HEIZVORRICHTUNG

Beschreibung

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

[0002] Es sind Heizvorrichtungen für Kochfelder bekannt, die eine größere Anzahl von Heizelementen als Frequenzeinheiten umfassen. Eine Zuordnung der Heizelemente zu den Frequenzeinheiten erfolgt über eine Schaltanordnung der Heizvorrichtung.

[0003] Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2006/072765 A1 ist bereits ein Regler für ein Heizkabel bekannt. Das Heizkabel umfasst zumindest erste und zweite Leiter sowie eine zwischen den Leitern angeordnete Trennschicht (4). Die Leiter und die Trennschicht erstrecken sich entlang der Länge des Kabels und ein durch die Trennschicht zwischen benachbarten Teilbereichen der Leiter entstandener elektrischer Widerstand weist einen negativen Wärmekoeffizienten auf. Der Regler umfasst einen ersten Schalter, der zur Verbindung des ersten und zweiten Leiters elektrisch in Serie geschaltet und an einem Kabelende derart angeordnet ist, dass, wenn der erste und der zweite Leiter am anderen Kabelende mit jeweiligen Polen einer Stromversorgung verbunden sind, Ströme in entgegengesetzten Richtungen durch benachbarte Teilbereiche der Leiter fließen. Der Regler umfasst des Weiteren einen zweiten Schalter, der zur Verbindung in Serienschaltung zwischen dem ersten Leiter und einem Pol der Stromversorgung am anderen Kabelende angeordnet ist. Der Regler weist ferner einen ersten Widerstand auf, der parallel mit dem zweiten Schalter und mit einem zur Messung der Spannung über den ersten Widerstand eingerichteten Spannungsmesser verbunden ist, wobei, wenn beide Schalter geöffnet sind, die Spannung über den ersten Widerstand von Änderungen im elektrischen Widerstand der Trennschicht abhängt. Der Regler ist dazu eingerichtet, die Stromversorgung zum Kabel in Abhängigkeit von der über den ersten Widerstand gemessenen Spannung zu steuern, wenn beide Schalter geöffnet sind.

[0004] Die britische Patentanmeldung GB 2 162 384 A offenbart eine Induktionsheizvorrichtung. Die Induktionsheizvorrichtung weist eine Gleichrichterschaltung, um eine Wechselspannung aus einer Quelle gleichzurichten, eine Wechselrichterschaltung, um einen Ausgangsgleichstrom aus der Gleichrichterschaltung in einen Hochfrequenzstrom umzuwandeln und auf eine Heizspule zu übertragen, sowie eine Schaltung auf, um eine Schwankung bei der Wechselspannungsstromquelle durch einen Niedrigspannungsumwandlungsabschnitt zu detektieren, der mit der Quelle gekoppelt ist. Die Schaltung weist eine Detektionscharakteristik auf, die den Detektionsstatus zumindest während einer konstanten Zeitdauer aufrechterhalten kann, und hält die Wechselrichterschaltung im angehaltenen Zustand oder im Antriebszustand je nach Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Detektionsoutputs von der Schaltung, um einen instabilen Betrieb zu verhindern und den Wechselrichter zu schützen.

[0005] Die europäische Patentanmeldung EP 1 517 091 A2 offenbart ein elektrisches Kochgerät und ein Verfahren zu dessen Steuerung. Das elektrische Kochgerät umfasst Heizeinheiten, eine Schalteinheit, eine Stromdetektionseinheit und eine Steuereinheit. Die Heizeinheiten weisen jeweils ein Heizelement und mit dem Heizelement verbundene Elektroden auf. Die Schalteinheit schaltet eine an den Elektroden anzulegende Spannung. Die Stromdetektionseinheit detektiert Werte eines Ausgangsstroms von den Heizeinheiten. Die Steuereinheit betreibt eine vorherbestimmte Anzahl von Heizeinheiten, die in Abhängigkeit von den nach dem Betrieb der Heizeinheiten durch die Stromdetektionseinheit erfassten Stromwerten bestimmt wird.

[0006] Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2008/031714 A1 ist bereits eine Kochvorrichtung, und zwar für Induktionsherde, bekannt mit einer Recheneinheit, die wenigstens einen Wartemodus aufweist, der bei Entfernen eines Kochgeschirrs von einer Kochzone aktiviert wird. Um eine erhöhte Sicherheit für einen Bediener der Kochfeldvorrichtung zu erzielen, weist die Kochfeldvorrichtung eine Warnsignalausgabeeinheit auf, die zu einer Ausgabe eines Warnsignals nach einem Wiederaufstellen des Kochgeschirrs bei aktiviertem Wartemodus auf die Kochzone vorgesehen ist.

[0007] Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Heizvorrichtung mit einer höheren Betriebssicherheit bereitzustellen. 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.

[0008] Die Erfindung geht aus von einer Heizvorrichtung, insbesondere einer Kochfeldheizvorrichtung, mit wenigstens einem Heizanschluss für zumindest ein Heizelement und wenigstens einer Frequenzeinheit.

[0009] Es wird vorgeschlagen, dass die Heizvorrichtung eine Schutzeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Existenz eines Leitungspfads zwischen der Frequenzeinheit und dem Heizanschluss zu ermitteln. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet und/oder programmiert verstanden werden. Unter einem "Heizelement" soll insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in Wärme umzuwandeln. Insbesondere besteht das Heizelement aus einem Widerstandsheizkörper oder einem Strahlungsheizkörper oder vorzugsweise einem Induktionsheizkörper, der dazu vorgesehen ist, elektrische Energie indirekt über induzierte Wirbelströme in Wärme umzuwandeln. Unter einer "Frequenzeinheit" soll insbesondere eine elektrische Einheit verstanden werden, die das Heizelement mit elektrischer Energie versorgt. Vorzugsweise ist die Frequenzeinheit dazu vorgesehen, ein oszillierendes elektrisches Signal, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 1 kHz, insbesondere von wenigstens 10 kHz und vorteilhaft von mindestens 20 kHz, zu erzeugen. Die Frequenzeinheit umfasst vorzugsweise zumindest einen Wechselrichter, der besonders vorteilhaft zwei Schalteinheiten aufweist. Unter einer "Schalteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen die 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 insbesondere zumindest einen Dämpfungskondensator. Unter einem "Leitungspfad" soll insbesondere ein für Gleichstrom elektrisch leitender Pfad zwischen zwei Punkten verstanden werden. Vorzugsweise beträgt ein spezifischer elektrischer Widerstand des Leitungspfads bei 20°C überall höchstens 10^-4 Ωm, insbesondere maximal 10^-5 Ωm, vorteilhaft höchstens 10^-6 Ωm und besonders vorteilhaft maximal 10^-7 Ωm. Vorzugsweise ist der Leitungspfad frei von Heizelementen. Vorzugsweise umfasst der Leitungspfad zumindest ein weiteres von einem Leiterstück und einem Heizelement verschiedenes Bauteil, vorzugsweise ein Schaltelement einer Schaltanordnung und besonders vorteilhaft ein Relais. Unter einem "Heizanschluss" eines Heizelements soll insbesondere eine elektrische Anschlussstelle des Heizelements verstanden werden. Vorzugsweise ist die elektrische Anschlussstelle eine Verbindungsstelle zwischen einer Stromversorgungsleitung des Heizelements, insbesondere einem Stromversorgungskabel des Heizelements, und einer weiteren Stromversorgungsleitung, insbesondere einer Leiterbahn einer Platine. Vorzugsweise ist der Heizanschluss auf einer, in Richtung des Leitungspfads zwischen der Frequenzeinheit und dem Heizanschluss gesehen, von der Frequenzeinheit abgewandten Seite zu einem elektrischen Anschluss des Heizelements vorgesehen. Unter einer "Schutzeinheit" soll insbesondere eine Einheit, insbesondere eine elektronische Einheit, verstanden werden, die eine Schutzfunktion übernimmt. Vorzugsweise umfasst die Schutzfunktion ein Erkennen eines Leitungspfads und eine Weitergabe dieser Information an eine Steuereinheit.

