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WO2025228725A1 - Leistungselektronikvorrichtung, haushaltskleingerät und verfahren - Google Patents

Leistungselektronikvorrichtung, haushaltskleingerät und verfahren

Info

Publication number
WO2025228725A1
WO2025228725A1 PCT/EP2025/060910 EP2025060910W WO2025228725A1 WO 2025228725 A1 WO2025228725 A1 WO 2025228725A1 EP 2025060910 W EP2025060910 W EP 2025060910W WO 2025228725 A1 WO2025228725 A1 WO 2025228725A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
main electrical
electronics device
main
wireless power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/060910
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ignacio ALVAREZ GARIBURO
José Miguel Burdio Pinilla
Pablo GUILLEN MOYA
Oscar Lucia Gil
Carlos Sagües Blázquiz
Hector Sarnago Andia
Francisco Villuendas Lopez
Sergio Llorente Gil
Jesus Manuel Moya Nogues
Emilio PLUMED VELILLA
Jorge Tesa Betes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of WO2025228725A1 publication Critical patent/WO2025228725A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1236—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them adapted to induce current in a coil to supply power to a device and electrical heating devices powered in this way

Definitions

  • the invention relates to a power electronics device according to the preamble of claim 1, a small household appliance according to the preamble of claim 7 and a method according to the preamble of claim 8.
  • a power electronics device for a small household appliance with a single main electrical load, which can be wirelessly supplied with electrical energy, is already known in the prior art.
  • Power electronics devices for small household appliances are also known that connect several main electrical loads to an external power grid via a cable.
  • Such power electronics devices are typically designed for a grid frequency, in particular 50 Hz or 60 Hz, of the external power grid and are, for example, configured as triac-based AC converters. They are therefore unsuitable for operation with wireless power transmission, in which transmission frequencies of more than 20 kHz are typically used.
  • the object of the invention is, in particular but not limited to, providing a generic power electronics device that allows for a higher level of complexity in the small household appliances operated by the power electronics device. This object is achieved according to the invention by the features of claim 1, while advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • the invention relates to a power electronics device for a small household appliance with at least one wireless power receiving unit, in particular an induction receiving unit, and with at least one first main electrical consumer.
  • the power electronics device include at least one further main electrical consumer and at least one power transfer unit to selectively power the at least one first main electrical consumer. and/or to supply at least one other main electrical consumer with electrical power received from the wireless power receiving unit.
  • Such a design makes it particularly possible to operate multiple devices independently of each other via wireless power transmission.
  • a small household appliance with a mechanical and a thermal load such as a cooking appliance with a stirring function, can be operated wirelessly.
  • a cost-effective implementation of the power electronics device can be achieved.
  • the power electronics device is preferably designed to supply, and in particular to supply exclusively, a small household appliance.
  • the small household appliance preferably has a rated electrical power of up to 2200 W, which is to be provided by the wireless power receiving unit.
  • the wireless power receiving unit is preferably designed to wirelessly receive electrical power from an external power source, in particular an external large household appliance with a transmitter unit, such as an induction cooktop.
  • the wireless, and in particular cable-free, power supply of the small household appliance can increase space efficiency and/or ease of use, especially by increasing cleaning efficiency and/or flexibility regarding the positioning and/or mobility of the small household appliance and/or by improving its aesthetics.
  • the small household appliance can preferably be heated and/or supplied with energy for operation by means of the external power source, and in particular for the user.
  • the small household appliance is preferably portable and, in particular, can be transported manually by the operator.
  • the small household appliance is designed as a small cooking appliance, in particular a small kitchen appliance.
  • the small household appliance could, for example, be a food processor, a rice cooker, an air fryer, a blender, a juicer, a kettle, a coffee machine, and/or the like.
  • the small household appliance could be a lighting device, a fan, or something else that would be useful to a specialist.
  • the small household appliance appears to be designed differently from a small cooking appliance.
  • the wireless power receiving unit is preferably designed for inductive power transmission, or alternatively for capacitive power transmission.
  • the wireless power receiving unit comprises, in particular, at least one
  • Induction coil for receiving electrical power.
  • the power electronics device is preferably designed as a resonant receiver circuit and in particular comprises at least one compensation capacitor, which is preferably arranged in series with the at least one induction coil in order to match a resonant frequency of the power electronics device.
  • the at least one first main electrical load and the at least one further main electrical load are preferably designed to perform a main function of the small household appliance, such as stirring, chopping, vacuuming, grinding, heating, cooling, or the like.
  • the at least one first main electrical load and the at least one further main electrical load are designed to perform different main functions of the small household appliance.
  • the power electronics device can comprise several first main electrical loads or several further main electrical loads designed to perform the same main function through joint operation, such as several electrical heating elements spaced apart from one another.
  • the power electronics device can also include further electrical loads designed to perform a secondary function of the small household appliance, such as a control unit, a display, a timer, a loudspeaker, or the like.
