Gargerätevorrichtung

Abstract

 Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung mit wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Heizfrequenzeinheit (10, 12) und mit wenigstens einer Steuereinheit (14), die dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) gemeinsam periodisch mit einer Periodendauer (T) zu betreiben und die Periodendauer (T) in zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) zu unterteilen.
Um eine gattungsgemäße Gargerätevorrichtung bereitzustellen, die eine vorteilhaft flexible Einstellung einer mittleren Ausgangsleistung und eine einfache Skalierbarkeit auf eine Vielzahl von Heizfrequenzeinheiten ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) eine Steuerungsart (f_1X, f_2X) aus einem Katalog von Steuerungsarten (f_1X, f_2X) auszuwählen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Druckschrift EP 1 951 003 A1 offenbart ein Induktionskochfeld mit zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten, die gemäß einem bestimmten Verfahren betrieben werden um Intermodulationsgeräusche zumindest weitgehend zu vermeiden. Nach diesem Verfahren werden in einem ersten Zeitintervall beide Heizfrequenzeinheiten mit einer identischen und festen ersten Frequenz betrieben. In einem zweiten Zeitintervall wird eine Heizfrequenzeinheit abgeschaltet, während die andere Heizfrequenzeinheit mit einer festen zweiten Frequenz betrieben wird. Die beiden Frequenzen sowie die relativen Längen der beiden Zeitintervalle werden so angepasst, dass eine mittlere Ausgangsleistung jeder Heizfrequenzeinheit einer von einem Bediener gewählten Heizleistung entspricht. Gleichzeitig wird Flicker minimiert.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Gargerätevorrichtung bereitzustellen, die eine vorteilhaft flexible Einstellung einer mittleren Ausgangsleistung und eine einfache Skalierbarkeit auf eine Vielzahl von Heizfrequenzeinheiten ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 9 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

[0004] Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung mit wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Heizfrequenzeinheit und mit wenigstens einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten gemeinsam periodisch mit einer Periodendauer zu betreiben und die Periodendauer in zumindest zwei Zeitintervalle zu unterteilen.

[0005] Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle eine Steuerungsart aus einem Katalog von Steuerungsarten auszuwählen. Vorzugsweise ist die Gargerätevorrichtung als Kochfeldvorrichtung und besonders vorteilhaft als Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildet. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert und/oder ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, "die Periodendauer in zumindest zwei Zeitintervalle zu unterteilen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebszustand innerhalb der Periodendauer zumindest zwei überlappungsfreie Zeitintervalle definiert. Vorzugsweise ist eine Summe der Längen der zumindest zwei Zeitintervalle gleich der Periodendauer. Unter einer "Heizfrequenzeinheit" soll insbesondere eine elektrische Einheit verstanden werden, die einen oszillierenden elektrischen Strom, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 15 kHz, insbesondere von wenigstens 17 kHz und vorteilhaft von mindestens 20 kHz, zu einem Betrieb wenigstens einer Heizeinheit erzeugt. Unter einer "Heizeinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie zumindest zu einem Großteil in Wärme umzuwandeln und damit insbesondere ein Gargut zu erhitzen. Insbesondere umfasst die Heizeinheit einen Strahlungsheizkörper, einen Widerstandsheizkörper und/oder vorzugsweise einen Induktionsheizkörper, der dazu vorgesehen ist, elektrische Energie indirekt über induzierte Wirbelströme in Wärme umzuwandeln. Die Heizfrequenzeinheit umfasst insbesondere zumindest einen Wechselrichter, der vorzugsweise zwei Schalteinheiten umfasst. Unter einer "Schalteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen zumindest einen Teil der Schalteinheit umfassenden Leitungspfad zu unterbrechen. Vorzugsweise ist die Schalteinheit ein bidirektionaler unipolarer Schalter, der insbesondere einen Stromfluss durch den Schalter entlang dem Leitungspfad in beide Richtungen ermöglicht und der insbesondere eine elektrische Spannung in zumindest einer Polungsrichtung kurzschließt. Vorzugsweise umfasst der Wechselrichter zumindest zwei Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode und besonders vorteilhaft zumindest einen Dämpfungskondensator. Unter einem "Leitungspfad" soll insbesondere ein elektrisch leitendes Leiterstück zwischen zwei Punkten verstanden werden. Unter "elektrisch leitend" soll insbesondere mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von höchstens 10^-4 Ωm, insbesondere von maximal 10^-5 Ωm, vorteilhaft von höchstens 10^-6 Ωm und besonders vorteilhaft von maximal 10^-7 Ωm bei 20°C verstanden werden.

[0006] Unter einer "Steuereinheit" soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, die vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinheit eines Gargeräts, insbesondere eines Induktionskochfelds, zumindest teilweise integriert ist und die vorzugsweise eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuerprogramm umfasst. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zumindest dazu vorgesehen, die Heizfrequenzeinheiten mit Hilfe von Steuersignalen und vorzugsweise elektrischen Steuersignalen zu steuern und/oder zu regeln. Unter einem "Steuersignal" soll insbesondere ein Signal verstanden werden, welches insbesondere in zumindest einem Betriebszustand einen Schaltvorgang einer Heizfrequenzeinheit auslöst, insbesondere auch mittelbar. Unter einem "elektrischen Steuersignal" soll insbesondere ein Steuersignal mit einem elektrischen Potential von höchstens 30 V, vorzugsweise von maximal 20 V, besonders vorteilhaft von höchstens 10 V und insbesondere von zumindest 5 V bezogen auf ein Referenzpotential verstanden werden. Vorzugsweise weist das Steuersignal zumindest zeitweise eine Periodizität auf, insbesondere mit einer Periodendauer von höchstens 1 ms, insbesondere von maximal 0,1 ms und vorteilhaft von höchstens 0,05 ms. Besonders vorteilhaft ist das Steuersignal zumindest im Wesentlichen ein Rechtecksignal, welches insbesondere zwei diskrete Werte aufweist, vorzugsweise einen Einschaltwert und einen Ausschaltwert. Vorzugsweise entspricht jeder der zwei Werte einer Schaltstellung der Heizfrequenzeinheiten und insbesondere deren Wechselrichter. Unter einer "Frequenz" einer Heizfrequenzeinheit soll insbesondere die Frequenz des die Heizfrequenzeinheit steuernden Steuersignals verstanden werden.

