энергии во время этого режима. Контроллер 165 активирует оба нагревательных контура (основной и гибридный) в этом режиме. Вход электрической сети переменного тока (AC) обеспечивает мощность для основного нагревателя 167, в то время как устройство накопления энергии обеспечивает мощность для гибридного нагревателя 169.According to another mode of operation, under the control of the controller 165, power from the power storage device can be used to heat the hybrid heater 169 at the same time as heating the main heater 169 also under the control of the controller 165. The controller 165 prevents the power storage device from charging during this mode. Controller 165 activates both heating circuits (main and hybrid) in this mode. The AC electrical input provides power to the main heater 167 while the energy storage device provides power to the hybrid heater 169.

На фиг. 3А и 3В показаны схемы проводки нагревателя, которые можно использовать для основного нагревателя 167 и гибридного нагревателя 169 в электрическом бытовом устройстве для нагрева жидкости.In FIG. 3A and 3B show heater wiring diagrams that can be used for the main heater 167 and the hybrid heater 169 in an electrical home fluid heating appliance.

На фиг. 3А показана схема 301 проводки нагревателя для основного нагревателя 167. Для основного нагревателя 167 обеспечен один или большее количество нагревательных компонентов (303А, 303В и т.д.), например, нагревательные элементы. Нагревательные компоненты в этом примере являются резистивными нагревательными компонентами. Первый конец каждого нагревательного компонента для основного нагревателя 167 соединен с токоведущей клеммой входной мощности, потребляемой от электрической сети. Второй конец каждого нагревательного компонента для основного нагревателя 167 имеет нейтральное подключение к электрической сети (N_m), которое является общим для всех нагревательных компонентов для основного нагревателя 167. Посредством выборочного включения отдельных нагревательных компонентов можно управлять количеством мощности, подаваемой на основной нагреватель 167 в целом. В качестве альтернативы, контроллер 165 может управлять количеством мощности, подаваемой на один или большее количество нагревательных компонентов, посредством сигналов управления, подаваемых на регулятор 201.In FIG. 3A shows a heater wiring diagram 301 for the main heater 167. One or more heating components (303A, 303B, etc.) such as heating elements are provided for the main heater 167. The heating components in this example are resistive heating components. The first end of each heating component for the main heater 167 is connected to a current-carrying terminal of the input power drawn from the mains. The second end of each heating component for the main heater 167 has a neutral electrical connection (N _m ) that is common to all heating components for the main heater 167. By selectively turning on individual heating components, the amount of power supplied to the main heater 167 as a whole can be controlled. . Alternatively, controller 165 may control the amount of power supplied to one or more heating components via control signals applied to controller 201.

На фиг. 3В показана схема 303 проводки нагревателя для гибридного нагревателя 169. Для гибридного нагревателя 169 обеспечен один или большее количество нагревательных компонентов (305А, 305В и т.д.), например, нагревательные элементы. Нагревательные компоненты в этом примере являются резистивными нагревательными компонентами. Первый конец каждого нагревательного компонента для гибридного нагревателя 169 подключен к токоведущей клемме инвертора 175, который подключен к устройству 173 накопления энергии. Второй конец каждого нагревательного компонента (305А, 305В) имеет нейтральное подключение к гибридной электрической сети (N_H), которое является общим для всех нагревательных компонентов для гибридного нагревателя 169. Посредством выборочного включения отдельных нагревательных компонентов можно управлять количеством мощности, подаваемой на гибридный нагреватель 169 в целом. In FIG. 3B shows a heater wiring diagram 303 for hybrid heater 169. One or more heating components (305A, 305B, etc.) such as heating elements are provided for hybrid heater 169. The heating components in this example are resistive heating components. The first end of each heating component for the hybrid heater 169 is connected to a current-carrying terminal of the inverter 175, which is connected to the power storage device 173. The second end of each heating component (305A, 305B) has a neutral hybrid electrical network (N _H ) connection that is common to all heating components for hybrid heater 169. By selectively turning on individual heating components, the amount of power supplied to hybrid heater 169 can be controlled. generally.

Следовательно, можно видеть, что существуют два отдельных нагревательных контура для основного нагревателя 167 и гибридного нагревателя 169. Каждый из основного нагревателя и гибридного нагревателя имеет набор из одного или большего количества нагревательных элементов или компонентов. Каждый набор нагревательных элементов или компонентов выполнен с возможностью работы с использованием другого источника напряжения.Therefore, it can be seen that there are two separate heating circuits for the main heater 167 and the hybrid heater 169. Each of the main heater and the hybrid heater has a set of one or more heating elements or components. Each set of heating elements or components is configured to operate using a different voltage source.

Согласно одному примеру основной нагреватель 167 может иметь максимальную номинальную мощность 1800 Вт, а гибридный нагреватель 169 может иметь максимальную номинальную мощность 600 Вт. В этом примере каждый из основного нагревателя и гибридного нагревателя может иметь один нагревательный элемент. В другом примере один или оба из основного нагревателя и гибридного нагревателя могут иметь более одного нагревательного элемента.According to one example, the main heater 167 may have a maximum power rating of 1800W and the hybrid heater 169 may have a maximum power rating of 600W. In this example, each of the main heater and the hybrid heater may have one heating element. In another example, one or both of the primary heater and the hybrid heater may have more than one heating element.

На фиг. 4 показан пример системы 401 накопления энергии для применения с электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости.In FIG. 4 shows an example of an energy storage system 401 for use with an electrical household liquid heating device.