[0010] Durch eine solche Ausgestaltung kann eine Betriebssicherheit erhöht werden, insbesondere wenn die Heizvorrichtung eine Schaltanordnung mit Schaltelementen aufweist, vorzugsweise in Form elektromechanischer Relais, und diese zu einem periodischen Schalten im Rahmen eines Zeitmultiplexverfahrens vorgesehen sind. Unter einem "Zeitmultiplexverfahren" soll insbesondere ein Steuerungsverfahren verstanden werden, bei dem einzelne Zeitabschnitte definiert werden, die vorzugsweise periodisch wiederkehrend nacheinander durchlaufen werden. Insbesondere ändert sich bei einem Übergang von einem ersten zu einem zweiten Zeitabschnitt ein Schaltzustand der Schaltanordnung, vorzugsweise derart, dass im ersten Zeitabschnitt zumindest ein erstes Heizelement und im zweiten Zeitabschnitt wenigstens ein zweites Heizelement mit Energie versorgt wird. Insbesondere ist eine den Heizelementen während eines Zeitabschnitts zugeführte Leistung größer als eine den Heizelementen zugeführte zeitliche Durchschnittsleistung. Vorzugsweise beträgt eine Periodendauer des Steuerungsverfahrens 1 s bis 5 s. Mittels der Schutzeinheit kann eine Bediensicherheit erhöht werden, da eine fehlerhafte Existenz eines Leitungspfads erkannt werden kann. Hierdurch kann insbesondere bei einem Kochfeld verhindert werden, dass Heizelemente lastfrei oder mit einem leeren Gargeschirr betrieben werden. Ferner kann insbesondere bei Induktionskochfeldern verhindert werden, dass sich Magnetfelder von den Heizelementen ausgehend frei in der Umgebung des Induktionskochfelds ausbreiten.

[0011] Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinheit dazu vorgesehen ist, die Existenz des Leitungspfads anhand eines Potentialverlaufs zu ermitteln. Unter einem "Potentialverlauf" soll insbesondere ein zeitlicher Verlauf eines elektrischen Potentials, vorzugsweise an einem Punkt des Leitungspfads, verstanden werden. Unter einem "elektrischen Potential" an einem Punkt soll insbesondere ein Wegintegral über ein elektrisches Feld von einem Referenzpunkt zu dem Punkt verstanden werden. Vorzugsweise ist der Referenzpunkt für das elektrische Potential ein Punkt einer Masseleitung der Frequenzeinheit. Hierdurch können Kosten erheblich gesenkt werden, da auf kostenintensive Strommessgeräte für hochfrequente Wechselströme verzichtet werden kann.

[0012] Vorteilhaft ist die Schutzeinheit dazu vorgesehen, den Potentialverlauf am Heizanschluss auszuwerten. Darunter, dass die Schutzeinheit dazu vorgesehen ist, "den Potentialverlauf am Heizanschluss auszuwerten", soll insbesondere verstanden werden, dass die Schutzeinheit eine elektrische Spannung zwischen dem Heizanschluss oder einem Punkt mit einem im Wesentlichen gleichen elektrischen Potential wie der Heizanschluss und dem Referenzpunkt als Eingangsspannung zugeführt bekommt und intern verarbeitet. Unter einem "im Wesentlichen gleichen elektrischen Potential" soll insbesondere ein elektrisches Potential mit einer Abweichung von maximal 1% und vorzugsweise höchstens 0,1% verstanden werden. Vorzugsweise ist eine Ausgangsspannung der Schutzeinheit ein digitales Ausgangsignal, welches insbesondere ausschließlich zwei Werte annehmen kann. Hierdurch kann zuverlässig die Existenz des Leitungspfads ermittelt werden.

[0013] In einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinheit dazu vorgesehen ist, anhand eines Frequenzspektrums des Potentialverlaufs die Existenz des Leitungspfads zu ermitteln. Unter einem "Frequenzspektrum" des Potentialverlaufs soll insbesondere eine von einer Frequenz abhängige mathematische Funktion verstanden werden, die eine Zusammensetzung des Potentialverlaufs aus Signalbestandteilen unterschiedlicher Frequenz beschreibt. Darunter, dass die Schutzeinheit dazu vorgesehen ist, "anhand eines Frequenzspektrums des Potentialverlaufs die Existenz des Leitungspfads zu ermitteln", soll insbesondere verstanden werden, dass das Ausgangssignal und vorzugsweise die Ausgangsspannung der Schutzeinheit vom Frequenzspektrum abhängt. Insbesondere erkennt die Schutzeinheit an einem Vorhandensein von hochfrequenten Signalen einer bestimmten Intensität im Frequenzspektrum, insbesondere oberhalb einer Grenzfrequenz, dass ein Leitungspfad zwischen der Frequenzeinheit und dem Heizanschluss existiert. Hierdurch kann besonders zuverlässig die Existenz des Leitungspfads ermittelt werden.

[0014] Vorteilhaft umfasst die Schutzeinheit zumindest einen Hochpassfilter, der dazu vorgesehen ist, eine Diskriminierung von Potentialverläufen vorzunehmen. Unter einem "Hochpassfilter" soll insbesondere eine elektronische Filtereinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Signale mit einer Frequenz oberhalb einer Grenzfrequenz zumindest im Wesentlichen ungeschwächt passieren zu lassen und Signale mit einer niedrigeren Frequenz zu dämpfen. Unter "zumindest im Wesentlichen ungeschwächt" soll insbesondere verstanden werden, dass eine Signalabschwächung maximal 15%, insbesondere höchstens 10%, vorteilhaft maximal 5% und besonders vorteilhaft höchstens 1% beträgt. Vorzugsweise umfasst der Hochpassfilter zumindest einen Kondensator. Hierdurch kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Diskriminierung von Potentialverläufen erreicht werden.

