WO2024061886A1 - Induktionskochfeldvorrichtung - Google Patents

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WO2024061886A1
WO2024061886A1 PCT/EP2023/075773 EP2023075773W WO2024061886A1 WO 2024061886 A1 WO2024061886 A1 WO 2024061886A1 EP 2023075773 W EP2023075773 W EP 2023075773W WO 2024061886 A1 WO2024061886 A1 WO 2024061886A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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unit
detection
induction hob
inductor
discharge
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075773
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Diego Puyal Puente
Paul Muresan
Eduardo Imaz Martinez
Manuel Fernandez Martinez
Jose Manuel Palacios Gasos
Victor Camañes Vera
Javier SERRANO TRULLEN
Cristina Blan Sanmartin
Lucia Herrero Lorente
Rosario Romeo Velilla
Original Assignee
BSH Hausgeräte GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeräte GmbH filed Critical BSH Hausgeräte GmbH
Publication of WO2024061886A1 publication Critical patent/WO2024061886A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/03—Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means

Definitions

  • the invention relates to an induction hob device according to the preamble of claim 1 and a method for operating an induction hob device according to the preamble of claim 14.
  • Induction hobs with sensors for detecting cooking utensils are already known from the prior art.
  • an additional separate sensor circuit which is also known as a so-called Colpitts oscillator, is used to detect cooking utensils.
  • Colpitts oscillator In addition to detecting the pure presence of a cooking utensil above an inductor, a degree of coverage of one or more inductors by the cooking utensil can also be detected by measuring an oscillation frequency of the sensor circuit, which depends on a material of the cooking utensil and / or the degree of coverage of the Cookware changed.
  • the presence of a cooking utensil above the inductor is then concluded.
  • the disadvantage of such configurations is that high current peaks occur during detection, since at least half of the voltage to which the bus capacitor is charged is applied to the load, which leads to audible acoustic noises and associated reduced electromagnetic compatibility in particular leads to reduced comfort.
  • the object of the invention is in particular, but not limited to, to provide a generic device with improved properties in terms of comfort. The object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 14, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the invention is based on an induction hob device, with at least one inductor, with at least one inverter unit, which comprises at least two inverter switching elements for supplying energy to the inductor, with at least one bus capacitor, which is arranged electrically in parallel to the inverter switching elements, and with a detection unit for detection from cooking utensils placed above the inductor within a detection interval.
  • the detection unit comprises a discharge unit which is intended to at least partially discharge the bus capacitor in order to obtain an adjustable detection voltage for the detection interval.
  • Such a configuration can advantageously provide an induction hob device with improved properties in terms of comfort.
  • An induction hob device with improved electromagnetic compatibility can advantageously be provided.
  • Interfering noises that can occur in generic induction hob devices during detection of cooking utensils can advantageously be reduced, preferably minimized, if the detection unit comprises a discharge unit which is intended to at least partially discharge the bus capacitor in order to produce an adjustable detection voltage for to get the detection interval.
  • a relief of the inverter switching elements can advantageously be made possible if the bus capacitor is at least partially discharged.
  • the lowest possible heating of cooking utensils and/or inductively heated foreign objects for example metallic cutlery and the like, can be advantageously ensured during detection.
  • an “induction hob device” is to be understood as meaning at least a part, in particular a sub-assembly, of an induction hob, and in particular additional accessory units for the hob can also be included, such as a sensor unit for externally measuring a temperature of a cooking utensil and/or a food item to be cooked.
  • the hob device in particular the induction hob device, can also include the entire hob, in particular the entire induction hob.
  • the induction hob device comprises at least one inductor, which in at least one operating state provides energy in the form of an alternating electromagnetic field to at least one object, in particular to a cooking utensil.
  • the induction hob device can have at least two, in particular at least three, preferably at least four and particularly preferably at least five inductors.
  • the inductors can be arranged in a distributed manner, for example in one or more rows and/or in the form of a matrix, and can be intended to form one or more flexible and/or freely definable heating zones, depending on the configuration.
  • the induction hob device comprises at least one inverter unit with at least two inverter switching elements for supplying energy to the at least one inductor, with two inverter switching elements of the inverter unit in particular forming a resonance inverter and preferably a dual half-bridge inverter.
  • the inverter switching elements of the inverter unit are preferably designed as semiconductor switching elements, in particular as transistors, for example as a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) or organic field effect transistor (OFET), advantageously as a bipolar transistor with a preferably insulated gate electrode (IGBT).
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field effect transistor
  • OFET organic field effect transistor
  • IGBT insulated gate electrode
  • the inverter unit has two inverter switching elements for supplying energy to each inductor of the induction hob device.
  • several inductors can be supplied with energy at the same time by two of the inverter switching elements.
  • the detection unit is intended to detect cooking utensils placed above the inductor within the detection interval and, for this purpose, in particular at least one electrical parameter, for example an inductance and/or Impedance and / or resonance frequency of a circuit, which includes at least the inductor, and to compare it with at least one stored reference value.
  • the electrical parameter that the detection unit detects within the detection interval is a parameter, in particular a change in an amplitude and/or frequency, of an alternating current flowing, in particular oscillating, through the inductor during the detection interval.
  • the detection unit can be at least partially integral with a control unit of the induction hob device and/or of the induction hob having the induction hob device.
  • control unit is to be understood as meaning an electronic unit which is preferably at least partially integrated in a control and/or regulating unit of an induction hob and which is preferably intended to control and/or regulate at least the inverter unit.
  • the control unit comprises a computing unit and in particular, in addition to the computing unit, a storage unit with a control and/or regulation program stored therein, which is intended to be executed by the computing unit.
  • a detection interval is to be understood as a period of time in which the detection unit detects cooking utensils located above the inductor.
  • a duration of the detection interval preferably corresponds to a maximum of half a period of an AC mains voltage of a power supply network, which lasts, for example, 10 ms at a network frequency of 50 Hz.
  • the fact that two units are formed “partially in one piece” should be understood to mean that the units have at least one, in particular at least two, advantageously at least three, common elements that are part, in particular functionally important part, of both units.
  • the discharge unit is intended to at least partially or completely discharge the at least one bus capacitor.
  • the discharge unit comprises at least one switching element, preferably a semiconductor switching element, for example a transistor, which can be controlled by the detection unit by means of a control signal, for example by applying a gate voltage, and which is provided in a closed and/or conductive state for at least one discharge path to enable partial or complete discharge of the bus capacitor.
  • the discharge unit can have at least one, preferably high-resistance, Have a discharge resistor, which is arranged in the discharge path, preferably electrically parallel to the bus capacitor, and is intended to dissipatively at least partially or completely discharge the bus capacitor.
  • the switching element is intended to enable a discharge path for at least partial or complete discharge of the bus capacitor into a power supply network.
  • the induction hob device may have multiple bus capacitors.
  • the induction hob device can each have a bus capacitor for two inverter switching elements of the inverter unit, which are provided to supply energy to at least one inductor, which is arranged electrically in parallel to these two inverter switching elements.
  • the discharge unit is preferably intended to at least partially discharge all bus capacitors, preferably at a time offset from one another.
  • the discharge unit preferably has at least one switching element for each bus capacitor, each of the switching elements being controllable by the detection unit, preferably with a time delay.
  • the adjustable detection voltage for the detection interval which is obtained by the at least partial discharge of the bus capacitor by the discharge unit, is preferably continuously adjustable.
  • the adjustable detection voltage corresponds to an electrical voltage to which the bus capacitor is charged before the detection interval is initiated by the detection unit.
  • the detection unit could be intended to apply the detection voltage present on the bus capacitor at the beginning of the detection interval to the inductor.
  • the induction hob device has at least two resonance capacitors, with one of the resonance capacitors being arranged electrically parallel to one of the inverter switching elements, so that the at least two resonance capacitors are arranged electrically in series with one another and electrically parallel to the bus capacitor.
  • the induction hob device preferably has two resonance capacitors for each bus capacitor, with two of the resonance capacitors being arranged electrically in series with one another and electrically parallel to at least one of the bus capacitors.
  • the resonance capacitors preferably have the same capacity so that an electrical voltage applied to each of the resonance capacitors in an operating state of the induction hob device corresponds to half of the detection voltage simultaneously applied to the bus capacitor arranged electrically in parallel.
  • the detection unit is then preferably intended to apply an electrical voltage to the inductor in the detection interval, which corresponds to an electrical voltage applied to one of the resonance capacitors and in particular to half of the detection voltage applied to the bus capacitor.
  • the discharge unit is intended to discharge the bus capacitor to a predetermined detection voltage before the start of the detection interval.
  • the predetermined detection voltage is lower than the maximum voltage to which the bus capacitor can be charged, the maximum voltage corresponding in particular to a peak value of a rectified AC mains voltage of a power supply network with which the induction hob device is supplied in an operating state.
  • the predetermined detection voltage corresponds in particular to at most 80%, advantageously at most 70%, particularly advantageously at most 60%, preferably at most 50%, preferably at most 40% and particularly preferably at most 30% of the maximum voltage to which the bus capacitor can be charged.
  • the discharge unit is intended to replace the bus capacitor before the start of the detection interval Choosing a discharge interval in which the bus capacitor is partially discharged to the predetermined detection voltage.
  • the detection unit is provided to determine a duration of the discharge interval by controlling the at least one switching element of the discharge unit before the start of the detection interval, the discharge interval defining a period of time between a closing of the switching element of the discharge unit by the detection unit and an opening of the switching element of the discharge unit by the detection unit corresponds.
  • a duration of the discharge interval could be permanently stored, in particular as a factory setting, in a memory unit of the detection unit and/or the control unit of the induction hob device and/or of the induction hob device having the induction hob device.
  • the duration of the discharge interval is variable by the detection unit, in particular depending on at least one current operating parameter, for example a current electrical voltage to which the bus capacitor is charged, and/or an AC mains voltage with which the induction hob device is operated. is adjustable to allow partial discharge of the bus capacitor to the predetermined detection voltage before the start of the detection interval.
  • the discharge unit is intended to completely discharge the bus capacitor before the start of the detection interval.
  • the detection unit is provided to determine a duration of a discharge interval before the start of the detection interval by controlling the at least one switching element of the discharge unit so that the bus capacitor is completely discharged by the discharge unit in the discharge interval.
  • the detection unit is intended to initiate the detection interval after a complete discharge and partial recharge of the bus capacitor to a predetermined detection voltage. This can advantageously enable a particularly precise setting of the predetermined detection voltage.
  • the detection unit is intended to select a starting time of the detection interval after the complete discharge so that the bus Capacitor is recharged to the predetermined detection voltage at the start time.
  • the detection unit at least initiates the detection interval by controlling at least one of the inverter switching elements.
  • the detection unit initiates the detection interval by controlling exactly one of the inverter switching elements.
  • the detection unit operates at least one, preferably exactly one, of the inverter switching elements with a detection frequency that is different from a heating frequency.
  • control unit of the induction hob device and/or the induction hob device having the induction hob device can be provided to operate the at least two inverter switching elements of the inverter unit to supply energy to the at least one inductor in a heating mode with a heating frequency of at least 15 kHZ and at most 70 kHZ and the detection unit can be provided to operate at least one of the inverter switching elements, preferably exactly one of the inverter switching elements, in the detection interval with a detection frequency of at least 75 kHz.
  • undesirable heating of the cooking utensil and/or other inductively heatable objects located above the inductor during the detection interval can advantageously be reduced, preferably minimized.
  • the discharge unit is intended to periodically, at least partially, discharge the bus capacitor. This can advantageously enable regular detection and/or checking of the presence of cooking utensils placed above the inductor.
  • the discharge unit is intended to discharge the bus capacitor in particular within a period of at most 2,000 ms, advantageously within a period of at most 1,5000 ms, particularly advantageously within a period of at most 1,250 ms, preferably within a period of at most 1,000 ms, preferably within one Period duration of a maximum of 750 ms and particularly preferably to discharge at least partially periodically within a period of at most 500 ms.
  • the discharge unit is intended to discharge the bus capacitor in particular within a period of at least 50 ms, advantageously within a period of at least 100 ms, particularly advantageously within a period of at least 150 ms, preferably within a period of at least 200 ms, preferably within one Periodic duration of at least 225 ms and particularly preferably periodically recurring at least partially within a period duration of at least 250 ms.