Как упомянуто в данном документе, любые подходящие формы накопления энергии могут использоваться для формирования устройства 173 накопления энергии. В этом примере система 401 накопления энергии содержит устройство 173 накопления энергии, которое использует конденсаторы, поскольку они имеют более высокую скорость зарядки и разрядки по сравнению с аккумуляторной технологией. As mentioned herein, any suitable form of energy storage may be used to form the energy storage device 173. In this example, the power storage system 401 includes a power storage device 173 that uses capacitors because they have faster charging and discharging rates compared to battery technology.

Схема показана с блоком 403 конденсаторов, содержащим совокупность конденсаторов 405, расположенных параллельно, и управляющими переключателями (407А, 407В) для подачи дополнительного тока для гибридного нагревателя 169. Один или большее количество конденсаторов могут быть суперконденсаторами.The circuit is shown with a capacitor bank 403 containing a plurality of capacitors 405 arranged in parallel and control switches (407A, 407B) to supply additional current to hybrid heater 169. One or more capacitors may be supercapacitors.

Первый переключатель 407А управляется контроллером 165 для зарядки блока конденсаторов. Второй переключатель 407B управляется контроллером, чтобы разрядить блок конденсаторов, то есть подать мощность на нагрузку (гибридный нагреватель 169). Переключатели (407A, 407B) управляются контроллером 165 с использованием операции «исключающего ИЛИ» (исключающее ИЛИ), чтобы гарантировать, что оба переключателя никогда не открываются или закрываются одновременно.The first switch 407A is controlled by the controller 165 to charge the capacitor bank. The second switch 407B is controlled by the controller to discharge the capacitor bank, that is, to supply power to the load (hybrid heater 169). The switches (407A, 407B) are controlled by the controller 165 using an XOR operation (XOR) to ensure that both switches are never opened or closed at the same time.

Следовательно, можно видеть, что контроллер выполнен с возможностью обеспечить возможность устройству накопления энергии заряжаться от мощности, потребляемой от электрической сети, во время первого режима работы. Кроме того, можно видеть, что контроллер выполнен с возможностью обеспечить возможность устройству накопления энергии подавать накопленную мощность на гибридный нагреватель во время второго режима работы. Гибридный нагреватель является одним из нескольких нагревательных компонентов в электрическом бытовом устройстве.Therefore, it can be seen that the controller is configured to allow the power storage device to be charged from the power drawn from the electrical network during the first mode of operation. In addition, it can be seen that the controller is configured to allow the power storage device to supply stored power to the hybrid heater during the second mode of operation. The hybrid heater is one of several heating components in an electrical home appliance.

Кроме того, можно видеть, что во втором режиме контроллер также может быть выполнен с возможностью решать, превышает ли количество мощности, хранимой в устройстве накопления энергии, заданное пороговое значение, причем это заданное пороговое значение было сохранено, например, в заводских настройках. Если контроллер делает положительное решение, что количество мощности, хранимой в устройстве накопления энергии, выше заданного порогового значения, контроллер может обеспечить возможность устройству накопления энергии подавать накопленную мощность на гибридный нагреватель.In addition, it can be seen that in the second mode, the controller can also be configured to decide whether the amount of power stored in the energy storage device exceeds a predetermined threshold value, and this predetermined threshold value has been stored, for example, in the factory settings. If the controller positively decides that the amount of power stored in the power storage device is above a predetermined threshold, the controller may allow the power storage device to supply the stored power to the hybrid heater.

На фиг. 5 показано расположение схем проводки нагревателя и системы накопления энергии для применения с электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости. Это расположение показывает, как основные нагревательные элементы 501 или компоненты чередуются с гибридными нагревательными элементами 503 или компонентами внутри основания 505 электрического бытового устройства.In FIG. 5 shows the wiring diagrams of a heater and energy storage system for use with an electric household liquid heating device. This arrangement shows how the main heating elements 501 or components alternate with the hybrid heating elements 503 or components within the base 505 of the electric home appliance.

На фиг. 6 показана схема 600 процесса для применения в электрическом бытовом устройстве.In FIG. 6 shows a process diagram 600 for an electrical home appliance application.

Указанный процесс начинается на этапе 601. На этапе 603 контроллер первоначально проверяет, чтобы определить, снабжается ли электропитанием электрическое бытовое устройство с помощью источника мощности, потребляемой от электрической сети. Когда контроллер определяет, что электропитание подключено, впоследствии устройство накопления энергии заряжается на этапе 605.Said process begins at step 601. At step 603, the controller initially checks to determine if the electrical home appliance is powered by a power source drawn from the mains. When the controller determines that power is on, the power storage device is subsequently charged at step 605.

Контроллер выполняет тест уровня заряда устройства накопления энергии на этапе 607, чтобы определить, находится ли уровень заряда устройства накопления энергии на или выше предварительно заданного порогового уровня заряда на этапе 607. Например, предварительно заданный пороговый уровень заряда может быть запрограммирован на 40% от максимального уровня заряда, обеспечивающего возможность использовать устройство накопления энергии, даже когда оно не полностью заряжено. Если контроллер определяет, что устройство накопления энергии находится ниже предварительно заданного порогового уровня заряда (например, ниже 40% от максимального уровня заряда), тогда контроллер управляет UI электрического бытового устройства, чтобы гарантировать, что имеется один режим нагрева воды или имеются ограниченное число режимов нагрева, доступные пользователю для выбора в UI на этапе 609. В этом примере на этапе 609 становится доступным один режим нагрева воды «Стандартное кипячение», причем этот режим описан ниже со ссылкой на фиг. 7C. Контроллер продолжает заряжать устройство накопления энергии на этапе 605, пока пользователь не выберет доступную опцию режима, используя UI.The controller performs a power storage device charge level test at step 607 to determine if the power storage device charge level is at or above a predetermined threshold charge level at step 607. For example, a predetermined threshold charge level can be programmed at 40% of the maximum level. charge that allows the power storage device to be used even when it is not fully charged. If the controller determines that the energy storage device is below a predetermined threshold charge level (for example, below 40% of the maximum charge level), then the controller controls the UI of the electrical home appliance to ensure that there is one water heating mode or there are a limited number of heating modes. , available to the user for selection in the UI at step 609. In this example, at step 609, one water heating mode "Standard boil" becomes available, this mode is described below with reference to FIG. 7C. The controller continues to charge the power storage device at step 605 until the user selects an available mode option using the UI.