[0007] Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle "eine Steuerungsart aus einem Katalog von Steuerungsarten auszuwählen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, aktiv und abhängig von gegebenen Rahmenbedingungen für die zumindest zwei Zeitintervalle eine Kombination von Steuerungsarten auszuwählen. Bei den Rahmenbedingungen kann es sich um beliebige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Rahmenbedingungen handeln, vorzugsweise jedoch um gewählte Sollleistungen für die wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten, um Verläufe der Leistungs-Frequenz-Kurven für ein gegebenes System aus Gargeschirr und Heizeinheit, um eine Vorgabe zur Minimierung von Flicker und/oder um eine Vorgabe zur Minimierung einer Schwankung von Ausgangsleistungen der Heizfrequenzeinheiten handeln. Unter "Flicker" soll insbesondere ein subjektiver Eindruck einer Instabilität einer visuellen Wahrnehmung verstanden werden, der insbesondere durch einen Lichtreiz hervorgerufen wird, dessen Leuchtdichte und/oder Spektralverteilung mit der Zeit schwankt. Insbesondere kann Flicker durch einen Spannungsabfall einer Netzspannung hervorgerufen werden.

[0008] Unter einer "Steuerungsart" soll insbesondere eine Art der Steuerung der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten durch die Steuereinheit in einem Zeitintervall verstanden werden, wobei zwei unterschiedliche Steuerungsarten insbesondere dadurch abgegrenzt sind, dass die beiden Steuerungsarten eine unterschiedliche Anzahl betriebener Heizfrequenzeinheiten und/oder eine unterschiedliche Anzahl von verwendeten Frequenzen aufweisen und/oder sich durch zumindest eine Berechnungsart und vorzugsweise eine frequenzunabhängige Berechnungsart unterscheiden, mittels deren wenigstens eine verwendete Frequenz der Steuerungsart aus einer anderen verwendeten Frequenz der Steuerungsart hervorgeht. Unter einer "verwendeten Frequenz" einer Steuerungsart soll insbesondere ein Zahlenwert einer in der Steuerungsart verwendeten Frequenz verstanden werden, wobei Null ebenfalls als ein Zahlenwert anzusehen ist. Unter einer "Berechnungsart" soll insbesondere eine Art einer Berechnung mittels zumindest eines mathematischen Operators verstanden werden, wobei die Berechnungsart ausschließlich durch den zumindest einen mathematischen Operator und insbesondere dessen Anordnung zu weiteren mathematischen Operatoren definiert ist. Insbesondere sollen bei der Unterscheidung zweier Berechnungsarten Zahlenwerte von Konstanten irrelevant sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Berechnungsart um eine "einfache Berechnungsart", die insbesondere genau einen mathematischen Operator, wie insbesondere einen Additionsoperator, aufweist. Vorzugsweise besteht die Berechnungsart in einer Addition einer frequenzunabhängigen Konstante, wobei ein genauer Zahlenwert der Konstante irrelevant ist. Darunter, dass eine Heizfrequenzeinheit "betrieben" wird, soll insbesondere verstanden werden, dass die Frequenz der Heizfrequenzeinheit im betreffenden Zeitintervall von Null verschieden ist. Vorzugsweise erlaubt jede Steuerungsart einen gemeinsamen Betrieb der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten unter zumindest weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen. Unter "Intermodulationsgeräuschen" sollen insbesondere Geräusche verstanden werden, deren Frequenzspektren zumindest einen von Null verschiedenen Anteil mit einer Frequenz von weniger als 18 kHz, insbesondere von weniger als 17 kHz, vorzugsweise von weniger als 16 kHz und besonders vorteilhaft von weniger als 15 kHz aufweisen. Darunter, dass eine Steuerungsart einen gemeinsamen Betrieb der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten "unter zumindest weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen" erlaubt, soll insbesondere verstanden werden, dass bei einem gemeinsamen Betrieb der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß der Steuerungsart Intermodulationsgeräusche in einem Abstand von 1 m von der Gargerätevorrichtung einen Schalldruckpegel von höchstens 20 dB, insbesondere von maximal 10 dB, vorzugsweise von höchstens 5 dB und besonders vorteilhaft von maximal 0 dB aufweisen. Vorzugsweise sind die Intermodulationsgeräusche dann von einem Bediener mit durchschnittlichem Gehör unhörbar.

[0009] Unter einem "Katalog von Steuerungsarten" soll insbesondere eine Sammlung verschiedener Steuerungsarten verstanden werden. Als Steuerungsarten kommen alle, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Steuerungsarten in Frage. Vorzugsweise gehört zum Katalog der Steuerungsarten eine Steuerungsart, bei der alle Heizfrequenzeinheiten mit der gleichen, von Null verschiedenen Frequenz betrieben werden. Vorzugsweise gehört zum Katalog der Steuerungsarten eine Steuerungsart, bei der alle Heizfrequenzeinheiten abgeschaltet werden. Vorzugsweise gehören zum Katalog der Steuerungsarten Steuerungsarten, bei denen zumindest eine Heizfrequenzeinheit abgeschaltet wird und die übrigen Heizfrequenzeinheiten mit der gleichen Frequenz betrieben werden. Vorzugsweise gehören zum Katalog der Steuerungsarten Steuerungsarten, bei denen alle Heizfrequenzeinheiten betrieben werden und eine Differenz zwischen Frequenzen zweier beliebiger Heizfrequenzeinheiten Null oder zumindest 15 kHz, insbesondere wenigstens 16 kHz, vorzugsweise mindestens 17 kHz und besonders vorteilhaft zumindest 18 kHz beträgt. Vorzugsweise gehören zum Katalog der Steuerungsarten Steuerungsarten, bei denen zumindest eine Heizfrequenzeinheit abgeschaltet wird und eine Differenz zwischen Frequenzen zweier beliebiger betriebener Heizfrequenzeinheiten Null oder zumindest 15 kHz, insbesondere wenigstens 16 kHz, vorzugsweise mindestens 17 kHz und besonders vorteilhaft zumindest 18 kHz beträgt. Darunter, dass eine Heizfrequenzeinheit in einem Zeitintervall "abgeschaltet" wird, soll insbesondere verstanden werden, dass die Heizfrequenzeinheit im betreffenden Zeitintervall zumindest im Wesentlichen eine verschwindend geringe Ausgangsleistung aufweist. Unter einer "im betreffenden Zeitintervall zumindest im Wesentlichen verschwindend geringen Ausgangsleistung" soll insbesondere eine Ausgangsleistung verstanden werden, die höchstens 50 W, insbesondere maximal 25 W, vorzugsweise höchstens 10 W und besonders vorteilhaft 0 W beträgt und/oder die im Zeitintervall ausschließlich während einer Zeitdauer abgegeben wird, welche höchstens 50%, insbesondere maximal 25%, vorzugsweise höchstens 15% und besonders vorteilhaft höchstens 10% einer Länge des Zeitintervalls entspricht. Unter einer "Ausgangsleistung" einer der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten soll insbesondere eine Leistung verstanden werden, die in wenigstens einem Heizbetriebszustand von der Heizfrequenzeinheit geliefert wird.

[0010] Durch eine solche Ausgestaltung kann eine vorteilhaft flexible Einstellung einer mittleren Ausgangsleistung erreicht werden. Des Weiteren kann eine einfache Skalierbarkeit auf eine Vielzahl von Heizfrequenzeinheiten ermöglicht werden.