  • the detection unit is provided to initiate the detection interval periodically with a repetition rate of at least 0.50 Hz and at most 5.50 Hz.
  • a repetition rate of at least 0.50 Hz and at most 5.50 Hz advantageously makes it possible to regularly check for the presence of cooking utensils placed above the inductor. In particular, moving and/or removing cooking utensils can be detected in good time, which advantageously increases safety and ease of use.
  • the detection unit is provided to initiate the detection interval periodically with a repetition rate of in particular at least 0.75 Hz, advantageously at least 1.00 Hz, particularly advantageously at least 1.25 Hz, preferably at least 1.50 Hz, preferably at least 1.75 Hz and particularly preferably at least 2.00 Hz.
  • the detection unit is provided to initiate the detection interval periodically with a repetition rate of in particular at most 5.25 Hz, advantageously at most 5.00 Hz, particularly advantageously at most 4.75 Hz, preferably at most 4.50 Hz, preferably at most 4.25 Hz and particularly preferably at most 4.00 Hz.
  • the detection unit comprises a computing unit which is intended to detect cooking utensils placed above the inductor based on an alternating current flowing through the inductor during the detection interval.
  • the computing unit of the detection unit could be partially integral with the control unit of the induction hob device and/or the induction hob device having an induction hob.
  • the computing unit of the recognition unit is preferably designed as an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • the detection unit has an analog-digital converter unit, which is intended to convert the alternating current flowing through the inductor during the detection interval into a digital measurement signal and transmit it to the computing unit.
  • the analog-digital converter unit has at least one input, which is connected to a circuit comprising the inductor during the detection interval and is provided for detecting the alternating current flowing through the inductor during the detection interval as an analog measurement signal.
  • the analog-digital converter unit has at least one output, which is connected to the computing unit during the detection interval and is provided for transmitting the digital measurement signal to the computing unit.
  • the analog-digital converter unit is preferably designed as a sigma-delta converter. Alternatively, other types of analog-digital converters can also be used as an analog-digital converter unit.
  • the analog-digital converter unit has a sampling rate of at least 1.0 MS/s (megasamples per second). This can advantageously enable detection of cooking utensils placed above the inductor with sufficient accuracy.
  • the analog-digital converter unit has a sampling rate of at least 1.1 MS/s, advantageously of at least 1.3 MS/s, particularly advantageously of at least 1.5 MS/s, preferably of at least 2.0 MS/s. s and preferably at least 2.5 MS/s.
  • the analog-digital converter unit has a resolution of at least 8 bits. This can advantageously further improve the accuracy in detecting cooking utensils placed above the inductor.
  • the analog-digital converter unit preferably has a resolution of at least 10 bits, preferably at least 12 bits. Although the use of an analog-digital converter unit with a resolution of at least 8 bits is sufficient for use within the induction hob device according to the invention Of course, the use of high-performance analog-to-digital converters with higher resolutions of 24 bits or more as an analog-to-digital converter unit is also conceivable.
  • the detection unit has a driver unit for impedance matching for the analog-digital converter unit.
  • a driver unit for impedance matching for the analog-digital converter unit.
  • the driver unit comprises a voltage follower and an operational amplifier.
  • the invention further relates to an induction hob with at least one induction hob device according to one of the previously described embodiments.
  • an induction hob is characterized in particular by the advantageous properties that can be achieved by the previously described features of the induction hob device.
  • the induction hob can have several of the induction hob devices described above.
  • the invention is further based on a method for operating an induction hob device, in particular according to one of the previously described embodiments, with an inverter unit, which comprises at least two inverter switching elements for supplying energy to the inductor, with at least one bus capacitor, which is arranged electrically in parallel to the inverter switching elements , wherein cooking utensils placed above the inductor are detected based on a complete or partial activation of at least one of the inverter switching elements within a detection interval.
  • the bus capacitor is at least partially discharged before the detection interval.
  • Such a method can advantageously enable particularly comfortable operation of the induction hob device.
  • electromagnetic compatibility can be improved and noise emissions when detecting cooking utensils can be reduced, in particular minimized.
  • the induction hob device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the induction hob device can have a number of individual elements, components and units that deviate from the number mentioned herein.
  • FIG. 1 shows an induction hob with an induction hob device in a schematic top view
  • FIG. 2 shows a schematic electrical circuit diagram of the induction hob device with at least one inductor, at least one inverter unit, at least one bus capacitor, a detection unit and a discharge unit for at least partially discharging the bus capacitor,
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing how the recognition unit functions in a first configuration
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a time sequence of several recognition processes by the recognition unit in the second configuration
  • Fig. 6 is a schematic process flow diagram showing a method for operating the induction hob device.
  • Figure 1 shows an induction hob 40 in a schematic top view.
  • the induction hob 40 includes at least one induction hob device 10.
  • the induction hob device 10 has at least one inductor 12.
  • the induction hob device 10 has a first inductor 12, a second inductor 42 and three further inductors 44, 46, 48.
  • the induction hob 40 includes a hob plate 50 for placing cooking utensils (not shown).
  • the inductors 12, 42, 44, 46, 48 of the induction hob device 10 are mounted below the hob plate 50 of the induction hob 40.
  • the induction hob device 10 has at least one inverter unit 14, which includes at least two first inverter switching elements 16, 18 for supplying energy to the first inductor 12 (see FIG. 2).
  • the inverter unit 14 comprises two second inverter switching elements 76, 78 (see FIG. 2) for supplying energy to the second inductor 42, as well as two further inverter switching elements (not shown) for supplying energy to the further inductors 44, 46, 48.
  • the first inverter switching elements 16, 18 , the second inverter switching elements 76, 78 and the further inverter switching elements of the inverter unit 14 are arranged together on a printed circuit board (not shown).
  • the induction hob 10 comprises an additional induction hob device 80 with a first additional inductor 82, a second additional inductor 84 and three further additional inductors 86, 88, 90.
  • the additional inductors are 82, 84, 86, 88 the additional induction hob device 80 is mounted below the hob plate 50 of the induction hob 40.
  • the additional induction hob device 80 has an additional inverter unit (not shown) with additional inverter switching elements (not shown), which are arranged together on an additional printed circuit board (not shown).
  • the additional induction hob device 80 is essentially identical to the induction hob device 10. The following description is therefore limited to the functionality of the induction hob device 10, but can be transferred analogously to the additional induction hob device 80.
  • the induction hob 40 has a control unit 38.
  • the control unit 38 is for controlling the inverter unit 14 (see FIG. 2) for operating the inductors 12, 42, 44, 46, 48 of the induction hob device 10 and for controlling the additional inverter unit (not shown) for operating the additional inductors 82, 84, 86, 88, 90 provided.
  • Figure 2 shows a simplified and schematic electrical circuit diagram of the induction hob device 10.
  • the induction hob device 10 includes a power connection 52 for connection to a power supply network (not shown) and for supplying energy to the induction hob device 10.
  • the induction hob device 10 also has a filter unit 54.
  • the filter unit 54 is connected downstream of the mains connection 52 and is intended to reduce interference.
  • the induction hob device 10 also includes a rectifier unit 56.
  • the rectifier unit 56 is intended to rectify an AC mains voltage provided by the power supply network and present at the mains connection 52. In an operating state of the induction hob device 10, the rectifier unit 56 converts the AC mains voltage into a rectified AC mains voltage 62 (see Figures 3 and 4).
  • the induction hob device 10 in the present case comprises two first resonance capacitors 116, 118, with a first resonance capacitor 116 being arranged electrically in parallel with the first inverter switching element 16 and a further first resonance capacitor 118 being arranged electrically in parallel with the further first inverter switching element 18.
  • the first resonance capacitor 116 forms a resonant circuit with the first inductor 12 and the first inverter switching element 16 and the further first resonance capacitor 118 a resonant circuit with the first inductor 12 and the further first inverter switching element 18.
  • the induction hob device 10 further comprises at least one bus capacitor 20.
  • the induction hob device 10 comprises a first bus capacitor 20, which is arranged electrically in parallel to the first inverter switching elements 16, 18.
  • the induction hob device 10 also has a detection unit 22.
  • the detection unit 22 is intended to detect cooking utensils (not shown) placed above the first inductor 12 within a detection interval 24 (see FIG. 3).
  • the detection unit 22 is also for detecting cooking utensils (not shown) placed above the second inductor 42 and/or above the further inductors 44, 46, 48 within a second detection interval 98 (cf. FIG. 5) or within further detection intervals 100 (cf . Figure 5) provided.
  • the detection unit 22 comprises a discharge unit 26.
  • the discharge unit 26 is intended to at least partially discharge the first bus capacitor 20 in order to obtain an adjustable detection voltage 28 (see FIG. 3) for the detection interval 24 (see FIG. 3).
  • the discharge unit 26 comprises a discharge resistor 58 and a switching element 60, which are each arranged electrically in parallel to the first bus capacitor 20.
  • the switching element 60 is designed as a semiconductor switching element, for example as a transistor or the like, and can be controlled by the detection unit 22 by means of a discharge signal 72 (see FIG. 3), whereby the discharge signal 72 can be, for example, a gate voltage, which can be applied by the detection unit 22 to a gate of the switching element 60 designed as a semiconductor switching element.
  • the detection unit 22 includes a computing unit 30, which is intended to detect cooking utensils placed above the first inductor 12 based on an alternating current 32 (see FIG. 3) flowing through the inductor 12 during the detection interval 24.
  • the computing unit 30 is designed as an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • the recognition unit 22 has at least one analog-digital converter unit 34.
  • the first analog-digital converter unit 34 of the detection unit 22 is intended to convert the alternating current 32 flowing through the first inductor 12 during the detection interval 24 into a digital measurement signal (not shown) and to transmit it to the computing unit 30.
  • the first analog-digital converter unit 34 has a sampling rate of at least 2.0 MS/s. In the present case, the first analog-digital converter unit 34 has a sampling rate of at least 2.5 MS/s.
  • the first analog-digital converter unit 34 has a resolution of at least 8 bits. In the present case, the first analog-digital converter unit 34 has a resolution of at least 12 bits.
  • the detection unit 22 has at least a first driver unit 36 for impedance matching for the first analog-digital converter unit 34.
  • the driver unit 36 is composed of a voltage follower (not shown) and an operational amplifier (not shown).
  • the second inductor 42 is shown together with the second inverter switching elements 76, 78 of the inverter unit 14, which are provided for supplying energy to the second inductor 42.
  • the second inverter switching elements 76, 78 are intended to operate at a heating frequency in order to supply the second inductor 42 with a high-frequency alternating current.
  • the induction hob device 10 in the present case comprises two second resonance capacitors 120, 122, with a second resonance capacitor 120 being arranged electrically in parallel with the second inverter switching element 76 and a further second resonance capacitor 122 being arranged electrically in parallel with the further second inverter switching element 78.
  • the second resonant capacitor 120 forms a resonant circuit with the second inductor 42 and the second inverter switching element 76 and the further second resonant capacitor 122 forms a resonant circuit with the second inductor 42 and the further second inverter switching element 78.
  • the induction hob device 10 includes a second bus capacitor 92, which is arranged in parallel to the second inverter switching elements 76, 78 and is connected to the rectifier unit 56.
  • the discharge unit 26 For discharging the second bus capacitor 92, the discharge unit 26 comprises a second discharge resistor (not shown) and a second switching element (not shown), which are each arranged electrically in parallel to the second bus capacitor 92, the second switching element being activated by the detection unit 22 can be controlled by means of a second discharge signal (not shown).
  • the computing unit 30 is intended to recognize cooking utensils (not shown) placed above the second inductor 42 based on an alternating current (not shown) flowing through the second inductor 42 during a second detection interval 98 (see FIG. 5).
  • the recognition unit 22 has a second analog-digital converter unit 94.
  • the second analog-digital converter unit 94 is designed essentially identically to the first analog-digital converter unit 34 and is intended to convert the alternating current flowing through the second inductor 42 during the second detection interval 98 into a digital measurement signal and to transmit to the computing unit 30.
  • the detection unit 22 correspondingly has a second driver unit 96, which is designed essentially identically to the first driver unit 36.