[0015] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schutzeinheit einen Stromsensor umfasst, der dazu vorgesehen ist, die Existenz des Leitungspfads zu ermitteln. Unter einem "Stromsensor" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Vorhandensein eines elektrischen Stroms nachzuweisen. Hierdurch können Kosten gegenüber einer Ausführung mit einem Strommessgerät, welches zu einem Messen eines hochfrequenten Wechselstroms ausgelegt ist, eingespart werden.

[0016] Die Heizvorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, Verbindungsinformationen von der Schutzeinheit zu empfangen und im Falle einer fehlerhaften Existenz des Leitungspfads zumindest eine Sicherungsmaßnahme zu veranlassen. Unter einer "Steuereinheit" soll insbesondere 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 Frequenzeinheit und eine Schaltanordnung zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit. Unter einer "Verbindungsinformation" soll insbesondere ein Verbindungsstatus zwischen der Frequenzeinheit und dem Heizanschluss verstanden werden. Vorzugsweise ist die Verbindungsinformation in einem digitalen Signal, welches vorzugsweise ausschließlich zwei Werte annehmen kann, kodiert. Unter einer "fehlerhaften Existenz des Leitungspfads" soll insbesondere eine Existenz des Leitungspfads zwischen der Frequenzeinheit und dem Heizanschluss verstanden werden, die fehlerhafterweise existiert und von einer durch die Steuereinheit vorgenommenen Einstellung der Schaltanordnung abweicht. Insbesondere kann eine fehlerhafte Existenz eines Leitungspfads auf ein defektes Schaltelement, insbesondere ein hängengebliebenes elektromechanisches Relais, und/oder auf eine fehlerhafte Ansteuerung des Schaltelements zurückzuführen sein. Unter einer "Sicherungsmaßnahme" soll insbesondere eine Maßnahme verstanden werden, die als Reaktion auf die fehlerhafte Existenz des Leitungspfads ausgelöst wird und die vorzugsweise auf eine Sicherung der Heizvorrichtung abzielt. Vorzugsweise umfasst die Sicherungsmaßnahme eine Abschaltung aller Frequenzeinheiten. Vorzugsweise umfasst die Sicherungsmaßnahme ein Ausgeben einer Fehlermeldung und/oder einer Wartungsaufforderung. Durch eine solche Ausgestaltung kann eine Bediensicherheit besonders vorteilhaft erhöht werden.

[0017] Vorteilhaft ist eine Gesamtzahl aller Heizelemente größer als eine Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten. Unter einer "Gesamtzahl aller Heizelemente" soll insbesondere die Gesamtzahl aller Heizelemente eines Kochfelds verstanden werden. Unter einer "Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten" soll insbesondere die Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten des Kochfelds verstanden werden. Hierdurch können Material und Kosten reduziert werden. Vorteilhaft ist die Gesamtzahl der Frequenzeinheiten zwei bei einem Kochfeld mit zumindest drei Heizelementen. Vorteilhaft ist die Gesamtzahl der Frequenzeinheiten vier bei einem Matrixkochfeld. Unter einem "Matrixkochfeld" soll insbesondere ein Kochfeld verstanden werden, bei dem die Heizelemente in einem regelmäßigen Raster unter einer Kochfeldplatte angeordnet sind, und ein mittels der Heizelemente 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 Matrixkochfeld zumindest 10, insbesondere mindestens 20, vorteilhaft wenigstens 30 und besonders vorteilhaft zumindest 40 Heizelemente. Hierdurch kann trotz einer begrenzten Anzahl von Frequenzeinheiten, insbesondere bei Matrixkochfeldern, bei denen die Erfahrung lehrt, dass meist maximal vier Gargeschirre erhitzt werden, ein hoher Bedienkomfort sichergestellt werden.

[0018] Des Weiteren wird ein Verfahren mit einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit wenigstens einem Heizanschluss für zumindest ein Heizelement, wenigstens einer Frequenzeinheit und einer Schutzeinheit, vorgeschlagen, bei dem durch die Schutzeinheit eine Existenz eines Leitungspfads zwischen der Frequenzeinheit und dem Heizanschluss ermittelt wird. Hierdurch kann eine Betriebssicherheit erhöht werden, insbesondere wenn die Heizvorrichtung Schaltelemente, vorzugsweise in Form elektromechanischer Relais, aufweist. Des Weiteren kann eine Bediensicherheit erhöht werden, da eine fehlerhafte Existenz eines Leitungspfads erkannt werden kann. Hierdurch kann, insbesondere bei einem Kochfeld, verhindert werden, dass Heizelemente lastfrei betrieben werden. Ferner kann, insbesondere bei Induktionskochfeldern, verhindert werden, dass sich Magnetfelder von den Heizelementen ausgehend frei in der Umgebung des Induktionskochfelds ausbreiten.

[0019] Weitere Vorteile ergeben sich aus den folgenden Zeichnungsbeschreibungen. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibungen und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

[0020] Es zeigen:

Fig. 1a

ein Induktionskochfeld mit vier Heizzonen in einer Draufsicht,

Fig. 1b

eine Heizvorrichtung des Induktionskochfelds aus Fig. 1 a,

Fig. 2

einen Potentialverlauf bei einer bestehenden Verbindung,

Fig. 3

einen Potentialverlauf bei einer getrennten Verbindung,

Fig. 4a

ein Induktionskochfeld mit drei Heizzonen in einer Draufsicht und

Fig. 4b

eine Heizvorrichtung des Induktionskochfelds aus Fig. 4a.

[0021] Fig. 1a zeigt eine Draufsicht auf ein Induktionskochfeld mit einer Kochfeldplatte 34a aus Glaskeramik, auf der vier Heizzonen 36a, 38a, 40a, 42a in bekannter Weise gekennzeichnet sind. Eine Heizvorrichtung (Fig. 1b) des Induktionskochfelds weist vier als Induktorspulen ausgebildete Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a auf, welche alle gleichzeitig auf unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar sind. Jedes der Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a ist einer der Kochzonen 36a, 38a, 40a, 42a zugeordnet, so dass bei einer Benutzung des Induktionskochfelds jedes Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a genau ein Kochgeschirrelement, also z. B. einen Topf oder eine Pfanne, erhitzt. Die Heizvorrichtung weist zwei Frequenzeinheiten 26a, 28a auf, durch die die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a über Heizanschlüsse 10a, 12a, 14a, 16a der Heizvorrichtung mit Energie versorgt werden können. Somit ist eine Gesamtzahl aller Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a größer als eine Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten 26a, 28a. Die zwei Frequenzeinheiten 26a, 28a umfassen jeweils einen Wechselrichter 44a, 46a und eine Dämpfungskondensatorbank 48a, 50a. Der Wechselrichter 44a weist einen ersten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (hierfür wird im Folgenden die Abkürzung "IGBT" verwendet) 52a und einen zweiten IGBT 54a auf. Ferner weist der Wechselrichter 46a einen ersten IGBT 56a und einen zweiten IGBT 58a auf. Alternativ kann anstatt der IGBTs auch jede andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Schalteinheit eingesetzt werden, vorzugsweise jedoch ein bidirektionaler unipolarer Schalter.

