包括具有三个或更多感应线圈的烹饪区的感应烹饪灶具以及控制烹饪区的方法

摘要

本发明涉及一种感应烹饪灶具(10)，该感应烹饪灶具包括至少一个烹饪区(12)，其中，该烹饪区(12)包括至少三个感应线圈(14)。至少一个烹饪区(12)的这些感应线圈(14)并排并且按顺序安排。至少一个烹饪区(12)的每个感应线圈(14)都具有细长的形状。一个烹饪区(12)内的这些感应线圈(14)的纵轴平行安排。10烹饪区(12)的每个感应线圈(14)都与专用感应发生器(16)相关联。这些感应发生器(16)连接到或可连接到至少一条电流线(18)上。这些感应发生器(16)连接到至少一个控制单元(20)上并且被该至少一个控制单元控制或可由其控制。每个使用的感应发生器(16)的所需功率(rP)通过用户界面(22)相互独立地被调整或可调整。循环模式(T1，T2，…，T11)内感应发生器(16)的瞬时功率(iP)通过控制单元(20)相互独立地被控制或可控制。进一步地，本发明涉及一种用于控制烹饪区的方法。

说明书

本发明涉及一种感应烹饪灶具，该感应烹饪灶具包括至少一个烹饪 区，该至少一个烹饪区包括至少三个感应线圈。进一步地，本发明涉及一 种用于控制烹饪区的方法。

在烹饪灶具上，特别是在感应烹饪灶具上，当前的趋势是烹饪区域不 安排在固定地方，而是通过一个或多个加热元件灵活地放在一起。炊具可 以被使用者放在烹饪区的任意位置上。锅检测装置识别所述位置，从而使 得炊具下方的加热元件可以被激活。

然而，难于为相关加热元件设定适当的功率。进一步地，如果相邻激 活的感应线圈的瞬时功率之间的差值与声音干扰范围内的频率之间的差 值一致，则可能产生声音干扰。

本发明的目的是提供一种具有烹饪区的改进的感应烹饪灶具以及一 种用于控制烹饪区的感应线圈的功率的改进方法。

通过根据权利要求1所述的感应烹饪灶具实现本发明的目的。

根据本发明的感应烹饪灶具包括至少一个烹饪区，其中：

-该烹饪区包括至少三个感应线圈，

-至少一个烹饪区的感应线圈并排安排，

-至少一个烹饪区的每个感应线圈都具有细长的形状，

-一个烹饪区内的感应线圈的纵轴平行安排，

-该烹饪区的每个感应线圈都与专用感应发生器相关联，

-这些感应发生器连接到或可连接到至少一条电流线上，

-这些感应发生器连接到至少一个控制单元上并且由该至少一个 控制单元控制或可由其控制，

-每个使用的感应发生器的所需功率通过用户界面相互独立地被 调整或可调整，并且

-循环模式内的感应发生器的瞬时功率通过该控制单元相互独立 地控制或可控制。

本发明的主要思想一方面是烹饪区和感应线圈的几何特性，并且另一 方面是用于烹饪区的每个感应线圈的专用感应发生器。烹饪区和感应线圈 的几何特性允许具有不同形状的炊具的许多安排。每个感应线圈的专用感 应发生器允许每个感应线圈的功率独立设定。

优选地，至少一个烹饪区的这些感应线圈具有卵形的和/或椭圆形的 形状。

例如，这些感应发生器连接到或可连接到同一电流线上。

可替代地，这些感应发生器连接到或可连接到至少两条不同的电流线 上，其中，所述电流线具有不同的相位。

进一步地，该控制单元可以被设置用于执行至少一个烹饪模式，其中， 被激活的感应线圈使用所需功率的单一设置进行工作。

此外，该控制单元可以被设置用于使用所需功率的至少两个不同的设 置来执行至少一个烹饪模式，其中，至少一个被激活的感应线圈使用一个 所需功率的设置进行工作，并且至少一个其他被激活的感应线圈使用另一 所需功率的设置进行工作。