  • the at least one first main electrical load and the at least one further main electrical load preferably each have a rated electrical power of at least 1%, preferably at least 5%, and particularly at least 10% of the rated electrical power of the small household appliance.
  • the main electrical consumers preferably have a total rated electrical power which corresponds to at least 50%, preferably at least 75%, and most preferably at least 85% of the rated electrical power of the small household appliance.
  • the at least one main electrical load and the at least one further main electrical load are preferably connected to the at least one wireless power receiving unit by means of a cable.
  • the at least one main electrical load, the at least one further main electrical load, and the wireless power receiving unit are preferably connected to a common circuit of the power electronics device.
  • the at least one main electrical load and the at least one further main electrical load are arranged electrically in parallel with respect to the wireless power receiving unit.
  • the power transfer unit is interposed between the wireless power receiving unit and the main electrical loads.
  • the power electronics device preferably comprises a control unit, which is designed to control the power transfer unit in order to control, and in particular regulate, the operation of the main electrical loads.
  • a "control unit” is understood to mean, in particular, a unit with at least one control electronics unit.
  • a “control electronics unit” is understood to mean, in particular, a unit with a processor unit, a memory unit, and an operating program stored in the memory unit.
  • the power transfer unit can be configured to switch one of the main electrical loads on or off based on an operator input and/or an operating program of the control unit.
  • the power transfer unit is particularly preferably designed to supply the main electrical loads with electrical energy independently of one another.
  • the power transfer unit can be configured to switch on or off only the at least one first main electrical load, only the at least one further main electrical load, the first main electrical load and the at least one further main electrical load simultaneously or alternately, one or more of the main electrical loads continuously, and one or more of the main electrical loads discontinuously.
  • the power transfer unit is preferably designed to supply the electrical energy received by the wireless receiver unit to the at least one first main electrical load or the at least one further main electrical load, or to distribute it to the at least one first main electrical load and the at least one further main electrical load. to divide the power, particularly in an adjustable ratio.
  • the power electronics device is designed to allow for the adjustment, and in particular the control, of the total power transmitted from the external power source.
  • the power electronics device is preferably compatible with the wireless power transmission standard Ki.
  • the wireless power receiver and the compensation capacitor are designed according to the wireless power transmission standard Ki.
  • the control unit is designed to synchronize a change in operating state with a reduction in power or a shutdown of the external power source.
  • the term "intended” should be understood to mean specifically programmed, designed, and/or equipped.
  • the fact that an object is intended for a specific function should be understood to mean, in particular, that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the at least one first main electrical load be configured as a resistive load, in particular as a heating element
  • the at least one further main electrical load be configured as an actuator, in particular an electric motor.
  • the actuator in particular the electric motor, is preferably configured to provide a rotary motion, in particular a stirring and/or mixing function or the like.
  • the actuator can be configured to provide a different type of motion, for example a linear motion, such as a stamping and/or pressing function or the like.
  • the resistive load is preferably configured as an electric heating element, which can, for example, be configured to provide a keeping-warm function, a cooking function, a grilling function, or the like.
  • the at least one wireless power transfer unit comprises at least one rectifier unit, via which the at least one further main electrical load is connected to the at least one wireless power receiving unit.
  • the rectifier unit preferably divides the power electronics circuit into a DC side and an AC side.
  • the wireless power receiver and the at least one first main load are preferably arranged on the AC side.
  • the at least one other main load is preferably arranged on the DC side.
  • the circuit is designed to direct alternating current through the at least one first main load.
  • the rectifier unit is preferably designed to rectify an alternating voltage provided by the wireless power receiver.
  • DC side here serves only to distinguish it conceptually from the side on which the wireless power receiver is arranged.
  • DC side is, in particular, short for the side that is designed to operate with an electrical voltage rectified by the rectifier unit.
  • a residual ripple of the electrical voltage on the DC side can be equal to or less than the amplitude of an electrical alternating voltage on the AC side.
  • the rectifier unit is particularly preferably designed as a full-wave rectifier. This allows at least one other main consumer to be supplied in an advantageously energy-efficient manner.
  • the rectifier unit is designed as a half-wave rectifier. This allows the power electronics device to be manufactured advantageously and cost-effectively.
  • the rectifier unit is based on diodes.
  • the rectifier unit is designed as a controlled rectifier.
  • the at least one wireless power transfer unit comprises at least one smoothing capacitor connected electrically in parallel to the at least one other main electrical load.
  • This allows for an advantageously high RMS voltage across the at least one other main electrical load. In particular, this allows for a significantly higher reserve power available to the at least one other main electrical load. Furthermore, it advantageously enables the implementation of load compensation for fluctuations across the at least one other main electrical load.
  • the smoothing capacitor is preferably designed to determine the transmission frequency of the wireless To suppress power transmission. Typical transmission frequencies of the external power source are, for example, between 20 kHz and 70 kHz.
  • the smoothing capacitor preferably implements a low-pass filter with a cutoff frequency of less than 20 kHz, more preferably less than 15 kHz, and most preferably less than 10 kHz.