  • the simplified and schematic electrical circuit diagram of Figure 2 only includes the first inductor 12 with the associated first inverter switching elements 16, 18 and the associated first bus capacitor 20 and the second inductor 42 with the associated second inverter switching elements 76, 78 and the second Bus capacitor 92 and the detection unit 22 with the associated subunits and elements for detecting cooking utensils placed above the first inductor 12 and/or above the second inductor 42.
  • the induction hob device 10 comprises at least two further inverter switching elements (not shown), which are part of the inverter unit 14, as well as further bus capacitors (not shown) which are electrically connected in parallel. not shown).
  • the discharge unit 26 includes: Discharging these further bus capacitors further discharge resistors (not shown) and further switching elements (not shown), which are each arranged in parallel to one of the further bus capacitors.
  • the detection unit 26 also includes a further analogue-digital converter unit (not shown) for each of the further inductors 44, 46, 48, each of which is essentially identical to the first analogue-digital converter unit 34 and is used for conversion which during further detection intervals 100 through the further inductors 44, 46, 48 flowing alternating currents (not shown) into digital measurement signals (not shown) and are provided for transmitting these to the computing unit 30.
  • the detection unit 22 has corresponding further driver units (not shown), which are designed essentially identically to the first driver unit 36.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram to illustrate how the recognition unit 22 functions in a first configuration.
  • the diagram shows the time course of the rectified AC mains voltage 62, which the rectifier unit 56 (see FIG. 2) provides in the operating state of the induction hob device 10.
  • the rectified AC mains voltage 62 in the present case is a pulsating DC voltage, which rises from a value of zero to a peak value 68 within half a period 66 and then drops back to the value of zero.
  • a period corresponds to the reciprocal of a network frequency of the power supply network. At a mains frequency of 50 Hz, the period corresponds to a period of 20 ms and half the period 66 corresponds to a period of 10 ms.
  • the diagram in FIG. 3 shows a time course of a capacitor voltage 64, which is applied to the first bus capacitor 20 in the operating state of the induction hob device 10.
  • the first bus capacitor 20 is fully charged within a first half period 66, up to the peak value 68 of the rectified AC mains voltage 62.
  • the capacitor voltage 64 of the bus capacitor 20 then remains constant at the peak value 68 of the rectified AC mains voltage 62 until the discharge unit 26 is activated.
  • the discharge unit 26 is intended to discharge the first bus capacitor 20 to a predetermined detection voltage 28 before the start of the detection interval 24.
  • the detection unit 22 activates the discharge unit 26 by controlling the switching element 60 using a discharge signal 72.
  • the discharge signal 72 closes the switching element 60 of the discharge unit 26 or makes it conductive along a collector-emitter path and the first bus -Capacitor 20 is discharged via the discharge resistor 58.
  • the detection unit 22 activates the discharge unit 26 within a discharge interval 70.
  • the switching element 60 of the discharge unit 26 is closed again or its collector-emitter path is non-conductive.
  • the detection unit 22 is configured such that the discharge interval 70 lasts until the first bus capacitor 20 is discharged to the predetermined detection voltage 28.
  • the detection voltage 28 can be predetermined to 100 V, for example, although other predetermined detection voltages 28 are alternatively also conceivable.
  • the detection interval 24 is shown in Figure 3.
  • the detection unit 22 initiates the detection interval 24 by controlling at least one of the inverter switching elements 16, 18.
  • the detection unit 22 initiates the detection interval 24 by activating the first inverter switching element 16.
  • the first inductor 12 is therefore subjected to a voltage to which the first resonance capacitor 116 is charged at the beginning of the detection interval 24.
  • the first resonance capacitor 116 and the further first resonance capacitor 118 have the same capacitance, so that the voltage to which the first resonance capacitor 116 is charged at the beginning of the detection interval 24 corresponds to half of the predetermined detection voltage 28, in the present case for example 50 V, to which the discharge unit 26 has discharged the first bus capacitor 20 before the beginning of the detection interval 24.
  • the detection interval 24 follows the discharge interval 70 and is separated from the discharge interval 70 by less than half a period 66.
  • the detection unit 22 controls the first inverter switching element 16 by means of a control signal 74.
  • the control signal 74 closes the first inverter switching element 16 or makes its collector-emitter path conductive, and half of the predetermined detection voltage 28 applied to the first bus capacitor 20 is applied to the first inductor 12.
  • the alternating current 32 flows through the inductor 12, which is picked up by the first analog-digital converter unit 34, converted into the digital measurement signal and transmitted to the computing unit 30 of the recognition unit 22.
  • the computing unit 30 recognizes cooking utensils placed above the first inductor 12 based on at least one characteristic of the alternating current 32, for example based on a change in an amplitude and/or frequency of the alternating current 32.
  • Figure 4 shows a schematic diagram to illustrate how the recognition unit 22 functions in an alternative second configuration.
  • the diagram again shows the time course of the rectified AC mains voltage 62, which the rectifier unit 56 (see FIG. 2) provides in the operating state of the induction hob device 10.
  • the discharge unit 26 in the second configuration is intended to completely discharge the first bus capacitor 20 before the start of a detection interval 24 '.
  • the detection unit 22 activates the discharge unit 26 by controlling the switching element 60 using a discharge signal 72' within a discharge period 70'.
  • the detection unit 22 is configured so that the discharge interval 70′ lasts until the first bus capacitor 20 is completely discharged. Accordingly, the discharge interval 70 'for completely discharging the first bus capacitor 20 in the second configuration of the detection unit 20 lasts longer than the discharge interval 70 shown in FIG. 3 for partially discharging the first bus capacitor 20 in the first configuration.
  • the detection unit 22 is also intended to set the detection interval 24 'to a predetermined one after a complete discharge and partial recharge of the first bus capacitor 20 To initiate detection voltage 28 '.
  • the detection unit 22 at least initiates the detection interval 24 'by controlling at least one of the inverter switching elements 16, 18.
  • the detection unit 22 initiates the detection interval 24′ by activating the first inverter switching element 16.
  • the detection interval 24' follows the discharge interval 70' and is separated from the discharge interval 70' by less than half a period 66.
  • the detection unit 22 controls the first inverter switching element 16 using a control signal 74'.
  • the control signal 74' closes the first inverter switching element 16 or makes its collector-emitter path conductive, and half of the predetermined detection voltage 28' applied to the first bus capacitor 20 is applied to the first inductor 12.
  • the detection unit 22 initiates the detection interval 24 'within a half-wave of the rectified AC mains voltage 62 following the complete discharge of the bus capacitor 20 at a point in time at which the first bus capacitor 20 is charged again to the predetermined detection voltage 28'.
  • an alternating current 32' flows through the first inductor 12, which is picked up by the first analog-digital converter unit 34, converted into a digital measurement signal and transmitted to the computing unit 30 of the detection unit 22.
  • the computing unit 30 recognizes cooking utensils placed above the inductor 12 based on at least one characteristic of the alternating current 32', for example a change in a frequency and/or amplitude of the alternating current 32'.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram to illustrate a time sequence of recognition processes by the recognition unit 22 in the second configuration.
  • a recognition cycle 106 of the recognition unit 22 is shown in the diagram. Within the detection cycle 106, the detection unit checks one after the other whether cooking utensils are placed above one of the inductors 12, 42, 44, 46, 48.
  • the detection cycle is composed of several detection sub-cycles 108, 110, a number of the detection sub-cycles 108, 110 corresponding to a number of inductors 12, 42, 44, 46, 48 of the induction hob device 10.
  • a first detection subcycle 108 begins after the first bus capacitor 20 has been completely discharged after the discharge interval 70'.
  • the detection interval 24' lies within the first detection subcycle 108.
  • the first detection subcycle 108 can for example, last 50 ms to 100 ms.
  • the second bus capacitor 92 is completely discharged within a second discharge interval 102.
  • a second detection subcycle 110 begins, within which the second discharge interval 98 lies, in which the computing unit 30 detects whether cooking utensils are placed above the second inductor 42 or not.
  • a bus capacitor (not shown) assigned to the further inductor 44 is completely discharged within a further discharge interval 104.
  • a further detection interval 100 takes place in which the computing unit 30 detects whether cooking utensils are placed above the further inductor 44 or not.
  • Corresponding further detection subcycles follow for the further inductors 46, 48.
  • the first bus capacitor 20 is again discharged in the discharge interval 70.
  • the discharge unit 26 is intended to periodically, at least partially, discharge the bus capacitor 20.
  • the discharge unit 26 is intended to periodically completely discharge the bus capacitor 20.
  • a period of a recurring periodic discharge of the first bus capacitor 20 corresponds to a duration of the detection cycle 106.
  • the detection cycle 106 can last, for example, 250 ms to 500 ms.
  • the detection unit 22 may have a corresponding detection cycle (not shown) for the first configuration.
  • the detection unit 22 is intended to periodically initiate the detection interval 24 (see FIG. 3) with a repetition rate of at least 0.5 Hz and at most 5 Hz.
  • the detection unit 22 is also intended to periodically initiate the detection interval 24' with a repetition rate of at least 0.5 Hz and at most 5 Hz.
  • Figure 6 shows a schematic process flow diagram of a method for operating the induction hob device 10.
  • the first bus capacitor 20 at least partially discharged before the detection interval 24.
  • the method includes at least two method steps 112, 114.
  • a first method step 112 of the method the first bus capacitor 20 is partially discharged before the detection interval 24, specifically by means of the discharge unit 26 to the predetermined detection voltage 28 (see FIG. 3).
  • the first bus capacitor 20 can also be completely discharged in the first method step 112 of the method before the detection interval 24 'and then partially recharged to the predetermined detection voltage 28' (see FIG. 4).
  • the detection interval 24 see FIG. 3) or alternatively the detection interval 24 ' (see FIG. 4) is initiated in order to detect cooking utensils placed above the first inductor 12 (see FIGS. 1 and 2).
  • Control signal second inverter switching element further second inverter switching element additional induction hob device additional inductor second additional inductor further additional inductor further additional inductor further additional inductor second bus capacitor second analog-digital converter unit second driver unit second detection interval further detection interval second discharge interval further discharge interval

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Induktionskochfeldvorrichtung (10), mit zumindest einem Induktor (12), mit zumindest einer Wechselrichtereinheit (14), welche zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente (16, 18) zur Energieversorgung des Induktors (12) umfasst, mit zumindest einem Bus-Kondensator (20), welcher elektrisch parallel zu den Wechselrichterschaltelementen (16, 18) angeordnet ist, und mit einer Erkennungseinheit (22) zur Erkennung von oberhalb des Induktors (12) platziertem Gargeschirr innerhalb eines Erkennungsintervalls (24, 24'). Um einen Komfort zu erhöhen wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit (22) eine Entladungseinheit (26) umfasst, welche dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator (20) zumindest teilweise zu entladen, um eine einstellbare Erkennungsspannung (28, 28') für das Erkennungsintervall (24, 24') zu erhalten.

Description

Induktionskochfeldvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Induktionskochfeldvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Induktionskochfeldvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Induktionskochfelder mit Sensoren zu einer Detektion von Gargeschirr bekannt. In einigen bekannten Induktionskochfeldern aus dem Stand der Technik kommt zu einer Detektion von Gargeschirr ein zusätzlicher separater Sensorschaltkreis, welcher auch als sogenannter Colpitts-Oszillator bekannt ist, zum Einsatz. Hierbei kann, neben einer Detektion einer reinen Anwesenheit eines Gargeschirrs oberhalb eines Induktors, auch ein Bedeckungsgrad einer oder mehrerer Induktoren durch das Gargeschirr detektiert werden, indem eine Oszillationsfrequenz des Sensorschaltkreises gemessen wird, welche sich in Abhängigkeit eines Materials des Gargeschirrs und/oder des Bedeckungsgrades des Gargeschirrs verändert. Derartige Ausgestaltungen sind aufgrund des separaten Sensorschaltkreises jedoch kostenintensiv, weshalb in anderen bekannten Ausgestaltungen ein ohnehin vorhandener Schaltkreis aus Induktor und Wechselrichterschaltelementen als Sensor zur Detektion von Gargeschirr auf dem Induktionsfeld genutzt wird. Hierbei wird oberhalb eines Induktors platziertes Gargeschirr erkannt, indem außerhalb einer Heizperiode zumindest ein Wechselrichterschaltelement mit einer hohen Frequenz betrieben und der Induktor dabei mit einer Spannung beaufschlagt wird, welche zumindest der Hälfte der Spannung entspricht, die an einem parallel zu dem Wechselrichterschaltelement angeordneten Bus- Kondensator anliegt. Anhand einer Veränderung zumindest eines elektrischen Parameters des Schaltkreises aus Induktor und Wechselrichterschaltelement, beispielsweise einer veränderten Induktivität, wird dann auf eine Anwesenheit eines Gargeschirrs oberhalb des Induktors rückgeschlossen. Nachteilig bei derartigen Ausgestaltungen ist, dass bei der Erkennung hohe Stromspitzen auftreten, da mindestens die Hälfte der Spannung, auf die der Bus-Kondensator aufgeladen ist, an die Last angelegt wird, was zu hörbaren akustischen Geräuschen und damit einhergehend zu einer verringerten elektromagnetischen Verträglichkeit und insbesondere zu einem verminderten Komfort führt. Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines Komforts 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 einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einem Induktor, mit zumindest einer Wechselrichtereinheit, welche zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente zur Energieversorgung des Induktors umfasst, mit zumindest einem Bus-Kondensator, welcher elektrisch parallel zu den Wechselrichterschaltelementen angeordnet ist, und mit einer Erkennungseinheit zur Erkennung von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr innerhalb eines Erkennungsintervalls.