具体而言，该烹饪区包括四个感应线圈。

此外，该感应烹饪灶具可以包括多个锅检测装置，其中，每个感应线 圈都与至少一个锅检测装置相关联。

进一步地，本发明的目的是通过根据权利要求9所述的方法实现的。

根据本发明，提供该方法用于控制感应烹饪灶具上的烹饪区，其中， 该烹饪区包括至少三个感应线圈，并且所述方法包括以下步骤：

-通过用户界面为每个使用的感应线圈设定所需功率，

-从存储在控制单元的存储器中的表中选择多个后续循环模式，

-通过每个选定的循环模式限定被激活的和停用的感应线圈，

-确定每个选定的循环模式的循环时间和被激活的感应线圈之间 的功率平衡，从而使得在一个或多个选定的循环模式周期内获得每个感应 线圈的希望的平均功率，并且

-每个选定的循环模式内的被激活的感应线圈的瞬时功率的总和 等于每个使用的感应线圈的所需功率的总和。

优选地，相邻被激活的感应线圈的瞬时功率之间的差值足够小，从而 使得与这些瞬时功率相关的频率之间的差值避免产生声音干扰。具体而 言，所述频率之间的差小于1000Hz。

进一步地，在一个或多个选定的循环模式周期内每个感应线圈的所希 望的平均功率可以等于所述感应线圈的所需功率。

优选地，尽可能多的感应线圈在一个循环模式内被激活。

以类似的方式，被激活的感应线圈的瞬时功率可以尽可能低。

具体而言，被激活的感应线圈的瞬时功率的变化尽可能低。

最后，该方法被提供用于上述感应烹饪灶具。

所附权利要求中提出了本发明的新颖性和创造性特征。

将参照附图进一步详细描述本发明，在附图中

图1展示了根据本发明的优选实施例的感应烹饪灶具的烹饪区的示 意性电路图，

图2展示了根据本发明的优选实施例的感应烹饪灶具的示意性俯视 图，并且

图3展示了根据本发明的优选实施例的感应烹饪灶具的另一示意性 俯视图。

图1展示了根据本发明的优选实施例的感应烹饪灶具10的烹饪区12 的示意性电路图。

烹饪区12包括并排安排的四个感应线圈14。在本实例中，四个感应 线圈14形成一条线。第一、第二、第三和第四感应线圈14分别由字母A、 B、C和D表示。进一步地，烹饪区12包括四个感应发生器16、电流线 18、控制单元20和用户界面22。设置电流线18用于供应整流市电电压。 电流线18连接到四个感应发生器16的功率输入终端上。每个感应发生器 16都与一个感应线圈14相对应。每个感应发生器16的输出终端都连接 到相关联的感应线圈14上。用户界面22连接到控制单元20的输入终端 上。控制单元20的四个输出终端连接到感应发生器16的相应控制输入终 端上。例如，感应发生器16由半桥逆变器来实现。每个感应线圈14都与 至少一个锅检测装置相关联。

通过操作用户界面22，使用者可以选择不同的烹饪模式。例如，用 户界面22可以包括所述烹饪模式的专用触摸键。在优选实施例中，提供 以下四种烹饪模式。根据第一烹饪模式，四个感应线圈A、B、C和D使 用单一功率设置进行工作。根据第二烹饪模式，四个感应线圈A、B、C 和D使用两个不同的功率设置进行工作，其中，第一和第二感应线圈A 和B使用一个功率设置进行工作，而第三和第四感应线圈C和D使用另 一功率设置进行工作。根据第三烹饪模式，四个感应线圈A、B、C和D 使用两个不同的功率设置进行工作，其中，第一感应线圈A使用一个功 率设置进行工作，而第二、第三和第四感应线圈B、C和D使用另一功率 设置进行工作。根据第四烹饪模式，四个感应线圈A、B、C和D使用两 个不同的功率设置进行工作，其中，第一、第二和第三感应线圈A、B和 C使用一个功率设置进行工作，而第四感应线圈D使用另一功率设置进 行工作。在功能方面来看，第三烹饪模式和第四烹饪模式是相同的。