  • the smoothing capacitor is preferably connected electrically in parallel with at least one other main load at the rectifier unit.
  • the capacitance of the smoothing capacitor can be chosen so small that it discharges completely at the end of a half-cycle of the mains frequency.
  • the mains frequency is the frequency of the power grid to which the external power source is connected.
  • the smoothing capacitor is preferably designed for a mains frequency of 50 Hz and/or 60 Hz. Such a design allows an advantageous power factor of the external power source close to 1 to be achieved.
  • the at least one wireless power transfer unit comprises at least one chopper control unit for connecting or disconnecting the at least one additional main electrical load from the at least one wireless power receiver unit.
  • the chopper control unit is preferably arranged on the DC side of the circuit.
  • the chopper control unit is preferably connected electrically in parallel to the smoothing capacitor at the rectifier unit.
  • the chopper control unit preferably comprises at least one switching element for allowing and interrupting current flow through the at least one additional main electrical load.
  • the at least one switching element of the chopper control unit is preferably designed as a transistor.
  • the at least one switching element is preferably arranged in series with the at least one additional main load.
  • the chopper control unit preferably comprises at least one protection diode, which is arranged electrically in parallel with the at least one load and in series with the at least one switching element.
  • the switching frequency of the chopper control unit preferably lies between the transmission frequency of the wireless power receiving unit and the mains frequency supplying the external power source. During one period of the switching frequency, the switching element preferably switches the current flow on and then off again for a duration determined by the load level.
  • the utilization rate produced by the chopper control unit is the ratio of the time duration during which the switching element allows current flow to the period of the chopper control unit's switching frequency or an equivalent quantity.
  • the chopper control unit is connected to the control unit via data transmission to adjust the utilization rate.
  • the at least one wireless power transfer unit comprises at least one switch, in particular a relay, for connecting or disconnecting the at least one first main electrical load from the at least one wireless power receiving unit.
  • the switch is preferably designed as a relay. This is particularly feasible in a power electronics device configuration according to the wireless power transmission standard Ki, which prescribes a minimum pause of at least 50 ms with reduced or no power transmission when changing the power level to be transmitted, during which switches may be actuated to perform the change.
  • the switch is designed as a semiconductor component.
  • the invention relates to a small household appliance with at least one housing.
  • the small household appliance comprises at least one power electronics device according to the invention arranged in the housing.
  • the at least one main consumer and the at least one further main consumer are preferably arranged in the common housing.
  • the housing preferably includes a stand for placing the small household appliance on the external power source.
  • the wireless power receiver is preferably arranged in the stand.
  • the small household appliance includes, for example, a processing receiving unit for receiving a food item to be processed and/or a collecting receiving unit for receiving processed food items.
  • the at least one first main consumer is preferably located on or in the
  • the small household appliance is arranged in the processing unit and/or the collecting unit. It preferably comprises at least one processing tool, such as a stirrer, a cutting tool, a grinder, a dough hook, a tamper, a plunger, or the like, or a tool interface for the detachable attachment of such a tool.
  • the processing tool or the tool interface is preferably, in particular directly or via a transmission, connected to at least one other consumer.
  • the processing tool can be arranged in the processing unit, in the collecting unit, or along a processing path between the processing unit and the collecting unit.
  • the power transfer unit independently supplies the at least one first main electrical load and the at least one further main electrical load with electrical power received by the at least one wireless power receiver.
  • the control unit actuates the switch to electrically connect or disconnect the at least one first main electrical load from the wireless power receiver.
  • the control unit synchronizes the actuation of the switch with the external power source, preferably such that the actuation of the switch occurs during a period of low or no power transfer from the external power source to the wireless power receiver, particularly according to the Ki wireless power transfer standard.
  • the control unit switches the at least one first main load on and off to maintain an average temperature, to limit power consumption, or the like.
  • the control unit switches the at least one first main consumer on and off a maximum of once within a time window of between 0.5 and 120 seconds, preferably between 1 and 60 seconds, particularly preferably between 2 and 40 seconds.
  • the control unit actuates the chopper control unit to electrically connect or disconnect at least one other main electrical load from the wireless power receiver, in particular from a pole of the rectifier unit.
  • the control unit distinguishes between an on operating state, in which it switches the chopper control unit on and off regularly, in particular at the switching frequency mentioned above, and an off operating state, in which the chopper control unit is switched off for an indefinite period, which is in particular longer than one period of the mains frequency.
  • the control unit synchronizes at least one switch between the on and off operating states of the chopper control unit with the external power source, preferably such that the switch between the operating states falls within a period with low or no power transfer from the external power source to the wireless power receiver, in particular according to the wireless power transmission standard Ki.
  • the control unit preferably performs regular switching of the chopper control unit during its powered-on operating state independently of the external power source.
  • control unit synchronizes changes in the utilization level and/or switching frequency of the chopper control unit with the external power source, preferably such that such a change occurs during a period of low or no power transfer from the external power source to the wireless power receiver, particularly according to the Ki wireless power transmission standard.
