Induktionsenergieübertragungssystem
Die Erfindung betrifft ein Induktionsenergieübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines Induktionsenergieübertragungssystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Induktionsenergieübertragungssysteme zur in duktiven Übertragung von Energie von einer Primärspule einer Versorgungseinheit auf eine Sekundärspule eines Haushaltskleingeräts 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 Haushalts kleingeräten, beispielsweise einem Mixer, vorgesehen ist. Eine induktiv durch eine Pri märspule des Induktionskochfelds bereitgestellte Energie wird dabei teilweise auf eine in dem Haushaltskleingerät integrierte Sekundärspule übertragen.
Angesichts der sehr großen Anzahl von verschiedenen auf dem Markt verfügbaren Haus haltskleingeräten, welche induktiv mit Energie versorgbar sind und zum Teil sehr unter schiedliche Leistungsanforderungen haben, ergibt sich bei bisher bekannten Induktionse nergieübertragungssystemen die Problematik, für jedes Haushaltskleingerät eine indivi duelle und bedarfsgerechte Steuerung der induktiv bereitgestellten Energie zu ermögli chen. Bei bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik ist es bisher nicht möglich, eine kontinuierliche induktive Energieversorgung über ein gesamtes Leistungsspektrum zu erreichen, wodurch eine Flexibilität von Nutzern im Hinblick auf einen Einsatz ver schiedener Haushaltskleingeräte mit verschiedenen Leistungsanforderungen nachteilig stark eingeschränkt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, ein gattungsgemäßes System mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einem Induktionsenergieübertragungssystem, insbesondere Induktionsgarsystem, mit einer Versorgungseinheit, welche zumindest ein Versorgungsin-
duktionselement zur induktiven Bereitstellung von Energie und zumindest eine Wechsel richtereinheit zum Betrieb des Versorgungsinduktionselements aufweist, mit zumindest einem Haushaltskleingerät, welches zumindest ein Aufnahmeinduktionselement zu einem Empfang der induktiv bereitgestellten Energie aufweist, und mit einer Steuereinheit zur Steuerung der Wechselrichtereinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in wenigstens einem Betriebszustand zu einer Einstellung einer Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät eine Bereitstel lung von Versorgungswechselstrom durch die Wechselrichtereinheit für zumindest ein erstes Zeitfenster innerhalb einer Steuerperiode unterbricht und in einem zweiten Zeit fenster innerhalb der Steuerperiode zumindest einen Schaltparameter eines Schaltpara metersatzes der Wechselrichtereinheit anpasst.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein Induktionsenergieübertragungssystem mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität bereitgestellt werden. Es kann vorteilhaft eine besonders präzise Einstellung der Versorgungsleistung über ein beson ders großes Leistungsspektrum ermöglicht werden, sodass eine induktive Energieversor gung einer Vielzahl von verschiedenen Haushaltskleingeräten mit unterschiedlichsten Anforderungen an eine Versorgungsleistung ermöglicht ist. Zudem kann vorteilhaft eine Effizienz bei der induktiven Energieübertragung gesteigert werden. Insbesondere bei niedrigen Versorgungsleistungen können Energieverluste vorteilhaft reduziert werden. Zudem können besonders gleichmäßige und schonende Übergänge zwischen verschie den Leistungsstufen des Haushaltskleingeräts ermöglicht werden, wenn die Steuereinheit in wenigstens einem Betriebszustand zu einer Einstellung einer Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät in einem zweiten Zeitfenster innerhalb der Steuerperiode zumin dest einen Schaltparameter eines Schaltparametersatzes der Wechselrichtereinheit an passt. Ferner kann vorteilhaft ein Induktionsenergieübertragungssystem mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer elektromagnetischen Verträglichkeit bereitgestellt werden.
Das Induktionsenergieübertragungssystem weist zumindest eine Hauptfunktionalität in Form einer drahtlosen Energieübertragung, insbesondere in einer drahtlosen Energiever sorgung von Haushaltskleingeräten, auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das In duktionsenergieübertragungssystem als ein Induktionsgarsystem mit zumindest einer von einer reinen Garfunktion abweichenden weiteren Hauptfunktion, insbesondere zumindest einer Energieversorgung und einem Betrieb von Haushaltskleingeräten, ausgebildet. Bei-
spielsweise könnte das Induktionsenergieübertragungssystem als ein Induktionsback ofensystem und/oder als ein Induktionsgrillsystem ausgebildet sein. Insbesondere könnte die Versorgungseinheit als Teil eines Induktionsbackofens und/oder als Teil eines Indukti onsgrills ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das als Induktionsgarsystem ausgebildete Induktionsenergieübertragungssystem als ein Induktionskochfeldsystem ausgebildet. Die Versorgungseinheit ist dann insbesondere als Teil eines Induktionskochfelds ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Induktionsenergieübertragungssys tem als ein Küchenenergieversorgungssystem ausgebildet und kann neben einer Haupt funktion in Form einer Energieversorgung und eines Betriebs von Haushaltskleingeräten, zusätzlich zur Bereitstellung von Garfunktionen vorgesehen sein.
Unter einer „Versorgungseinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, wel che in wenigstens einem Betriebszustand induktiv Energie bereitstellt und welche insbe sondere eine Hauptfunktionalität in Form einer Energiebereitstellung aufweist. Zu der Be reitstellung von Energie weist die Versorgungseinheit zumindest ein Versorgungsindukti onselement auf, welches insbesondere zumindest eine Spule, insbesondere zumindest eine Primärspule, aufweist und/oder als eine Spule ausgebildet ist und welches insbeson dere in dem Betriebszustand induktiv Energie bereitstellt. Die Versorgungseinheit könnte zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier, besonders vor teilhaft zumindest fünf, vorzugsweise zumindest acht und besonders bevorzugt mehrere Versorgungsinduktionselemente aufweisen, welche in dem Betriebszustand jeweils induk tiv Energie bereitstellen könnten, und zwar insbesondere an ein einziges Aufnahmeinduk tionselement oder an zumindest zwei oder mehrere Aufnahmeinduktionselemente zumin dest eines Haushaltskleingeräts und/oder zumindest eines weiteren Haushaltskleingeräts. Zumindest ein Teil der Versorgungsinduktionselemente könnten in einem Nahbereich zueinander angeordnet, beispielsweise in einer Reihe und/oder in Form einer Matrix an geordnet sein.