在第一烹饪模式下，被炊具覆盖的感应线圈14以相同的工作频率被 激活，以便取消声干扰噪声。然而，在第二、第三和第四烹饪模式下，感 应线圈14受到不同的功率设置的影响，并且因此受到不同的频率的影响， 从而使得必须避免声干扰噪声。如果相邻感应线圈14之间的频率差在人 耳的听觉范围内，则发生声干扰噪声。因为功率是使用者设定的，所以频 率取决于功率设置，从而使得频率差经常可能在听觉范围内。

为了避免声干扰噪声，感应线圈14根据多个后续循环模式T1至T11 被激活和停用，其中，并不是所有的感应线圈14都在同一时间期间被激 活。保持被激活的感应线圈14的瞬时功率iP的总和，其方式为循环模式 T1至T11之间的瞬时功率iP的差值很小。通常，瞬时功率iP的变化必 须足够小，以便符合电流线18上的闪变的现有规范。以相邻被激活的感 应线圈14具有小频率差或无频率差的这种方式构成所使用的循环模式T1 至T11。相反，不相邻的被激活的感应线圈14可以具有不同的频率和功 率。

在某一时间被激活的感应线圈14应具有等于所有所需功率rP的总和 的总瞬时功率iP。然而，根据EMC标准的范围，可以允许循环模式T1 至T11之间的总瞬时功率iP的变化。

下表展示了被激活的和停用的感应线圈A、B、C和D的可能组合， 其中，感应线圈A、B、C和D中的两个、三个或四个感应线圈同时被激 活。如图1中所示，第一感应线圈A与第二感应线圈B相邻，依次，第 二感应线圈B与第三感应线圈C相邻，并且第三感应线圈C与第四感应 线圈D相邻。所述表的第二行至第五行分别指示感应线圈A、B、C和D 的被激活状态和停用状态。在第一行中由T1至T11表示十一个不同的循 环模式。所述表的最后一行指示同时被激活的感应线圈A、B、C和D的 数量N。

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 A x x x x x x x B x x x x x x x C x x x x x x x D x x x x x x x N 4 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2

从上表中选择循环模式T1至T11的数量。设定每个选定的循环模式 T1至T11的相对循环时间t和感应线圈A、B、C和D之间的功率平衡， 其方式为在一个或多个循环模式T1至T11内实现每个感应线圈A、B、 C和D的希望的平均功率。单独的感应线圈A、B、C和D的瞬时功率iP 取决于被激活的感应线圈A、B、C和D的数量、所选定的功率平衡以及 总的所需功率rP。优选的是，尽可能多的感应线圈A、B、C和D在给 定的循环模式T1至T11内被激活，从而使得使感应线圈A、B、C和D 的瞬时功率iP的变化最小化，并且使功率统一。

下表展示了每个循环模式T1至T11的感应线圈A、B、C和D的默 认单独的负载设置。所述表的第二行至第五行中的数值分别指示感应线圈 A、B、C和D的功率的百分比。所述表的最后一行指示同时被激活的感 应线圈A、B、C和D的数量N。

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 A 0.25 0.33 0.33 0.33 0.5 0.5 0.5 B 0.25 0.33 0.33 0.33 0.5 0.5 0.5 C 0.25 0.33 0.33 0.33 0.5 0.5 0.5 D 0.25 0.33 0.33 0.33 0.5 0.5 0.5 N 4 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2

具体而言，循环模式T6、T7和T11可以被选定为优选的最后循环模 式，其中，可以调整两个被激活的感应线圈A、B、C和/或D之间的功率 平衡，以便实现希望的功率分布。循环模式T6、T7和T11的被激活的感 应线圈A、B、C和/或D不相邻。因此，循环模式T6、T7和T11的被激 活的感应线圈A、B、C和/或D可以具有任意频率，而不产生声干扰噪声。

根据第一实例，第一感应线圈A的所需功率rP是rP＝100W，第二 感应线圈B是rP＝150W，第三感应线圈C是rP＝350W，并且第四感 应线圈D是rP＝400W。