[0011] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, diejenigen Steuerungsarten für die zumindest zwei Zeitintervalle auszuwählen, die einen Betrieb der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten mit möglichst geringen Schwankungen einer Gesamtausgangsleistung der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten und/oder einer jeweiligen Ausgangsleistung der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten ermöglichen. Unter einer "Gesamtausgangsleistung" der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten soll insbesondere eine Summe der Ausgangsleistungen der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten verstanden werden. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, diejenigen Steuerungsarten auszuwählen, die einen Betrieb der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten "mit möglichst geringen Schwankungen einer jeweiligen Ausgangsleistung" ermöglichen, soll insbesondere verstanden werden, dass vorgesehen ist, diejenigen Steuerungsarten auszuwählen, bei denen eine größte maximale Schwankung der Ausgangsleistung der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten minimal ist. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, diejenigen Steuerungsarten für die wenigstens zwei Zeitintervalle zu betrachten, für die die Gesamtausgangsleistung zumindest weitgehend konstant ist und aus diesen Steuerungsarten diejenigen auszuwählen, welche einen Betrieb der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten mit möglichst geringen Schwankungen einer jeweiligen Ausgangsleistung ermöglichen. Darunter, dass eine "Gesamtausgangsleistung zumindest weitgehend konstant ist", soll insbesondere verstanden werden, dass die Gesamtausgangsleistung in wenigstens einem Betriebszustand eine relative zeitliche Schwankung aufweist, die kleiner als ein durch gesetzliche Vorgaben und/oder Normen, insbesondere durch die Norm DIN EN 61000-3-3 festgelegter Flickergrenzwert ist. Hierdurch kann ein Bedienkomfort vorteilhaft gesteigert werden, da eine zumindest weitgehend gleichmäßige Leistungsabgabe erzielt und Flicker minimiert werden kann.

[0012] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, gemäß den ausgewählten Steuerungsarten für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle Frequenzen von Steuersignalen der zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten unter zumindest weitgehender zeitlicher Konstanthaltung einer Gesamtausgangsleistung der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten zu bestimmen. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Frequenzen der Steuersignale "unter zumindest weitgehender zeitlicher Konstanthaltung einer Gesamtausgangsleistung" zu bestimmen, soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebszustand die Frequenzen der Heizfrequenzeinheiten derart festlegt, dass die Gesamtausgangsleistung eine relative zeitliche Schwankung aufweist, die kleiner als ein durch gesetzliche Vorgaben und/oder Normen, insbesondere durch die Norm DIN EN 61000-3-3 festgelegter Flickergrenzwert ist. Hierdurch kann Flicker vorteilhaft minimiert werden.

[0013] Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, mittlere Ausgangsleistungen der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten an gewählte Sollleistungen anzupassen. Unter einer "mittleren Ausgangsleistung" soll insbesondere eine zeitlich gemittelte Ausgangsleistung verstanden werden. Dabei soll eine relative Abweichung der durch die Steuereinheit eingestellten mittleren Ausgangsleistung von der Sollleistung höchstens 10%, vorzugsweise maximal 5% und besonders vorteilhaft höchstens 1% betragen. Hierdurch kann ein hoher Bedienkomfort erzielt werden. Vorzugsweise ist die mittlere Ausgangsleistung einer der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten stets kleiner als oder gleich wie die Sollleistung der entsprechenden Heizfrequenzeinheit. Hierdurch können unsichere Betriebszustände vermieden werden.

[0014] Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine Anpassung der mittleren Ausgangsleistungen der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten durch eine Anpassung der zumindest zwei Zeitintervalle vorzunehmen, insbesondere unter Konstanthaltung der zuvor bestimmten Frequenzen. Hierdurch kann ein vorteilhaft hoher Bedienkomfort erreicht werden, da einerseits Flicker minimiert und andererseits eine der Sollleistung angepasste mittlere Ausgangsleistung bereitgestellt werden kann.

[0015] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten jeweils mittels eines Steuersignals zu steuern und/oder zu regeln und in wenigstens einem Betriebszustand einen Tastgrad von zumindest einem der Steuersignale anzupassen. Unter einem "Tastgrad" soll insbesondere ein Verhältnis einer Zeitdauer, in der das Steuersignal innerhalb einer Periodendauer den Einschaltwert annimmt, zur Periodendauer des Steuersignals verstanden werden. Vorzugsweise kann bei fester Frequenz einer der Heizfrequenzeinheiten durch eine Veränderung des Tastgrads eine Ausgangsleistung der Heizfrequenzeinheit verändert werden. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, "einen Tastgrad von zumindest einem der Steuersignale anzupassen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Tastgrad von zumindest einem der Steuersignale zu verändern, um hierdurch eine Änderung einer Ausgangsleistung bei fester Frequenz einer Heizfrequenzeinheit zu erreichen. Hierdurch kann eine Flexibilität bei einer Einstellung der mittleren Ausgangsleistungen der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten weiter vorteilhaft erhöht werden.

[0016] Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Periodendauer in eine Anzahl von Zeitintervallen zu unterteilen, die einer Anzahl gleichzeitig zu betreibender Heizfrequenzeinheiten entspricht. Vorzugsweise folgen die Zeitintervalle unmittelbar aufeinander, so dass eine Summe von Längen der Zeitintervalle der Periodendauer entspricht. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren für eine Gargerätevorrichtung mit mehr als zwei Heizfrequenzeinheiten und insbesondere auf eine Gargerätevorrichtung für ein Matrix-Kochfeld skaliert werden. Unter einem "Matrix-Kochfeld" soll insbesondere ein Kochfeld verstanden werden, bei dem Heizeinheiten in einem regelmäßigen Raster unter einer Kochfeldplatte angeordnet sind, und ein mittels der Heizeinheiten heizbarer Bereich der Kochfeldplatte vorzugsweise wenigstens 60%, insbesondere zumindest 70%, vorteilhaft zumindest 80% und besonders vorteilhaft wenigstens 90% einer Gesamtfläche der Kochfeldplatte umfasst. Insbesondere umfasst das Matrix-Kochfeld zumindest 10, insbesondere mindestens 20, vorteilhaft wenigstens 30 und besonders vorteilhaft zumindest 40 Heizeinheiten.

[0017] Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, Leistungs-Frequenz-Kurven für verschiedene Tastgrade eines Steuersignals der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten zu bestimmen. Unter einer "Leistungs-Frequenz-Kurve" soll insbesondere ein für jede Kombination aus einem Gargeschirr und einer Heizeinheit spezifischer und vom Tastgrad abhängiger funktioneller Zusammenhang verstanden werden, der bei gegebenem Tastgrad jeder Frequenz eindeutig eine Ausgangsleistung zuordnet. Darunter, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, "Leistungs-Frequenz-Kurven für verschiedene Tastgrade eines Steuersignals der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten zu bestimmen", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebszustand eine der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten mit unterschiedlichen Frequenzen kurzzeitig betreibt und für jede dieser Frequenzen die Ausgangsleistung der wenigstens einen Heizfrequenzeinheit aus einer Messeinheit ausliest. Hierdurch kann ein vorteilhaft präziser Heizbetrieb ermöglicht werden.