Die Versorgungseinheit weist zumindest eine Wechselrichtereinheit zum Betrieb zumin dest eines Versorgungsinduktionselements auf. Vorzugsweise führt die Wechselrich tereinheit in dem Betriebszustand eine Frequenzwandlung durch und wandelt insbeson dere eine eingangsseitige niederfrequente Wechselspannung, insbesondere eine Netz wechselspannung eines Stromversorgungsnetzes, in eine ausgangsseitige hochfrequente Wechselspannung um. Vorzugsweise weist die niederfrequente Wechselspannung eine
Frequenz von höchstens 100 Hz auf. Vorzugsweise weist die hochfrequente Wechsel spannung eine Frequenz von mindestens 1000 Hz auf. Die Wechselrichtereinheit ist mit der Steuereinheit verbunden und durch die Steuereinheit mittels Steuersignalen steuer bar. Vorzugsweise ist die Wechselrichtereinheit dazu vorgesehen, die Einstellung der durch das zumindest eine Versorgungsinduktionselement induktiv bereitgestellten Energie durch Einstellung der hochfrequenten Wechselspannung vorzunehmen. Vorzugsweise umfasst die Versorgungseinheit zumindest einen Gleichrichter. Der Gleichrichter ist dazu vorgesehen, die eingangsseitige niederfrequente Wechselspannung, insbesondere die Netzwechselspannung eines Stromversorgungsnetzes, gleichzurichten, insbesondere in eine gleichgerichtete Netzwechselspannung. Die Wechselrichtereinheit weist zumindest ein Wechselrichterschaltelement auf. Vorzugsweise erzeugt das Wechselrichterschalt element zu einem Betrieb des zumindest einen Versorgungsinduktionselements einen oszillierenden elektrischen Wechselstrom, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumin dest 15 kHz, insbesondere von wenigstens 17 kHz und vorteilhaft von mindestens 20 kHz. Vorzugsweise umfasst die Wechselrichtereinheit zumindest zwei Wechselrichterschalt elemente, welche bevorzugt als Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode ausgebil det sind. Bevorzugt umfasst die Wechselrichtereinheit zumindest einen Dämpfungskon densator. Vorzugsweise entspricht die Frequenz des durch das Wechselrichterschaltele ment in dem Betriebszustand erzeugten oszillierenden elektrischen Wechselstroms zu mindest im Wesentlichen, vorzugsweise genau, einer Schaltfrequenz des Wechselrichter schaltelements.
Vorzugsweise weist das Induktionsenergieübertragungssystem eine Aufstellplatte zum Aufstellen zumindest eines Haushaltskleingeräts auf. Unter einer „Aufstellplatte“ soll zu mindest eine, insbesondere plattenartige, Einheit verstanden werden, welche zu einem Aufstellen wenigstens eines Haushaltskleingeräts und/oder eines Gargeschirrs und/oder zu einem Auflegen wenigstens eines Garguts vorgesehen ist. Die Aufstellplatte könnte beispielsweise als eine Arbeitsplatte, insbesondere als eine Küchenarbeitsplatte, oder als ein Teilbereich zumindest einer Arbeitsplatte, insbesondere zumindest einer Küchenar beitsplatte, insbesondere des Induktionsenergieübertragungssystems, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich könnte die Aufstellplatte als eine Kochfeldplatte ausgebildet sein. Die als Kochfeldplatte ausgebildete Aufstellplatte könnte insbesondere zumindest einen Teil eines Kochfeldaußengehäuses ausbilden und insbesondere gemeinsam mit zumindest einer Außengehäuseeinheit, mit welcher die als Kochfeldplatte ausgebildete
Aufstell platte in wenigstens einem montierten Zustand insbesondere verbunden sein könnte, das Kochfeldaußengehäuse wenigstens zu einem Großteil ausbilden. Vorzugs weise ist die Aufstellplatte aus einem nichtmetallischen Werkstoff hergestellt. Die Aufstell platte könnte beispielsweise wenigstens zu einem Großteil aus Glas und/oder aus Glas keramik und/oder aus Neolith und/oder aus Dekton und/oder aus Holz und/oder aus Mar mor und/oder aus Stein, insbesondere aus Naturstein, und/oder aus Schichtstoff und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik gebildet sein. In der vorliegenden Anmeldung be ziehen sich Lagebezeichnungen, wie beispielsweise „unterhalb“ oder „oberhalb“, auf ei nen montierten Zustand der Aufstellplatte, sofern dies nicht explizit anderweitig beschrie ben ist. Die Versorgungseinheit ist vorzugsweise unterhalb der Aufstellplatte angeordnet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Haushaltskleingerät um ein standortungebundenes Haushaltsgerät, welches zumindest das Aufnahmeinduktionselement und zumindest eine Funktionseinheit, welche in einem Betriebszustand zumindest eine Haushaltsgerätefunk tion bereitstellt, aufweist. Unter „standortungebunden“ soll in diesem Zusammenhang ver standen werden, dass das Haushaltskleingerät in einem Haushalt durch einen Nutzer frei, und insbesondere ohne Hilfsmittel, positionierbar 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 Haushaltskleingerät als ein Küchenkleingerät ausgebildet und stellt in dem Betriebszustand zumindest eine Haushaltsgerätefunktion zu einer Bearbeitung von Lebensmitteln bereit. Das Haushaltskleingerät könnte, ohne darauf beschränkt zu sein, beispielsweise als eine Multifunktions-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 Milch aufschäumer oder als eine Fritteuse oder als ein Toaster oder als ein Entsafter oder als eine Schneidemaschine oder dergleichen ausgebildet sein.
Das Aufnahmeinduktionselement umfasst zumindest eine Sekundärspule und/oder ist als eine Sekundärspule ausgebildet. In einem Betriebszustand des Haushaltskleingeräts ver sorgt das Aufnahmeinduktionselement die Funktionseinheit mit elektrischer Energie. Dar über hinaus ist denkbar, dass das Haushaltskleingerät einen Energiespeicher, insbeson dere einen Akkumulator, aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, eine über das Aufnah meinduktionselement empfangene elektrische Energie in einem Ladezustand zu spei-
ehern und in einem Entladezustand zu der Versorgung der Funktionseinheit bereitzustel len.