Когда контроллер определяет из теста уровня заряда устройства накопления энергии, что уровень заряда устройства накопления энергии превышает 40% от максимального уровня заряда, контроллер управляет UI электрического бытового устройства, чтобы сделать доступными другие режимы нагрева воды для выбора пользователем в UI, как показано на этапе 611. Эти режимы нагрева включают «Стандартное кипячение», «Быстрое кипячение» и «Быстрое и точное кипячение», как описано ниже со ссылкой на фиг. 7А-7С. Понятно, что минимальный пороговый уровень заряда может быть больше или меньше 40%, например, 20%, 30%, 50%, 60%, 70% и т.д., а также любые значения между ними.When the controller determines from the power storage device charge level test that the power storage device charge level exceeds 40% of the maximum charge level, the controller controls the UI of the electric home appliance to make available other water heating modes for selection by the user in the UI, as shown in step 611 These heating modes include "Standard Boil", "Fast Boil" and "Fast and Precise Boil" as described below with reference to FIG. 7A-7C. It is understood that the minimum threshold charge level may be greater than or less than 40%, such as 20%, 30%, 50%, 60%, 70%, etc., and any value in between.

На этапе 613 пользователь выбирает опцию режима, используя UI. На этапе 615 контроллер запускает процесс проверки накипи, чтобы определить, следует ли очищать электрическое бытовое устройство для удаления излишков накипи. Если контроллер определяет наличие накипи, на UI отправляется управляющий сигнал, чтобы на этапе 617 указать на дисплее пользователю, что прибор следует очистить. Кроме того, электрическое бытовое устройство не запускает режим нагрева, выбранный пользователем на этапе 613, но вместо этого завершает процесс и переводит электрическое бытовое устройство обратно в режим ожидания, и процесс заканчивается на этапе 619. Проверка накипи выполняется контроллером после того, как пользователь выбрал опцию на этапе 613, потому что основной нагреватель должен быть нагрет, чтобы контроллер выполнил проверку накипи. Если на основном нагревателе имеется накипь, то эта накипь будет действовать как теплоизоляционное покрытие, и температура датчика с NTC для жидкости будет существенно отличаться от температуры датчика с NTC для поверхности нагревателя и, следовательно, может влиять на работу для выбранного режима нагрева.At block 613, the user selects a mode option using the UI. At step 615, the controller starts a scale check process to determine whether the electrical home appliance should be cleaned to remove excess scale. If the controller determines that scale is present, a control signal is sent to the UI to indicate to the user at step 617 on the display that the appliance should be cleaned. In addition, the electrical home appliance does not start the heating mode selected by the user at step 613, but instead ends the process and puts the electrical home appliance back into standby mode, and the process ends at step 619. The scale check is performed by the controller after the user has selected the option at step 613 because the main heater must be heated in order for the controller to perform a scale check. If there is scale on the main heater, the scale will act as an insulating coating and the temperature of the liquid NTC sensor will be significantly different from the temperature of the NTC sensor on the surface of the heater and therefore may affect the operation for the selected heating mode.

Если контроллер определяет, что накипь отсутствует, электрическое бытовое устройство нагревает воду на этапе 621, используя режим, выбранный на этапе 613 (например, «Стандартное кипячение», «Быстрое кипячение» или «Быстрое и точное кипячение»), а затем, после завершения, переводит электрическое бытовое устройство обратно в режим ожидания, и процесс заканчивается на этапе 619.If the controller determines that no scale is present, the electrical home appliance heats the water in step 621 using the mode selected in step 613 (for example, "Standard boil", "Fast boil" or "Fast and precise boil"), and then, after completion , puts the electrical home appliance back into standby mode, and the process ends at step 619.

На фиг. 7 показан профиль процесса нагрева, называемый «Быстрое кипячение», который управляется контроллером, когда пользователь выбирает этот режим работы на этапе 613 в процессе, показанном на фиг. 6. Этот процесс предоставляет пользователю возможность нагрева жидкости, который нагревает жидкость до желаемой температуры как можно быстрее.In FIG. 7 shows a heating process profile called "Fast Boil" that is controlled by the controller when the user selects this mode of operation at step 613 in the process shown in FIG. 6. This process provides the user with a fluid heating option that heats the fluid to the desired temperature as quickly as possible.

Понятно, что желаемой температурой может быть одно значение температуры, запрограммированное в контроллере, например, значение, близкое к точке кипения или близкое к ней, например, 100 градусов Цельсия. Также следует понимать, что в качестве альтернативы желаемая температура может быть установлена пользователем с использованием UI электрического бытового устройства. В этой альтернативе желаемое значение температуры может, после выбора пользователем, быть сохранено в запоминающем устройстве для контроллера, чтобы считывать и использовать для определения того, была ли достигнута желаемая температура жидкости, на основе измеренной температуры воды.It is understood that the desired temperature may be one temperature value programmed into the controller, such as a value close to or near the boiling point, such as 100 degrees Celsius. It should also be understood that, alternatively, the desired temperature may be set by the user using the UI of the electrical home appliance. In this alternative, the desired temperature value may, after selection by the user, be stored in a memory for the controller to read and use to determine if the desired fluid temperature has been reached based on the measured water temperature.