[0022] Des Weiteren weist die Heizvorrichtung eine länderspezifische Wechselstromspannungsquelle 60a auf, welche eine Stromnetzspannung mit einem Effektivwert von 230 V und einer Frequenz von 50 Hz liefert. Die beschriebene Heizvorrichtung ist insbesondere zu einem Betrieb in Deutschland vorgesehen. Für Heizvorrichtungen, welche zu einem Betrieb in den USA vorgesehen sind, liefert eine entsprechende Wechselstromspannungsquelle eine Stromnetzspannung mit 60 Hz. Die Spannung der Wechselstromspannungsquelle 60a durchläuft zunächst einen Filter 62a der Heizvorrichtung, der hochfrequentes Rauschen eliminiert und im Wesentlichen ein Tiefpass-Filter ist. Eine von dem Filter 62a gefilterte Spannung wird von einem Gleichrichter 64a der Heizvorrichtung, welcher als Brückengleichrichter ausgebildet sein kann, gleichgerichtet, so dass an einem Ausgang des Gleichrichters 64a eine gleichgerichtete Spannung U₀ abgegeben wird, die zwischen einem Kollektor des IGBTs 52a und einem Emitter des IGBTs 54a anliegt. Die gleichgerichtete Spannung U₀ liegt ferner zwischen einem Kollektor des IGBTs 56a und an einem Emitter des IGBTs 58a an. Die Dämpfungskondensatorbänke 48a, 50a bestehen jeweils aus zwei Kondensatoren, wobei ein erster Kondensator parallel zum ersten IGBT 52a, 56a und ein zweiter Kondensator parallel zum zweiten IGBT 54a, 58a der jeweiligen Frequenzeinheit 26a, 28a geschaltet ist.

[0023] Des Weiteren weist die Heizvorrichtung eine Schaltanordnung 66a auf. Die Schaltanordnung 66a umfasst sechs Schaltelemente 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a. Die Schaltelemente 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a sind SPDT Relais und baugleich. Jedes der Schaltelemente 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kontakt und eine Spule auf, wobei der erste Kontakt durch eine entsprechende Ansteuerung der Spule wahlweise mit dem zweiten oder dem dritten Kontakt leitend verbindbar ist. Der erste Kontakt des Schaltelements 68a ist leitend mit dem Emitter des IGBTs 52a verbunden. Ferner ist der zweite Kontakt des Schaltelements 68a mit dem ersten Kontakt des Schaltelements 70a verbunden. Der dritte Kontakt des Schaltelements 68a ist leitend mit dem ersten Kontakt des Schaltelements 72a verbunden. Der zweite Kontakt des Schaltelements 70a ist leitend mit dem Heizanschluss 10a verbunden. Der dritte Kontakt des Schaltelements 70a ist leitend mit dem Heizanschluss 12a verbunden. Der zweite Kontakt des Schaltelements 72a ist leitend mit dem Heizanschluss 14a verbunden. Der dritte Kontakt des Schaltelements 72a ist leitend mit dem Heizanschluss 16a verbunden. Außerdem ist der erste Kontakt des Schaltelements 74a leitend mit dem Emitter des IGBTs 56a verbunden. Ferner ist der zweite Kontakt des Schaltelements 74a mit dem ersten Kontakt des Schaltelements 76a verbunden. Der dritte Kontakt des Schaltelements 74a ist leitend mit dem ersten Kontakt des Schaltelements 78a verbunden. Der zweite Kontakt des Schaltelements 76a ist leitend mit dem Heizanschluss 10a verbunden. Der dritte Kontakt des Schaltelements 76a ist leitend mit dem Heizanschluss 12a verbunden. Der zweite Kontakt des Schaltelements 78a ist leitend mit dem Heizanschluss 14a verbunden. Der dritte Kontakt des Schaltelements 78a ist leitend mit dem Heizanschluss 16a verbunden.

[0024] Das Heizelement 18a ist mit einem ersten Kontakt mit dem Heizanschluss 10a verbunden. Das Heizelement 20a ist mit einem ersten Kontakt mit dem Heizanschluss 12a verbunden. Das Heizelement 22a ist mit einem ersten Kontakt mit dem Heizanschluss 14a verbunden. Das Heizelement 24a ist mit einem ersten Kontakt mit dem Heizanschluss 16a verbunden. Ein zweiter Kontakt des Heizelements 18a ist leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements 20a verbunden. Ferner ist ein zweiter Kontakt des Heizelements 22a leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements 24a verbunden. Die Heizvorrichtung weist ferner Resonanzkondensatoren 80a, 82a, 84a, 86a auf. Der zweite Kontakt des Heizelements 18a ist leitend mit einem ersten Kontakt des Resonanzkondensators 80a und mit einem ersten Kontakt des Resonanzkondensators 82a verbunden. Der zweite Kontakt des Heizelements 22a ist leitend mit einem ersten Kontakt des Resonanzkondensators 84a und mit einem ersten Kontakt des Resonanzkondensators 86a verbunden. Zweite Kontakte der zwei Resonanzkondensatoren 80a, 84a sind leitend mit dem Kollektor des IGBTs 52a verbunden. Ferner sind zweite Kontakte der zwei Resonanzkondensatoren 82a, 86a leitend mit dem Emitter des IGBTs 58a verbunden.

[0025] Die Heizvorrichtung umfasst eine Steuereinheit 32a, die dazu vorgesehen ist, die Schaltanordnung 66a und die Frequenzeinheiten 26a, 28a mittels Ansteuerungssignalen für die Wechselrichter 44a, 46a zu steuern und eine vorgegebene Heizleistung einzuregeln. Die Steuereinheit 32a ist dazu ausgelegt, ein Zeitmultiplexverfahren durchzuführen, wobei in den einzelnen definierten Zeitabschnitten des Zeitmultiplexverfahrens verschiedene Betriebsmodi zum Einsatz kommen können. Die verwendeten Betriebsmodi umfassen einen "dedizierten Modus", einen "Booster-Modus" und einen "Phasenansteuerungs-Modus". Die Steuermechanismen können nacheinander in unterschiedlichen Zeitabschnitten des Zeitmultiplexverfahrens ausgeführt werden.

[0026] Im "dedizierten Modus" versorgt eine Frequenzeinheit 26a, 28a genau eines der Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a mit Energie. Aufgrund der gemeinsam verwendeten Resonanzkondensatoren 80a, 82a der Heizelemente 18a, 20a und der gemeinsam verwendeten Resonanzkondensatoren 84a, 86a der Heizelemente 22a, 24a ergeben sich Einschränkungen bei einer Zuordnung der Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a zu den Frequenzeinheiten 26a, 28a. So ist ein gleichzeitiger Betrieb mehrerer Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a im dedizierten Modus nur für die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a möglich, die an unterschiedliche Resonanzkondensatoren 80a, 82a, 84a, 86a angeschlossen sind. Die Ansteuerungssignale für die Wechselrichter 44a, 46a der Frequenzeinheiten 26a, 28a sind in diesem Betriebsmodus voneinander unabhängig.