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. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Bereitstellung von Versorgungs wechselstrom durch die Wechselrichtereinheit in wenigstens einem Betriebszustand für das erste Zeitfenster derart zu unterbrechen, dass zumindest ein Wechselrichterschalt element der Wechselrichtereinheit, welches zumindest ein Versorgungsinduktionselement während zumindest eines von dem ersten Zeitfenster verschiedenen Zeitfensters, insbe sondere während des zweiten Zeitfensters und/oder eines weiteren Zeitfensters, mit Ver sorgungswechselstrom zur Bereitstellung der Versorgungsleistung an das Haushalts kleingerät versorgt, während des ersten Zeitfensters nicht mit einer eingangsseitigen gleichgerichteten Netzwechselspannung versorgt wird. Denkbar wäre jedoch auch, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in dem wenigstens einen Betriebszustand die Be reitstellung von Versorgungswechselstrom durch die Wechselrichtereinheit zu unterbre chen, jedoch eine Bereitstellung eines von dem Versorgungswechselstrom verschiedenen weiteren Wechselstroms, welcher sich von dem Versorgungswechselstrom insbesondere durch eine Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phase unterscheidet und dessen Leis tung zumindest 50 % geringer ist als die Versorgungsleistung, innerhalb des ersten Zeit fensters durch die Wechselrichtereinheit zuzulassen. Bei dem von dem Versorgungs wechselstrom verschiedenen weiteren Wechselstrom könnte es sich beispielsweise um einen Steuerstrom handeln, welchen die Wechselrichtereinheit zur Durchführung einer Objekterkennung, insbesondere einer Fremdobjekterkennung, von oberhalb des Versor gungsinduktionselements platzierten metallischen Objekten und/oder zur Durchführung einer drahtlosen Kommunikation mittels induktiver Signale zwischen dem Versorgungsin duktionselement und dem Aufnahmeinduktionselement durch die Steuereinheit während des ersten Zeitfensters bereitstellt. Es ist insbesondere denkbar, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest ein weiteres Wechselrichterschaltelement der Wechsel richtereinheit, welches zur induktiven Bereitstellung von Energie an ein weiteres Haus haltskleingerät vorgesehen ist, während des ersten Zeitfensters zu betreiben. Die Steuer-
einheit könnte dazu vorgesehen sein, die Bereitstellung des Versorgungswechselstroms durch die Wechselrichtereinheit in zeitlich unregelmäßig wiederkehrenden Intervallen von ersten Zeitfenstern, beispielsweise während zumindest drei unregelmäßig zeitlich zuei nander beabstandeten ersten Zeitfenstern innerhalb der Steuerperiode, zu unterbrechen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Bereitstellung des Versor gungswechselstroms durch die Wechselrichtereinheit in zeitlich regelmäßig, insbesondere periodisch, wiederkehrenden, Intervallen von ersten Zeitfenstern, welche insbesondere einem Bruchteil oder einem Vielfachen einer Periodendauer einer Netzwechselspannung entsprechen können, zu unterbrechen.
Unter einem „Schaltparametersatz“ soll ein Satz von zumindest einem Schaltparameter und vorzugsweise mehreren Schaltparametern der Wechselrichtereinheit verstanden werden. Insbesondere handelt es sich bei einem Schaltparametersatz um zumindest ei nen, einem Wechselrichterschaltelement der Wechselrichtereinheit zugehörigen, Schalt parameter. Unter einem „Schaltparameter“ soll ein Parameter verstanden werden, wel cher beim Betrieb der Wechselrichtereinheit unmittelbar im Einflussbereich der Steuerein heit liegt und/oder von dieser gesteuert und/oder geregelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltparameter im Einflussbereich eines Benutzers liegen und somit von einem Benutzer indirekt oder direkt gesteuert und/oder gewählt sein. Bei dem Schalt parameter kann es sich, ohne darauf beschränkt zu sein, um eine Schaltfrequenz und/oder eine Amplitude und/oder eine Phase eines durch zumindest ein Wechselrichter schaltelement der Wechselrichtereinheit zum Betrieb des Versorgungsinduktionselements bereitgestellten Wechselstroms, insbesondere des Versorgungswechselstroms, handeln. Ferner könnte es sich bei dem Schaltparameter um einen Einschaltzeitpunkt und/oder einen Ausschaltzeitpunkt und/oder eine Einschaltdauer und/oder Ausschaltdauer zumin dest eines Wechselrichterschaltelements der Wechselrichtereinheit handeln. Der Schalt parameter könnte ferner ein Parameter sein, welcher zumindest zwei Wechselrichter schaltelemente der Wechselrichtereinheit, welche zu dem Betrieb des Versorgungsinduk tionselements Zusammenwirken, betrifft, beispielsweise um eine Phasenverschiebung zwischen den zumindest zwei Wechselrichterschaltelementen. Zu der Anpassung des zumindest einen Schaltparameters des Schaltparametersatzes in dem zweiten Zeitfenster könnte die Steuereinheit zur Durchführung einer Frequenzmodulation und/oder einer Amplitudenmodulation und/oder Tastgradmodulation zumindest eines der Wechselrichter schaltelemente und/oder zu einer Variation eines Einschaltzeitpunktes und/oder eines
Ausschaltzeitpunktes und/oder einer Einschaltdauer und/oder einer Ausschaltdauer zu mindest eines der Wechselrichterschaltelemente vorgesehen sein.
In der vorliegenden Anmeldung dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unter scheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbeson dere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“.
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.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das erste Zeitfenster einen Zeitpunkt umfasst, in wel chem eine Netzwechselspannung einen maximalen Betrag aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Flexibilität weiter erhöht werden. Wenn das erste Zeit fenster einen Zeitpunkt umfasst, in welchem eine Netzwechselspannung einen maximalen Betrag aufweist, kann vorteilhaft eine Einstellung der Versorgungsleistung für das Haus haltskleingerätweiter verbessert werden. Es können insbesondere auch Haushaltsklein geräte mit einem besonders geringen Leistungsbedarf durch die Versorgungseinheit in duktiv mit Energie versorgt werden. Ferner kann vorteilhaft eine Einstellung der Versor gungsleistung von Haushaltskleingeräten, welche verschiedene Leistungsstufen aufwei sen, die sich über ein großes Leistungsspektrum erstrecken, verbessert werden und es kann insbesondere eine kontinuierliche Leistungsanpassung über das gesamte Leis tungsspektrum ermöglicht werden. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, das erste Zeitfenster so festzulegen, dass dieses den Zeitpunkt umfasst, in welchem eine Netzwechselspannung einen maximalen Betrag aufweist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass eine Dauer des ersten Zeitfensters zumindest 1,0 ms beträgt. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedienkomfort verbessert werden. Es kann insbe sondere zumindest eine weitere Operation durch die Steuereinheit, beispielsweise eine drahtlose Kommunikation, vorteilhaft innerhalb des ersten Zeitfensters erfolgen, wenn dessen Dauer zumindest 1,0 ms beträgt. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorge-
sehen, die Dauer des ersten Zeitfensters so festzulegen, dass diese zumindest 1,0 ms beträgt. Vorteilhaft beträgt die Dauer des ersten Zeitfensters zumindest 1 ,25 ms, beson ders vorteilhaft zumindest 1,5 ms, vorzugsweise zumindest 1,75 ms und besonders be vorzugt zumindest 2,0 ms.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Dauer des ersten Zeitfensters kürzer ist als eine halbe Periodendauer einer Netzwechselspannung. Hierdurch kann vorteilhaft eine Einstellung der Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät weiter verbessert wer den. Es kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät über die Steuerperiode eine Minimalleistung nicht unterschreitet, wenn die Dauer des ersten Zeitfensters kürzer ist als eine halbe Periodendauer einer Netzwechselspannung. Vorzugsweise entspricht die Dauer des ersten Zeitfensters maxi mal einem Viertel der Periodendauer der Netzwechselspannung. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Dauer des ersten Zeitfensters so festzulegen, dass diese kürzer ist als eine halbe Periodendauer der Netzwechselspannung.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in wenigstens einem Be triebszustand eine Bereitstellung von Wechselstrom durch die Wechselrichtereinheit für zumindest ein weiteres erstes Zeitfenster innerhalb der Steuerperiode unterbricht. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine besonders präzise Einstellung der Ver sorgungsleistung für das Haushaltskleingerät ermöglicht werden. Die Steuereinheit könnte dazu vorgesehen sein, das erste Zeitfenster und das weitere erste Zeitfenster innerhalb einer oder mehrerer Periodendauern einer Netzwechselspannung zeitlich zueinander be- abstandet anzuordnen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorge schlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster und das wei tere erste Zeitfenster innerhalb einer halben Periodendauer einer Netzwechselspannung zeitlich zueinander beabstandet anzuordnen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine besonders schnelle und präzise Einstellung der Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät erreicht werden, wodurch insbesondere ein Bedienkomfort ver bessert werden kann.