  • control unit synchronizes a change in the utilization level with the external power source only if the change would cause a threshold value, particularly one of several threshold values, for the utilization level and/or the change.
  • the control unit performs a change in the utilization level of the chopper control unit independently of the external power source, particularly across the entire utilization level range.
  • the utilization rate of at least one power transfer unit be adjusted, in particular
  • the control unit regulates the load level of the chopper control unit to establish a ratio of the electrical power consumed by the main electrical loads. This allows for a reliably stable power distribution among the main loads, particularly advantageous when the total power transmitted to the wireless power receiver is controlled externally.
  • the control unit preferably adjusts the load level of the chopper control unit to establish the ratio of the electrical power consumed.
  • the control unit preferably regulates the load level of the chopper control unit such that the at least one additional main load, especially at a constant load, reaches a steady state and, in particular, a quasi-constant RMS value of power consumption.
  • the steady state corresponds, for example, to a quasi-constant speed and/or a quasi-constant torque output.
  • “Quasi-constant” is understood to refer specifically to the accuracy of the control method used.
  • a quasi-constant value can fluctuate around a setpoint within a predetermined tolerance band.
  • the control unit is kept in the steady state of at least one additional main consumer, independent of any switching of at least one first main consumer. In particular, this allows the acoustic feedback of the operation of at least one additional main consumer to be advantageously monotonous for the operator of the small household appliance.
  • the utilization rate of the at least one power transfer unit is adjusted, in particular controlled, to compensate for load fluctuations of at least one of the main electrical consumers.
  • the control unit adjusts the utilization rate of the chopper control unit to compensate for load fluctuations of the at least one other main consumer.
  • the control unit maintains the utilization rate in the steady state of the at least one other main consumer, which can be set by an operator, at a value less than 1, in particular less than 0.9. If a load fluctuation, in particular a torque fluctuation, When this occurs, the control unit preferably adjusts the utilization rate and thereby the power consumed by at least one other main consumer in order to maintain or return to a steady state, in particular a constant rotational speed.
  • the power electronics device, the small household appliance, and/or the method according to the invention are not/should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the power electronics device, the small household appliance, and/or the method according to the invention may, to achieve a functionality described herein, comprise a different number of individual elements, components, units, or process steps than the number specified herein.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a household appliance system with an external power source and with a small household appliance according to the invention.
  • Fig. 2 shows a schematic circuit diagram of a device according to the invention.
  • Fig. 3 shows a schematic time course of electrical quantities of the power electronics device according to the invention during a method according to the invention in a first operating state
  • Fig. 4 shows a schematic time course of electrical quantities of the power electronics device according to the invention during a method according to the invention in a further operating state
  • Fig. 5 shows a schematic time course of electrical quantities.
  • the power electronics device according to the invention during an additional operating state during a method according to the invention
  • Fig. 6 shows a schematic time course of various parameters of the household appliance system during commissioning of the small household appliance according to the invention.
  • Fig. 7 shows a schematic time course of various parameters of the household appliance system during a load fluctuation at another main consumer of the small household appliance according to the invention.
  • Fig. 8 shows a more detailed representation of the circuit from Figure 2.
  • Fig. 9 shows a schematic representation of an alternative embodiment of the circuit from Figure 2 and
  • Fig. 10 shows a schematic representation of another alternative embodiment of the circuit from Figure 2.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a household appliance system 32a with a large household appliance 34a as a power source and a small household appliance 12a.
  • the household appliance system 32a is designed as an induction energy transfer system.
  • the large household appliance 34a is designed for inductive energy transfer to the small household appliance 12a, in particular for inductive energy supply to the small household appliance 12a.
  • the household appliance system 32a is designed as an induction cooktop system.
  • the large household appliance 34a is designed as an induction cooktop.
  • the small household appliance 12a can be arranged above the large household appliance 34a for energy transfer.
  • the large household appliance 34a has a mounting plate 36a for mounting the small household appliance 12a, in particular at least for energy transfer.
  • the mounting plate 36a can be designed as a kitchen worktop, a cooktop surface, or a table.
  • the small household appliance 12a is portable.
  • the small household appliance 12a can be inductively powered by the large household appliance 34a.
  • the small household appliance 12a comprises a power electronics device 10a for receiving electrical power from the large household appliance 34a and for handling, in particular distributing, the electrical power within the The small household appliance 12a.
  • the power electronics device 10a is preferably arranged in a housing 30a of the small household appliance 12a.
  • the small household appliance 12a is designed in this case as a small kitchen appliance and is specifically intended for performing at least one cooking process.
  • the small household appliance 12a is designed in this case as a food processor.
  • any other embodiment of the small household appliance 12a that would appear sensible to a person skilled in the art would be conceivable, for example as a mixer, a rice cooker, an air fryer, a juicer, a kettle, a coffee machine, and/or the like.
  • FIG 2 shows a simplified circuit diagram of the power electronics device 10a.
  • the power electronics device 10a for the small household appliance 12a comprises at least one wireless power receiver 14a.