Процесс на фиг. 7 описан со ссылкой на следующие этапы процесса. Каждый этап, описанный ниже, обозначен как число в кружке на фиг. 7.The process in Fig. 7 is described with reference to the following process steps. Each step described below is indicated by a circled number in FIG. 7.

ЭТАП 1. Контроллер для проверки начальных условий и целей тестирования подает заданный процент мощности на основной нагреватель 167 на уровне процента, намного меньшем, чем уровень, применяемый при нагреве жидкости. Например, мощность, подаваемая во время тестирования, может быть установлена на уровне 10% от максимальной мощности, используемой для нагрева жидкости с помощью электрического бытового устройства. Понятно, что могут использоваться другие более низкие или более высокие процентные значения, такие как 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 11% и т.д. Низкий уровень мощности, применяемый в течение этого испытательного периода, относится к заданному периоду времени, например, 5 секунд.STEP 1. The controller, for verification of initial conditions and test purposes, applies a predetermined percentage of power to the main heater 167 at a percentage level much less than the level used when heating the liquid. For example, the power supplied during testing may be set to 10% of the maximum power used to heat a liquid with an electrical home appliance. It is understood that other lower or higher percentages may be used, such as 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 11%, etc. The low power level applied during this test period refers to a predetermined period of time, eg 5 seconds.

В промежутке от 0 секунд до 5 секунд контроллер проводит тест на предотвращение сухого кипячения на основе тока утечки E-fast в нагревательном узле, чтобы определить, используется ли прибор без достаточного количества помещенной в нем жидкости. Ток утечки обеспечивается для цифрового определения того, есть ли сухое кипячение или нет.Between 0 seconds and 5 seconds, the controller performs a dry boil prevention test based on the E-fast leakage current in the heater assembly to determine if the appliance is being used without sufficient liquid placed in it. A leakage current is provided to digitally determine if there is a dry boil or not.

ЭТАП 2. По истечении 5 секунд, если доступен дополнительный датчик температуры с NTC для поверхности нагревателя, температура поверхности нагревателя определяется и используется вместо или в дополнение к току утечки E-fast, чтобы определить, происходит ли сухое кипячение. Если температура датчика с NTC для поверхности нагревателя составляет ΔT<130°C, то сухое кипячение не отмечается. STEP 2. After 5 seconds, if an optional NTC temperature sensor is available for the heater surface, the heater surface temperature is detected and used instead of or in addition to the E-fast leakage current to determine if dry boil occurs. If the temperature of the NTC sensor for the heater surface is ΔT<130°C, no dry boiling occurs.

В одном варианте осуществления датчик с NTC для жидкости используется для обнаружения сухого кипячения, однако, поскольку существует задержка во времени для передачи тепла от нагревательного элемента к датчику с NTC для жидкости, то обнаружение и отметка сухого кипячения не так быстро и эффективно по сравнению с датчиком с NTC для нагревательной поверхности. Если температура датчика с NTC для жидкости возрастает при ΔT<100°C, (или альтернативное значение, запрограммированное во время изготовления или установленное пользователем), например, после 5-секундного периода нагрева, то определяется, что электрическое бытовое устройство не делает попытку «сухого кипячения». Если обнаружено сухое кипячение (см. ЭТАП 3), контроллер выключает электрическое бытовое устройство или переводит его в режим ожидания.In one embodiment, a liquid NTC sensor is used to detect dry boil, however, because there is a time delay for heat transfer from the heating element to the liquid NTC sensor, dry boil detection and indication is not as fast and efficient as compared to the sensor. with NTC for heating surface. If the temperature of the liquid NTC sensor rises at ΔT<100°C, (or an alternative value programmed at the time of manufacture or set by the user), for example, after a 5 second warm-up period, then it is determined that the electrical home appliance is not attempting to dry boiling". If a dry boil is detected (see STEP 3), the controller turns off the electrical home appliance or puts it into standby mode.

ЭТАП 3. После 5-секундной пробы вычисляется приблизительное количество жидкости в электрическом бытовом устройстве. Уравнение, используемое контроллером, имеет вид

, где -

градиент температуры (в данном примере небольшой градиент от комнатной температуры до температуры через 5 секунд),

- масса воды,

- постоянная,

- поданная мощность к нагревательному элементу и

- время, используемое для первоначального приложения мощности к основному нагревателю (в этом примере 5 секунд). Таким образом, переставив уравнение, может быть вычислена

. Если

определяется контроллером как ниже заданного порогового значения, то контроллер переключает электрическое бытовое устройство в режим ожидания и отображает предупреждающее сообщение в UI. В противном случае запускается этап 4, включая вычисления, приведенные ниже.STEP 3. After a 5 second test, the approximate amount of liquid in the electrical home appliance is calculated. The equation used by the controller is

, where -

temperature gradient (in this example, a small gradient from room temperature to temperature after 5 seconds),

- mass of water

- constant,

is the power supplied to the heating element and

is the time used to initially apply power to the main heater (5 seconds in this example). Thus, by rearranging the equation, one can calculate

. If a

is determined by the controller to be below a predetermined threshold, the controller switches the electrical home appliance to standby mode and displays a warning message on the UI. Otherwise, step 4 starts, including the calculations below.