Eine Dauer des weiteren ersten Zeitfensters könnte einer Dauer des ersten Zeitfensters entsprechen. Zudem wäre denkbar, dass eine Dauer des weiteren ersten Zeitfensters länger ist als eine Dauer des ersten Zeitfensters. In einer besonders vorteilhaften Ausge staltung wird jedoch vorgeschlagen, dass in wenigstens einem Betriebszustand eine Dau-
er des weiteren ersten Zeitfensters kürzer ist als eine Dauer des ersten Zeitfensters. Hier durch kann vorteilhaft eine Flexibilität weiter gesteigert werden. Es kann insbesondere vorteilhaft eine Präzision bei der Einstellung der Versorgungsleistung für das Haushalts kleingerät weiter verbessert werden. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Dauer des weiteren ersten Zeitfensters so festzulegen, dass diese kürzer ist als die Dauer des ersten Zeitfensters. Die Dauer des weiteren ersten Zeitfensters ist insbesonde re um zumindest 15 %, vorteilhaft um zumindest 20 %, besonders vorteilhaft um zumin dest 25 %, vorzugsweise um zumindest 30 %, besonders bevorzugt um zumindest 40 % und besonders bevorzugt um zumindest 50 % kürzer als die Dauer des ersten Zeitfens ters.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Schaltparametersatz zumindest eine Schalt frequenz zumindest eines Wechselrichterschaltelements der Wechselrichtereinheit um fasst. Hierdurch kann vorteilhaft eine Einstellung der Versorgungsleistung für das Haus haltskleingerät weiter verbessert werden. Es kann insbesondere eine besonders einfache Leistungsanpassung der Versorgungsleistung ermöglicht werden. Zudem wird vorge schlagen, dass der Schaltparametersatz zumindest einen eine Einschaltdauer charakteri sierenden Schaltparameter zumindest eines Wechselrichterschaltelements der Wechsel richtereinheit umfasst. Hierdurch kann vorteilhaft eine Einstellung der Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät weiter verbessert werden. Denkbar wäre, dass der zumindest eine die Einschaltdauer charakterisierende Schaltparameter die Einschaltdauer des zu mindest einen Wechselrichterschaltelements der Wechselrichtereinheit ist. Alternativ oder zusätzlich könnte der zumindest eine die Einschaltdauer charakterisierende Schaltpara meter einen Einschaltzeitpunkt und einen Ausschaltzeitpunkt des zumindest einen Wech selrichterschaltelements der Wechselrichtereinheit umfassen. Darüber hinaus wird vorge schlagen, dass der Schaltparametersatz zumindest einen einen Einschaltzeitpunkt cha rakterisierenden Schaltparameter zumindest eines Wechselrichterschaltelements der Wechselrichtereinheit umfasst. Hierdurch kann vorteilhaft eine Einstellung der Versor gungsleistung für das Haushaltskleingerät weiter verbessert werden. Denkbar wäre, dass der zumindest eine den Einschaltzeitpunkt charakterisierende Schaltparameter der Ein schaltzeitpunkt des zumindest einen Wechselrichterschaltelements der Wechselrich tereinheit ist. Alternativ oder zusätzlich könnte der zumindest eine den Einschaltzeitpunkt charakterisierende Schaltparameter beispielsweise auch eine Phasenverschiebung zwi schen einem ersten Wechselrichterschaltelement und einem zweiten Wechsel richter-
schaltelement der Wechselrichtereinheit umfassen, sodass der Einschaltzeitpunkt durch die Phasenverschiebung charakterisiert wäre.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das erste Zeit fenster und das zweite Zeitfenster zeitlich um zumindest eine halbe Periodendauer der Netzwechselspannung zueinander zu beabstanden. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Einstellung der Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät wei ter verbessert werden. Beispielsweise wäre denkbar, dass die Steuereinheit in wenigstens einem Betriebszustand das erste Zeitfenster innerhalb einer ersten halben Periode der Netzwechselspannung anordnet und das zweite Zeitfenster zeitlich in einer darauffolgen den zweiten halben Periode. Die Steuereinheit könnte dazu vorgesehen sein, das erste Zeitfenster und das zweite Zeitfenster zeitlich um ganzzahlige Vielfache einer halbe Peri odendauer der Netzwechselspannung zueinander zu beabstanden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Induktionsenergieübertragungssystem eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit und dem Haushaltskleingerät aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Bedienkomfort verbessert werden. Zudem kann vorteilhaft eine Einstellung der Versor gungsleistung für das Haushaltskleingerät durch die Steuereinheit verbessert werden, beispielsweise indem Betriebs parameter, wie etwa eine aktuell eingestellte Leistungsstufe des Haushaltskleingeräts, mittels der Kommunikationseinheit drahtlos von dem Haus haltskleingerät an die Steuereinheit gesendet werden können. Es wäre denkbar, dass die Kommunikationseinheit mit der Versorgungseinheit verbunden ist oder einen Teil der Ver sorgungseinheit ausbildet, wobei die drahtlose Kommunikation mittels induktiver Kommu nikationssignale, zwischen dem Versorgungsinduktionselement und dem Aufnahmeinduk tionselement erfolgen könnte. Denkbar wäre auch, dass die Kommunikationseinheit zu mindest ein induktives Kommunikationselement aufweist, welches separat zu dem Ver sorgungsinduktionselement ausgebildet ist und mit der Steuereinheit verbunden ist. Eine drahtlose Kommunikation könnte dann zwischen dem induktiven Kommunikationselement und dem Aufnahmeinduktionselement oder einem weiteren induktiven Kommunikations element der Kommunikationseinheit, welches in dem Haushaltskleingerät angeordnet ist, mittels induktiver Kommunikationssignale erfolgen. Die Kommunikationseinheit könnte zudem zu einer drahtlosen Datenübertragung zwischen der Steuereinheit und dem Haus haltskleingerät 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. Die Kommunikati onseinheit ist bevorzugt zu einer bidirektionalen drahtlosen Datenübertragung, das heißt sowohl zu einem drahtlosen Empfang als auch zu einem drahtlosen Senden von Daten, vorgesehen. Vorzugsweise weist die Kommunikationseinheit zumindest ein Kommunikati onselement 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 Kommunikationselement auf, welches innerhalb des Haushaltskleingeräts angeordnet und insbesondere zu einem drahtlosen Empfangen und Senden von Daten vorgesehen ist.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die drahtlose Kommunikation mit dem Haushaltskleingerät mittels der Kommunikationseinheit innerhalb des ersten Zeitfensters durchzuführen. Hierdurch kann vorteilhaft die drahtlose Kommunikation verbessert werden. Es können vorteilhaft Wechselwirkungen zwischen drahtlosen Kommunikationssignalen und einem elektromagnetischen Wechselfeld, wel ches von dem Versorgungsinduktionselement zur Bereitstellung der Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät erzeugt wird, verhindert werden, wodurch vorteilhaft Störun gen und Übertragungsfehler bei der drahtlosen Kommunikation reduziert, vorzugsweise minimiert, werden können.
Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Induktionsenergie übertragungssystems, insbesondere nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausge staltungen, mit einer Versorgungseinheit, welche zumindest ein Versorgungsinduktions element zur induktiven Bereitstellung von Energie und zumindest eine Wechselrichterein heit zum Betrieb des Versorgungsinduktionselements aufweist, mit zumindest einem Haushaltskleingerät, welches zumindest ein Aufnahmeinduktionselement zu einem Emp fang der induktiv bereitgestellten Energie aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass eine Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät einge stellt wird, indem eine Bereitstellung von Wechselstrom durch die Wechselrichtereinheit für zumindest ein erstes Zeitfenster innerhalb einer Steuerperiode unterbrochen wird und in einem zweiten Zeitfenster innerhalb der Steuerperiode zumindest ein Schaltparameter eines Schaltparametersatzes der Wechselrichtereinheit angepasst wird. Durch ein derar-
tiges Verfahren kann vorteilhaft ein besonders flexibler Betrieb des Induktionsenergie übertragungssystems, insbesondere im Hinblick auf eine Einstellung der Versorgungsleis tung für das Haushaltskleingerät, ermöglicht werden.
Das Induktionsenergieübertragungssystem soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Induktionse nergieübertragungssystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einhei ten abweichende Anzahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeich nung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschrei bung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weite ren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 Ein Induktionsenergieübertragungssystem mit einer Versorgungseinheit, einer Steuereinheit und zwei Haushaltskleingeräten in einer schemati schen Darstellung,
Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild eines Schaltkreises der Ver sorgungseinheit, mit einer Wechselrichtereinheit zum Betrieb eines Ver sorgungsinduktionselements der Versorgungseinheit,
Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Steuerung der
Wechselrichtereinheit durch die Steuereinheit innerhalb einer Steuerpe riode,
Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Steuerung der
Wechselrichtereinheit durch die Steuereinheit innerhalb einer weiteren Steuerperiode,
Fig. 5 drei schematische Diagramme zur Darstellung eines Schaltparameter satzes der Wechselrichtereinheit,
Fig. 6 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Leistungsspektrums der Versorgungseinheit,
Fig. 7 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Be trieb des Induktionsenergieübertragungssystems und Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Induktionsenergieübertragungs systems mit einer Versorgungseinheit, einer Steuereinheit und zwei Haushaltskleingeräten in einer schematischen Darstellung.
Figur 1 zeigt ein Induktionsenergieübertragungssystem 10a in einer schematischen Dar stellung. Das Induktionsenergieübertragungssystem 10a weist eine Versorgungseinheit 12a auf. Die Versorgungseinheit 12a weist zumindest ein Versorgungsinduktionselement 14a zur induktiven Bereitstellung von Energie auf. Vorliegend umfasst die Versorgungs einheit 12a insgesamt vier Versorgungsinduktionselemente 14a, wobei jede beliebige andere Anzahl denkbar wäre.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10a weist eine Wechselrichtereinheit 16a (vgl. Figur 2) auf. Die Wechselrichtereinheit 16a ist zum Betrieb des Versorgungsinduktions elements 14a vorgesehen.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10a weist eine Aufstellplatte 62a auf. Die Ver sorgungseinheit 12a ist unterhalb der Aufstellplatte 62a angeordnet.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10a ist vorliegend als ein Induktionsgarsystem ausgebildet und umfasst ein Induktionskochfeld 64a. Vorliegend ist die Aufstellplatte 62a als eine Kochfeldplatte 66a ausgebildet. Die Kochfeldplatte 66a und die Versorgungsein heit 12a sind jeweils Teil des Induktionskochfelds 64a.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10a umfasst ein Haushaltskleingerät 18a. Das Haushaltskleingerät 18a weist ein Aufnahmeinduktionselement 22a zu einem Empfang der durch die Versorgungseinheit 12a induktiv bereitgestellten Energie auf. Vorliegend ist das Haushaltskleingerät 18a als eine Küchenmaschine ausgebildet. Das Induktionsener gieübertragungssystem 10a weist vorliegend ein weiteres Haushaltskleingerät 20a auf. Das weitere Haushaltskleingerät 20a umfasst ebenfalls ein Aufnahmeinduktionselement 22a zu einem Empfang der durch die Versorgungseinheit 12a induktiv bereitgestellten Energie. Das weitere Haushaltskleingerät 20a ist als ein Wasserkocher ausgebildet.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10a weist eine Steuereinheit 24a auf. Die Steuereinheit 24a ist zur Steuerung der Wechselrichtereinheit 16a vorgesehen.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10a weist eine Kommunikationseinheit 60a auf. Die Kommunikationseinheit 60a ist zu einer drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit 24a und dem Haushaltskleingerät 18a vorgesehen. Vorliegend ist die Kom munikationseinheit 60a außerdem auch zu einer drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit 24a und dem weiteren Haushaltskleingerät 20a vorgesehen. Die Kommuni kationseinheit 60a weist ein Kommunikationselement 68a auf, welches mit der Steuerein heit 24a verbunden und zu einem drahtlosen Senden und Empfangen von Daten vorge sehen ist. Die Kommunikationseinheit 60a weist ein weiteres Kommunikationselement 70a auf, welches in dem Haushaltskleingerät 18a angeordnet und zu einem drahtlosen Senden und Empfangen von Daten vorgesehen ist. Die Kommunikationseinheit 60a weist außerdem ein weiteres Kommunikationselement 72a auf, welches in dem weiteren Haus haltskleingerät 20a angeordnet und zu einem drahtlosen Senden und Empfangen von Daten vorgesehen ist. Vorliegend ist die Kommunikationseinheit 60a als eine NFC- Kommunikationseinheit ausgebildet und zu einer drahtlosen Kommunikation per NFC zwi schen der Steuereinheit 24a und dem Haushaltskleingerät 18a und/oder dem weiteren Haushaltskleingerät 20a vorgesehen.