Es wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit eine Entladungseinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator zumindest teilweise zu entladen, um eine einstellbare Erkennungsspannung für das Erkennungsintervall zu erhalten.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Induktionskochfeldvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines Komforts bereitgestellt werden. Es kann vorteilhaft eine Induktionskochfeldvorrichtung mit verbesserter elektromagnetischer Verträglichkeit bereitgestellt werden. Es können vorteilhaft Störgeräusche, welche bei gattungsgemäßen Induktionskochfeldvorrichtungen während einer Erkennung von Gargeschirr auftreten können, vorteilhaft reduziert, vorzugsweise minimiert werden, wenn die Erkennungseinheit eine Entladungseinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator zumindest teilweise zu entladen, um eine einstellbare Erkennungsspannung für das Erkennungsintervall zu erhalten. Ferner kann vorteilhaft eine Entlastung der Wechselrichterschaltelemente ermöglicht werden, wenn der Bus- Kondensator zumindest teilweise entladen wird. Weiterhin kann vorteilhaft eine möglichst geringe Aufheizung von Gargeschirr und/oder induktiv beheizbaren Fremdobjekten, beispielsweise metallischem Besteck und dergleichen, während einer Erkennung sichergestellt werden. Unter einer „Induktionskochfeldvorrichtung“ soll zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Induktionskochfelds, verstanden werden, wobei insbesondere zusätzlich auch Zubehöreinheiten für das Kochfeld umfasst sein können, wie beispielsweise eine Sensoreinheit zur externen Messung einer Temperatur eines Gargeschirrs und/oder eines Garguts. Insbesondere kann die Kochfeldvorrichtung, insbesondere die Induktionskochfeldvorrichtung, auch das gesamte Kochfeld, insbesondere das gesamte Induktionskochfeld, umfassen.
Die Induktionskochfeldvorrichtung umfasst zumindest einen Induktor, welcher in wenigstens einem Betriebszustand Energie in Form eines elektromagnetischen Wechselfeldes an zumindest ein Objekt, insbesondere an ein Gargeschirr, bereitstellt. Die Induktionskochfeldvorrichtung kann zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vorzugsweise zumindest vier und besonders bevorzugt zumindest fünf Induktoren aufweisen. Die Induktoren können verteilt, beispielsweise in einer oder mehreren Reihe(n) und/oder in Form einer Matrix, angeordnet und dazu vorgesehen sein, je nach Konfiguration eine oder mehrere flexibel und/oder frei definierbare Heizzonen auszubilden.
Die Induktionskochfeldvorrichtung umfasst zumindest eine Wechselrichtereinheit mit zumindest zwei Wechselrichterschaltelementen zur Energieversorgung des zumindest einen Induktors, wobei jeweils zwei Wechselrichterschaltelemente der Wechselrichtereinheit insbesondere einen Resonanzinverter und vorzugsweise einen dualen Halbbrückeninverter ausbilden. Vorzugsweise sind die Wechselrichterschaltelemente der Wechselrichtereinheit als Halbleiterschaltelemente, insbesondere als Transistoren, beispielsweise als Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistor (MOSFET) oder Organischer Feldeffekttransistor (OFET), vorteilhaft als Bipolartransistor mit vorzugsweise isolierter Gate-Elektrode (IGBT), ausgebildet. Vorzugsweise weist die Wechselrichtereinheit zur Energieversorgung jedes Induktors der Induktionskochfeldvorrichtung jeweils zwei Wechselrichterschaltelemente auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass mehrere Induktoren zeitgleich durch jeweils zwei der Wechselrichterschaltelemente mit Energie versorgt werden können.
Die Erkennungseinheit ist dazu vorgesehen, oberhalb des Induktors platziertes Gargeschirr innerhalb des Erkennungsintervalls zu erfassen und hierzu insbesondere zumindest einen elektrischen Parameter, beispielsweise eine Induktivität und/oder Impedanz und/oder Resonanzfrequenz, eines Schaltkreises, welcher zumindest den Induktor umfasst, zu erfassen und mit zumindest einem gespeicherten Referenzwert zu vergleichen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem elektrischen Parameter, welchen die Erkennungseinheit innerhalb des Erkennungsintervalls erfasst, um eine Kenngröße, insbesondere eine Veränderung einer Amplitude und/oder Frequenz, eines während des Erkennungsintervalls durch den Induktor fließenden, insbesondere oszillierenden, Wechselstroms. Die Erkennungseinheit kann zumindest teilweise einstückig mit einer Steuereinheit der Induktionskochfeldvorrichtung und/oder des die Induktionskochfeldvorrichtung aufweisenden Induktionskochfelds sein. Unter einer „Steuereinheit“ soll dabei eine elektronische Einheit verstanden werden, die vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinheit eines Induktionskochfelds zumindest teilweise integriert ist und die vorzugsweise dazu vorgesehen ist, zumindest die Wechselrichtereinheit zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Unter einem Erkennungsintervall soll ein Zeitraum verstanden werden, in welchem die Erkennungseinheit eine Erkennung von oberhalb des Induktors befindlichem Gargeschirr durchführt. Eine Dauer des Erkennungsintervalls entspricht vorzugsweise maximal einer halber Periodendauer einer Netzwechselspannung eines Stromversorgungsnetzes, welche bei einer Netzfrequenz von 50 Hz beispielsweise 10 ms andauert. Darunter, dass zwei Einheiten „teilweise einstückig“ ausgebildet sind, soll verstanden werden, dass die Einheiten zumindest ein, insbesondere zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei gemeinsame Elemente aufweisen, die Bestandteil, insbesondere funktionell wichtiger Bestandteil, beider Einheiten sind.
Die Entladungseinheit ist dazu vorgesehen, den zumindest einen Bus-Kondensator zumindest teilweise oder vollständig zu entladen. Die Entladungseinheit umfasst zumindest ein Schaltelement, vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement, beispielsweise einen Transistor, welches durch die Erkennungseinheit mittels eines Steuersignals, beispielsweise einem Anlegen einer Gate-Spannung, steuerbar ist und welches in einem geschlossenen und/oder leitenden Zustand dazu vorgesehen ist, zumindest einen Entladepfad zur teilweisen oder vollständigen Entladung des Bus-Kondensators freizuschalten. Die Entladungseinheit kann zumindest einen, vorzugsweise hochohmigen, Entladungswiderstand aufweisen, welcher in dem Entladepfad, vorzugsweise elektrisch parallel zu dem Bus-Kondensator, angeordnet und dazu vorgesehen ist, den Bus- Kondensator dissipativ zumindest teilweise oder vollständig zu entladen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Schaltelement dazu vorgesehen ist, einen Entladepfad zu einer zumindest teilweisen oder vollständigen Entladung des Bus-Kondensators in ein Stromversorgungsnetz freizuschalten. Die Induktionskochfeldvorrichtung kann mehrere Bus-Kondensatoren aufweisen. Insbesondere kann die Induktionskochfeldvorrichtung für jeweils zwei Wechselrichterschaltelemente der Wechselrichtereinheit, welche zur Energieversorgung von jeweils zumindest einem Induktor vorgesehen sind, jeweils einen Bus-Kondensator aufweisen, welcher elektrisch parallel zu diesen zwei Wechselrichterschaltelementen angeordnet ist. Im Falle einer Induktionskochfeldvorrichtung mit mehr als einem Bus-Kondensator ist die Entladungseinheit vorzugsweise dazu vorgesehen, alle Bus-Kondensatoren, bevorzugt zeitversetzt zueinander, zumindest teilweise zu entladen. Vorzugsweise weist die Entladungseinheit im Falle einer Induktionskochfeldvorrichtung mit mehr als einem Bus- Kondensator, für jeden Bus-Kondensator jeweils zumindest ein Schaltelement auf, wobei jedes der Schaltelemente durch die Erkennungseinheit, bevorzugt zeitversetzt, steuerbar ist. Die einstellbare Erkennungsspannung für das Erkennungsintervall, welche durch die zumindest teilweise Entladung des Bus-Kondensators durch die Entladungseinheit erhalten wird, ist vorzugsweise stufenlos einstellbar. Die einstellbare Erkennungsspannung entspricht einer elektrischen Spannung, auf welche der Bus- Kondensator vor einer Einleitung des Erkennungsintervalls durch die Erkennungseinheit aufgeladen ist. Die Erkennungseinheit könnte dazu vorgesehen sein, die zu Beginn des Erkennungsintervalls an dem Bus-Kondensator anliegende Erkennungsspannung an den Induktor anzulegen. Vorzugsweise weist die Induktionskochfeldvorrichtung zumindest zwei Resonanzkondensatoren auf, wobei jeweils einer der Resonanzkondensatoren elektrisch parallel zu jeweils einem der Wechselrichterschaltelemente angeordnet ist, sodass die zumindest zwei Resonanzkondensatoren zueinander elektrisch in Reihe und elektrisch parallel zu dem Bus-Kondensator angeordnet sind. Im Falle einer Induktionskochfeldvorrichtung mit mehr als einem Bus-Kondensator weist die Induktionskochfeldvorrichtung vorzugsweise jeweils zwei Resonanzkondensatoren für jeden Bus-Kondensator auf, wobei jeweils zwei der Resonanzkondensatoren zueinander elektrisch in Reihe und elektrisch parallel zu zumindest einem der Bus-Kondensatoren angeordnet sind. Vorzugsweise weisen die Resonanzkondensatoren dieselbe Kapazität auf, sodass eine in einem Betriebszustand der Induktionskochfeldvorrichtung an jedem der Resonanzkondensatoren anliegende elektrische Spannung der Hälfte der zeitgleich an dem dazu elektrisch parallel angeordneten Bus-Kondensator anliegenden Erkennungsspannung entspricht. Die Erkennungseinheit ist dann vorzugsweise dazu vorgesehen, in dem Erkennungsintervall eine elektrische Spannung an den Induktor anzulegen, welche einer an einem der Resonanzkondensatoren anliegenden elektrischen Spannung und insbesondere der Hälfte der an dem Bus-Kondensator anliegenden Erkennungsspannung entspricht.
In dem vorliegenden Dokument dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unterscheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbesondere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“.