[0027] Im Booster-Modus wird je ein Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a durch beide Frequenzeinheiten 26a, 28a parallel betrieben, um eine höhere Heizleistung zu erreichen. Die Ansteuerungssignale für die Wechselrichter 44a, 46a der Frequenzeinheiten 26a, 28a sind in diesem Betriebsmodus für beide Wechselrichter 44a, 46a identisch.

[0028] Im Phasenansteuerungs-Modus werden zwei Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a mit gemeinsamen Resonanzkondensatoren 80a, 82a, 84a, 86a jeweils durch eine Frequenzeinheit 26a, 28a mit Energie versorgt. Die Ansteuerungssignale für die Wechselrichter 44a, 46a der Frequenzeinheiten 26a, 28a weisen in diesem Betriebsmodus die gleiche Frequenz auf, wodurch eine Gesamtleistung der beiden Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a festgelegt ist. Ein Verhältnis der einzelnen Heizleistungen der zwei Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a zueinander wird durch eine Phasenverschiebung zwischen den Ansteuerungssignalen festgelegt. Des Weiteren werden die Ansteuerungssignale derart angepasst, dass ein spannungsloses Schalten (Zero Voltage Switching) der IGBTs 52a, 54a, 56a, 58a der Wechselrichter 44a, 46a der Frequenzeinheiten 26a, 28a sichergestellt ist. Hierdurch können Schaltverluste minimiert werden.

[0029] Aufgrund häufiger Schaltvorgänge der Schaltelemente 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a der Schaltanordnung 66a beim Zeitmultiplexverfahren ist eine Ermittlung von Fehlfunktionen der Schaltanordnung 66a oder der Ansteuerung der Schaltanordnung 66a wichtig. Während einer Lebensdauer des Induktionskochfelds sind einige Hunderttausend Schaltvorgänge pro Schaltelement 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a zu erwarten. Um Fehlfunktionen zu minimieren, werden die Frequenzeinheiten 26a, 28a während der Schaltvorgänge abgeschaltet, so dass die Schaltelemente 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a während des Schaltvorgangs stromlos sind. Dennoch kann eine Fehlfunktion nie ganz ausgeschlossen werden. Mögliche Fehlfunktionen umfassen einerseits Fehlfunktionen der Schaltelemente 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a, wie beispielsweise ein hängengebliebenes Relais oder ein defektes Bauteil in einem Steuerstromkreis des Relais, oder andererseits Fehlfunktionen der Steuersoftware der Schaltelemente 68a, 70a, 72a, 74a, 76a, 78a.

[0030] Bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kommt ein Verfahren zum Einsatz, bei dem durch eine Schutzeinheit 30a der Heizvorrichtung eine Existenz eines Leitungspfads zwischen einer Frequenzeinheit 26a, 28a und einem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a ermittelt wird. Die Schutzeinheit 30a ermittelt in zumindest einem Betriebszustand die Existenz des Leitungspfads zwischen einer der zwei Frequenzeinheiten 26a, 28a und einem der vier Heizanschlüsse 10a, 12a, 14a, 16a anhand eines Potentialverlaufs, den sie an den Heizanschlüssen 10a, 12a, 14a, 16a auswertet.

[0031] Fig. 2 zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem einen typischen Potentialverlauf V₁(t) an einem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a bei einer Existenz eines Leitungspfads zwischen dem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a und einer Frequenzeinheit 26a, 28a. Die Ordinatenachse 88a zeigt das elektrische Potential V₁ am Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a. Die Abszissenachse 90a zeigt eine Zeit t. Der Potentialverlauf V₁(t) weist im Wesentlichen die Form eines Rechtecksignals mit steilen Flanken auf. Aufgrund scharfer Kanten sind in einem Frequenzspektrum des Potentialsverlaufs V₁(t) hochfrequente Signalanteile enthalten, deren Frequenz oberhalb einer Schaltfrequenz der Frequenzeinheiten 26a, 28a liegt.

[0032] Fig. 3 zeigt in einem kartesischen Koordinatensystem einen typischen Potentialverlauf V₂(t) an einem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a bei einer Abwesenheit eines Leitungspfads zwischen dem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a und einer Frequenzeinheit 26a, 28a. Die Ordinatenachse 92a zeigt das elektrische Potential V₂ am Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a. Die Abszissenachse 94a zeigt eine Zeit t. Der Potentialverlauf V₂(t) weist im Wesentlichen die Form eines in Richtung der Ordinatenachse 92a um U₀/2 verschobenen sinusförmigen Signals auf. Der Potentialverlauf V₂(t) am Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a ist mit einem Potentialverlauf auf einer vom Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a abgewandten Seite des dem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a zugeordneten Heizelements 18a, 20a, 22a, 24a identisch, da bei einer Abwesenheit eines Leitungspfads zwischen dem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a und der Frequenzeinheit 26a, 28a ein Stromfluss durch das Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a Null beträgt. Aufgrund eines annähernd sinusförmigen Verlaufs sind in einem Frequenzspektrum des Potentialsverlaufs V₂(t) nur wenige Signalanteile enthalten. Deren Frequenzen liegen in der Umgebung der Schaltfrequenz der Frequenzeinheiten 26a, 28a.

[0033] Zu einer Unterscheidung der zwei unterschiedlichen Potentialverläufe V₁(t), V₂(t) umfasst die Schutzeinheit 30a für jeden Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a einen Hochpassfilter mit einer Grenzfrequenz oberhalb der Schaltfrequenz der Frequenzeinheiten 26a, 28a. Signalanteile der Potentialverläufe V₁(t), V₂(t) mit Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz werden stark gedämpft, während Signale mit Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz nahezu unverändert belassen werden. Hierdurch wird eine Diskriminierung der Potentialverläufe V₁(t), V₂(t) hinsichtlich ihres Frequenzspektrums ermöglicht und die Schutzeinheit 30a kann ermitteln, ob der Leitungspfad zwischen dem Heizanschluss 10a, 12a, 14a, 16a und einer Frequenzeinheit 26a, 28a existiert. Im Falle der Existenz des Leitungspfads gibt die Schutzeinheit 30a eine logische "0" aus. Im Falle der Abwesenheit des Leitungspfads gibt die Schutzeinheit 30a eine logische "1" aus.