Контроллер рассчитывает повышение ΔT температуры, далее выводит приблизительное содержание воды в электрическом бытовом устройстве, а затем приблизительное время Tc для кипячения. Известна конечная желаемая температура, а также начальная комнатная температура и ΔT в течение 5-секундного периода. Таким образом, желаемая температура минус ΔT в течение 5-секундного периода, минус комнатная температура, дает ΔT для конечной температуры. Следовательно, уравнение может быть перестроено для вычисления времени для кипячения, в дополнение к обнаружению кипения датчиком с NTC для жидкости. Это обеспечивает дублирование в случае сбоя или неточности датчика с NTC.The controller calculates the temperature rise ΔT, then outputs the approximate water content of the electric home appliance, and then the approximate time Tc for boiling. The final desired temperature is known as well as the initial room temperature and ΔT over a 5 second period. Thus, the desired temperature minus ΔT over a 5 second period, minus room temperature, gives ΔT for the final temperature. Therefore, the equation can be rearranged to calculate the time to boil, in addition to detecting the boil with an NTC sensor for the liquid. This provides redundancy in case of failure or inaccuracy of the NTC sensor.

ЭТАП 4. Если контроллер 165 определяет, что в электрическом бытовом устройстве достаточно жидкости, или, наоборот, определяет, что в электрическом бытовом устройстве недостаточно жидкости, контроллер переключает 100% доступной мощности, потребляемой от электрической сети, на основной нагреватель 167.STEP 4. If the controller 165 determines that there is enough liquid in the electrical home appliance, or conversely determines that there is not enough liquid in the electrical home appliance, the controller switches 100% of the available power drawn from the mains to the main heater 167.

ЭТАП 5. Контроллер 165 переключает 100% доступной мощности в устройстве накопления энергии на гибридный нагреватель 169.STEP 5. The controller 165 switches 100% of the available power in the power storage device to the hybrid heater 169.

ЭТАП 6. Когда оба нагревателя (167, 169) работают, контроллер 165 непрерывно контролирует температуру датчика с NTC для жидкости, обеспечиваемую датчиком 157 температуры жидкости.STEP 6. When both heaters (167, 169) are operating, controller 165 continuously monitors the fluid NTC sensor temperature provided by fluid temperature sensor 157.

ЭТАП 7. Если контроллер определяет, что показание датчика с NTC для жидкости достигло заданной желаемой температуры, или определяет, что показание температуры датчика с NTC для жидкости не увеличилось в течение заданного периода времени, например, 5 секунд, контроллер 165 прекращает подачу мощности на оба нагревателя (167, 169). Проверка, чтобы определить, не повышалась ли температура в течение заданного периода времени, делается для того, чтобы определить, достигла ли температура жидкости насыщения, то есть достигла ли она пика, зависящего от жидкости и условий окружающей среды, и, таким образом, впоследствии остановить процесс нагрева. Например, на больших высотах температура воды может никогда не достигать 100 градусов Цельсию и может кипеть, например, при 98 градусах Цельсия.STEP 7. If the controller determines that the fluid NTC sensor reading has reached the predetermined desired temperature, or determines that the fluid NTC sensor temperature reading has not increased within a predetermined period of time, such as 5 seconds, the controller 165 stops powering both heater (167, 169). A check to determine if the temperature has not risen for a given period of time is done in order to determine if the liquid temperature has reached saturation, that is, if it has reached a peak depending on the liquid and environmental conditions, and thus subsequently stop heating process. For example, at high altitudes, the water temperature may never reach 100 degrees Celsius and may boil at, for example, 98 degrees Celsius.

Следовательно, контроллер управляет количеством мощности, потребляемой от электрической сети, и подаваемой в основной нагреватель, на основе определения того, достигла ли измеренная температура жидкости заданной пороговой температуры. Также, в качестве альтернативы, контроллер управляет количеством мощности, потребляемой от электрической сети, и подаваемой в основной нагреватель, на основе определения того, не была ли измеренная температура жидкости увеличена в течение заданного периода времени.Therefore, the controller controls the amount of power drawn from the electrical network and supplied to the main heater based on determining whether the measured liquid temperature has reached a predetermined threshold temperature. Also, alternatively, the controller controls the amount of power drawn from the electrical network and supplied to the main heater based on determining whether the measured liquid temperature has not been increased within a predetermined period of time.

ЭТАП 8. После завершения этапа 7 контроллер отключает мощность, подаваемую на основной нагреватель и гибридный нагреватель.STEP 8. After the completion of step 7, the controller turns off the power supplied to the main heater and the hybrid heater.

На фиг. 8 показан профиль процесса нагрева, называемый «Быстрое и Точное кипячение», который используется контроллером, когда пользователь выбирает этот режим работы на этапе 613 в процессе, показанном на фиг. 6. Этот процесс является более точным при достижении желаемой (целевой) температуры, так как меньше мощности подводится ближе к желаемой температуре, и поэтому меньше вероятность превышения желаемой температуры во время процесса нагрева. Например, этот режим может быть желательным, когда пользователь хочет нагревать воду до температуры менее 100 градусов Цельсия.In FIG. 8 shows a heating process profile called "Fast and Precise Boiling" that is used by the controller when the user selects this mode of operation at step 613 in the process shown in FIG. 6. This process is more accurate in reaching the desired (target) temperature, since less power is delivered closer to the desired temperature and therefore less likely to exceed the desired temperature during the heating process. For example, this mode may be desirable when the user wants to heat water to less than 100 degrees Celsius.