Unter „vorgesehen“ soll speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Entladungseinheit dazu vorgesehen ist, den Bus- Kondensator vor Beginn des Erkennungsintervalls bis auf eine vorbestimmte Erkennungsspannung zu entladen. Hierdurch kann eine geräuscharme Erkennung mit besonders einfachen technischen Mitteln ermöglicht werden. Die vorbestimmte Erkennungsspannung ist niedriger als die maximale Spannung, auf die der Bus- Kondensator aufgeladen sein kann, wobei die maximale Spannung insbesondere einem Scheitelwert einer gleichgerichteten Netzwechselspannung eines Stromversorgungsnetzes, mit welchem die Induktionskochfeldvorrichtung in einem Betriebszustand versorgt wird, entspricht. Die vorbestimmte Erkennungsspannung entspricht insbesondere höchstens 80 %, vorteilhaft höchstens 70 %, besonders vorteilhaft höchstens 60 %, vorzugsweise höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40 % und besonders bevorzugt höchstens 30 % der maximalen Spannung, auf die der Bus- Kondensator aufgeladen sein kann. Vorzugsweise ist die Entladungseinheit dazu vorgesehen, den Bus-Kondensator vor Beginn des Erkennungsintervalls durch geeignete Wahl eines Entladeintervalls, in welchem der Bus-Kondensator teilweise entladen wird, bis auf die vorbestimmte Erkennungsspannung zu entladen. Vorzugsweise ist die Erkennungseinheit dazu vorgesehen, eine Dauer des Entladeintervalls durch Ansteuerung des zumindest einen Schaltelements der Entladungseinheit vor Beginn des Erkennungsintervalls festzulegen, wobei das Entladeintervall einen Zeitraum zwischen einem Schließen des Schaltelements der Entladungseinheit durch die Erkennungseinheit und einem Öffnen des Schaltelements der Entladungseinheit durch die Erkennungseinheit entspricht. Eine Dauer des Entladeintervalls könnte in einer Speichereinheit der Erkennungseinheit und/oder der Steuereinheit der Induktionskochfeldvorrichtung und/oder des die Induktionskochfeldvorrichtung aufweisenden Induktionskochfelds fest, insbesondere als Werkseinstellung, gespeichert sein. Denkbar ist auch, dass die Dauer des Entladeintervalls durch die Erkennungseinheit variabel, insbesondere in Abhängigkeit zumindest eines aktuellen Betriebsparameters, beispielsweise einer aktuellen elektrischen Spannung, auf die der Bus-Kondensator aufgeladen ist, und/oder einer Netzwechselspannung, mit der die Induktionskochfeldvorrichtung betrieben wird, einstellbar ist, um eine teilweise Entladung des Bus-Kondensators auf die vorbestimmte Erkennungsspannung vor Beginn des Erkennungsintervalls zu ermöglichen.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Entladungseinheit dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator vor Beginn des Erkennungsintervalls vollständig zu entladen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Entladung des Bus-Kondensators mit besonders einfachen technischen Mitteln ermöglicht werden. Vorzugsweise ist die Erkennungseinheit dazu vorgesehen, eine Dauer eines Entladeintervalls vor Beginn des Erkennungsintervalls durch Ansteuerung des zumindest einen Schaltelements der Entladungseinheit so festzulegen, dass der Bus-Kondensator in dem Entladeintervall durch die Entladungseinheit vollständig entladen wird. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit dazu vorgesehen ist, das Erkennungsintervall nach einer vollständigen Entladung und teilweisen Wiederaufladung des Bus-Kondensators auf eine vorbestimmte Erkennungsspannung einzuleiten. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders genaue Einstellung der vorbestimmten Erkennungsspannung ermöglicht werden. Vorzugsweise ist die Erkennungseinheit dazu vorgesehen, einen Startzeitpunkt des Erkennungsintervalls nach der vollständigen Entladung so zu wählen, dass der Bus- Kondensator zu dem Startzeitpunkt auf die vorbestimmte Erkennungsspannung wieder aufgeladen ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit das Erkennungsintervall durch eine Ansteuerung zumindest eines der Wechselrichterschaltelemente zumindest einleitet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Erkennung von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr mit besonders einfachen technischen Mitteln und daher besonders kostengünstig ermöglicht werden. Vorzugsweise leitet die Erkennungseinheit das Erkennungsintervall durch Ansteuerung genau eines der Wechselrichterschaltelemente ein. Vorzugsweise betreibt die Erkennungseinheit in dem Erkennungsintervall zumindest eines, bevorzugt genau eines, der Wechselrichterschaltelemente mit einer gegenüber einer Heizfrequenz verschiedenen Erkennungsfrequenz. Beispielsweise kann die Steuereinheit der Induktionskochfeldvorrichtung und/oder des die Induktionskochfeldvorrichtung aufweisenden Induktionskochfelds dazu vorgesehen sein, die zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente der Wechselrichtereinheit zu einer Energieversorgung des zumindest einen Induktors in einem Heizbetrieb mit einer Heizfrequenz von zumindest 15 kHZ und höchstens 70 kHZ zu betreiben und die Erkennungseinheit kann dazu vorgesehen sein zumindest eines der Wechselrichterschaltelemente, bevorzugt genau eines der Wechselrichterschaltelemente, in dem Erkennungsintervall mit einer Erkennungsfrequenz von zumindest 75 kHz zu betreiben. Hierdurch kann vorteilhaft eine unerwünschte Erwärmung des Gargeschirrs und/oder anderer während des Erkennungsintervalls oberhalb des Induktors befindlicher induktiv beheizbarer Objekte reduziert, vorzugsweise minimiert, werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Entladungseinheit dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator periodisch wiederkehrend zumindest teilweise zu entladen. Hierdurch kann vorteilhaft eine regelmäßige Erkennung und/oder Überprüfung einer Anwesenheit von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr ermöglicht werden. Die Entladungseinheit ist dazu vorgesehen, den Bus-Kondensator insbesondere innerhalb einer Periodendauer von höchstens 2.000 ms, vorteilhaft innerhalb einer Periodendauer von höchstens 1.5000 ms, besonders vorteilhaft innerhalb einer Periodendauer von höchstens 1.250 ms, vorzugsweise innerhalb einer Periodendauer von höchstens 1.000 ms, bevorzugt innerhalb einer Periodendauer von höchstens 750 ms und besonders bevorzugt innerhalb einer Periodendauer von höchstens 500 ms periodisch wiederkehrend zumindest teilweise zu entladen. Die Entladungseinheit ist dazu vorgesehen, den Bus-Kondensator insbesondere innerhalb einer Periodendauer von zumindest 50 ms, vorteilhaft innerhalb einer Periodendauer von zumindest 100 ms, besonders vorteilhaft innerhalb einer Periodendauer von zumindest 150 ms, vorzugsweise innerhalb einer Periodendauer von zumindest 200 ms, bevorzugt innerhalb einer Periodendauer von zumindest 225 ms und besonders bevorzugt innerhalb einer Periodendauer von zumindest 250 ms periodisch wiederkehrend zumindest teilweise zu entladen.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit dazu vorgesehen ist, das Erkennungsintervall periodisch wiederkehrend mit einer Wiederholungsrate von zumindest 0,50 Hz und höchstens 5,50 Hz einzuleiten. Hierdurch kann vorteilhaft eine Anwesenheit von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr regelmäßig überprüft werden. Es kann insbesondere ein Verschieben und/oder Wegnehmen von Gargeschirr rechtzeitig erkannt werden, wodurch vorteilhaft eine Sicherheit und ein Bedienkomfort erhöht werden können. Die Erkennungseinheit ist dazu vorgesehen, das Erkennungsintervall periodisch wiederkehrend mit einer Wiederholungsrate von insbesondere zumindest 0,75 Hz, vorteilhaft von zumindest 1,00 Hz, besonders vorteilhaft von zumindest 1,25 Hz, vorzugsweise von zumindest 1,50 Hz, bevorzugt von zumindest 1,75 Hz und besonders bevorzugt von zumindest 2,00 Hz einzuleiten. Die Erkennungseinheit ist dazu vorgesehen, das Erkennungsintervall periodisch wiederkehrend mit einer Wiederholungsrate von insbesondere höchstens 5,25 Hz, vorteilhaft von höchstens 5,00 Hz, besonders vorteilhaft von höchstens 4,75 Hz, vorzugsweise von höchstens 4,50 Hz, bevorzugt von höchstens 4,25 Hz und besonders bevorzugt von höchstens 4,00 Hz einzuleiten.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit eine Recheneinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, oberhalb des Induktors platziertes Gargeschirr anhand eines während des Erkennungsintervalls durch den Induktor fließenden Wechselstroms zu erkennen. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige Erkennung von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr ermöglicht werden. Die Recheneinheit der Erkennungseinheit könnte teilweise einstückig mit der Steuereinheit der Induktionskochfeldvorrichtung und/oder des die Induktionskochfeldvorrichtung aufweisenden Induktionskochfelds ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Recheneinheit der Erkennungseinheit als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ausgebildet.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit eine Analog-Digital-Konverter- Einheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, den während des Erkennungsintervalls durch den Induktor fließenden Wechselstrom in ein digitales Messsignal zu konvertieren und an die Recheneinheit zu übermitteln. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine besonders genaue und zuverlässige Erkennung ermöglicht werden. Die Analog-Digital-Konverter-Einheit weist zumindest einen Eingang auf, welcher während des Erkennungsintervalls mit einem den Induktor umfassenden Schaltkreis verbunden und zur Erfassung des während des Erkennungsintervalls durch den Induktor fließenden Wechselstroms als analoges Messsignal vorgesehen ist. Die Analog-Digital-Konverter- Einheit weist zumindest einen Ausgang auf, welcher während des Erkennungsintervalls mit der Recheneinheit verbunden und zur Übermittlung des digitalen Messsignals an die Recheneinheit vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Analog-Digital-Konverter-Einheit als ein Sigma-Delta-Wandler ausgebildet. Alternativ sind auch andere Arten von Analog- Digital-Wandlern als Analog-Digital-Konverter-Einheit einsetzbar.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Analog-Digital-Konverter-Einheit eine Abtastrate von zumindest 1 ,0 MS/s (Megasamples pro Sekunde) aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Erkennung von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr mit hinreichender Genauigkeit ermöglicht werden. Insbesondere weist die Analog-Digital- Konverter-Einheit eine Abtastrate von zumindest 1 ,1 MS/s, vorteilhaft von zumindest 1,3 MS/s, besonders vorteilhaft von zumindest 1 ,5 MS/s, vorzugsweise von zumindest 2,0 MS/s und bevorzugt von zumindest 2,5 MS/s auf.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Analog-Digital-Konverter-Einheit eine Auflösung von zumindest 8 Bit aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Genauigkeit bei der Erkennung von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr weiter verbessert werden. Die Analog-Digital-Konverter-Einheit weist vorzugsweise eine Auflösung von zumindest 10 Bit, bevorzugt von zumindest 12 Bit auf. Obwohl ein Einsatz einer Analog- Digital-Konverter-Einheit mit einer Auflösung von zumindest 8 Bit für die Anwendung innerhalb der erfindungsgemäßen Induktionskochfeldvorrichtung ausreichend ist, ist selbstverständlich auch ein Einsatz von hochleistungsfähigen Analog-Digital-Wandlern mit höheren Auflösungen von 24 Bit oder mehr als Analog-Digital-Konverter-Einheit denkbar.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit eine T reibereinheit zur Impedanzanpassung für die Analog-Digital-Konverter-Einheit aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Genauigkeit bei der Erkennung von oberhalb des Induktors platziertem Gargeschirr noch weiter verbessert werden. Zudem kann vorteilhaft ein Schutz der Analog-Digital-Konverter-Einheit vor Spannungsspitzen erreicht werden. Vorzugsweise umfasst die Treibereinheit einen Spannungsfolger und einen Operationsverstärker.
Die Erfindung betrifft ferner ein Induktionskochfeld mit zumindest einer Induktionskochfeldvorrichtung nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen. Ein derartiges Induktionskochfeld zeichnet sich insbesondere durch die vorteilhaften Eigenschaften aus, welche durch die vorhergehend beschriebenen Merkmale der Induktionskochfeldvorrichtung erreicht werden können. Das Induktionskochfeld kann mehrere der vorhergehend beschriebenen Induktionskochfeldvorrichtungen aufweisen.
Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Induktionskochfeldvorrichtung, insbesondere nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen, mit einer Wechselrichtereinheit, welche zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente zur Energieversorgung des Induktors umfasst, mit zumindest einem Bus-Kondensator, welcher elektrisch parallel zu den Wechselrichterschaltelementen angeordnet ist, wobei oberhalb des Induktors platziertes Gargeschirr basierend auf einer vollständigen oder teilweisen Aktivierung zumindest eines der Wechselrichterschaltelemente innerhalb eines Erkennungsintervalls erkannt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass der Bus-Kondensator vor dem Erkennungsintervall zumindest teilweise entladen wird. Durch ein derartiges Verfahren kann vorteilhaft ein besonders komfortabler Betrieb der Induktionskochfeldvorrichtung ermöglicht werden. Es kann insbesondere eine elektromagnetische Verträglichkeit verbessert und eine Geräuschemission bei der Erkennung von Gargeschirr verringert, insbesondere minimiert, werden. Die Induktionskochfeldvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Induktionskochfeldvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Induktionskochfeld mit einer Induktionskochfeldvorrichtung in einer schematischen Draufsicht,
Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild der Induktionskochfeldvorrichtung mit zumindest einem Induktor, zumindest einer Wechselrichtereinheit, zumindest einem Bus-Kondensator, einer Erkennungseinheit und einer Entladungseinheit zur zumindest teilweisen Entladung des Bus-Kondensators,
Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Funktionsweise der Erkennungseinheit in einer ersten Konfiguration,
Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Funktionsweise der Erkennungseinheit in einer zweiten Konfiguration,
Fig. 5 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines zeitlichen Ablaufs mehrerer Erkennungsvorgänge durch die Erkennungseinheit in der zweiten Konfiguration und
Fig. 6 ein schematisches Verfahrensfließbild zur Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb der Induktionskochfeldvorrichtung.
Figur 1 zeigt ein Induktionskochfeld 40 in einer schematischen Draufsicht. Das Induktionskochfeld 40 umfasst zumindest eine Induktionskochfeldvorrichtung 10. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 weist zumindest einen Induktor 12 auf. Vorliegend weist die Induktionskochfeldvorrichtung 10 einen ersten Induktor 12, einen zweiten Induktor 42 und drei weitere Induktoren 44, 46, 48 auf.
Das Induktionskochfeld 40 umfasst eine Kochfeldplatte 50 zum Aufstellen von Gargeschirr (nicht dargestellt). In einem montierten Zustand des Induktionskochfelds 40 sind die Induktoren 12, 42, 44, 46, 48 der Induktionskochfeldvorrichtung 10 unterhalb der Kochfeldplatte 50 des Induktionskochfelds 40 montiert.
Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 weist zumindest eine Wechselrichtereinheit 14 auf, welche zumindest zwei erste Wechselrichterschaltelemente 16, 18 zur Energieversorgung des ersten Induktors 12 umfasst (vgl. Figur 2). Vorliegend umfasst die Wechselrichtereinheit 14 zwei zweite Wechselrichterschaltelemente 76, 78 (vgl. Figur 2) zur Energieversorgung des zweiten Induktors 42, sowie jeweils zwei weitere Wechselrichterschaltelemente (nicht dargestellt) zur Energieversorgung der weiteren Induktoren 44, 46, 48. Die ersten Wechselrichterschaltelemente 16, 18, die zweiten Wechselrichterschaltelemente 76, 78 und die weiteren Wechselrichterschaltelemente der Wechselrichtereinheit 14 sind gemeinsam auf einer Leiterplatine (nicht dargestellt) angeordnet.
Vorliegend umfasst das Induktionskochfeld 10 eine zusätzliche Induktionskochfeldvorrichtung 80 mit einem ersten zusätzlichen Induktor 82, einem zweiten zusätzlichen Induktor 84 und drei weiteren zusätzlichen Induktoren 86, 88, 90. In dem montierten Zustand des Induktionskochfelds 40 sind die zusätzlichen Induktoren 82, 84, 86, 88 der zusätzlichen Induktionskochfeldvorrichtung 80 unterhalb der Kochfeldplatte 50 des Induktionskochfelds 40 montiert. Die zusätzliche Induktionskochfeldvorrichtung 80 weist zur Energieversorgung der zusätzlichen Induktoren 82, 84, 86, 88, 90 eine zusätzliche Wechselrichtereinheit (nicht dargestellt) mit zusätzlichen Wechselrichterschaltelementen (nicht dargestellt) auf, welche gemeinsam auf einer zusätzlichen Leiterplatine (nicht dargestellt) angeordnet sind. Die zusätzliche Induktionskochfeldvorrichtung 80 ist im Wesentlichen identisch zu der Induktionskochfeldvorrichtung 10 ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich daher auf die Funktionsweise der Induktionskochfeldvorrichtung 10, kann jedoch analog auf die zusätzliche Induktionskochfeldvorrichtung 80 übertragen werden. Das Induktionskochfeld 40 weist eine Steuereinheit 38 auf. Die Steuereinheit 38 ist zur Ansteuerung der Wechselrichtereinheit 14 (vgl. Figur 2) zum Betrieb der Induktoren 12, 42, 44, 46, 48 der Induktionskochfeldvorrichtung 10 und zur Ansteuerung der zusätzlichen Wechselrichtereinheit (nicht dargestellt) zum Betrieb der zusätzlichen Induktoren 82, 84, 86, 88, 90 vorgesehen.
Figur 2 zeigt ein vereinfachtes und schematisches elektrisches Schaltbild der Induktionskochfeldvorrichtung 10.
Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 umfasst einen Netzanschluss 52 zur Verbindung mit einem Stromversorgungsnetz (nicht dargestellt) und zur Energieversorgung der Induktionskochfeldvorrichtung 10. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 weist ferner eine Filtereinheit 54 auf. Die Filtereinheit 54 ist dem Netzanschluss 52 nachgeschaltet und zur Reduzierung von Störeinflüssen vorgesehen.
Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 umfasst außerdem eine Gleichrichtereinheit 56. Die Gleichrichtereinheit 56 ist dazu vorgesehen, eine durch das Stromversorgungsnetz bereitgestellte und an dem Netzanschluss 52 anliegende Netzwechselspannung gleichzurichten. In einem Betriebszustand der Induktionskochfeldvorrichtung 10 wandelt die Gleichrichtereinheit 56 die Netzwechselspannung in eine gleichgerichtete Netzwechselspannung 62 (vgl. Figuren 3 und 4).
In der Figur 2 ist die Wechselrichtereinheit 14 mit den ersten Wechselrichterschaltelementen 16, 18 zur Energieversorgung des ersten Induktors 12 gezeigt. Vorliegend sind die ersten Wechselrichterschaltelemente 16, 18 in einer dualen Halbbrückenschaltung angeordnet. In einem Heizbetrieb der Induktionskochfeldvorrichtung 10 sind die ersten Wechselrichterschaltelemente 16, 18 zu einem Betrieb mit einer Heizfrequenz vorgesehen, um den ersten Induktor 12 mit einem hochfrequenten Wechselstrom zu versorgen. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 umfasst vorliegend zwei erste Resonanzkondensatoren 116, 118, wobei ein erster Resonanzkondensator 116 elektrisch parallel zu dem ersten Wechselrichterschaltelement 16 und ein weiterer erster Resonanzkondensator 118 elektrisch parallel zu dem weiteren ersten Wechselrichterschaltelement 18 angeordnet ist. In dem Heizbetrieb bildet der erste Resonanzkondensator 116 einen Schwingkreis mit dem ersten Induktor 12 und dem ersten Wechselrichterschaltelement 16 und der weitere erste Resonanzkondensator 118 einen Schwingkreis mit dem ersten Induktor 12 und dem weiteren ersten Wechselrichterschaltelement 18 aus.
Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 umfasst ferner zumindest einen Bus-Kondensator 20. Vorliegend umfasst die Induktionskochfeldvorrichtung 10 einen ersten Bus- Kondensator 20, welcher elektrisch parallel zu den ersten Wechselrichterschaltelementen 16, 18 angeordnet ist.
Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 weist zudem eine Erkennungseinheit 22 auf. Die Erkennungseinheit 22 ist zur Erkennung von oberhalb des ersten Induktors 12 platziertem Gargeschirr (nicht dargestellt) innerhalb eines Erkennungsintervalls 24 (vgl. Figur 3) vorgesehen. Die Erkennungseinheit 22 ist außerdem zur Erkennung von oberhalb des zweiten Induktors 42 und/oder oberhalb der weiteren Induktoren 44, 46, 48 platziertem Gargeschirr (nicht dargestellt) innerhalb eines zweiten Erkennungsintervalls 98 (vgl. Figur 5) beziehungsweise innerhalb von weiteren Erkennungsintervallen 100 (vgl. Figur 5) vorgesehen.
Die Erkennungseinheit 22 umfasst eine Entladungseinheit 26. Die Entladungseinheit 26 ist dazu vorgesehen, den ersten Bus-Kondensator 20 zumindest teilweise zu entladen, um eine einstellbare Erkennungsspannung 28 (vgl. Figur 3) für das Erkennungsintervall 24 (vgl. Figur 3) zu erhalten. Die Entladungseinheit 26 umfasst vorliegend einen Entladungswiderstand 58 und ein Schaltelement 60, welche jeweils elektrisch parallel zu dem ersten Bus-Kondensator 20 angeordnet sind. Das Schaltelement 60 ist vorliegend als ein Halbleiterschaltelement, beispielsweise als ein Transistor oder dergleichen, ausgebildet und durch die Erkennungseinheit 22 mittels eines Entladungssignals 72 (vgl. Figur 3) steuerbar, wobei es sich bei dem Entladungssignal 72 beispielsweise um eine Gate-Spannung handeln kann, welche durch die Erkennungseinheit 22 an einem Gate des als Halbleiterschaltelement ausgebildeten Schaltelements 60 angelegt werden kann.
Die Erkennungseinheit 22 umfasst eine Recheneinheit 30, welche dazu vorgesehen ist, oberhalb des ersten Induktors 12 platziertes Gargeschirr anhand eines während des Erkennungsintervalls 24 durch den Induktor 12 fließenden Wechselstroms 32 (vgl. Figur 3) zu erkennen. Vorliegend ist die Recheneinheit 30 als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ausgebildet. Die Erkennungseinheit 22 weist zumindest eine Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 auf. Die erste Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 der Erkennungseinheit 22 ist dazu vorgesehen, den während des Erkennungsintervalls 24 durch den ersten Induktor 12 fließenden Wechselstrom 32 in ein digitales Messsignal (nicht dargestellt) zu konvertieren und an die Recheneinheit 30 zu übermitteln. Die erste Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 weist eine Abtastrate von zumindest 2.0 MS/s auf. Vorliegend weist die erste Analog- Digital-Konverter-Einheit 34 eine Abtastrate von zumindest 2.5 MS/s auf.
Die erste Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 weist eine Auflösung von zumindest 8 Bit auf. Vorliegend weist die erste Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 eine Auflösung von zumindest 12 Bit auf.
Die Erkennungseinheit 22 weist zumindest eine erste Treibereinheit 36 zur Impedanzanpassung für die erste Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 auf. Die Treibereinheit 36 setzt sich vorliegend aus einem Spannungsfolger (nicht dargestellt) und einem Operationsverstärker (nicht dargestellt) zusammen.
In der Figur 2 ist neben dem Induktor 12 noch der zweite Induktor 42 zusammen mit den zweiten Wechselrichterschaltelementen 76, 78 der Wechselrichtereinheit 14, welche zur Energieversorgung des zweiten Induktors 42 vorgesehen sind, dargestellt. In dem Heizbetrieb der Induktionskochfeldvorrichtung 10 sind die zweiten Wechselrichterschaltelemente 76, 78 zu einem Betrieb mit einer Heizfrequenz vorgesehen, um den zweiten Induktor 42 mit einem hochfrequenten Wechselstrom zu versorgen. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 umfasst vorliegend zwei zweite Resonanzkondensatoren 120, 122, wobei ein zweiter Resonanzkondensator 120 elektrisch parallel zu dem zweiten Wechselrichterschaltelement 76 und ein weiterer zweiter Resonanzkondensator 122 elektrisch parallel zu dem weiteren zweiten Wechselrichterschaltelement 78 angeordnet ist. In dem Heizbetrieb bildet der zweite Resonanzkondensator 120 einen Schwingkreis mit dem zweiten Induktor 42 und dem zweiten Wechselrichterschaltelement 76 und der weitere zweite Resonanzkondensator 122 einen Schwingkreis mit dem zweiten Induktor 42 und dem weiteren zweiten Wechselrichterschaltelement 78 aus. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 umfasst einen zweiten Bus-Kondensator 92, welcher parallel zu den zweiten Wechselrichterschaltelementen 76, 78 angeordnet und mit der Gleichrichtereinheit 56 verbunden ist. Die Entladungseinheit 26 umfasst zur Entladung des zweiten Bus-Kondensators 92 einen zweiten Entladungswiderstand (nicht dargestellt) und ein zweites Schaltelement (nicht dargestellt), welche jeweils elektrisch parallel zu dem zweiten Bus-Kondensator 92 angeordnet sind, wobei das zweite Schaltelement durch die Erkennungseinheit 22 mittels eines zweiten Entladungssignals (nicht dargestellt) steuerbar ist.