Figur 2 zeigt ein schematisches elektrisches Schaltbild eines elektrischen Schaltkreises der Versorgungseinheit 12a. Der Schaltkreis umfasst das Versorgungsinduktionselement 14a, sowie ein Wechselrichterschaltelement 48a und ein weiteres Wechselrichterschalt element 50a der Wechselrichtereinheit 16a. Die Wechselrichterschaltelemente 48a, 50a sind vorliegend als Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBT) ausgebildet und in dem Schaltkreis in einer Halbbrückenschaltung angeordnet. In einem Betriebszustand stellen die Wechselrichterschaltelemente 48a, 50a einen hochfrequenten Versorgungs wechselstrom 88a (vgl. Figur 5) an das Versorgungsinduktionselement 14a zur induktiven Bereitstellung von Energie zur Verfügung.
Die Versorgungseinheit 12a weist einen Gleichrichter 80a auf, welcher in der Figur 2 nur schematisch dargestellt ist. Der Gleichrichter 80a richtet in einem Betriebszustand eine eingangsseitige Netzwechselspannung 36a, welche durch ein Stromversorgungsnetz (nicht dargestellt) bereitgestellt wird, in eine gleichgerichtete Netzwechselspannung 36a (vgl. Figur 3) um. Die Wechselrichterschaltelemente 48a, 50a wandeln in dem Betriebszu stand die gleichgerichtete Netzwechselspannung 36a in eine hochfrequente Versor-
gungswechselspannung zur Bereitstellung des Versorgungswechselstroms 88a an das Versorgungsinduktionselement 14a um.
Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Steuerung der Wechsel richtereinheit 16a durch die Steuereinheit 24a innerhalb einer Steuerperiode 28a. Inner halb der Steuerperiode 28a stellt das Versorgungsinduktionselement 14a, basierend auf der Steuerung der Wechselrichtereinheit 16a durch die Steuereinheit 24a, induktive Ener gie an das Aufnahmeinduktionselement 22a entsprechend einer ersten Versorgungsleis tung des Haushaltskleingeräts 18a in einer ersten Leistungsstufe bereit.
Auf einer Ordinate 74a des Diagramms der Figur 3 ist ein Betrag der gleichgerichteten Netzwechselspannung 36a in Volt aufgetragen. Bei der gleichgerichteten Netzwechsel spannung 36a handelt es sich um eine pulsierende Gleichspannung. Auf einer Abszisse 76a des Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen.
In wenigstens einem Betriebszustand unterbricht die Steuereinheit 24a zu einer Einstel lung einer Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät 18a und/oder für das weitere Haushaltskleingerät 20a eine Bereitstellung von Versorgungswechselstrom 88a durch die Wechselrichtereinheit 16a für zumindest ein erstes Zeitfenster 26a innerhalb der Steuer periode 28a. Vorliegend unterbricht die Steuereinheit 24a eine Bereitstellung von Versor gungswechselstrom 88a durch die Wechselrichtereinheit 16a jeweils während eines ers ten Zeitfensters 26a innerhalb einer ersten Halbwelle und innerhalb einer zweiten Halb welle der Netzwechselspannung 36a. Jede Halbwelle der Netzwechselspannung 36a dauert genau eine halbe Periodendauer 40a der Netzwechselspannung 36a an.
Das erste Zeitfenster 26a umfasst einen Zeitpunkt, in welchem die Netzwechselspannung 36a einen maximalen Betrag 78a aufweist. Eine Dauer 38a des ersten Zeitfensters 26a beträgt zumindest 1,0 ms. Die Dauer 38a des ersten Zeitfensters 26a ist kürzer als die halbe Periodendauer 40a der Netzwechselspannung 36a. Innerhalb der Steuerperiode 28a beträgt die Dauer 38a des ersten Zeitfensters 26a genau 2,0 ms.
Zu der Einstellung der Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät 18a und/oder für das weitere Haushaltskleingerät 20a passt die Steuereinheit in wenigstens einem Be triebszustand in einem zweiten Zeitfenster 30a innerhalb der Steuerperiode 28a zumin dest einen Schaltparameter 32a (vgl. Figur 6) eines Schaltparametersatzes 34a (vgl. Figur 5) der Wechselrichtereinheit 16a an. Vorliegend passt die Steuereinheit 24a den Schalt-
Parameter 32a des Schaltparametersatzes 34a jeweils während eines zweiten Zeitfens ters 30a innerhalb einer dritten Halbwelle und innerhalb einer vierten Halbwelle der gleichgerichteten Netzwechselspannung 36a an.
Der Schaltparametersatz 34a umfasst zumindest eine Schaltfrequenz 46a (vgl. Figur 6) zumindest eines Wechselrichterschaltelements 48a, 50a der Wechselrichtereinheit 16a. Vorliegend ist der Schaltparameter 32a die Schaltfrequenz 46a der Wechselrichterschalt elemente 48a, 50a.
Figur 4 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Steuerung der Wechsel richtereinheit 16a durch die Steuereinheit 24a innerhalb einer Steuerperiode 82a.
Innerhalb der Steuerperiode 82a stellt das Versorgungsinduktionselement 14a, basierend auf der Steuerung der Wechselrichtereinheit 16a durch die Steuereinheit 24a, induktive Energie an das Aufnahmeinduktionselement 22a entsprechend einer zweiten Versor gungsleistung des Haushaltskleingeräts 18a in einer zweiten Leistungsstufe bereit.
Auf einer Ordinate 86a des Diagramms der Figur 4 ist ein Betrag der gleichgerichteten Netzwechselspannung 36a in Volt aufgetragen. Auf einer Abszisse 84a des Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen.
In wenigstens einem Betriebszustand unterbricht die Steuereinheit 24a zu einer Einstel lung einer Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät 18a und/oder für das weitere Haushaltskleingerät 20a eine Bereitstellung von Versorgungswechselstrom 88a durch die Wechselrichtereinheit 16a für zumindest ein erstes Zeitfenster 26a innerhalb der Steuer periode 82a. Vorliegend unterbricht die Steuereinheit 24a eine Bereitstellung von Versor gungswechselstrom 88a durch die Wechselrichtereinheit 16a jeweils während eines ers ten Zeitfensters 26a innerhalb einer ersten Halbwelle und innerhalb einer zweiten Halb welle der gleichgerichteten Netzwechselspannung 36a. Die Steuereinheit 24a unterbricht in wenigstens einem, insbesondere in dem, Betriebszustand eine Bereitstellung von Wechselstrom durch die Wechselrichtereinheit 16a für zumindest ein weiteres erstes Zeit fenster 42a innerhalb der Steuerperiode 82a.