  • the power receiver 14a is preferably designed as an induction receiver.
  • the power electronics device 10a preferably comprises at least one pole line 42a and at least one further pole line 44a, which are connected to the power receiver 14a.
  • the power receiver 14a is preferably designed to inductively receive electrical power at a transmission frequency and to supply it to consumers of the power electronics device 10a via the pole lines 42a and 44a.
  • the power electronics device 10a comprises at least one first main electrical load 16a.
  • the first main electrical load 16a is configured as a resistive load.
  • the first main electrical load 16a is configured as a heating element and is specifically designed to provide sufficient thermal power for the cooking process.
  • the power electronics device 10a comprises at least one further main electrical load 18a.
  • the further main electrical load 18a is configured as an actuator.
  • the further main electrical load 18a is configured as an electric motor and is intended, for example, to drive a stirring tool, a cutting tool, and/or a fluid power machine, particularly during the cooking process.
  • the first main electrical load 16a and the further main electrical load 18a are preferably connected in parallel to the pole lines 42a and 44a.
  • the power electronics device 10a preferably comprises at least one main switch 40a, which is arranged in the pole line 42a, alternatively in the further pole line 44a and is designed to simultaneously disconnect or allow a current flow between the wireless power receiving unit 14a and all main electrical consumers 16a, 18a.
  • the power electronics device 10a comprises at least one power transfer unit 20a for selectively supplying either the at least one first main electrical load 16a and/or the at least one further main electrical load 18a with electrical power received by the wireless power receiver unit 14a.
  • the at least one wireless power transfer unit 20a comprises at least one rectifier unit 22a, via which the at least one further main electrical load 18a is connected to the at least one wireless power receiver unit 14a.
  • the rectifier unit 22a divides the pole lines 42a, 44a, in particular into an AC side, on which the wireless power receiver unit 14a and the at least one first main load 16a are arranged, and a DC side, on which the at least one further main load 18a is arranged.
  • the pole line 42a is preferably a positive terminal on the DC side.
  • the further pole line 44a is preferably a negative terminal on the DC side.
  • the at least one wireless power transfer unit 20a comprises at least one smoothing capacitor 24a, which is electrically connected in parallel to the at least one further main electrical load 18a.
  • the smoothing capacitor 24a connects, in particular, the pole line 42a and the further pole line 44a on the DC side.
  • the at least one wireless power transfer unit 20a comprises at least one chopper control unit 26a for connecting or disconnecting the at least one further main electrical load 18a from the at least one wireless power receiver unit 14a.
  • the chopper control unit 26a is preferably arranged on the DC side and, in particular, connected in series with the at least one further main electrical load 18a.
  • the at least one wireless power transfer unit 20a comprises at least one switch 28a for connecting or disconnecting the at least one first main electrical load 16a from the at least one wireless power receiver unit 14a.
  • the switch 28a is preferably arranged on the alternating current side and in particular connected to the at least one first electrical Main consumer 16a connected in series.
  • Figures 3 to 7 illustrate the time courses of various physical quantities during a method for operating the power electronics device 10a.
  • the power transfer unit 20a supplies the at least one first main electrical load 16a and the at least one further main electrical load 18a independently of each other with the electrical power received by the at least one wireless power receiver 14a.
  • the at least one first main electrical load 16a can preferably be operated alone (Figure 3), the at least one further main electrical load 18a can be operated alone ( Figure 4), or the main electrical loads 16a and 18a can be operated together ( Figure 5).
  • Figures 3 to 5 each show a time course of an electrical voltage Ui across at least one first main electrical load 16a, an electrical current h through at least one first main electrical load 16a, an electrical voltage U2 across at least one further main electrical load 16a, an electrical current I2 through at least one further main electrical load 18a, and a voltage UDC rectified by the rectifier unit 22a over a time t of two periods of the transmission frequency of the wireless power receiver unit 14a.
  • Figures 3 to 5 are divided into sub-figures a) and b), where sub-figure a) shows the quantities of the AC side and sub-figure b) shows the quantities of the DC side.
  • Figure 3 shows the operation of at least one first main consumer 16a, wherein at least one further main consumer 18a is switched off by means of the chopper control unit 26a.
  • the at least one first main consumer 16a is operated, in particular, with alternating current.
  • the further main consumer 18a is preferably operated continuously for at least a duration of several seconds.
  • Figure 4 shows the operation of at least one additional main consumer 18a, wherein the at least one first main consumer 18a is switched off by means of the switch 28a.
  • the chopper control unit 26a is preferably switched on and off alternately to set a utilization level of the at least one additional main consumer 18a.
  • the at least one additional Main consumer 18a is continuously operated with a square wave signal.
  • the at least one other main consumer 18a typically has a different, in particular lower, power requirement than the at least one first main consumer 16a.
  • the large household appliance 34a uses different transmission frequencies when only one of the main consumers 16a, 18a is operating, so that the two period durations shown in Figures 3 and 4 are of different lengths.