[0034] In einem Beispiel sei angenommen, dass die zwei Heizelemente 18a, 24a im dedizierten Modus betrieben werden sollen. Bei einer korrekten Schalterstellung der Schaltanordnung 66a sind die zwei Schaltelemente 68a, 70a in der oberen Stellung und die Schaltelemente 74a, 78a in der unteren Stellung. Die Schutzeinheit 30a gibt an die Steuereinheit 32a eine entsprechende Verbindungsinformation weiter, die die Steuereinheit 32a mit einer Soll-Schalterstellung vergleicht. Im vorliegenden Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "0", für den Heizanschluss 12a eine "1", für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "0" weiter. Angenommen das Schaltelement 70a sei in der falschen Stellung und zwar in der unteren Stellung anstatt der oberen Stellung. In diesem Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "1", für den Heizanschluss 12a eine "0", für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "0" an die Steuereinheit 32a weiter. In diesem Fehlermodus wird fehlerhafterweise das Heizelement 20a mit Energie versorgt, was potentiell zu einem für einen Bediener gefährlichen Betriebszustand führen kann. Die Steuereinheit 32a erkennt diese Fehlstellung und schaltet alle Frequenzeinheiten 26a, 28a ab. Zusätzlich gibt die Steuereinheit 32a eine Warnmeldung und eine Wartungsaufforderung an einen Bediener aus. Angenommen das Schaltelement 68a sei in der falschen Stellung und zwar in der unteren Stellung anstatt der oberen Stellung. In diesem Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "1", für den Heizanschluss 12a eine "1", für den Heizanschluss 14a in Abhängigkeit von einer Schalterstellung des Schaltelements 72a entweder eine "0" oder eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "0" an die Steuereinheit 32a weiter. Steht das Schaltelement 72a in der oberen Stellung, so wird fehlerhafterweise das Heizelement 22a mit Energie versorgt, was potentiell zu einem für einen Bediener gefährlichen Betriebszustand führen kann. Steht das Schaltelement 72a in der unteren Stellung, so sind beide Frequenzeinheiten 26a, 28a parallel mit dem Heizelement 24a verbunden und es kann im Falle von unterschiedlichen Ansteuerungssignalen, insbesondere im Falle unterschiedlicher Phasenlagen, für die Wechselrichter 44a, 46a der Frequenzeinheiten 26a, 28a zu einem Kurzschluss der Wechselrichter 44a, 46a und deren Zerstörung kommen. Die Steuereinheit 32a erkennt diese Fehlstellung und schaltet alle Frequenzeinheiten 26a, 28a ab. Zusätzlich gibt die Steuereinheit 32a eine Warnmeldung und eine Wartungsaufforderung an einen Bediener aus.

[0035] In einem weiteren Beispiel sei angenommen, dass das Heizelement 18a im Booster-Modus betrieben werden soll. Bei einer korrekten Schalterstellung der Schaltanordnung 66a sind die vier Schaltelemente 68a, 70a, 74a, 78a in der oberen Stellung. Die Schutzeinheit 30a gibt an die Steuereinheit 32a eine entsprechende Verbindungsinformation weiter, die die Steuereinheit 32a mit einer Soll-Schalterstellung vergleicht. Im vorliegenden Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "0", für den Heizanschluss 12a eine "1", für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "1" weiter. Angenommen das Schaltelement 76a sei in der falschen Stellung, und zwar in der unteren Stellung anstatt der oberen Stellung. In diesem Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "0", für den Heizanschluss 12a eine "0", für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "1" an die Steuereinheit 32a weiter. In diesem Fehlermodus werden die beiden Heizelemente 18a, 20a in einem Phasenansteuerungs-Modus mit für ein spannungsloses Schalten unangepassten Ansteuerungssignalen der Wechselrichter 44a, 46a der Frequenzeinheiten 26a, 28a betrieben. Dies kann zu stärkeren Schaltverlusten und zu einer stärkeren Erwärmung der Wechselrichter 44a, 46a führen. Des Weiteren wird fehlerhafterweise das Heizelement 20a mit Energie versorgt, was potentiell zu einem für einen Bediener gefährlichen Betriebszustand führen kann. Die Steuereinheit 32a erkennt diese Fehlstellung und schaltet alle Frequenzeinheiten 26a, 28a ab. Zusätzlich gibt die Steuereinheit 32a eine Warnmeldung und eine Wartungsaufforderung an einen Bediener aus. Angenommen das Schaltelement 74a sei in der falschen Stellung, und zwar in der unteren Stellung anstatt der oberen Stellung. In diesem Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "0", für den Heizanschluss 12a eine "1" und abhängig von einer Schalterstellung des Schaltelements 78a entweder für den Heizanschluss 14a eine "0" und für den Heizanschluss 16a eine "1" oder für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "0" an die Steuereinheit 32a weiter. In diesem Fehlermodus wird abhängig vom Schaltzustand des Schaltelements 78a entweder das Heizelement 22a oder das Heizelement 24a mit Energie versorgt, was zu einem potentiell gefährlichen Betriebszustand für einen Bediener führen kann. Die Steuereinheit 32a erkennt diese Fehlstellung und schaltet alle Frequenzeinheiten 26a, 28a ab. Zusätzlich gibt die Steuereinheit 32a eine Warnmeldung und eine Wartungsaufforderung an einen Bediener aus.

[0036] In einem letzten Beispiel sei angenommen, dass die zwei Heizelemente 18a, 20a im Phasenansteuerungs-Modus betrieben werden sollen. Bei einer korrekten Schalterstellung der Schaltanordnung 66a sind die drei Schaltelemente 68a, 70a, 74a in der oberen Stellung und das Schaltelement 76a in der unteren Stellung. Die Schutzeinheit 30a gibt an die Steuereinheit 32a eine entsprechende Verbindungsinformation weiter, die die Steuereinheit 32a mit einer Soll-Schalterstellung vergleicht. Im vorliegenden Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "0", für den Heizanschluss 12a eine "0", für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "1" weiter. Angenommen das Schaltelement 76a sei in der falschen Stellung, und zwar in der oberen Stellung anstatt der unteren Stellung. In diesem Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "0", für den Heizanschluss 12a eine "1 ", für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "1" an die Steuereinheit 32a weiter. In diesem Fehlermodus sind die beiden Frequenzeinheiten 26a, 28a parallel mit dem Heizelement 18a verbunden und es kann im Falle von unterschiedlichen Ansteuerungssignalen, insbesondere im Falle unterschiedlicher Phasenlagen, für die Wechselrichter 44a, 46a der Frequenzeinheiten 26a, 28a zu einem Kurzschluss der Wechselrichter 44a, 46a und deren Zerstörung kommen. Die Steuereinheit 32a erkennt diese Fehlstellung und schaltet alle Frequenzeinheiten 26a, 28a ab. Zusätzlich gibt die Steuereinheit 32a eine Warnmeldung und eine Wartungsaufforderung an einen Bediener aus. Angenommen das Schaltelement 74a sei in der falschen Stellung, und zwar in der unteren Stellung anstatt der oberen Stellung. In diesem Fall gibt die Schutzeinheit 30a für den Heizanschluss 10a eine "0", für den Heizanschluss 12a eine "1" und abhängig von einer Schalterstellung des Schaltelements 78a entweder für den Heizanschluss 14a eine "0" und für den Heizanschluss 16a eine "1" oder für den Heizanschluss 14a eine "1" und für den Heizanschluss 16a eine "0" an die Steuereinheit 32a weiter. In diesem Fehlermodus wird abhängig von einer Schalterstellung des Schaltelements 78a entweder das Heizelement 22a oder das Heizelement 24a fehlerhafterweise mit Energie versorgt, was zu einem potentiell gefährlichen Betriebszustand für einen Bediener führen kann. Die Steuereinheit 32a erkennt diese Fehlstellung und schaltet alle Frequenzeinheiten 26a, 28a ab. Zusätzlich gibt die Steuereinheit 32a eine Warnmeldung und eine Wartungsaufforderung an einen Bediener aus.