Die Steuereinheit 24a ist dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster 26a und das weitere erste Zeitfenster 42a innerhalb der halben Periodendauer 40a der Netzwechselspannung 36a zeitlich zueinander beabstandet anzuordnen. Vorliegend ordnet die Steuereinheit 24a
in der Steuerperiode 82a das erste Zeitfenster 26a und zwei weitere erste Zeitfenster 42a jeweils zeitlich zueinander beabstandet innerhalb einer ersten und innerhalb einer zweiten Halbwelle der Netzwechselspannung 36a an. In wenigstens einem, insbesondere in dem, Betriebszustand ist eine Dauer 44a des weiteren ersten Zeitfensters 42a kürzer als eine Dauer 38a des ersten Zeitfensters 26a. Innerhalb der weiteren Steuerperiode 82a beträgt die Dauer 38a vorliegend 1,5 ms. Die Dauer 44a des weiteren ersten Zeitfensters 42a beträgt innerhalb der Steuerperiode 82a vorliegend 0,5 ms.
Figur 5 zeigt eine Zusammenschau von drei schematischen Diagrammen zur Darstellung des Schaltparametersatzes 34a der Wechselrichtereinheit 16a. Auf einer Ordinate 90a eines oberen Diagramms ist eine Spannung in Volt aufgetragen, welche an dem Wechsel richterschaltelement 48a in einem geschlossenen Zustand anliegt. Auf einer Abszisse 92a des oberen Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen.
Auf einer Ordinate 94a eines mittleren Diagramms der Figur 5 ist eine Spannung in Volt aufgetragen, welche an dem weiteren Wechselrichterschaltelement 50a in einem ge schlossenen Zustand anliegt. Auf einer Abszisse 96a des mittleren Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen.
Auf einer linken Ordinate 98a eines unteren Diagramms der Figur 5 ist eine Spannung in Volt aufgetragen, welche an dem Wechselrichterschaltelement 48a oder dem weiteren Wechselrichterschaltelement 50a in einem geschlossenen Zustand anliegen. Auf einer rechten Ordinate 100a des unteren Diagramms ist eine Stromstärke des Versorgungs wechselstroms 88a in Ampere aufgetragen. Auf einer Abszisse 102a des unteren Dia gramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen.
Der Schaltparametersatz 34a umfasst zumindest einen eine Einschaltdauer 52a charakte risierenden Schaltparameter 54a zumindest eines Wechselrichterschaltelements 48a, 50a der Wechselrichtereinheit 16a. Vorliegend ist der Schaltparameter 54a die Einschaltdauer 52a des weiteren Wechselrichterschaltelements 50a innerhalb des zweiten Zeitfensters 30a. Der Schaltparametersatz 34a umfasst zudem zumindest einen einen Einschaltzeit punkt 56a charakterisierenden Schaltparameter 58a zumindest eines Wechselrichter schaltelements 48a, 50a der Wechselrichtereinheit 16a. Vorliegend ist der Schaltparame ter der Einschaltzeitpunkt 56a des weiteren Wechselrichterschaltelements 50a innerhalb des zweiten Zeitfensters 30a.
Figur 6 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Leistungsspektrums der Versorgungseinheit 12a. Auf einer linken Ordinate 104a ist eine Zeit in Millisekunden auf getragen. Auf einer rechten Ordinate 106a ist eine durch das Versorgungsinduktionsele ment 14a induktiv bereitstellbare Leistung 110a in Watt aufgetragen. Auf einer Abszisse 108a des Diagramms ist die Schaltfrequenz 46a des Wechselrichterschaltelements 48a beziehungsweise des weiteren Wechselrichterschaltelements 50a in Kilohertz aufgetra gen. Vorliegend liegt das Leistungsspektrum der durch das Versorgungsinduktionsele ment 14a der Versorgungseinheit 12a bereitstellbaren Leistung beispielsweise zwischen 0 und 2.000 Watt. Die Schaltfrequenz 46a der Wechselrichterschaltelemente 48a, 50a ist vorliegend durch die Steuereinheit 24a in einem Bereich zwischen 0 und 75 Kilohertz steuerbar.
Das Diagramm der Figur 6 ist beispielhaft in vier Leistungsbereiche unterteilt. Ein erster Leistungsbereich 112a umfasst Versorgungsleistungen zwischen 0 und 200 Watt. Eine Einstellung der Versorgungsleistung durch die Steuereinheit 24a innerhalb des ersten Leistungsbereichs 112a erfolgt durch Variation der Dauer 38a des ersten Zeitfensters 26a (vgl. Figuren 3 und 4). Je länger die Dauer 38a des erste Zeitfensters 26a ist, desto nied riger ist die Versorgungsleistung. Ein zweiter Leistungsbereich 114a umfasst Versor gungsleistungen zwischen 200 und 500 Watt. Eine Einstellung der Versorgungsleistung durch die Steuereinheit 24a innerhalb des zweiten Leistungsbereichs 114a erfolgt durch Anpassung des Schaltparameters 32a des Schaltparametersatzes 34a, vorliegend also beispielsweise durch Anpassung der Schaltfrequenz 46a. Die Steuereinheit 24a betreibt die Wechselrichtereinheit 16a vorliegend in einem Zero-Voltage-Switching-Modus (ZVS- Modus), sodass die Versorgungsleistung mit abnehmender Schaltfrequenz 46a zunimmt. Ein dritter Leistungsbereich 116a umfasst Versorgungsleistungen zwischen 500 und 600 Watt. Eine Einstellung der Versorgungsleistung durch die Steuereinheit 24a innerhalb des dritten Leistungsbereichs 116a erfolgt erneut durch Variation der Dauer 38a des ersten Zeitfensters 26a. Im Unterschied zu dem ersten Leistungsbereich 112a umfasst das erste Zeitfenster nun nicht mehr den Zeitpunkt des maximalen Betrags 78a der Netzwechsel spannung 36a (vgl. Figur 3), sondern einen Zeitpunkt eines minimalen Betrags der Netz wechselspannung 36a. Ein vierter Leistungsbereich 118a umfasst Versorgungsleistungen zwischen 600 und 2.000 Watt. Eine Einstellung der Versorgungsleistung durch die Steu ereinheit 24a innerhalb des vierten Leistungsbereichs 118a erfolgt erneut durch Anpas-
sung des Schaltparameters 32a des Schaltparametersatzes 34a, vorliegend also bei spielsweise durch weitere Absenkung der Schaltfrequenz 46a.