Die Recheneinheit 30 ist dazu vorgesehen, oberhalb des zweiten Induktors 42 platziertes Gargeschirr (nicht dargestellt) anhand eines während eines zweiten Erkennungsintervalls 98 (vgl. Figur 5) durch den zweiten Induktor 42 fließenden Wechselstroms (nicht dargestellt) zu erkennen.
Die Erkennungseinheit 22 weist hierzu eine zweite Analog-Digital-Konverter-Einheit 94 auf. Die zweite Analog-Digital-Konverter-Einheit 94 ist im Wesentlichen identisch zu der ersten Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 ausgebildet und dazu vorgesehen, den während des zweiten Erkennungsintervalls 98 durch den zweiten Induktor 42 fließenden Wechselstrom in ein digitales Messsignal zu konvertieren und an die Recheneinheit 30 zu übermitteln. Zur Impedanzanpassung für die zweite Analog-Digital-Konverter-Einheit 94 weist die Erkennungseinheit 22 entsprechend eine zweite Treibereinheit 96 auf, welche im Wesentlichen identisch zu der ersten Treibereinheit 36 ausgebildet ist.
Der Übersichtlichkeit halber umfasst das vereinfachte und schematische elektrische Schaltbild der Figur 2 nur den ersten Induktor 12 mit den dazugehörigen ersten Wechselrichterschaltelementen 16, 18 und dem dazugehörigen ersten Bus-Kondensator 20 und den zweiten Induktor 42 mit den dazugehörigen zweiten Wechselrichterschaltelementen 76, 78 und dem zweiten Bus-Kondensator 92 sowie die Erkennungseinheit 22 mit den zugehörigen Untereinheiten und Elementen zu einer Erkennung von oberhalb des ersten Induktors 12 und/oder oberhalb des zweiten Induktors 42 platziertem Gargeschirr. Die Induktionskochfeldvorrichtung 10 umfasst zu einer Energieversorgung von jedem der weiteren Induktoren 44, 46, 48 (vgl. Figur 1) jeweils zumindest zwei weitere Wechselrichterschaltelemente (nicht dargestellt), welche Teil der Wechselrichtereinheit 14 sind, sowie jeweils dazu elektrisch parallelgeschaltete weitere Bus-Kondensatoren (nicht dargestellt). Die Entladungseinheit 26 umfasst zur Entladung dieser weiteren Bus-Kondensatoren weitere Entladungswiderstände (nicht dargestellt) sowie weitere Schaltelemente (nicht dargestellt), welche jeweils parallel zu einem der weiteren Bus-Kondensatoren angeordnet sind. Die Erkennungseinheit 26 umfasst zudem für jeden der weiteren Induktoren 44, 46, 48 jeweils eine weitere Analog- Digital-Konverter-Einheit (nicht dargestellt), welche jeweils im Wesentlichen identisch zu der ersten Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 ausgebildet und zur Wandlung der während weiterer Erkennungsintervalle 100 durch die weiteren Induktoren 44, 46, 48 fließender Wechselströme (nicht dargestellt) in digitale Messsignale (nicht dargestellt) und zur Übermittlung dieser an die Recheneinheit 30 vorgesehen sind. Zur Impedanzanpassung für die weiteren Analog-Digital-Konverter-Einheiten weist die Erkennungseinheit 22 entsprechende weitere Treibereinheiten (nicht dargestellt) auf, welche im Wesentlichen identisch zu der ersten Treibereinheit 36 ausgebildet sind.
Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Funktionsweise der Erkennungseinheit 22 in einer ersten Konfiguration. In dem Diagramm ist der zeitliche Verlauf der gleichgerichteten Netzwechselspannung 62 dargestellt, welchen die Gleichrichtereinheit 56 (vgl. Figur 2) in dem Betriebszustand der Induktionskochfeldvorrichtung 10 bereitstellt. Wie dem Diagramm der Figur 3 zu entnehmen, handelt es sich bei der gleichgerichteten Netzwechselspannung 62 vorliegend um eine pulsierende Gleichspannung, welche innerhalb einer halben Periodendauer 66 von einem Wert von Null bis auf einen Scheitelwert 68 ansteigt und anschließend wieder auf den Wert von Null absinkt. Eine Periodendauer entspricht dabei dem Kehrwert einer Netzfrequenz des Stromversorgungsnetzes. Bei einer Netzfrequenz von 50 Hz entspricht die Periodendauer einem Zeitraum von 20 ms und die halbe Periodendauer 66 entsprechend einem Zeitraum von 10 ms.
In dem Diagramm der Figur 3 ist ein zeitlicher Verlauf einer Kondensatorspannung 64 dargestellt, welche in dem Betriebszustand der Induktionskochfeldvorrichtung 10 an dem ersten Bus-Kondensator 20 anliegt. Bei Inbetriebnahme der Induktionskochfeldvorrichtung 10 wird der erste Bus-Kondensator 20 innerhalb einer ersten halben Periodendauer 66 vollständig aufgeladen, und zwar bis auf den Scheitelwert 68 der gleichgerichteten Netzwechselspannung 62. Anschließend bleibt die Kondensatorspannung 64 des Bus- Kondensators 20 solange konstant bei dem Scheitelwert 68 der gleichgerichteten Netzwechselspannung 62, bis die Entladungseinheit 26 aktiviert wird. In der in der Figur 3 gezeigten ersten Konfiguration der Erkennungseinheit 22 ist die Entladungseinheit 26 dazu vorgesehen, den ersten Bus-Kondensator 20 vor Beginn des Erkennungsintervalls 24 bis auf eine vorbestimmte Erkennungsspannung 28 zu entladen.
Zur Entladung des ersten Bus-Kondensators 20 aktiviert die Erkennungseinheit 22 die Entladungseinheit 26 durch Ansteuerung des Schaltelements 60 mittels eines Entladungssignals 72. Durch das Entladungssignal 72 wird das Schaltelement 60 der Entladungseinheit 26 geschlossen beziehungsweise entlang einer Kollektor-Emitter- Strecke leitend und der erste Bus-Kondensator 20 wird über den Entladungswiderstand 58 entladen. Vorliegend aktiviert die Erkennungseinheit 22 die Entladungseinheit 26 innerhalb eines Entladungsintervalls 70. Am Ende des Entladungsintervalls 70 wird das Schaltelement 60 der Entladungseinheit 26 wieder geschlossen beziehungsweise dessen Kollektor-Emitter-Strecke nichtleitend. Die Erkennungseinheit 22 ist in der ersten Konfiguration dabei so konfiguriert, dass das Entladungsintervall 70 so lange andauert, bis der erste Bus-Kondensator 20 auf die vorbestimmte Erkennungsspannung 28 entladen wird. Die Erkennungsspannung 28 kann beispielsweise auf 100 V vorbestimmt sein, wobei alternativ auch andere vorbestimmte Erkennungsspannungen 28 denkbar sind.
In der Figur 3 ist das Erkennungsintervall 24 dargestellt. Die Erkennungseinheit 22 leitet das Erkennungsintervall 24 durch eine Ansteuerung zumindest eines der Wechselrichterschaltelemente 16, 18 zumindest ein. Vorliegend leitet die Erkennungseinheit 22 das Erkennungsintervall 24 durch Aktivierung des ersten Wechselrichterschaltelements 16 ein. Während des Erkennungsintervalls 24 wird der erste Induktor 12 daher mit einer Spannung beaufschlagt, auf welche der erste Resonanzkondensator 116 zu Beginn des Erkennungsintervalls 24 aufgeladen ist. Vorliegend weisen der erste Resonanzkondensator 116 und der weitere erste Resonanzkondensator 118 dieselbe Kapazität auf, sodass die Spannung, auf welche der erste Resonanzkondensator 116 zu Beginn des Erkennungsintervalls 24 aufgeladen ist, der Hälfte der vorbestimmten Erkennungsspannung 28, vorliegend beispielsweise 50 V, entspricht, auf welchen die Entladungseinheit 26 den ersten Bus-Kondensator 20 vor Beginn des Erkennungsintervalls 24 entladen hat.
Das Erkennungsintervall 24 folgt zeitlich nach dem Entladungsintervall 70 und ist zu dem Entladungsintervall 70 zeitlich weniger als eine halbe Periodendauer 66 beabstandet. In dem Erkennungsintervall 24 steuert die Erkennungseinheit 22 das erste Wechselrichterschaltelement 16 mittels eines Steuersignals 74 an. Durch das Steuersignal 74 wird das erste Wechselrichterschaltelement 16 geschlossen beziehungsweise dessen Kollektor-Emitter-Strecke leitend und der erste Induktor 12 wird mit der Hälfte der an dem ersten Bus-Kondensator 20 anliegenden vorbestimmten Erkennungsspannung 28 beaufschlagt. Hierdurch fließt der Wechselstrom 32 durch den Induktor 12, welcher durch die erste Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 abgegriffen, in das digitale Messsignal konvertiert und an die Recheneinheit 30 der Erkennungseinheit 22 übermittelt wird. Die Recheneinheit 30 erkennt anhand zumindest einer Kenngröße des Wechselstroms 32, beispielsweise anhand einer Veränderung einer Amplitude und/oder Frequenz des Wechselstroms 32, oberhalb des ersten Induktors 12 platziertes Gargeschirr.
Figur 4 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Funktionsweise der Erkennungseinheit 22 in einer alternativen zweiten Konfiguration. In dem Diagramm ist erneut der zeitliche Verlauf der gleichgerichteten Netzwechselspannung 62 dargestellt, welchen die Gleichrichtereinheit 56 (vgl. Figur 2) in dem Betriebszustand der Induktionskochfeldvorrichtung 10 bereitstellt. Im Unterschied zu der in der Figur 3 gezeigten ersten Konfiguration ist die Entladungseinheit 26 in der zweiten Konfiguration dazu vorgesehen, den ersten Bus-Kondensator 20 vor Beginn eines Erkennungsintervalls 24‘ vollständig zu entladen.
Zur vollständigen Entladung des ersten Bus-Kondensators 20 aktiviert die Erkennungseinheit 22 die Entladungseinheit 26 durch Ansteuerung des Schaltelements 60 mittels eines Entladungssignals 72‘ innerhalb einer Entladungsperiode 70‘. Die Erkennungseinheit 22 ist in der zweiten Konfiguration dabei so konfiguriert, dass das Entladungsintervall 70‘ so lange andauert, bis der erste Bus-Kondensator 20 vollständig entladen ist. Dementsprechend dauert das Entladungsintervall 70‘ zur vollständigen Entladung des ersten Bus-Kondensators 20 in der zweiten Konfiguration der Erkennungseinheit 20 länger an als das in der Figur 3 gezeigte Entladungsintervall 70 zur teilweisen Entladung des ersten Bus-Kondensators 20 in der ersten Konfiguration.
In der zweiten Konfiguration ist die Erkennungseinheit 22 außerdem dazu vorgesehen, das Erkennungsintervall 24‘ nach einer vollständigen Entladung und teilweisen Wiederaufladung des ersten Bus-Kondensators 20 auf eine vorbestimmte Erkennungsspannung 28‘ einzuleiten. Die Erkennungseinheit 22 leitet das Erkennungsintervall 24‘ durch eine Ansteuerung zumindest eines der Wechselrichterschaltelemente 16, 18 zumindest ein. Vorliegend leitet die Erkennungseinheit 22 das Erkennungsintervall 24‘ durch Aktivierung des ersten Wechselrichterschaltelements 16 ein. Das Erkennungsintervall 24‘ folgt zeitlich nach dem Entladungsintervall 70‘ und ist zu dem Entladungsintervall 70‘ zeitlich weniger als eine halbe Periodendauer 66 beabstandet. In dem Erkennungsintervall 24‘ steuert die Erkennungseinheit 22 das erste Wechselrichterschaltelement 16 mittels eines Steuersignals 74‘ an. Durch das Steuersignal 74‘ wird das erste Wechselrichterschaltelement 16 geschlossen beziehungsweise dessen Kollektor-Emitter- Strecke leitend und der erste Induktor 12 wird mit der Hälfte der an dem ersten Bus- Kondensator 20 anliegenden vorbestimmten Erkennungsspannung 28‘ beaufschlagt. Die Erkennungseinheit 22 leitet das Erkennungsintervall 24‘ innerhalb einer der vollständigen Entladung des Bus- Kondensators 20 folgenden Halbwelle der gleichgerichteten Netzwechselspannung 62 zu einem Zeitpunkt ein, an dem der erste Bus-Kondensator 20 wieder auf die vorbestimmte Erkennungsspannung 28‘ aufgeladen ist. In dem Erkennungsintervall 24‘ fließt ein Wechselstrom 32‘ durch den ersten Induktor 12, welcher durch die erste Analog-Digital-Konverter-Einheit 34 abgegriffen, in ein digitales Messsignal konvertiert und an die Recheneinheit 30 der Erkennungseinheit 22 übermittelt wird. Die Recheneinheit 30 erkennt anhand zumindest einer Kenngröße des Wechselstroms 32‘, beispielsweise einer Veränderung einer Frequenz und/oder Amplitude des Wechselstroms 32‘, oberhalb des Induktors 12 platziertes Gargeschirr.
