感应炉灶面及它的控制方法
【专利说明】感应炉灶面及它的控制方法
[0001]本发明涉及一种感应炉灶面，它适用于加热具有不同直径的烹饪器皿。
[0002]白色家电产品(white goods)生产者已经设计出大量不同类型的炉灶面，它们可以通过电能产生热量。其中，通过感应方法为铁磁底的烹饪器皿提供加热的炉灶面是受用户广泛欢迎的，因为它们在电能方面提供节省。
[0003]在感应炉灶面内，打算用于大直径的烹饪器皿的烹饪分区一般由单个线圈构成。但小直径烹饪器皿放置在这个打算用于大直径烹饪器皿的烹饪分区上并加热时，通常会出现问题，因为构成感应炉灶面的线圈被设计成以使得和铁磁底的烹饪器皿一起构成完整电路。当用户在打算用于大直径烹饪器皿的烹饪分区上放置并试图加热小直径烹饪器皿时，大电流流过该线圈并且这些大电流可以永久性地损坏感应炉灶面的操作。这些故障引发用户投诉以及增加报告给有关服务部门的故障数量。
[0004]为了解决这个问题，白色家电产品生产者用同轴感应线圈构成大直径烹饪分区。同轴感应线圈以一个在另一个之内的方式放置。这些线圈可以彼此独立地被驱动。这样，大和小直径的两种烹饪器皿能在同一个烹饪分区上被加热。
[0005]白色家电产品生产者还设计了感应炉灶面，当烹饪分区被用户操作时，这些炉灶面可以自动检测放置于火炉子上的烹饪器皿的直径，并驱动被烹饪器皿覆盖的线圈以为用户提供方便。
[0006]在现有技术美国专利申请N0.US2001/0025848A1中，一种感应加热设备被解释为包含一个烹饪区域，这个区域由多于一个同轴线圈构成，这适用于加热具有不同直径的烹饪器皿。
[0007]本发明的目的是实现一种感应炉灶面，及其相关控制方法，以允许独立于用户有效的判定放置于烹饪分区上的烹饪器皿的直径及要操作的相应线圈，并允许防止故障来保护炉灶面，并通过不操作未由烹饪器皿覆盖的构成该烹饪分区面积的线圈提供节能。
[0008]为了实现本发明的目的而完成的和在附加的权利要求中阐述的感应炉灶面适合加热至少两个具有不同直径的烹饪器皿，并包括至少一个烹饪分区，烹饪分区具有多于一个同轴且嵌套的区域，分别地构成烹饪分区的面积的线圈，多于一个的发生器，每个分别驱动构成每个区域的线圈，传感单元，当烹饪器皿放置在烹饪分区上时，分别提供探测每个线圈的负荷，和控制单元，当烹饪分区由用户操作时，控制单元首先操作对应于最外侧区域的发生器，通过一个信号，控制单元驱动构成最外侧区域的线圈，就各自线圈电流的关系和由传感单元探测到的驱动信号，判定放置在烹饪分区上的烹饪器皿是否覆盖了最外侧区域，并且控制单元提供烹饪器皿加热，这通过让发生器驱动构成最外侧区域和内侧区域的线圈和当放在烹饪分区上的烹饪器皿被探测到覆盖最外侧区域来完成，并且当放置在烹饪分区的烹饪器皿被探测到没有覆盖最外侧区域时相应地对每个内侧区域从外侧向内地重复上述步骤，直到到达最内侧区域。
[0009]当由同轴和嵌套的线圈构成的烹饪分区被用户操作时，首先最外侧线圈由PMff信号驱动并根据所述信号和线圈电流的关系判定烹饪器皿是否覆盖了外部线圈的表面。如果烹饪器皿的底部覆盖了最外侧线圈，内侧和外侧线圈都通过为最内侧线圈决定的频率一起被驱动。这样，由于驱动频率的差别而引致的干扰噪声就被避免。如果烹饪器皿的底部没有覆盖外侧线圈，这时通过同样的方法来判定是否下一个内侧线圈被烹饪器皿所覆盖。这个过程被继续直到最内侧线圈。通过这个方法，如果一个烹饪器皿被放置在烹饪分区上以至于覆盖到最外侧线圈，在有限的控制步骤后，加热过程可以被启动。这不需要逐一控制内侧线圈。
[0010]感应炉灶面自动探测烹饪器皿和判定合适的线圈结构来节能，这样得以将希望的能量输送到烹饪器皿。
[0011]通过本发明的算法，通过不操作未被烹饪器皿覆盖的线圈来提供节能。另外，通过多个嵌套线圈的设计，在大直径烹饪分区上加热小直径烹饪器皿时会永久性破坏系统的高电流被避免。而且，通过在大直径烹饪分区上加热小直径烹饪器皿，也维持了用户的满意度。探测烹饪器皿及驱动线圈在完全不依赖用户下实现。
[0012]为了获得本发明目的的与感应炉灶面有关的模型实例及被实现的控制方法在附图中被不出，其中:
图1 -展示了一个控制单元在本发明的实例中执行的算法。
[0013]图2 -是本发明一个实例的发生器，整流器和感应线圈电路的示意图。