  • FIG. 5 shows the simultaneous operation of the main consumers 16a, 18a.
  • Figure 6 shows time profiles of various quantities during the commissioning of the small household appliance 12a.
  • Figure 6a shows a time profile of the transmission frequency f.
  • Figure 6b shows a time profile of the utilization factor D of the chopper control unit 26a.
  • Figure 6c shows a time profile of the transmitted electrical power P.
  • Figure 6c shows a time profile of the total power P ⁇ sub>tot ⁇ /sub> received by the wireless receiver unit, a time profile of the electrical power Pi consumed by the at least one first main consumer 16a, and an electrical power P ⁇ sub> 2 ⁇ /sub> consumed by the at least one further main consumer 18a.
  • Figure 6d shows a rotational speed n of the at least one further main consumer 18a.
  • the utilization factor D of the at least one power transfer unit 20a is adjusted, in particular controlled, to establish a ratio of the electrical power Pi and P ⁇ sub> 2 ⁇ /sub> consumed by the electrical main consumers 16a and 18a.
  • the commissioning is preferably triggered by actuating the main switch 40a.
  • the commissioning preferably begins with a high, in particular maximum, transmission frequency, which is reduced to a lower value by the household appliance 34a in less than one second.
  • the utilization factor D preferably starts with a value of 1 and is preferably reduced more and more as the rotational speed n of the at least one further main consumer 18a approaches a constant value, in particular a setpoint, of the rotational speed n.
  • the electrical power Pi of the at least one first main consumer 16a is preferably continuously increased up to a setpoint.
  • the electrical power Pi of the at least one further main consumer 18a is preferably increased until the rotational speed n exceeds a threshold and then falls to a quasi-constant value.
  • the rotational speed n and the electrical powers Pi, P 2 of the Main consumers 16a, 18a preferably reach a quasi-constant value within a few seconds, particularly within a period of 1 to 4 seconds, after commissioning.
  • the utilization factor D is continuously reduced to a value below 0.9 within a few seconds, particularly within a period of 1 to 4 seconds.
  • Figure 7 shows time profiles of the same quantities as in Figure 6 during a steady-state operating condition in which a load fluctuation occurs.
  • the load fluctuation is shown here by way of example between the markings 0.5 seconds and 1 second.
  • the load fluctuation is, in particular, a torque fluctuation at the at least one other main consumer 18a.
  • the utilization factor D of the at least one power transfer unit 20a is adjusted, in particular controlled, to compensate for the load fluctuation of the at least one other main electrical consumer 18a.
  • the utilization factor D was set to a constant value, here by way of example 0.85.
  • the utilization factor D is increased, in particular to a value of 1, so that an increased electrical power P2 is available to the at least one other main consumer 18a during the load fluctuation.
  • An adjustment of the transmission frequency f to increase the total power P ⁇ sub> tot ⁇ /sub> occurs with a time delay compared to the adjustment of the utilization factor D.
  • the increased electrical power P ⁇ sub>2 ⁇ /sub> of at least one additional main consumer 18a, compared to the steady state, is initially achieved by a lower electrical power Pi at the at least one first main consumer 16a.
  • a briefly lower electrical power Pi at the at least one first main consumer 16a does not noticeably affect the cooking process due to the thermal inertia of the at least one first main consumer 16a.
  • the rectifier unit 22a is designed as a full-wave rectifier.
  • the rectifier unit 22a is particularly preferably designed as a bridge rectifier, which is preferably composed of at least four diodes. Such a design allows for advantageously high efficiency of the power electronics device 10a.
  • the switch 28a is preferably designed as a relay. Such a design allows for advantageously high switching precision of the switch 28a.
  • the wireless power receiver unit 14a preferably comprises at least one receiving induction coil.
  • the receiving induction coil is preferably part of an inductive resonant circuit of the power electronics device 10a, which preferably includes at least one compensation capacitor 38a for matching a resonant frequency of the resonant circuit.
  • the compensation capacitor 38a is preferably arranged in the pole line 42a, particularly between the main switch 40a and the wireless power receiver unit 14a.
  • the chopper control unit 26a preferably comprises at least one switching element 46a, which is arranged in series with the at least one further main load 18a.
  • the switching element 46a is preferably designed as a transistor.
  • the switching element 46a is designed as an npn transistor, wherein its emitter is connected to the DC side of the further pole line 44a and its collector to the at least one further main load 18a.
  • the chopper control unit 26a preferably comprises at least one protection diode 48a.
  • the protection diode 48a is preferably connected to the collector of the switching element 46a and to the DC side of the pole line 42a, wherein the forward direction of the protection diode 48a is directed from the collector to the pole line 42a.
  • Figures 9 and 10 show further embodiments of the invention.
  • the following descriptions are essentially limited to the differences between the embodiments, whereby reference can be made to the description of the embodiment shown in Figures 1 to 8 with regard to components, features, and functions that remain the same.
  • the letter 'a' in the reference numerals of the embodiment in Figures 1 to 8 indicates the embodiment.