В соответствии с этим процессом этапы 1-6, как описано выше со ссылкой на режим «Быстрого кипячения», описанный со ссылкой на фиг. 7, также выполняются контроллером в этом режиме «Быстрого и Точного кипячения».According to this process, steps 1-6, as described above with reference to the "Fast Boil" mode described with reference to FIG. 7 are also performed by the controller in this "Fast and Precise Boil" mode.

Этапы 7 и 8 режима «Быстрого кипячения» заменяются следующими 3 этапами 7B, 8B и 9B и показаны на фиг. 8 в виде ссылок в кружках.Steps 7 and 8 of the Fast Boil mode are replaced by the next 3 steps 7B, 8B and 9B and are shown in FIG. 8 as links in circles.

ЭТАП 7B. Уравнение используется для вычисления времени, чтобы продолжать подавать процент тепла от нагревательного элемента;

. Где

- конечная желаемая температура,

- температура после этапа 3 (в этом примере 5 секунд),

- начальная температура (температура окружающей среды/начальная температура),

- потребляемая мощность в ваттах основного нагревателя,

- потребляемая мощность в ваттах гибридного нагревателя,

- вычисленное время для кипячения.

.STEP 7B. The equation is used to calculate the time to continue supplying the percentage of heat from the heating element;

. Where

- final desired temperature,

- temperature after step 3 (in this example 5 seconds),

- initial temperature (ambient temperature/initial temperature),

- power consumption in watts of the main heater,

is the power consumption in watts of the hybrid heater,

- calculated time for boiling.

.

ЭТАП 8B. Гибридный нагреватель отключается контроллером в момент времени (t) =

. Понятно, что на этом этапе мощность основного нагревателя, которая подается, может составлять 100% доступной мощности или менее 100% доступной мощности, чтобы обеспечить точное достижение желаемой температуры. Количество мощности для основного нагревателя будет зависеть по меньшей мере от желаемой температуры и температуры, которую вода достигла, когда отключается гибридное питание.STEP 8B. The hybrid heater is turned off by the controller at time (t) =

. It is understood that at this stage, the power of the main heater that is supplied may be 100% of the available power, or less than 100% of the available power, to ensure that the desired temperature is reached exactly. The amount of power for the main heater will depend on at least the desired temperature and the temperature that the water has reached when the hybrid power is turned off.

ЭТАП 9B. Основной нагреватель отключается контроллером, когда достигается заданная температура с применяемым смещением. Смещение может, например, составлять 5 градусов Цельсия. Следует понимать, что значение смещения предварительно программируется в электрическом бытовом устройстве во время изготовления и что значение смещения может быть любым другим подходящим значением.STEP 9B. The main heater is turned off by the controller when the set temperature is reached with the offset applied. The offset may, for example, be 5 degrees Celsius. It should be understood that the offset value is pre-programmed into the electrical home appliance at the time of manufacture and that the offset value may be any other suitable value.

На фиг. 9 показан профиль процесса, называемый «Стандартное кипячение», который используется контроллером, когда пользователь выбирает этот режим работы на этапе 613 в процессе, показанном на фиг. 6.In FIG. 9 shows a process profile called "Standard Boil" that is used by the controller when the user selects this mode of operation at step 613 in the process shown in FIG. 6.

Согласно этому процессу нагревается только основной нагреватель 167. Этапы 1-4, как описано выше со ссылкой на режим «Быстрого кипячения» выполняются контроллером в этом режиме «Стандартного кипячения».According to this process, only the main heater 167 is heated. Steps 1-4, as described above with reference to the Fast Boil mode, are performed by the controller in this Standard Boil mode.

Новые этапы 5C, 6C, 7C и 8C реализованы для замены этапов 5-8, описанных выше в отношении режима «Быстрого кипячения».New steps 5C, 6C, 7C and 8C are implemented to replace steps 5-8 described above with respect to the Fast Boil mode.

ЭТАП 5C. Контроллер 165 подает 100% мощности, потребляемой от электрической сети, на основной нагреватель, пока не будет достигнута заданная температура с примененным смещением. Смещение может, например, составлять 5 градусов Цельсия. Следует понимать, что значение смещения предварительно программируется в электрическом бытовом устройстве во время изготовления и что значение смещения может быть любым другим подходящим значением. STAGE 5C. The controller 165 supplies 100% of the power drawn from the mains to the main heater until the set temperature is reached with the offset applied. The offset may, for example, be 5 degrees Celsius. It should be understood that the offset value is pre-programmed into the electrical home appliance at the time of manufacture and that the offset value may be any other suitable value.

ЭТАП 6С. После этапа 5С контроллер 165 подает уменьшенное количество мощности на основной нагреватель. Например, 60% доступной мощности подается на основной нагреватель, чтобы обеспечить возможность нагревателю нагревать жидкость, чтобы она достигла заранее определенной (например, выбранной) температуры.STEP 6C. After step 5C, controller 165 supplies a reduced amount of power to the main heater. For example, 60% of the available power is applied to the main heater to allow the heater to heat the liquid to a predetermined (eg, selected) temperature.

ЭТАП 7С. Если контроллер 165 определяет, что показание датчика с NTC для жидкости достигло заданной желаемой температуры, или определяет, что показание температуры датчика с NTC для жидкости не увеличилось в течение заданного периода времени, например, 5 секунд, контроллер 165 прекращает подачу мощности на основной нагреватель 167, 169.STAGE 7C. If the controller 165 determines that the fluid NTC sensor reading has reached a predetermined desired temperature, or determines that the fluid NTC sensor temperature reading has not increased within a predetermined period of time, such as 5 seconds, the controller 165 stops powering the main heater 167 , 169.