Figur 5 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines zeitlichen Ablaufs von Erkennungsvorgängen durch die Erkennungseinheit 22 in der zweiten Konfiguration. In dem Diagramm ist ein Erkennungszyklus 106 der Erkennungseinheit 22 gezeigt. Innerhalb des Erkennungszyklus 106 prüft die Erkennungseinheit nacheinander, ob Gargeschirr oberhalb einer der Induktoren 12, 42, 44, 46, 48 platziert ist. Der Erkennungszyklus setzt sich aus mehreren Erkennungsteilzyklen 108, 110 zusammen, wobei eine Anzahl der Erkennungsteilzyklen 108, 110 einer Anzahl von Induktoren 12, 42, 44, 46, 48 der Induktionskochfeldvorrichtung 10 entspricht. Ein erster Erkennungsteilzyklus 108 setzt nach einer vollständigen Entladung des ersten Bus- Kondensators 20 nach dem Entladungsintervall 70‘ ein. Das Erkennungsintervall 24‘ liegt innerhalb des ersten Erkennungsteilzyklus 108. Der erste Erkennungsteilzyklus 108 kann beispielsweise 50 ms bis 100 ms andauern. Zum Ende des ersten Erkennungsteilzyklus 108 wird der zweite Buskondensator 92 innerhalb eines zweiten Entladungsintervalls 102 vollständig entladen. Im Anschluss an das zweite Entladungsintervall 102 setzt ein zweiter Erkennungsteilzyklus 110 ein, innerhalb dessen das zweite Entladungsintervall 98 liegt, in dem die Recheneinheit 30 erkennt, ob Gargeschirr oberhalb des zweiten Induktors 42 platziert ist oder nicht. Am Ende des zweiten Erkennungsteilzyklus 110 erfolgt eine vollständige Entladung eines dem weiteren Induktor 44 zugeordneten Bus-Kondensators (nicht dargestellt) innerhalb eines weiteren Entladungsintervalls 104. In einem auf das weitere Entladungsintervall folgenden weiteren Erkennungsteilzyklus (nicht dargestellt) erfolgt ein weiteres Erkennungsintervall 100, in dem die Recheneinheit 30 erkennt, ob Gargeschirr oberhalb des weiteren Induktors 44 platziert ist oder nicht. Entsprechende weitere Erkennungsteilzyklen (nicht dargestellt) folgen für die weiteren Induktoren 46, 48. Zum Ende des Erkennungszyklus 106 wird wiederum der erste Bus-Kondensator 20 in dem Entladungsintervall 70 entladen.
Die Entladungseinheit 26 ist dazu vorgesehen, den Bus-Kondensator 20 periodisch wiederkehrend zumindest teilweise zu entladen. In der zweiten Konfiguration der Erkennungseinheit 22 ist die Entladungseinheit 26 dazu vorgesehen, den Bus- Kondensator 20 periodisch wiederkehrend vollständig zu entladen. Eine Periodendauer einer wiederkehrenden periodischen Entladung des ersten Bus-Kondensators 20 entspricht einer Dauer des Erkennungszyklus 106. Der Erkennungszyklus 106 kann vorliegend beispielsweise 250 ms bis 500 ms andauern. Analog zu dem Erkennungszyklus 106 in der zweiten Konfiguration kann die Erkennungseinheit 22 einen entsprechenden Erkennungszyklus (nicht dargestellt) für die erste Konfiguration aufweisen.
Die Erkennungseinheit 22 ist in der ersten Konfiguration dazu vorgesehen, das Erkennungsintervall 24 (vgl. Figur 3) periodisch wiederkehrend mit einer Wiederholungsrate von zumindest 0,5 Hz und höchstens 5 Hz einzuleiten. Die Erkennungseinheit 22 ist in der zweiten Konfiguration entsprechend ebenfalls dazu vorgesehen, das Erkennungsintervall 24‘ periodisch wiederkehrend mit einer Wiederholungsrate von zumindest 0,5 Hz und höchstens 5 Hz einzuleiten.
Figur 6 zeigt ein schematisches Verfahrensfließbild eines Verfahrens zum Betrieb der Induktionskochfeldvorrichtung 10. In dem Verfahren wird der erste Bus-Kondensator 20 vor dem Erkennungsintervall 24 zumindest teilweise entladen. Das Verfahren umfasst zumindest zwei Verfahrensschritte 112, 114. In einem ersten Verfahrensschritt 112 des Verfahrens wird der erste Bus-Kondensator 20 vor dem Erkennungsintervall 24 teilweise entladen und zwar mittels der Entladungseinheit 26 auf die vorbestimmte Erkennungsspannung 28 (vgl. Figur 3). Alternativ kann der erste Bus-Kondensator 20 in dem ersten Verfahrensschritt 112 des Verfahrens vor dem Erkennungsintervall 24‘ auch vollständig entladen und anschließend teilweise wieder auf die vorbestimmte Erkennungsspannung 28‘ aufgeladen werden (vgl. Figur 4). In einem zweiten Verfahrensschritt 114 des Verfahrens wird das Erkennungsintervall 24 (vgl. Figur 3) oder alternativ das Erkennungsintervall 24‘ (vgl. Figur 4) eingeleitet, um oberhalb des ersten Induktors 12 (vgl. Figuren 1 und 2) platziertes Gargeschirr zu erkennen.
Bezugszeichen
10 Induktionskochfeldvorrichtung
12 Induktor
14 Wechselrichtereinheit
16 erstes Wechselrichterschaltelement
18 weiteres erstes Wechselrichterschaltelement
20 erster Bus-Kondensator
22 Erkennungseinheit
24 Erkennungsintervall
26 Entladungseinheit
28 Erkennungsspannung
30 Recheneinheit
32 Wechselstrom
34 erste Analog-Digital-Konverter-Einheit
36 erste Treibereinheit
38 Steuereinheit
40 Induktionskochfeld
42 zweiter Induktor
44 weiterer Induktor
46 weiterer Induktor
48 weiterer Induktor
50 Kochfeldplatte
52 Netzanschluss
54 Filtereinheit
56 Gleichrichtereinheit
58 Entladungswiderstand
60 Schaltelement
62 gleichgerichtete Netzwechselspannung
64 Kondensatorspannung halbe Periodendauer
Scheitelwert
Entladungsintervall
Entladungssignal
Steuersignal zweites Wechselrichterschaltelement weiteres zweites Wechselrichterschaltelement zusätzliche Induktionskochfeldvorrichtung zusätzlicher Induktor zweiter zusätzlicher Induktor weiterer zusätzlicher Induktor weiterer zusätzlicher Induktor weiterer zusätzlicher Induktor zweiter Bus-Kondensator zweite Analog-Digital-Konverter-Einheit zweite Treibereinheit zweites Erkennungsintervall weiteres Erkennungsintervall zweites Entladungsintervall weiteres Entladungsintervall
Erkennungszyklus erster Erkennungsteilzyklus zweiter Erkennungsteilzyklus erster Verfahrensschritt zweiter Verfahrensschritt erster Resonanzkondensator weiterer erster Resonanzkondensator zweiter Resonanzkondensator weiterer zweiter Resonanzkondensator

Claims

Ansprüche
1. Induktionskochfeldvorrichtung (10), mit zumindest einem Induktor (12), mit zumindest einer Wechselrichtereinheit (14), welche zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente (16, 18) zur Energieversorgung des Induktors (12) umfasst, mit zumindest einem Bus-Kondensator (20), welcher elektrisch parallel zu den Wechselrichterschaltelementen (16, 18) angeordnet ist, und mit einer Erkennungseinheit (22) zur Erkennung von oberhalb des Induktors (12) platziertem Gargeschirr innerhalb eines Erkennungsintervalls (24, 24‘) , dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (22) eine Entladungseinheit (26) umfasst, welche dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator (20) zumindest teilweise zu entladen, um eine einstellbare Erkennungsspannung (28, 28‘) für das Erkennungsintervall (24, 24‘) zu erhalten.
2. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungseinheit (26) dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator (20) vor Beginn des Erkennungsintervalls (24) bis auf eine vorbestimmte Erkennungsspannung (28) zu entladen.
3. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungseinheit (26) dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator (20) vor Beginn des Erkennungsintervalls (24‘) vollständig zu entladen.
4. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (22) dazu vorgesehen ist, das Erkennungsintervall (24‘) nach einer vollständigen Entladung und teilweisen Wiederaufladung des Bus-Kondensators (20) auf eine vorbestimmte Erkennungsspannung (28‘) einzuleiten.
5. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (22) das Erkennungsintervall (24, 24‘) durch eine Ansteuerung zumindest eines der Wechselrichterschaltelemente (16, 18) zumindest einleitet.
6. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungseinheit (26) dazu vorgesehen ist, den Bus-Kondensator (20) periodisch wiederkehrend zumindest teilweise zu entladen.
7. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (22) dazu vorgesehen ist, das Erkennungsintervall (24, 24‘) periodisch wiederkehrend mit einer Wiederholungsrate von zumindest 0,50 Hz und höchstens 5,50 Hz einzuleiten.
8. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (22) eine Recheneinheit (30) umfasst, welche dazu vorgesehen ist, oberhalb des Induktors (12) platziertes Gargeschirr anhand eines während des Erkennungsintervalls (24, 24‘) durch den Induktor (12) fließenden Wechselstroms (32) zu erkennen.
9. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (22) zumindest eine Analog-Digital-Konverter- Einheit (34) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, den während des Erkennungsintervalls (24, 24‘) durch den Induktor (12) fließenden Wechselstrom (32) in ein digitales Messsignal zu konvertieren und an die Recheneinheit (30) zu übermitteln.
10. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Analog-Digital-Konverter-Einheit (34) eine Abtastrate von zumindest 1.0 MS/s aufweist.
11. Induktionskochfeldvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Analog-Digital-Konverter-Einheit (34) eine Auflösung von zumindest 8 Bit aufweist.
12. Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (22) zumindest eine Treibereinheit (36) zur Impedanzanpassung für die Analog-Digital-Konverter-Einheit (34) aufweist.
13. Induktionskochfeld (40) mit zumindest einer Induktionskochfeldvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Verfahren zum Betrieb einer Induktionskochfeldvorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit zumindest einem Induktor (12), mit einer Wechselrichtereinheit (14), welche zumindest zwei Wechselrichterschaltelemente (16, 18) zur Energieversorgung des Induktors (12) umfasst, mit zumindest einem Bus-Kondensator (20), welcher elektrisch parallel zu den Wechselrichterschaltelementen (16, 18) angeordnet ist, wobei oberhalb des Induktors (12) platziertes Gargeschirr basierend auf einer vollständigen oder teilweisen Aktivierung zumindest eines der Wechselrichterschaltelemente (16, 18) innerhalb eines Erkennungsintervalls (24, 24‘) erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bus-Kondensator (20) vor dem Erkennungsintervall (24, 24‘) zumindest teilweise entladen wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5430273A (en) * 1992-03-14 1995-07-04 E.G.O. Elektro-Gerate Blanc U. Fischer Induction cooker heating system
WO2022059861A1 (ko) * 2020-09-21 2022-03-24 엘지전자 주식회사 무소음 용기 감지 기능을 제공하는 유도 가열 장치 및 그의 동작 방법

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