  • the letters b and c in the reference numerals of the embodiment shown in Figures 9 and 10 have been replaced.
  • identically designated components particularly those with the same reference numerals, reference can also be made to the drawings and/or the description of the embodiment shown in Figures 1 to 8.
  • FIG 9 shows a power electronics device 10b for a small household appliance.
  • the power electronics device 10b comprises at least one wireless power receiver 14b.
  • the power receiver 14b is preferably configured as an induction receiver.
  • the power electronics device 10b comprises at least one first main electrical load 16b.
  • the power electronics device 10b comprises at least one further main electrical load 18b.
  • the power electronics device 10b comprises at least one power transfer unit for selectively supplying the at least one first main electrical load 16b and/or the at least one further main electrical load 18b with electrical power received by the wireless power receiver 14b.
  • the at least one wireless power transfer unit comprises at least one switch 28b for connecting or disconnecting the at least one first main electrical load 16b from the at least one wireless power receiver 14b.
  • the switch 28b is, for example, configured as a bidirectional bipolar switch. Such a design allows for an advantageously high switching speed of the switch 28b.
  • FIG 10 shows a power electronics device 10c for a small household appliance.
  • the power electronics device 10c comprises at least one wireless power receiver 14c.
  • the power receiver 14c is preferably designed as an induction receiver.
  • the power electronics device 10c comprises at least one first main electrical load 16c.
  • the power electronics device 10c comprises at least one further main electrical load 18c.
  • the power electronics device 10c comprises at least one power transfer unit to selectively supply power to either the first main electrical load 16c and/or the further main electrical load 18c.
  • the primary load 18c is to be supplied with electrical power received by the wireless power receiving unit 14c.
  • the at least one wireless power transfer unit comprises at least one rectifier unit 22c, via which the at least one further primary electrical load 18c is connected to the at least one wireless power receiving unit 14c.
  • the rectifier unit 22c is, for example, configured as a half-wave rectifier.
  • the half-wave rectifier comprises, for example, at least one first diode and at least one further diode.
  • the at least one first diode connects an AC side and a DC side of the pole line 42c of the power electronics device 10c, with the forward direction of the first diode being directed from the AC side to the DC side.
  • the at least one further diode connects the AC side of the pole line 42c of the power electronics device 10c and another pole line 44c of the power electronics device 10c, with the reverse direction of the further diode being directed from the pole line 42c to the further pole line 44c.
  • a switch 28c of the power electronics device 10c is configured as a semiconductor component for switching the first main electrical load 16c, it can be configured as either unipolar or bipolar. Such a configuration allows the equivalent electrical resistance of the main electrical loads 16c and 18c, as seen from the wireless power receiver unit 14c, to be advantageously kept low.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) für ein Haushaltskleingerät (12a) mit zumindest einer drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c), insbesondere einer Induktionsempfangseinheit, und mit zumindest einem ersten elektrischen Hauptverbraucher (16a; 16b; 16c). Um eine vorteilhaft große Anzahl unterschiedlicher und komplexer Funktionen bereitstellende Haushaltskleingeräte drahtlos betreiben zu können wird vorgeschlagen, dass die Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) und zumindest eine Leistungstransfereinheit (20a) umfasst, um wahlweise den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher (16a; 16b; 16c) und/oder den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) mit einer elektrischen Leistung (P1, P2), die von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c) empfangen wird, zu versorgen.

Description

Leistungselektronikvorrichtung, Haushaltskleingerät und Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronikvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Haushaltskleingerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 und ein Verfahren nach dem Obergriff des Anspruchs 8.
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Leistungselektronikvorrichtung für ein Haushaltskleingerät mit einem einzelnen elektrischen Hauptverbraucher bekannt, welche drahtlos mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Es sind auch Leistungselektronikvorrichtungen für Haushaltskleingeräte bekannt, welche mehrere elektrische Hauptverbraucher kabelgebunden mit einem externen Stromnetz verbinden. Derartige Leistungselektronikvorrichtungen sind typischerweise auf eine Netzfrequenz, insbesondere 50 Hz oder 60 Hz, des externen Stromnetzes ausgelegt und sind beispielsweise als triac-basierter Wechselstrom-Umrichter ausgebildet. Sie sind daher ungeeignet zu einem Betrieb mit einer drahtlosen Energieübertragung, in welchem üblicherweise Übertragungsfrequenzen von mehr als 20 kHz verwendet werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Leistungselektronikvorrichtung bereitzustellen, welche eine höhere Komplexität der mit der Leistungselektronikvorrichtung betriebenen Haushaltskleingeräte erlaubt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Leistungselektronikvorrichtung für ein Haushaltskleingerät mit zumindest einer drahtlosen Leistungsempfangseinheit, insbesondere einer Induktionsempfangseinheit und mit zumindest einem ersten elektrischen Hauptverbraucher.