ЭТАП 8C. Контроллер 165 прекращает подачу мощности на основной нагреватель.STAGE 8C. The controller 165 stops power supply to the main heater.

С точки зрения приоритета операций для управления мощностью с помощью контроллера, следующая иерархия представлена в качестве одного примера. Функциональным приоритетом системы для определения того, каким образом мощность должна быть подана на нагреватели, может быть, например (в порядке наивысшего приоритета), i) определение сухого кипячения с использованием обнаружения сигнала E-fast, ii) определение, является ли устройство накопления энергии заряженным, iii) определение того, достигла ли измеренная температура поверхности нагревателя (датчиком с NTC для поверхности) пороговой температуры поверхности нагревателя, и iv) определение того, достигла ли измеренная температура жидкости (датчиком с NTC для жидкости) пороговой температуры жидкости.In terms of operation priority for power control by the controller, the following hierarchy is presented as one example. The functional priority of the system for determining how power should be applied to the heaters could be, for example (in order of highest priority), i) determining dry boil using E-fast signal detection, ii) determining if the energy storage device is charged , iii) determining if the measured heater surface temperature (by the NTC sensor for the surface) has reached the threshold temperature of the heater surface, and iv) determining if the measured fluid temperature (by the NTC sensor for the liquid) has reached the threshold liquid temperature.

С точки зрения управления условиями для зарядки или использования устройства накопления энергии с использованием контроллера, следующая иерархия представлена в качестве одного примера. Функциональный приоритет, который следует применить, например, (в порядке наивысшего приоритета в первую очередь) является: i) предотвращение перегрева путем измерения того, находится ли нагреватель в заданном температурном диапазоне с использованием измеренной температуры поверхности нагревателя (датчиком с NTC для поверхности), ii) предотвращение полной разрядки устройства накопления энергии путем прекращения подачи устройством накопления энергии мощности на гибридный нагреватель при обнаружении того, что уровень заряда ниже заданного порога разрядки, и iii) предотвращения излишней зарядки устройства накопления энергии путем прекращения зарядки устройства накопления энергии при обнаружении того, что уровень заряда достиг заданного максимального порога заряда.From the point of view of controlling conditions for charging or using a power storage device using a controller, the following hierarchy is presented as one example. The functional priority to be applied, for example, (in order of highest priority first) is: i) preventing overheating by measuring whether the heater is within a given temperature range using the measured heater surface temperature (NTC sensor for surface), ii ) preventing the power storage device from being completely discharged by stopping the power storage device from supplying power to the hybrid heater when it detects that the charge level is below a predetermined discharge threshold, and iii) preventing overcharging the power storage device by stopping charging the power storage device when it detects that the level charge has reached the set maximum charge threshold.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

Описанные устройства применимы к отраслям с электрическим бытовым устройством для нагрева жидкости и, в частности, к отраслям, которые производят электрические бытовые устройства для нагрева жидкости для приготовления напитка.The described apparatuses are applicable to industries with an electrical household liquid heating apparatus, and in particular to industries that manufacture electrical household apparatuses for heating a beverage preparation liquid.

Вышеизложенное описывает только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, и в него могут быть внесены модификации и/или изменения без отклонения от объема и сущности изобретения, причем варианты осуществления являются иллюстративными, а не ограничивающими.The foregoing describes only some embodiments of the present invention, and modifications and/or changes may be made to it without deviating from the scope and spirit of the invention, and the embodiments are illustrative and not restrictive.

В контексте данного описания слово «содержащий» означает «включающий в основном, но не обязательно исключительно» или «имеющий» или «включающий», а не «состоящий только из». Вариации слова «содержащий», такие как «содержит» и «содержать», имеют соответственно различные значения.In the context of this description, the word "comprising" means "including mainly, but not necessarily exclusively" or "having" or "including" and not "consisting only of". Variations of the word "comprising" such as "contains" and "comprise" have different meanings, respectively.

Claims

1. An electrical household device for heating a liquid for preparing a drink, comprising:

a plurality of heating components for heating a liquid, wherein at least the first of the plurality of heating components is supplied with power using the power consumed from the electrical network,

power control system, wherein the power control system comprises:

controller, and

energy storage device,

wherein the controller is configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first of the plurality of heating components, and additionally configured to control the amount of accumulated power from the energy storage device, which should be supplied to at least the second of the plurality of heating components,

wherein the power control system or electrical home appliance also comprises a power controller, the power controller being configured to control how much power is applied to at least a second of the plurality of heating components.

2. An electrical household device for heating a liquid according to claim 1, characterized in that the controller is configured during the first mode of operation to enable the energy storage device to be charged from the power consumed from the electrical network, and, during the second mode of operation, to enable the power storage device to supply the stored power to at least a second of the plurality of heating components.

3. An electric household liquid heating device according to claim 2, characterized in that in the second mode, the controller is further configured to determine whether the amount of power stored in the energy storage device is above a predetermined threshold value, and if positive, enabling the power storage device to supply the stored power to at least a second of the plurality of heating components.

4. The electrical household liquid heating apparatus of claim 1, further comprising an inverter, wherein the inverter is configured to convert the DC output from the energy storage device to AC output, and said power controller is configured to control how much power of the AC output power is applied to at least a second of the plurality of heating components.

5. An electric household liquid heating device according to claim 1, characterized in that the electric household liquid heating device comprises two heating components, said two heating components alternating with each other.

6. An electrical household liquid heating device according to claim 1, characterized in that the energy storage device comprises at least one of a capacitor, a capacitor bank, a supercapacitor, a supercapacitor stack, or a battery.