[0014]图3-是本发明一个实例的烹饪分区的内侧和外侧区域的视图。
[0015]图中所示的元件如下编号:
1.第一个发生器
2.第二个发生器
3.内侧线圈
4.外侧线圈
5.1GBT晶体管
6.二极管
7.电容
8.第一个IGBT驱动
9.第二个IGBT驱动
10.PffM信号线
11.整流器
12.干线插口
13.烹饪分区
14.内侧区域
15.外测区域
16.感应炉灶面
感应炉灶面(16)适合用于加热至少两个具有不同直径的烹饪器皿和包括:
-至少一个烹饪分区(13)，具有多于一个同轴且嵌套的区域(14，15)，例如一个内侧区域(14)和一个外侧区域(15)，
-一个置于另一个之内的多于一个线圈(3，4)，构成烹饪分区(13)的区域(14，15)，例如一个内侧线圈(3)和一个外侧线圈(4)，
-多于一个发生器(1，2)，使得内侧和外侧线圈(3，4)可以被独立驱动， -传感单元，当烹饪器皿被置于烹饪分区(13)之上时，用于探测探测线圈(3，4)的电力负荷，
-控制单元
?当烹饪分区(13)被用户操作时，控制单元首先操作对应于最外侧区域(15)的发生器
(2)及使得构成最外侧区域(15)的线圈(4)通过带有驱动信号的PffM (功率宽度调制)信号线(10)被驱动，
?根据由传感单元和驱动信号探测到的相应线圈(3，4)电流的关系，控制单元判定被置于烹饪分区(13)之上的烹饪器皿是否覆盖了最外侧区域(15)，
?当被置于烹饪分区(13)之上的烹饪器皿被判定覆盖最外侧区域(15)时，控制单元使得发生器(1，2)驱动构成最外侧区域(15)和内侧区域(14)的线圈(3，4)，
?当放置于烹饪分区(13)上的烹饪器皿被判定没有覆盖最外侧区域(15)(图2和图3)时，控制单元以直到到达最内侧区域(14)的顺序从外侧向内对每一个内侧区域(14)重复上述步骤。
[0016]这样，当用户放置小直径烹饪器皿在大直径烹饪分区(13)上用于加热时，使得烹饪器皿的直径可以自动和独立于用户被判定，仅用尽可能有限数量的控制步骤和花费较小量的电能。
[0017]为线圈(3，4)提供驱动的每一个发生器(1，2)包括两个IGBT类型的晶体管(5)，两个二极管(6)和两个电容(7)(图2)。另外，每个发生器(1，2)包括一个IGBT驱动(8，9)用于驱动IGBT晶体管(5)(图2)。IGBT驱动(8，9)通过PffM信号线(10)产生驱动信号和驱动IGBT晶体管(5)(图2)。在干线插口(12)处的交流电流在通过一个整流器(11)(图2 )被转化为直流后被传给发生器(I，2 )。
[0018]在本发明的一个实例中，控制单元，
-在烹饪分区(13)被用户操作后，使得传感单元分别探测以接着的预定时间间隔和/或条件被驱动用于加热烹饪器皿的线圈(3，4)的电力负荷，
-根据探测结果，判定烹饪器皿是否被调换或者是否正放在烹饪分区(13)上，
-当烹饪器皿被判定未被调换，继续操作发生器(1，2)及
-当烹饪器皿被探测到被调换，根据传感单元的探测，判定放置于烹饪分区(13)上的烹饪器皿覆盖在哪个区域(14，15)和使得发生器(1，2)只驱动构成被烹饪器皿(图2和图3)覆盖的区域(14，15)的线圈(3，4)。
[0019]这样，线圈(3，4)可以防止因过大电流被损坏，万一用户例如更换大直径烹饪器皿为小直径烹饪器皿或者在感应炉灶面(16)操作情况下将烹饪器皿从烹饪分区(13)移走。
[0020]在本发明的一个实例中，控制单元
-使得线圈(3，4)可以通过带有相同频率的驱动信号(图2)的发生器(1，2)被驱动，线圈(3，4)构成被放置于烹饪分区(13)上的烹饪器皿覆盖的区域(14，15)。这样，可能由驱动频率的差异产生的干扰噪声被防止。
[0021]在本发明的一个实例中，发生器(1，2)通过PffM信号线(10)以一个PffM驱动信号来驱动每个线圈(3，4)。控制单元还
-使得依据用户的输入通过发生器(1，2)以驱动信号来驱动构成被探测到由放置于烹饪分区(13)上的烹饪器皿覆盖的区域(14，15)的线圈(3，4)，这样使得线圈(3，4)为每一个单元区域传输接近等量的电能到烹饪器皿(图2)。
[0022]这样，使烹饪器皿的底部能被均匀加热。
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