Figur 7 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb des Induktionsenergieübertragungssystems 10a. In dem Verfahren wird die Versorgungs leistung für das Haushaltskleingerät 18a eingestellt, indem eine Bereitstellung von Wech selstrom durch die Wechselrichtereinheit 16a für zumindest das erste Zeitfenster 26a in nerhalb der Steuerperiode 28a unterbrochen wird und in dem zweiten Zeitfenster 30a in nerhalb der Steuerperiode 28a zumindest ein Schaltparameter 32a, 54a, 58a des Schalt parametersatzes 34a der Wechselrichtereinheit 16a angepasst wird. Das Verfahren um fasst zumindest zwei Verfahrensschritte. In einem ersten Verfahrensschritt 120a des Ver fahrens wird eine aktuelle benötigte Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät 18a ermittelt. Beispielsweise könnte die aktuell benötigte Versorgungsleistung durch das Haushaltskleingerät 18a mittels der Kommunikationseinheit 60a in dem ersten Verfah rensschritt 120a automatisch an die Steuereinheit 24a übermittelt werden. In einem zwei ten Verfahrensschritt 122a des Verfahrens wird die Versorgungsleistung für das Haus haltskleingerät 18a eingestellt, indem eine Bereitstellung von Wechselstrom durch die Wechselrichtereinheit 16a für zumindest das erste Zeitfenster 26a innerhalb der Steuerpe riode 28a unterbrochen wird und in dem zweiten Zeitfenster 30a innerhalb der Steuerperi ode 28a zumindest ein Schaltparameter 32a, 54a, 58a des Schaltparametersatzes 34a der Wechselrichtereinheit 16a angepasst wird.
In Figur 8 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 7 verwiesen wer den kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Be zugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 7 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 8 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.
Figur 8 zeigt ein Induktionsenergieübertragungssystem 10b in einer schematischen Dar stellung. Das Induktionsenergieübertragungssystem 10b weist eine Versorgungseinheit
12b mit zumindest einem Versorgungsinduktionselement 14b zur induktiven Bereitstellung von Energie auf. Vorliegend umfasst die Versorgungseinheit 12b insgesamt zwei Versor gungsinduktionselemente 14b, wobei jede beliebige andere Anzahl denkbar wäre.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10b weist eine Wechselrichtereinheit (nicht dargestellt) zum Betrieb des Versorgungsinduktionselements 14a auf.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10b weist eine Aufstellplatte 62b auf. Die Ver sorgungseinheit 12b ist unterhalb der Aufstellplatte 62b angeordnet.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10b ist vorliegend als ein Induktionsgarsystem ausgebildet und umfasst ein Induktionskochfeld 64b. Im Unterschied zu dem vorherge henden Ausführungsbeispiel ist das Induktionskochfeld 64b als ein unsichtbares Indukti onskochfeld 64b ausgebildet. Die Versorgungseinheit 12b ist Teil des Induktionskochfelds 64b. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Aufstellplatte 62b des Induktionsenergieübertragungssystems 10b als eine Küchenarbeitsplatte 124b ausgebildet.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10b umfasst ein Haushaltskleingerät 18b. Das Haushaltskleingerät 18b weist ein Aufnahmeinduktionselement 22b zu einem Empfang der durch die Versorgungseinheit 12b induktiv bereitgestellten Energie auf. Vorliegend ist das Haushaltskleingerät 18b als eine Küchenmaschine ausgebildet. Das Induktionsener gieübertragungssystem 10b weist vorliegend ein weiteres Haushaltskleingerät 20b auf. Das weitere Haushaltskleingerät 20b umfasst ebenfalls ein Aufnahmeinduktionselement (nicht dargestellt) zu einem Empfang der durch die Versorgungseinheit 12b induktiv be reitgestellten Energie. Das weitere Haushaltskleingerät 20b ist als ein Toaster ausgebil det.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10b weist eine Steuereinheit 24b auf. Die Steuereinheit 24b ist zur Steuerung der Wechselrichtereinheit der Versorgungseinheit 12b vorgesehen.
Das Induktionsenergieübertragungssystem 10b weist eine Kommunikationseinheit 60b zu einer drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit 24b und dem Haushalts kleingerät 18b und/oder dem weiteren Haushaltskleingerät 20b auf. Die Kommunikations einheit 60b weist ein Kommunikationselement 68b, welches mit der Steuereinheit 24b
verbunden ist, sowie zwei weitere Kommunikationselemente 70b, 72b auf, welche in dem Haushaltskleingerät 18a beziehungsweise in dem weiteren Haushaltskleingerät 20b an geordnet sind. Vorliegend ist die Kommunikationseinheit 60b als eine NFC- Kommunikationseinheit ausgebildet, und zu einer drahtlosen Kommunikation per NFC zwischen der Steuereinheit 24b und dem Haushaltskleingerät 18b und/oder dem weiteren Haushaltskleingerät 20b vorgesehen.
In wenigstens einem Betriebszustand unterbricht die Steuereinheit 24b zu einer Einstel lung einer Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät 18b und/oder das weitere Haushaltskleingerät 20b eine Bereitstellung von Versorgungswechselstrom durch die Wechselrichtereinheit für zumindest ein erstes Zeitfenster innerhalb einer Steuerperiode. Ferner passt die Steuereinheit zu einer Einstellung der Versorgungsleistung für das Haushaltskleingerät 18b und/oder das weitere Haushaltskleingerät 20b in wenigstens ei nem Betriebszustand in einem zweiten Zeitfenster innerhalb der Steuerperiode zumindest einen Schaltparameter eines Schaltparametersatzes der Wechselrichtereinheit an. Hin- sichtlich der grundsätzlichen Funktionsweise der Einstellung der Versorgungsleistung durch die Steuereinheit 24b kann auf die obige Beschreibung des vorhergehenden Aus führungsbeispiels der Figuren 1 bis 7 verwiesen werden.
Bezugszeichen
10 Induktionsenergieübertragungssystem
12 Versorgungseinheit
14 Versorgungsinduktionselement
16 Wechselrichtereinheit
18 Haushaltskleingerät
20 weiteres Haushaltskleingerät
22 Aufnahmeinduktionselement
24 Steuereinheit
26 erstes Zeitfenster
28 Steuerperiode
30 zweites Zeitfenster
32 Schaltparameter
34 Schaltparametersatz
36 Netzwechselspannung
38 Dauer
40 Periodendauer
42 weiteres erstes Zeitfenster
44 Dauer
46 Schaltfrequenz
48 Wechselrichterschaltelement
50 weiteres Wechselrichterschaltelement
52 Einschaltdauer
54 Schaltparameter
56 Einschaltzeitpunkt
58 Schaltparameter
60 Kommunikationseinheit
62 Aufstellplatte
64 Induktionskochfeld
Kochfeldplatte Kommunikationselement weiteres Kommunikationselement weiteres Kommunikationselement Ordinate Abszisse maximaler Betrag Gleichrichter Steuerperiode Abszisse Ordinate Versorgungswechselstrom Ordinate Abszisse Ordinate Abszisse linke Ordinate rechte Ordinate Abszisse linke Ordinate rechte Ordinate Abszisse Leistung erster Leistungsbereich zweiter Leistungsbereich dritter Leistungsbereich vierter Leistungsbereich erster Verfahrensschritt zweiter Verfahrensschritt Küchenarbeitsplatte