[0018] Ferner wird ein Verfahren mit einer Gargerätevorrichtung mit wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Heizfrequenzeinheit, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, vorgeschlagen, bei dem die Heizfrequenzeinheiten gemeinsam periodisch mit einer Periodendauer betrieben werden und die Periodendauer in zumindest zwei Zeitintervalle unterteilt wird, wobei für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle zur Minimierung von Intermodulationsgeräuschen eine Steuerungsart aus einem Katalog von Steuerungsarten ausgewählt wird. Hierdurch kann eine vorteilhaft flexible Einstellung einer mittleren Ausgangsleistung und eine einfache Skalierbarkeit auf eine Vielzahl von Heizfrequenzeinheiten ermöglicht werden.

[0019] Ferner wird ein Gargerät, insbesondere ein Kochfeld, mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung vorgeschlagen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kochfeld um ein Induktionskochfeld. Das Kochfeld kann ferner ein Matrix-Kochfeld und besonders vorteilhaft ein Matrix-Induktionskochfeld sein. Unter einem "Matrix-Induktionskochfeld" soll insbesondere ein Matrix-Kochfeld verstanden werden, das zumindest eine einen Induktionsheizkörper umfassende Heizeinheit aufweist.

[0020] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele 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.

[0021] Es zeigen:

Fig. 1

ein Induktionskochfeld mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung mit zwei Heizfrequenzeinheiten,

Fig. 2

ein beispielhaftes, nicht maßstabsgetreues Steuersignal einer der zwei Heizfrequenzeinheiten,

Fig. 3a

beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Frequenz-Kurven für die zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß einer ersten Kombination aus Steuerungsarten,

Fig. 3b

je eine beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurve für die zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß der ersten Kombination der Steuerungsarten aus Fig. 3a,

Fig. 3c

beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Frequenz-Kurven einer der zwei Heizfrequenzeinheiten bei unterschiedlichen Tastgraden eines Steuersignals,

Fig. 3d

beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Gesamtleistungs-Zeit-Kurven gemäß der ersten Kombination der Steuerungsarten aus Fig. 3a,

Fig.4a

beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Frequenz-Kurven für die zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß einer zweiten Kombination aus Steuerungsarten,

Fig. 4b

je eine beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurve für die zwei Heizfrequenzeinheiten gemäß der zweiten Kombination der Steuerungsarten aus Fig. 4a und

Fig. 5

beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurven für N gleichzeitig betriebene Heizfrequenzeinheiten einer weiteren erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung.

[0022] Figur 1 zeigt ein als Induktionskochfeld 16a ausgebildetes Gargerät. Das Induktionskochfeld 16a umfasst eine Kochfeldplatte 18a, insbesondere aus einer Glaskeramik, auf der in bekannter Weise zwei Heizzonen 20a, 22a markiert sind. Die Kochfeldplatte 18a ist in einem betriebsbereiten Zustand des Induktionskochfelds 16a horizontal angeordnet und zu einem Aufstellen von Gargeschirr vorgesehen. Des Weiteren sind auf der Kochfeldplatte 18a in bekannter Weise berührungsempfindliche Bedienelemente 26a und Anzeigeelemente 28a einer Bedien- und Anzeigeeinheit 30a des Induktionskochfelds 16a markiert. Das Induktionskochfeld 16a umfasst ferner eine Gargerätevorrichtung mit einer ersten und einer zweiten unterhalb der Kochfeldplatte 18a angeordneten Heizfrequenzeinheit 10a, 12a und mit einer unterhalb der Kochfeldplatte 18a angeordneten Steuereinheit 14a. In Figur 1 sind Bauteile, welche unterhalb der Kochfeldplatte 18a angeordnet sind, schematisch und gestrichelt gezeichnet, wobei funktionelle Zusammenhänge mit Pfeilen gekennzeichnet sind. Die Steuereinheit 14a ist in eine Steuer- und Regeleinheit 32a des Induktionskochfelds 16a integriert. Eine der Heizzone 20a zugeordnete und unterhalb dieser angeordnete Induktionsheizeinheit wird durch die erste Heizfrequenzeinheit 10a mit Energie versorgt. Eine der Heizzone 22a zugeordnete und unterhalb dieser angeordnete Induktionsheizeinheit wird durch die zweite Heizfrequenzeinheit 12a mit Energie versorgt. Ein Bediener kann mittels der Bedien- und Anzeigeeinheit 30a eine Heizstufe für jede der Heizzonen 20a, 22a wählen, woraus sich jeweils eine Sollleistung P_obj1, P_obj2 für die zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a ergibt. Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, eine jeweilige mittlere Ausgangsleistung P_ave1, P_ave2 der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a an die Sollleistungen P_obj1, P_obj2 unter weitgehender Vermeidung von Intermodulationsgeräuschen anzupassen, so dass die gewählten Heizstufen der Heizzonen 20a, 22a erreicht werden können. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 14a dazu vorgesehen, eine Gesamtausgangsleistungsdifferenz F zu minimieren. Bei der Gesamtausgangsleistungsdifferenz F handelt es sich um eine maximale Differenz zwischen zwei Gesamtausgangsleistungen P₁ + P₂ der zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t₁ und t₂:

[0023] Hierbei bezeichnen P₁(t) die Ausgangsleistung der ersten Heizfrequenzeinheit 10a zur Zeit t und P₂(t) die Ausgangsleistung der zweiten Heizfrequenzeinheit 12a zur Zeit t. Die Steuereinheit 14a steuert die erste Heizfrequenzeinheit 10a mittels eines Steuersignals V₁(t) und die zweite Heizfrequenzeinheit 12a mittels eines Steuersignals V₂(t).