7. The electrical household liquid heating apparatus of claim. 1, further comprising a liquid temperature sensor, wherein the liquid temperature sensor is configured to measure the temperature of the liquid being heated by the electrical household liquid heating apparatus, the controller is further configured to control the amount power supplied to at least one of the plurality of heating components based on the measured liquid temperature.

8. An electrical household liquid heating device according to claim 1, characterized in that the controller is further configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first heating component based on the temperature of the liquid.

9. An electrical household liquid heating device according to claim 1, characterized in that the controller is further configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first heating component based on i) determining whether the measured temperature of the liquid has reached a predetermined a temperature threshold; or ii) determining that the measured fluid temperature has not increased within a predetermined period of time.

10. A power control system for use in an electrical household appliance for heating a beverage preparation liquid, wherein the electrical household fluid heating apparatus comprises a plurality of heating components for heating the liquid, the power control system comprising:

controller and

energy storage device,

wherein the controller is configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first of the plurality of heating components, and additionally configured to control the amount of power from the energy storage device, which is supplied to at least the second of the plurality of heating components,

11. The power control system according to claim 10, characterized in that the controller is configured during the first mode of operation to enable the energy storage device to be charged from the power consumed from the electrical network, and, during the second mode of operation, to enable the energy storage device supplying the stored power to at least a second of the plurality of heating components.

12. The power control system of claim. 11, characterized in that in the second mode, the controller is further configured to determine whether the amount of power stored in the power storage device is above a predetermined threshold value, and if positive, enabling the power storage device supplying the stored power to at least a second of the plurality of heating components.

13. The power control system of claim 10, further comprising an inverter, wherein the inverter is configured to convert DC output power from the power storage device to AC output power, and said power controller is configured to control how much power from the power output alternating current is applied to at least the second of the plurality of heating components.

14. The power control system according to claim 10, characterized in that the energy storage device comprises at least one of a capacitor, a capacitor bank, a supercapacitor, a supercapacitor stack, or a battery.

15. The power control system of claim. 10, characterized in that the controller is further configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first heating component based on the temperature of the liquid in the electrical household liquid heating device.

16. The power control system according to claim 10, characterized in that the controller is further configured to control the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first heating component based on i) determining whether the measured liquid temperature has reached a predetermined temperature threshold, or ii) determining that the measured liquid temperature has not increased within a predetermined period of time.

17. A method for controlling the power supply to a domestic beverage preparation liquid heating apparatus, comprising the steps of:

controlling the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first of the plurality of heating components in the electrical household liquid heating apparatus, and

controlling the amount of stored power in the energy storage device integrated with the electrical household device for heating liquid supplied to at least the second of the plurality of heating components, while also controlling how much power is supplied to at least the second of the plurality of heating components.

18. The method of claim 17, further comprising the steps of allowing, during the first mode of operation, the power storage device to charge from power drawn from the electrical grid, and allowing, during the second mode of operation, the power storage device to supply the stored power on at least a second of the plurality of heating components.

19. The method of claim 17, further comprising the steps of determining, in the second mode, whether the amount of power stored in the power storage device is above a predetermined threshold value, and if determined positively, allowing the power storage device to supply the stored power to at least least the second of the set of heating components.

20. The method of claim 17, further comprising the steps of converting the DC output from the energy storage device to AC output, and adjusting how much of the AC output is applied to at least a second of the plurality of heating components.

21. The method of claim 17, further comprising the steps of measuring the temperature of the liquid being heated by the electrical household liquid heating apparatus and controlling the amount of power supplied to at least one of the plurality of heating components based on the measured temperature of the liquid.

22. The method of claim 17, further comprising the step of controlling the amount of power drawn from the electrical network supplied to the first heating component based on the temperature of the fluid.

23. The method of claim 17, further comprising the step of controlling the amount of power drawn from the electrical network supplied to the first heating component based on i) determining whether the measured fluid temperature has reached a predetermined temperature threshold, or ii) determining whether that the measured fluid temperature has not increased within a given period of time.

24. A microcontroller-readable medium containing a program recorded thereon, said program being configured to cause the microcontroller to execute a procedure for controlling the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first of a plurality of heating components in an electrical household liquid heating device, and controlling the amount of stored power in an energy storage device integrated with an electrical household device for heating a liquid supplied to at least a second of a plurality of heating components, wherein the power controller is configured to control how much power is applied to at least a second of a plurality of heating components .

25. A microcontroller-readable medium according to claim 24, characterized in that the program is designed in such a way as to cause the microcontroller to perform a procedure that allows, during the first mode of operation, the energy storage device to be charged from the power consumed from the electrical network, and provides the ability, during the second mode of operation, the energy storage device to supply the stored power to at least a second of the plurality of heating components.

26. A microcontroller-readable medium according to claim 24, characterized in that the program is executed in such a way as to cause the microcontroller to perform a procedure determining, in the second mode, whether the amount of power stored in the energy storage device is higher than a predetermined threshold value, and with a positive determining, enabling the energy storage device to supply the stored power to at least a second of the plurality of heating components.

27. The microcontroller-readable medium of claim. 24, wherein the program is configured to cause the microcontroller to execute a procedure for controlling the amount of power consumed from the electrical network supplied to the first heating component, based on the temperature of the liquid in the electrical household heating device. liquids.

28. The microcontroller-readable medium of claim 24, wherein the program is configured to cause the microcontroller to execute a procedure to control the amount of power drawn from the electrical network supplied to the first heating component based on i) determining whether the sensed temperature is liquid reaching a predetermined temperature threshold, or ii) determining that the measured liquid temperature has not increased within a predetermined period of time.