在所述第一实例中，选择循环模式和设定负载的方法如下执行。选择 三个感应线圈B、C和D被激活的循环模式，其中，省略感应线圈A，该 感应线圈具有最接近最高与第二高所需功率rP之间的差值的所需功率 rP。选择两个感应线圈C和D被激活的另一循环模式，直到功率达到第 二高的功率，其中这些感应线圈具有最高和第二高的所需功率rP。选择 两个感应线圈A和D被激活的另一循环模式，其中这些感应线圈具有最 高所需功率iP并且最彼此之间的距离最大。调整被激活的感应线圈A和 D的功率平衡，以便达到所需功率rP。因此，选择循环模式T5、T9和 T11。

计算循环模式T5的相对循环时间t，其方式为达到被激活的感应线 圈B、C或D的最低所需功率rP。这是第二感应线圈B的所需功率rP＝ 150W。进一步地，被激活的感应线圈B、C和D的瞬时功率iP的总和 等于感应线圈A、B、C和D的所需功率rP的总和，其中rP＝1000W。 由下式得出循环模式T5的相对循环时间t：

t(T5)＝iP(B)/(rP(A,B,C,D)/3)＝150W/(1000W/3)＝0.45

计算循环模式T9的相对循环时间t，其方式为达到在循环模式T5期 间第三感应线圈C的瞬时功率iP。由下式得出在循环模式T5期间第三感 应线圈C的所述瞬时功率iP：

iP(C；T5)＝(rP(A,B,C,D)/3)*t(T5)＝(1000W/3)*0.45＝150W

在循环模式T9中，有两个感应线圈C和D被激活，从而使得由下式 得出每个被激活的感应线圈C和D的瞬时功率iP：

iP(C)＝iP(D)＝rP(A,B,C,D)/2＝1000W/2＝500W。

由下式得出在循环模式T9期间第三感应线圈C的剩余功率：

iP(C；T9)＝rP(C)–iP(C；T5)*t(T5)＝200W

由下式得出循环模式T9的相对循环时间t：

t(T9)＝iP(C；T9)/(rP(A,B,C,D)/2)＝200W/(1000W/2)＝0.4

得出循环模式T11的相对循环时间t作为剩余时间。

t(T11)＝1-t(T5)–t(T9)＝1–0.45–0.40＝0.15

由于两个剩余的被激活的感应线圈A和D不相邻，所以可以任意调 整所述两个感应线圈A和D的功率平衡，以获得感应线圈A和D二者的 希望的功率。由下式得出被激活的感应线圈A和D的瞬时功率iP

iP(A；T11)＝rP(A)/t(T11)＝100W/0.15＝666.7W

iP(D；T11)＝1-iP(A；T11)＝333.3W

可以由下式验证第四感应线圈的实际功率aP：

aP(D)＝1000W*(0.45/3+0.4/2)+333.3W*0.15＝400W

下表展示了根据第一实例的循环模式T1至T11的相对循环时间t、 瞬时功率iP、实际功率aP和所需功率rP。

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 aP rP t 0 0 0 0 0.45 0 0 0 0.40 0 0.15 iP(A) 0 0 666.7 100 100 iP(B) 333 0 0 150 150 iP(C) 333 500 0 350 350 iP(D) 333 500 333.3 400 400 总和 1000 1000 1000 1000 1000

根据第二实例，与第二、第三和第四感应线圈B、C和D相关联的烹 饪区始终是相连的。在该第二实例中，使用了循环模式的其他组合。

图2展示了根据本发明的优选实施例的感应烹饪灶具10的示意性俯 视图。小烹饪容器28和大烹饪容器30安排在感应烹饪灶具10上。图2 与该第二实例相关。

感应烹饪灶具10包括烹饪区12，该烹饪区包括按顺序安排的四个感 应线圈14。此外，感应烹饪灶具10包括两个另外的感应线圈24和26。 四个感应线圈14是椭圆形的，而另外的感应线圈24和26是圆形的。四 个感应线圈14的纵轴平行安排。小烹饪容器28安排在第一感应线圈A 上，而大烹饪容器30安排在第二、第三和第四感应线圈B、C和D上。 小烹饪容器28和大烹饪容器30的位置与该第二实例相关。