[0024] Figur 2 zeigt beispielhaft ein nicht maßstabsgetreues Steuersignal V₁(t) der ersten Heizfrequenzeinheit 10a in einem kartesischen Koordinatensystem. Auf einer Ordinatenachse 36 ist eine Steuerspannung V₁ und auf einer Abszissenachse 38 eine Zeit t aufgetragen. Das Steuersignal V₁(t) ist während eines ersten Zeitintervalls T_A einer Periodendauer T ein Rechtecksignal mit einem Einschaltwert V₀, einem Ausschaltwert von 0 Volt und einer Frequenz von f_1A. Der Einschaltwert V₀ wird während einer Einschaltzeit t_0A gehalten. Im ersten Zeitintervall T_A beträgt eine Periodendauer des Rechtecksignals T_0A. Während einer Zeitdauer von (T_0A - t_0A) wird der Ausschaltwert gehalten. Die Frequenz f_1A des Steuersignals V₁(t) berechnet sich aus einem Kehrwert der Periodendauer T_0A. Die Frequenz f_1A liegt üblicherweise zwischen 20 kHz und 100 kHz. Ein Tastgrad D_1A des Steuersignals V₁(t) im ersten Zeitintervall T_A berechnet sich aus einem Quotienten der Einschaltzeit t_0A dividiert durch die Periodendauer T_0A. Das Steuersignal V₁(t) ist während eines zweiten Zeitintervalls T_B einer Periodendauer T ebenfalls ein Rechtecksignal mit dem Einschaltwert V₀ und dem Ausschaltwert von 0 Volt. Im zweiten Zeitintervall T_B beträgt eine Frequenz jedoch f_1B. Der Einschaltwert V₀ wird während einer Einschaltzeit t_0B gehalten. Im zweiten Zeitintervall T_B beträgt eine Periodendauer des Rechtecksignals T_0B. Während einer Zeitdauer von (T_0B - t_0B) wird der Ausschaltwert gehalten. Die Frequenz f_1B des Steuersignals V₁(t) berechnet sich aus einem Kehrwert der Periodendauer T_0B. Die Frequenz f_1B liegt üblicherweise zwischen 20 kHz und 100 kHz. Ein Tastgrad D_1B des Steuersignals V₁(t) im zweiten Zeitintervall T_B berechnet sich aus einem Quotienten der Einschaltzeit t_0B dividiert durch die Periodendauer T_0B. Ein Zeitpunkt x trennt das erste Zeitintervall T_A und das zweite Zeitintervall T_B. Nach Ablauf der Periodendauer T wiederholt sich das Steuersignal V₁(t). Einem Verlauf von V₁(t) folgend wird gemäß einem periodischen Wechsel des Einschaltwerts V₀ und des Ausschaltwerts eine erste von zwei Schalteinheiten der ersten Heizfrequenzeinheit 10a periodisch geschaltet. Eine zweite Schalteinheit der ersten Heizfrequenzeinheit 10a wird in analoger, jedoch zeitversetzter Weise periodisch geschaltet, so dass ein hochfrequenter Wechselstrom zu einem Betrieb der der Heizzone 20a zugeordneten Induktionsheizeinheit entsteht.

[0025] Für einen gemeinsamen Betrieb der zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a sind bestimmte Bedingungen an die Frequenzen f_1X, f_2X der Steuersignale V₁(t), V₂(t) der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a zu stellen, um von einem Bediener als störend empfundene Intermodulationsgeräusche zu minimieren. Der Index "X" steht hierbei stellvertretend für die Buchstaben "A" und "B", welche die Zeitintervalle T_A und T_B kennzeichnen. Im Fall von zwei gleichzeitig zu betreibenden Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a sind folgende weitgehend intermodulationsfreie Steuerungsarten (f_1X, f_2X) für ein Zeitintervall T_X denkbar: (1) Beide Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a werden im Zeitintervall T_X mit der gleichen von Null verschiedenen Frequenz f_1X, f_2X betrieben. (2) Eine der zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a wird im Zeitintervall T_X abgeschaltet. (3) Beide Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a werden im Zeitintervall T_X abgeschaltet. (4) Die zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a werden im Zeitintervall T_X mit einer Frequenzdifferenz k betrieben, wobei die Frequenzdifferenz k zumindest 15 kHz beträgt. Es ist Aufgabe der Steuereinheit 14a, aus diesem Katalog von Steuerungsarten (f_1X, f_2X) für jedes der zwei Zeitintervalle T_A und T_B eine passende Steuerungsart (f_1X, f_2X) auszuwählen und die Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a gemäß dieser Steuerungsart (f_1X, f_2X) gemeinsam zu betreiben, so dass die mittlere Ausgangsleistung P_ave1, P_ave2 einer jeden Heizfrequenzeinheit 10a, 12a ihrer Sollleistung P_obj1, P_obj2 entspricht.

[0026] Für den Fall, dass ein Bediener mittels der Bedien- und Anzeigeeinheit 30a einen gleichzeitigen Betrieb beider Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a anwählt, prüft die Steuereinheit 14a zunächst, ob zur induktiven Erwärmung taugliches Gargeschirr auf den Heizzonen 20a, 22a der Kochfeldplatte 18a platziert ist. Ist dies der Fall, so bestimmt die Steuereinheit 14a in einem nächsten Schritt für verschiedene Tastgrade d_j Leistungs-Frequenz-Kurven P₁(f,d_j), P₂(f,d_j) einer gegebenen Kombination aus Induktionsheizeinheit und Gargeschirr. Hierzu ändert die Steuereinheit 14a für einen festen Tastgrad d_j schrittweise eine Frequenz f eines Steuersignals V₁(t), V₂(t) ausgehend von einer Höchstfrequenz f_max zu einer jeweiligen Mindestfrequenz f_min1, f_min2, betreibt die jeweilige Heizfrequenzeinheit 10a, 12a kurzzeitig mit der eingestellten Frequenz f und liest die Ausgangsleistung P₁, P₂ der betreffenden Heizfrequenzeinheit 10a, 12a aus einer Messeinheit der Gargerätevorrichtung aus. Die Steuereinheit 14a führt diese Bestimmung für Tastgrade d_j = 50%, 40%, 30%, 20% und 10% durch. Beispielhaft ergeben sich hierdurch für die Heizfrequenzeinheit 10a die in Figur 3c gezeigten Leistungs-Frequenz-Kurven P₁(f,d_j) für verschiedene Tastgrade d_j.

[0027] Da zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a gleichzeitig zu betreiben sind, ist die Periodendauer T in die zwei Zeitintervalle T_A und T_B zu unterteilen, deren Längen in einem späteren Schritt bestimmt werden. Zunächst wählt die Steuereinheit 14a aus einem Katalog von Steuerungsarten (f_1X, f_2X) für jedes der zwei Zeitintervalle T_A, T_B eine Steuerungsart (f_1X, f_2X) aus, so dass bei entsprechender Wahl der Frequenzen f_1A, f_2A, f_1B, f_2B und von Tastgraden D_1A, D_2A, D_1B, D_2B möglichst geringe Schwankungen der Gesamtausgangsleistung P₁ + P₂ der zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a und einer jeweiligen Ausgangsleistung P₁, P₂ der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten 10, 12 auftreten. Die Steuereinheit 14a betrachtet hierzu alle Steuerungsarten (f_1X, f_2X), für die die Gesamtausgangsleistungsdifferenz F beim Übergang vom ersten Zeitintervall T_A zum zweiten Zeitintervall T_B bei entsprechender Wahl der Frequenzen f_1A, f_2A, f_1B, f_2B und von Tastgraden D_1A, D_2A, D_1B, D_2B kleiner ist als ein durch die Norm DIN EN 61000-3-3 festgelegter Flickergrenzwert G:


und


wobei t_A bzw. t_B einen beliebigen Zeitpunkt innerhalb des Zeitintervalls T_A bzw. T_B kennzeichnet. Hierbei gelten zusätzliche Grenzwerte für die Frequenzen f_1A, f_2A, f_1B, f_2B. Zum einen existiert jeweils die kurvenspezifische Mindestfrequenz f_min1 und f_min2 und damit eine maximal erreichbare Ausgangsleistung P₁, P₂ für jede Heizfrequenzeinheit 10a, 12a. Des Weiteren existiert die gemeinsame durch elektronische Restriktionen gegebene Höchstfrequenz f_max und damit eine in einem kontinuierlichen Betrieb minimal erreichbare Ausgangsleistung P₁, P₂ für jede Heizfrequenzeinheit 10a, 12a. Der gültige Frequenzbereich ist also folgendermaßen eingeschränkt:

[0028] Aus den betrachteten Steuerungsarten (f_1X, f_2X) wählt die Steuereinheit 14a für den gemeinsamen Betrieb der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a schließlich diejenige Steuerungsart (f_1X, f_2X) aus, für die eine maximale Schwankung der Ausgangsleistung P₁, P₂ einer jeden Heizfrequenzeinheit 10a, 12a minimal ist. Im Anschluss daran bestimmt die Steuereinheit 14a die Längen der Zeitintervalle T_A und T_B derart, dass die mittlere Ausgangsleistung einer jeden Heizfrequenzeinheit 10a, 12a der jeweiligen Sollleistung P_obj1, P_obj2 entspricht:


und

[0029] Das von der Steuereinheit 14a durchgeführte Auswahlverfahren soll im Folgenden anhand eines Fallbeispiels erläutert werden. Angenommen die Steuereinheit 14a habe bei vorgegebenen Sollleistungen P_obj1, P_obj2 zwei Kombinationen aus Steuerungsarten (f_1X, f_2X) bestimmt, welche bei einem Übergang vom ersten Zeitintervall T_A zum zweiten Zeitintervall T_B bei entsprechender Wahl der Frequenzen f_1A, f_2A, f_1B, f_2B und Tastgrade D_1A, D_2A, D_1B, D_2B eine Gesamtausgangsleistungsdifferenz F aufweisen, die kleiner ist als der Flickergrenzwert G.

[0030] Für diesen Fall zeigt Figur 3a in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei nicht maßstabsgetreue Leistungs-Frequenz-Kurven P₁(f) und P₂(f) für die erste Kombination aus Steuerungsarten (f_1X, f_2X). Auf einer Ordinatenachse 42 sind Ausgangsleistungen P₁ und P₂ der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 44 ist die Frequenz f aufgetragen. Die Sollleistungen P_obj1 und P_obj2 der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a werden durch einen Bediener eingestellt. Den Sollleistungen P_obj1, P_obj2 zugeordnet sind Sollfrequenzen f_obj1, f_obj2. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sei angenommen, die zweite Heizfrequenzeinheit 12a besitze die höchste Sollfrequenz f_obj2. Diese wird dann durch die Steuereinheit 14a in beiden Zeitintervallen T_A und T_B kontinuierlich mit einer festen Frequenz f_2A = f_2B betrieben, die der Sollfrequenz f_obj2 entspricht. Die erste Heizfrequenzeinheit 10a wird durch die Steuereinheit 14a im ersten Zeitintervall T_A mit einer um 18 kHz niedrigeren Frequenz f_1A betrieben. Da die Ausgangsleistung P₁ der ersten Heizfrequenzeinheit 10a bei der Frequenz f_1A die Sollleistung P_obj1 der ersten Heizfrequenzeinheit 10a übersteigt, wird die erste Heizfrequenzeinheit 10a im zweiten Zeitintervall T_B abgeschaltet. Die hier verwendeten Steuerungsarten (f_1X, f_2X) für die Zeitintervalle T_A, T_B sind demnach folgende: Im ersten Zeitintervall T_A werden die beiden Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a mit einer Frequenzdifferenz k von 18 kHz betrieben (4). Im zweiten Zeitintervall T_B wird eine der Heizfrequenzeinheiten 10a abgeschaltet (2).

[0031] Figur 3b zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurven P₁(t) und P₂(t) für die erste Kombination aus Steuerungsarten aus Figur 3a. Auf einer Ordinatenachse 46 sind die Ausgangsleistungen P₁ und P₂ der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 48 ist die Zeit t aufgetragen. Ein in Figur 3b dargestellter Verlauf der Leistungs-Zeit-Kurven P₁(t) und P₂(t) wird in einem Heizbetriebszustand der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a periodisch mit der Periodendauer T durchlaufen. Die Berechnung der Längen der Zeitintervalle T_A und T_B der Periodendauer T durch die Steuereinheit 14a erfolgt wie zuvor beschrieben. Wie anhand der Figur 3b zu erkennen, existiert ein Sprung in der Gesamtausgangsleistung P₁ + P₂ beim Übergang vom ersten Zeitintervall T_A zum zweiten Zeitintervall T_B. Damit diese Steuerungsart (f_1X, f_2X) überhaupt in Frage kommt, wurde der Tastgrad D_1A des Steuersignals V₁(t) der ersten Heizfrequenzeinheit 10a im ersten Zeitintervall T_A von 50% auf 20% erniedrigt.

[0032] Figur 3c zeigt hierzu in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft nicht maßstabsgetreue Leistungs-Frequenz-Kurven P₁(f,d_j) für verschiedene Tastgrade D_1A = d_j (j = 1,..., n) des Steuersignals V₁(t) der ersten Heizfrequenzeinheit 10a (siehe auch Figur 2). Auf einer Ordinatenachse 50 ist die Ausgangsleistung P₁ der ersten Heizfrequenzeinheit 10a aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 52 ist die Frequenz f aufgetragen. Durch eine Anpassung des Tastgrads D_1A, beispielsweise von 0,5 auf kleinere Werte, kann die Steuereinheit 14a eine Anpassung der Ausgangsleistung P₁ der ersten Heizfrequenzeinheit 10a vornehmen. Hierdurch kann insbesondere eine Erniedrigung der Ausgangsleistung P₁ bei fester Frequenz f_1A der ersten Heizfrequenzeinheit 10a erreicht werden.