[0037] Alternativ oder zusätzlich kann die Schutzeinheit 30a auch einen Stromsensor umfassen, um in zumindest einem Betriebszustand die Existenz des Leitungspfads zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizvorrichtung zumindest einen Strommesser umfassen, der zu einer Messung eines elektrischen Stroms durch den Leitungspfad vorgesehen ist.

[0038] In den Fig. 4a und 4b 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 der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Fig. 1a und 1b, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Fig. 1a und 1b durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Fig. 4a und 4b ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Fig. 1a und 1b, verwiesen werden.

[0039] Fig. 4a zeigt ein zweites Induktionskochfeld mit einer Kochfeldplatte 34b aus einer Glaskeramik in einer Draufsicht. Auf der Kochfeldplatte 34b sind drei kreisrunde Heizzonen 36b, 38b, 40b in bekannter Weise markiert. Fig. 4b zeigt ein elektrisches Schaltbild einer zweiten Heizvorrichtung des zweiten Induktionskochfelds. Die Heizvorrichtung umfasst nur drei Heizelemente 18b, 20b, 22b, die über eine Schaltanordnung 66b mit zwei Frequenzeinheiten 26b, 28b verbindbar sind. Um Produktionskosten durch eine Reduzierung einer Anzahl verschiedenartiger Heizvorrichtungen zu minimieren, umfasst die Heizvorrichtung aus Fig. 4b weiterhin einen Heizanschluss 16b für ein viertes Heizelement, der über das Schaltelement 72b mit der Frequenzeinheit 26b und über das Schaltelement 78b mit den Frequenzeinheit 28b verbindbar ist. Hierdurch wird ein weiterer Fehlerfall möglich, dass nämlich eines der zwei Schaltelemente 72b, 78b einen Leitungspfad zwischen einer der Frequenzeinheiten 26b, 28b und dem Heizanschluss 16b herstellt. Ein Wechselrichter 44b, 46b der Frequenzeinheit 26b, 28b hätte dann als einzige Last eine zur Frequenzeinheit 26b, 28b gehörende Dämpfungskondensatorbank 48b, 50b. Die Wechselrichter 44b, 46b können diesen Betriebsmodus für kurze Zeit unbeschadet überstehen. Es ist Aufgabe einer Schutzeinheit 30b der Heizvorrichtung, diesen Betriebsmodus rechtzeitig zu erkennen. Bezüglich einer genauen Beschreibung einer Funktionsweise der Schutzeinheit 30b sei auf die Beschreibung des vorherigen Ausführungsbeispiels verwiesen.

[0040] Prinzipiell ist denkbar, dass eine Heizvorrichtung weitere Schaltelemente und mehr als vier Heizelemente aufweist, welche mittels der weiteren Schaltelemente an Frequenzeinheiten angeschlossen sind. Prinzipiell ist denkbar, dass die Schaltelemente, welche als SPDT Relais ausgebildet sind, jeweils durch zwei SPST Relais ersetzt werden.

Bezugszeichen

10a	Heizanschluss	38a	Heizzone
10b	Heizanschluss	38b	Heizzone
12a	Heizanschluss	40a	Heizzone
12b	Heizanschluss	40b	Heizzone
14a	Heizanschluss	42a	Heizzone
14b	Heizanschluss	44a	Wechselrichter
16a	Heizanschluss	44b	Wechselrichter
16b	Heizanschluss	46a	Wechselrichter
18a	Heizelement	46b	Wechselrichter
18b	Heizelement	48a	Dämpfungskondensatorbank
20a	Heizelement	48b	Dämpfungskondensatorbank
20b	Heizelement	50a	Dämpfungskondensatorbank
22a	Heizelement	50b	Dämpfungskondensatorbank
22b	Heizelement	52a	IGBT
24a	Heizelement	52b	IGBT
26a	Frequenzeinheit	54a	IGBT
26b	Frequenzeinheit	54b	IGBT
28a	Frequenzeinheit	56a	IGBT
28b	Frequenzeinheit	56b	IGBT
30a	Schutzeinheit	58a	IGBT
30b	Schutzeinheit	58b	IGBT
32a	Steuereinheit	60a	Wechselstromspannungsquelle
32b	Steuereinheit	60b	Wechselstromspannungsquelle
34a	Kochfeldplatte	62a	Filter
34b	Kochfeldplatte	62b	Filter
36a	Heizzone	64a	Gleichrichter
36b	Heizzone	64b	Gleichrichter
66a	Schaltanordnung	V2(t)	Potentialverlauf
66b	Schaltanordnung	V1	Potential
68a	Schaltelement	V2	Potential
68a	Schaltelement	t	Zeit
70a	Schaltelement
70b	Schaltelement
72a	Schaltelement
72b	Schaltelement
74a	Schaltelement
74b	Schaltelement
76a	Schaltelement
76b	Schaltelement
78a	Schaltelement
78b	Schaltelement
80a	Resonanzkondensator
80b	Resonanzkondensator
82a	Resonanzkondensator
82b	Resonanzkondensator
84a	Resonanzkondensator
84b	Resonanzkondensator
86a	Resonanzkondensator
86b	Resonanzkondensator
88a	Ordinatenachse
90a	Abszissenachse
92a	Ordinatenachse
94a	Abszissenachse
U0	Gleichgerichtete Spannung
V1(t)	Potentialverlauf

Ansprüche

1. Heizvorrichtung mit zumindest einem Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 18b, 20b, 22b), das wenigstens einen Heizanschluss (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b) aufweist, und wenigstens einer Frequenzeinheit (26a, 28a; 26b, 28b), gekennzeichnet durch eine Schutzeinheit (30a; 30b), die dazu vorgesehen ist, eine Existenz eines Leitungspfads zwischen der Frequenzeinheit (26a, 28a; 26b, 28b) und dem Heizanschluss (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b) zu ermitteln und durch eine Steuereinheit (32a; 32b), die dazu vorgesehen ist, Verbindungsinformationen von der Schutzeinheit (30a; 30b) zu empfangen und im Falle einer fehlerhaften Existenz des Leitungspfads zumindest eine Sicherungsmaßnahme zu veranlassen.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinheit (30a; 30b) dazu vorgesehen ist, die Existenz des Leitungspfads anhand eines Potentialverlaufs zu ermitteln.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinheit (30a; 30b) dazu vorgesehen ist, den Potentialverlauf am Heizanschluss (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b) auszuwerten.

4. Heizvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinheit (30a; 30b) dazu vorgesehen ist, anhand eines Frequenzspektrums des Potentialverlaufs die Existenz des Leitungspfads zu ermitteln.

5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinheit (30a; 30b) zumindest einen Hochpassfilter umfasst, der dazu vorgesehen ist, eine Diskriminierung von Potentialverläufen vorzunehmen.

6. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinheit (30a; 30b) einen Stromsensor umfasst, der dazu vorgesehen ist, die Existenz des Leitungspfads zu ermitteln.

7. Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtzahl aller Heizelemente (18a, 20a, 22a, 24a; 18b, 20b, 22b) größer ist als eine Gesamtzahl aller Frequenzeinheiten (26a, 28a; 26b, 28b).

8. Verfahren mit einer Heizvorrichtung mit zumindest einem Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 18b, 20b, 22b), das wenigstens einen Heizanschluss (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b) aufweist, wenigstens einer Frequenzeinheit (26a, 28a; 26b, 28b), einer Schutzeinheit (30a; 30b) und einer Steuereinheit (32a; 32b), bei dem durch die Schutzeinheit (30a; 30b) eine Existenz eines Leitungspfads zwischen der Frequenzeinheit (26a, 28a; 26b, 28b) und dem Heizanschluss (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b) ermittelt wird, wobei durch die Steuereinheit (32a; 32b) Verbindungsinformationen von der Schutzeinheit (30a; 30b) empfangen werden und im Falle einer fehlerhaften Existenz des Leitungspfads zumindest eine Sicherungsmaßnahme durch die Steuereinheit (32a; 32b) veranlasst wird.

9. Kochfeld mit einer Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

Claims

1. Heating apparatus having at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 18b, 20b, 22b), which has at least one heating connection (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b), and having at least one frequency unit (26a, 28a; 26b, 28b), characterised by a protective unit (30a; 30b), which is provided to determine the existence of a conducting path between the frequency unit (26a, 28a; 26b, 28b) and the heating connection (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b) and by a control unit (32a; 32b), which is provided to receive connection information from the protective unit (30a; 30b) and to initiate at least one safety measure in the event of the erroneous existence of a conducting path.

2. Heating apparatus according to claim 1, characterised in that the protective unit (30a; 30b) is provided to determine the existence of the conducting path based on a potential profile.

3. Heating apparatus according to claim 2, characterised in that the protective unit (30a; 30b) is provided to analyse the potential profile at the heating connection (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b).

4. Heating apparatus according to claim 2 or 3, characterised in that the protective unit (30a; 30b) is provided to determine the existence of the conducting path based on a frequency spectrum of the potential profile.

5. Heating apparatus according to one of claims 2 to 4, characterised in that the protective unit (30a; 30b) comprises at least one high-pass filter, which is provided to discriminate between potential profiles.

6. Heating apparatus according to one of the preceding claims, characterised in that the protective unit (30a; 30b) comprises a current sensor, which is provided to determine the existence of the conducting path.

7. Heating apparatus as claimed one of the preceding claims, characterised in that a total number of all heating elements (18a, 20a, 22a, 24a; 18b, 20b, 22b) is greater than a total number of all frequency units (26a, 28a; 26b, 28b).

8. Method with a heating apparatus having at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 18b, 20b, 22b), which has at least one heating connection (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b), and having at least one frequency unit (26a, 28a; 26b, 28b), a protective unit (30a; 30b) and a control unit (32a; 32b), wherein the protective unit (30a; 30b) determines the existence of a conducting path between the frequency unit (26a, 28a; 26b, 28b) and the heating connection (10a, 12a, 14a, 16a; 10b, 12b, 14b, 16b), wherein connection information from the protective unit (30a; 30b) is received by the control unit (32a; 32b) and at least one safety measure is initiated by the control unit (32a; 32b) in the event of the erroneous existence of the conducting path.

9. Cooktop having a heating apparatus according to one of claims 1 to 7.

Revendications

1. Dispositif chauffant avec au moins un élément chauffant (18a, 20a, 22a, 24a ; 18b, 20b, 22b) présentant au moins une connexion chauffante (10a, 12a, 14a, 16a ; 10b, 12b, 14b, 16b), et au moins une unité de fréquence (26a, 28a ; 26b, 28b), caractérisé par une unité de protection (30a ; 30b) prévue afin de déterminer l'existence d'une trajectoire conductrice entre l'unité de fréquence (26a, 28a ; 26b, 28b) et la connexion chauffante (10a, 12a, 14a, 16a ; 10b, 12b, 14b, 16b) et par une unité de commande (32a ; 32b) prévue afin de recevoir des informations de connexion de l'unité de protection (30a ; 30b) et d'ordonner au moins une mesure de sécurisation en cas de défaut d'existence de la trajectoire conductrice.

2. Dispositif chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de protection (30a ; 30b) est prévue afin de déterminer l'existence d'une trajectoire conductrice à l'aide d'une courbe de potentiel.

3. Dispositif chauffant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de protection (30a ; 30b) est prévue afin d'évaluer la courbe de potentiel au niveau de la connexion chauffante (10a, 12a, 14a, 16a ; 10b, 12b, 14b, 16b).

4. Dispositif chauffant selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'unité de protection (30a ; 30b) est prévue afin de déterminer l'existence d'une trajectoire conductrice à l'aide d'un spectre de fréquences de la courbe de potentiel.

5. Dispositif chauffant selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'unité de protection (30a ; 30b) englobe au moins un filtre passe-haut prévu afin d'entreprendre une discrimination des courbes de potentiel.

6. Dispositif chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de protection (30a ; 30b) englobe un capteur de courant prévu afin de déterminer l'existence de la trajectoire conductrice.

7. Dispositif chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un nombre total de l'ensemble des éléments chauffants (18a, 20a, 22a, 24a ; 18b, 20b, 22b) est supérieur à un nombre total de l'ensemble des unités de fréquence (26a, 28a ; 26b, 28b).

8. Procédé avec un dispositif chauffant avec au moins un élément chauffant (18a, 20a, 22a, 24a ; 18b, 20b, 22b) présentant au moins une connexion chauffante (10a, 12a, 14a, 16a ; 10b, 12b, 14b, 16b), au moins une unité de fréquence (26a, 28a ; 26b, 28b), une unité de protection (30a ; 30b) et une unité de commande (32a ; 32b), dans lequel l'unité de protection (30a ; 30b) détermine l'existence d'une trajectoire conductrice entre l'unité de fréquence (26a, 28a ; 26b, 28b) et la connexion chauffante (10a, 12a, 14a, 16a ; 10b, 12b, 14b, 16b) et dans lequel l'unité de commande (32a ; 32b) reçoit des informations de connexion de l'unité de protection (30a ; 30b) et l'unité de commande (32a ; 32b) ordonne au moins une mesure de sécurisation en cas de défaut d'existence de la trajectoire conductrice.

9. Champ de cuisson avec un dispositif chauffant selon l'une des revendications 1 à 7.

Zeichnung