该第二实例在两种情况之间不同。在第一种情况下，第一感应线圈A 的功率设置小于其他感应线圈B、C和D的单独的所需功率rP，而在第 二种情况下，第一感应线圈A的功率设置大于其他感应线圈B、C和D 的单独的所需功率rP。

在该第一种情况下，应用循环模式T1和T5。应用循环模式T1，直 到达到第一感应线圈A的所需功率，而在剩余时间期间应用循环模式T5。

所有被激活的感应线圈A、B、C和/或D的瞬时功率iP的总和始终 等于所需功率rP的总和。在循环模式T1中，有四个感应线圈A、B、C 和D被激活，从而使得每个感应线圈A、B、C和D的瞬时功率是所需功 率的总和的四分之一。所需功率rP的总和是：

rP(A,B,C,D)＝100W+300W+300W+300W＝1000W

由下式得出循环模式T1的相对循环时间t：

t(T1)＝iP(A)/(rP(A,B,C,D)/4)＝100W/(1000W/4)＝0.4

由下式得出循环模式T5的剩余相对循环时间t：

t(T5)＝1–t(T1)＝1–0.4＝0.6

下表展示了根据第二实例的第一种情况的循环模式T1至T11的相对 循环时间t、瞬时功率iP、实际功率aP和所需功率rP。

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 aP rP t 0.4 0 0 0 0.6 0 0 0 0 0 0 1 iP(A) 250 100 100 iP(B) 250 333.3 300 300 iP(C) 250 333.3 300 300 iP(D) 250 333.3 300 300 总和 1000 1000 1000 1000

在第二种情况下，第一感应线圈A的功率设置大于其他感应线圈B、 C和D的单独的所需功率rP。

在第二种情况下，应用循环模式T2和T11。应用循环模式T2，直到 达到第二和第三感应线圈B和C的所需功率。在循环模式T11下，第一 和第四感应线圈A和D的瞬时功率相匹配，以便获得所述第一和第四感 应线圈A和D的所需功率。

瞬时功率iP的总和始终等于所需功率rP的总和。在循环模式T2下， 有三个感应线圈A、B和C被激活，从而使得每个感应线圈A、B和C 的瞬时功率是所需功率的总和的三分之一。所需功率rP的总和是：

rP(A,B,C,D)＝300W+100W+100W+100W＝600W

在循环模式T2期间，每个感应线圈A、B和C的瞬时功率iP是

iP(A)＝iP(B)＝iP(C)＝rP(A,B,C,D)/3＝200W

由下式得出循环模式T2的相对循环时间t：

t(T2)＝rP(B)/(rP(A,B,C,D)/3)＝100W/(600W/3)＝0.5

由下式得出循环模式T11的剩余相对循环时间t：

t(T11)＝1–t(T2)＝1–0.5＝0.5

由于两个剩余的被激活的感应线圈A和D不相邻，所以可以任意调 整所述两个感应线圈A和D的功率平衡，以获得感应线圈A和D二者的 希望的功率。

由下式得出被激活的感应线圈A和D的瞬时功率iP

iP(D；T11)＝rP(D)/t(T11)＝100W/0.5＝200W

iP(A；T11)＝rP(A,B,C,D)-iP(D；T11)＝600W-200W＝400W

可以由下式验证第一感应线圈的实际功率aP：

aP(A)＝(600W*0.5)/3+(400W*0.5)＝300W

下表展示了根据第二实例的第二种情况的循环模式T1至T11的相对 循环时间t、瞬时功率iP、实际功率aP和所需功率rP。

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 aP rP t 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0.5 1 iP(A) 200 400 300 300 iP(B) 200 100 100 iP(C) 200 100 100 iP(D) 200 100 100 总和 600 600 600 600

图3展示了根据本发明的优选实施例的感应烹饪灶具的另一示意性 俯视图。两个中等大小的烹饪容器32和34安排在感应烹饪灶具10上。 图3与两条电流线处于不同相位的实例相关。