[0033] Figur 3d zeigt in zwei kartesischen Koordinatensystemen beispielhaft zwei nicht maßstabsgetreue Gesamtleistungs-Zeit-Kurven für die erste Kombination aus Steuerungsarten aus Figur 3a. Auf einer Ordinatenachse 54 ist jeweils die Summe der Ausgangsleistungen P₁ + P₂ der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 56 ist jeweils die Zeit t während drei Periodendauern T aufgetragen. Das obere der zwei Koordinatensysteme aus Figur 3d zeigt einen Fall, bei dem der Tastgrad D_1A der ersten Heizfrequenzeinheit 10a einen Wert d₁ aufweist. Gemäß Figur 3c ergibt sich bei der Frequenz f_1A dann eine Ausgangsleistung P₁ der ersten Heizfrequenzeinheit 10a von P₁(f_1A,d₁). Das untere der zwei Koordinatensysteme aus Figur 3d zeigt einen Fall, bei dem der Tastgrad D_1A der ersten Heizfrequenzeinheit 10a einen Wert d_n aufweist, welcher kleiner ist als d₁. Gemäß Figur 3c ergibt sich bei der Frequenz f_1A dann eine Ausgangsleistung P₁ der ersten Heizfrequenzeinheit 10a von P₁(f_1A,d_n), die kleiner ist als die Ausgangsleistung P₁(f_1A,d₁). Wie anhand von Figur 3d zu erkennen, kann die Ausgangsleistungsdifferenz F durch die Wahl eines kleineren Tastgrads D_1A verkleinert werden. Die Steuereinheit 14a nutzt diesen Sachverhalt zur Minimierung der Gesamtausgangsleistungsdifferenz F unter den Flickergrenzwert G.

[0034] Figur 4a zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei nicht maßstabsgetreue Leistungs-Frequenz-Kurven P₁(f) und P₂(f) für die zweite Kombination aus Steuerungsarten. Auf einer Ordinatenachse 58 sind die Ausgangsleistungen P₁ und P₂ der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 60 ist die Frequenz f aufgetragen. Die Sollleistungen P_obj1 und P_obj2 der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a werden durch einen Bediener eingestellt. Im ersten Zeitintervall T_A wird die erste Heizfrequenzeinheit 10a mit einer Frequenz f_1A und die zweite Heizfrequenzeinheit 12a mit einer Frequenz f_2A betrieben. Im zweiten Zeitintervall T_B wird die erste Heizfrequenzeinheit 10a mit einer Frequenz f_1B und die zweite Heizfrequenzeinheit 12a mit einer Frequenz f_2B betrieben. Die Frequenzen f_1A und f_2A sowie f_1B und f_2B bilden jeweils einen Satz von Frequenzen (f_1A, f_2A), (f_1B, f_2B), wobei sich die beiden Frequenzen eines Satzes von Frequenzen (f_1A, f_2A), (f_1B, f_2B) um 18 kHz unterscheiden. Die hier verwendete Steuerungsart (f_1X, f_2X) ist in beiden Zeitintervallen identisch: Die beiden Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a werden im Zeitintervall T_X mit einer Frequenzdifferenz k von 18 kHz betrieben (4). Auch wenn in beiden Zeitintervallen T_A, T_B die gleiche Steuerungsart zum Einsatz kommt, unterscheiden sich die verwendeten Frequenzen f_1A, f_2A, f_1B, f_2B.

[0035] Figur 4b zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem beispielhaft zwei nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurven P₁(t) und P₂(t) für die zweite Kombination aus Steuerungsarten aus Figur 4a. Auf einer Ordinatenachse 62 sind die Ausgangsleistungen P₁ und P₂ der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 64 ist die Zeit t aufgetragen. Ein in Figur 4b dargestellter Verlauf der Leistungs-Zeit-Kurven P₁(t) und P₂(t) wird in einem Heizbetriebszustand der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a periodisch mit der Periodendauer T durchlaufen. Die erste Heizfrequenzeinheit 10a wird im ersten Zeitintervall T_A mit einer größeren Ausgangsleistung P₁ betrieben als im zweiten Zeitintervall T_B. Die zweite Heizfrequenzeinheit 12a wird hingegen im ersten Zeitintervall T_A mit einer kleineren Ausgangsleistung P₂ betrieben als im zweiten Zeitintervall T_B. Die Gesamtausgangsleistung P₁ + P₂ ist zeitlich konstant und identisch zur Summe der Sollleistungen P_obj1 + P_obj2.

[0036] Da die größte maximale Schwankung der Ausgangsleistungen der Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a für die zweite Kombination aus Steuerungsarten (f_1X, f_2X) gemäß Figur 4b kleiner ist als für die erste Kombination aus Steuerungsarten (f_1X, f_2X) gemäß Figur 3b, wählt die Steuerungseinheit 14a die zweite Kombination aus Steuerungsarten (f_1X, f_2X) für den gemeinsamen Betrieb der zwei Heizfrequenzeinheiten 10a, 12a aus.

[0037] In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figuren 1, 2, 3a-d und 4a-b, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1, 2, 3a-d und 4a-b durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 5 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1, 2, 3a-d und 4a-b verwiesen werden.

[0038] Das oben beschriebene Verfahren ist leicht auf eine Gargerätevorrichtung mit N gleichzeitig zu betreibenden Heizfrequenzeinheiten 10b, 12b übertragbar, wie in Figur 5 in einer nicht maßstabsgetreuen Darstellung von Leistungs-Zeit-Kurven P_n(t) mit n = 1, 2, ..., N beispielhaft gezeigt. In diesem Fall unterteilt eine Steuereinheit 14b eine Periodendauer T in N Zeitintervalle T_X (X = A, B, ..., N) und betreibt die N Heizfrequenzeinheiten 10b, 12b in jedem der Zeitintervalle T_X mit einer Steuerungsart (f_1X, f_2X, ..., f_NX). Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel wählt die Steuereinheit 14b für jedes Zeitintervall T_X eine Steuerungsart (f_1X, f_2X, ..., f_NX) aus einem Katalog aus Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX) aus. Dieser Katalog umfasst zumindest folgende Steuerungsarten: (1) Alle Heizfrequenzeinheiten 10b, 12b werden im Zeitintervall T_X mit der gleichen von Null verschiedenen Frequenz betrieben. (2) Von den Heizfrequenzeinheiten 10b, 12b werden y Heizfrequenzeinheiten 10b, 12b abgeschaltet, wobei y = 1, 2, ... , N. (3) Zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten 10b, 12b unterscheiden sich in ihrer Frequenz f_nX (n = 1, 2, ..., N) um eine Frequenzdifferenz k. Hierbei ist zu beachten, dass es sich bei den mit (2) gekennzeichneten Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX) tatsächlich um N Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX) handelt, da die Anzahl abgeschalteter Heizfrequenzeinheiten 10b, 12b ein Unterscheidungsmerkmal zweier verschiedener Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX) darstellt. Ferner handelt es sich bei den mit (3) gekennzeichneten Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX) ebenfalls um mehrere Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX). Für den Fachmann ist naheliegend, dass durch Kombination zweier der hier genannten Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX), insbesondere der mit (2) und (3) gekennzeichneten Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX), neue Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX) gebildet werden können. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn in jedem der N Zeitintervalle T_X eine andere der N Heizfrequenzeinheiten mit einer Frequenz f_nX betrieben wird und die übrigen (N - 1) Heizfrequenzeinheiten im gleichen Zeitintervall T_X mit einer Frequenz (f_nX ± k) betrieben werden, wobei besonders vorteilhaft k = 18 kHz gilt. Die im vorhergehenden Ausführungsbeispiel genannten Bedingungen verallgemeinern sich folgendermaßen:




...








und


wobei t_x einen beliebigen Zeitpunkt innerhalb des Zeitintervalls T_X, P_n die Ausgangsleistung der n-ten Heizfrequenzeinheit 10b, 12b und P_objn die Sollleistung der n-ten Heizfrequenzeinheit 10b, 12b bezeichnet. Eine Auswahl der Steuerungsarten (f_1X, f_2X, ..., f_NX) für die N Zeitintervalle T_x erfolgt analog zur Auswahl im vorhergehenden Ausführungsbeispiel.