感应烹饪灶具10包括烹饪区12，该烹饪区包括按顺序安排的四个感 应线圈14。此外，感应烹饪灶具10包括两个另外的感应线圈24和26。 四个感应线圈14是椭圆形的，而另外的感应线圈24和26是圆形的。四 个感应线圈14的纵轴平行安排。第一中等大小的烹饪容器32安排在第一 感应线圈A和第二感应线圈B上，而第二中等大小的烹饪容器34安排在 第三感应线圈C和第四感应线圈D上。第一感应线圈A和第二感应线圈 B由第一电流线供电，而第三感应线圈C和第四感应线圈D由第二电流 线供电，其中，第一电流线和第二电流线处于不同的相位。

为了避免声干扰噪声，相邻感应线圈A、B、C和/或D不以可听范围 内的频率差同时被激活。第一和第二感应线圈A和B的瞬时功率iP的总 和应是恒定的。以类似的方式，第三和第四感应线圈C和D的瞬时功率 iP的总和也应是恒定的。

下表展示了可能的循环模式T1至T3。

T1 T2 T3 A x x B x x C x x D x x

下表展示了根据实例的循环模式T1至T3的相对循环时间t、瞬时功 率iP、实际功率aP和所需功率rP，其中，第一感应线圈A和第二感应 线圈B由第一电流线供电，而第三感应线圈C和第四感应线圈D由第二 电流线供电，其中，第一和第二电流线处于不同的相位。

T1 T2 T3 aP rP t 0 0.5 0.5 iP(A) 350 980 0 490 500 iP(B) 350 0 980 490 500 iP(C) 350 420 0 210 200 iP(D) 350 0 420 210 200 总和 1400 1400 1400 1400

如果第一感应线圈A和第二感应线圈B的所需功率rP的总和等于或 约等于第三感应线圈C和第四感应线圈D的所需功率rP的总和，那么在 全部时间应用循环模式T1。然而，如果以上所需功率不同，那么应用循 环模式T2和T3，其中相对循环时间t是0.5％或50％。第一感应线圈A 和第二感应线圈B的瞬时功率iP的总和等于相应的所需功率rP的总和。 以类似的方式，第三感应线圈C和第四感应线圈D的瞬时功率iP的总和 等于相应的所需功率rP的总和。

本发明的另一应用是激活其他烹饪模式，其中，根据烹饪区上的烹饪 容器的位置自动改变所需功率(rP)。系统在烹饪区中的所有线圈上执行 锅检测。取决于哪个线圈或哪些线圈被烹饪容器覆盖，根据预设模式将功 率施加到该(这些)线圈。如果烹饪容器放置在烹饪区的极端部分之一上， 那么所需功率(rP)例如可能是低的，例如大约400W。相反，如果烹饪 容器放置在烹饪区的另一(相对的)极端部分上，那么所需功率(rP)可 能是高的，例如大约3000W。最后，如果烹饪容器放置在烹饪区的极端 部分之间的中心部分上，则所需功率(rP)可能具有平均值。可以允许使 用者通过用户界面改变预设模式，以在每种情况下都获得烹饪需求的最佳 模式。应用在图1中的实施例上，成对的线圈应被用作预设功率的限定区 域，例如，如果容器放置在线圈A+B上，则施加高功率，如果放置在线 圈B+C上，则施加中等功率I，并且如果放置在线圈C+D上，则施加 低功率。自然地，其他组合是有可能的。如果烹饪容器被移动或取下，则 可以执行新的锅检测，以确保仅相关线圈是活跃的。

参考符号清单

10感应烹饪灶具

12烹饪区

14感应线圈

16感应发生器

18电流线

20控制单元

22用户界面

24另外的感应线圈

26另外的感应线圈

28小烹饪容器

30大烹饪容器

32中等大小的烹饪容器

34中等大小的烹饪容器

A第一感应线圈

B第二感应线圈

C第三感应线圈

D第四感应线圈

N被激活的感应线圈的数量

Tn循环模式

t相对循环时间

iP瞬时功率

aP实际功率

rP所需功率