[0039] Alternativ kann in beiden Ausführungsbeispielen eine Speichereinheit vorgesehen sein, in welcher charakteristische Leistungs-Frequenz-Kurven P_n(f,d_j) für verschiedene typische Kombinationen aus Gargeschirren und Induktionsheizelementen abgespeichert sind. Eine Speicherung erfolgt dann vorzugsweise durch einen Hersteller vor Auslieferung eines entsprechenden Induktionskochfelds. Hierdurch kann auf eine Messung der Leistungs-Frequenz-Kurven P_n(f,d_j) vor Beginn eines Heizbetriebs verzichtet werden.

Bezugszeichen

[0040] 

10

Heizfrequenzeinheit

12

Heizfrequenzeinheit

14

Steuereinheit

16

Induktionskochfeld

18

Kochfeldplatte

20

Heizzone

22

Heizzone

26

Bedienelement

28

Anzeigeelement

30

Bedien- und Anzeigeeinheit

32

Steuer- und Regeleinheit

36

Ordinatenachse

38

Abszissenachse

42

Ordinatenachse

44

Abszissenachse

46

Ordinatenachse

48

Abszissenachse

50

Ordinatenachse

52

Abszissenachse

54

Ordinatenachse

56

Abszissenachse

58

Ordinatenachse

60

Abszissenachse

62

Ordinatenachse

64

Abszissenachse

d_j

Tastgrad (j = 1,..., n)

D_1A

Tastgrad

D_1B

Tastgrad

D_1C

Tastgrad

D_2A

Tastgrad

D_2B

Tastgrad

F

Gesamtausgangsleistungsdifferenz

f

Frequenz

f_1A

Frequenz

f_1B

Frequenz

f_2A

Frequenz

f_2B

Frequenz

f_min1

Mindestfrequenz

f_min2

Mindestfrequenz

f_max

Höchstfrequenz

f_nX

Frequenz

f_obj1

Sollfrequenz

f_obj2

Sollfrequenz

G

Flickergrenzwert

k

Frequenzdifferenz

P₁

Ausgangsleistung

P₁(f)

Leistungs-Frequenz-Kurve

P₁(f,d_j)

Leistungs-Frequenz-Kurve

P₁(t)

Leistungs-Zeit-Kurve

P₂

Ausgangsleistung

P₂(f)

Leistungs-Frequenz-Kurve

P₂(f,d_j)

Leistungs-Frequenz-Kurve

P_n(f,d_j)

Leistungs-Frequenz-Kurve

P₂(t)

Leistungs-Zeit-Kurve

P_ave1

Mittlere Ausgangsleistung

P_ave2

Mittlere Ausgangsleistung

P_n

Ausgangsleistung

P_n(t)

Leistungs-Zeit-Kurve

P_obj1

Sollleistung

P_obj2

Sollleistung

P_objn

Sollleistung

T

Periodendauer

T_0A

Periodendauer

T_0B

Periodendauer

T_A

Zeitintervall

T_B

Zeitintervall

T_X

Zeitintervall

t

Zeit

t_0A

Einschaltzeit

t_0B

Einschaltzeit

t₁

Zeitpunkt

t₂

Zeitpunkt

t_X

Zeitpunkt

V₀

Einschaltwert

V₁(t)

Steuersignal

V₁

Steuerspannung

V₂(t)

Steuersignal

x

Zeitpunkt

y

Anzahl

Ansprüche

1. Gargerätevorrichtung mit wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Heizfrequenzeinheit (10, 12) und mit wenigstens einer Steuereinheit (14), die dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) gemeinsam periodisch mit einer Periodendauer (T) zu betreiben und die Periodendauer (T) in zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) zu unterteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) eine Steuerungsart (f_1X, f_2X) aus einem Katalog von Steuerungsarten (f_1X, f_2X) auszuwählen.

2. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, diejenigen Steuerungsarten (f_1X, f_2X) für die zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) auszuwählen, die einen Betrieb der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) mit möglichst geringen Schwankungen einer Gesamtausgangsleistung der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) und/oder einer jeweiligen Ausgangsleistung (P₁, P₂) der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) ermöglichen.

3. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, gemäß den ausgewählten Steuerungsarten (f_1X, f_2X) für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) Frequenzen (f_1A, f_2A, f_1B, f_2B) von Steuersignalen (V₁(t), V₂(t)) der zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) unter zumindest weitgehender zeitlicher Konstanthaltung einer Gesamtausgangsleistung (P) der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) zu bestimmen.

4. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, mittlere Ausgangsleistungen (P_ave1, P_ave2) der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) an gewählte Sollleistungen (P_obj1, P_obj2) anzupassen.

5. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, eine Anpassung der mittleren Ausgangsleistungen (P_ave1, P_ave2) der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) durch eine Anpassung der zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) vorzunehmen.

6. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) jeweils mittels eines Steuersignals (V₁(t), V₂(t)) zu steuern und/oder zu regeln und in wenigstens einem Betriebszustand einen Tastgrad (D_1A, D_2A, D_1B, D_2B) von zumindest einem der Steuersignale (V₁(t), V₂(t)) anzupassen.

7. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, die Periodendauer (T) in eine Anzahl von Zeitintervallen (T_A, T_B) zu unterteilen, die einer Anzahl gleichzeitig zu betreibender Heizfrequenzeinheiten (10, 12) entspricht.

8. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) dazu vorgesehen ist, Leistungs-Frequenz-Kurven (P₁(f,d_j), P₂(f,d_j)) für verschiedene Tastgrade (d_j) eines Steuersignals (V₁(t), V₂(t)) der wenigstens zwei Heizfrequenzeinheiten (10, 12) zu bestimmen.

9. Verfahren mit einer Gargerätevorrichtung mit wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Heizfrequenzeinheit (10, 12), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Heizfrequenzeinheiten (10, 12) gemeinsam periodisch mit einer Periodendauer (T) betrieben werden und die Periodendauer (T) in zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der zumindest zwei Zeitintervalle (T_A, T_B) zur Minimierung von Intermodulationsgeräuschen eine Steuerungsart (f_1X, f_2X) aus einem Katalog von Steuerungsarten (f_1X, f_2X) ausgewählt wird.

10. Gargerät, insbesondere Kochfeld, mit einer Gargerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Zeichnung