Es wird vorgeschlagen, dass die Leistungselektronikvorrichtung zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher und durch zumindest eine Leistungstransfereinheit umfasst, um wahlweise den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher und/oder den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher mit einer elektrischen Leistung, die von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit empfangen wird, zu versorgen.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere erreicht werden, dass mehrere Verbraucher mittels drahtloser Leistungsübertragung vorteilhaft unabhängig voneinander betrieben werden. Beispielsweise kann ein Haushaltskleingerät mit einer mechanischen Last und einer thermischen Last wie beispielsweise ein Gargerät mit einer Rührfunktion oder dergleichen drahtlos betrieben werden. Durch eine Berücksichtigung von Charakteristika der elektrischen Hauptverbraucher kann eine kosteneffiziente Implementation der Leistungselektronikvorrichtung erreicht werden.
Die Leistungselektronikvorrichtung ist vorzugsweise zu einer, insbesondere alleinigen, Versorgung eines Haushaltskleingeräts vorgesehen. Das Haushaltkleingerät weist vorzugsweise eine elektrische Nennleistung von bis zu 2200 W auf, welche von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit bereitzustellen ist. Die drahtlose Leistungsempfangseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, elektrische Leistung von einer externen Leistungsquelle, insbesondere einem externen Haushaltsgroßgerät mit einer Sendeeinheit wie beispielsweise einem Induktionskochherd, drahtlos zu empfangen. Vorteilhaft können/kann ein Platzkomfort und/oder ein Bedienkomfort des Haushaltskleingeräts durch die drahtlose, insbesondere kabellose, Versorgung des Haushaltskleingeräts gesteigert werden, insbesondere durch eine Steigerung einer Reinigungseffizienz und/oder durch eine Steigerung einer Flexibilität bezüglich einer Positionierung und/oder Beweglichkeit des Haushaltskleingeräts und/oder durch eine gesteigerte Ästhetik. Das Haushaltskleingerät ist vorzugsweise mittels der externen Leistungsquelle beheizbar und/oder zu einem Betrieb des Haushaltskleingeräts, insbesondere des Verbrauchers, mit Energie versorgbar. Das Haushaltskleingerät ist vorzugsweise portabel ausgebildet und insbesondere von dem Bediener händisch transportierbar. Vorzugsweise ist das Haushaltskleingerät als ein Garkleingerät, insbesondere als ein Kochkleingerät, ausgebildet. Das Haushaltskleingerät kann beispielsweise als eine Küchenmaschine, als ein Reiskocher, als ein Air-Fryer, als ein Mixer, als ein Entsafter, als ein Wasserkocher, als eine Kaffeemaschine und/oder dergleichen ausgebildet sein. Alternativ ist denkbar, dass das Haushaltskleingerät als ein Beleuchtungsgerät oder als ein Ventilator oder als ein anderes, dem Fachmann sinnvoll erscheinendes Haushaltskleingerät unterschiedlich zu einem Kochkleingerät, ausgebildet ist.
Die drahtlose Leistungsempfangseinheit ist bevorzugt zu einer induktiven Leistungsübertragung, alternativ zu einer kapazitiven Leistungsübertragung, vorgesehen. Die drahtlose Leistungsempfangseinheit umfasst insbesondere zumindest eine
Induktionsspule zu einem Empfang der elektrischen Leistung. Die
Leistungselektronikvorrichtung ist bevorzugt als resonanter Empfangskreis ausgebildet und umfasst insbesondere zumindest einen Kompensationskondensator, der vorzugsweise in Reihe mit der zumindest einen Induktionsspule angeordnet ist, um eine Resonanzfrequenz der Leistungselektronikvorrichtung anzupassen.
Der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher sind vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Hauptfunktion des Haushaltskleingeräts auszuführen, wie beispielsweise ein Rühren, Häckseln, Saugen, Mahlen, Erhitzen, Kühlen oder dergleichen. Besonders bevorzugt sind der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher dazu vorgesehen, unterschiedliche Hauptfunktionen des Haushaltkleingeräts auszuführen. Die Leistungselektronikvorrichtung kann mehrere erste elektrische Hauptverbraucher beziehungsweise mehrere weitere elektrische Hauptverbraucher umfassen, die dazu vorgesehen sind, dieselbe Hauptfunktion durch einen gemeinsamen Betrieb auszuführen, wie beispielsweise mehrere elektrische Heizelemente, welche beabstandet voneinander angeordnet sind. Die Leistungselektronikvorrichtung kann weitere elektrische Verbraucher umfassen, welche zu einer Ausführung einer Nebenfunktion des Haushaltskleingeräts vorgesehen sind, wie beispielsweise eine Kontrolle, ein Display, ein Timer, ein Lautsprecher oder dergleichen. Der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher weisen vorzugsweise je eine elektrische Nennleistung auf, welche zumindest 1 %, bevorzugt zumindest 5 %, insbesondere zumindest 10 %, einer elektrischen Nennleistung des Haushaltkleingeräts aufweist. Die elektrischen Hauptverbraucher weisen vorzugsweise in Summe eine elektrische Nennleistung auf, welche zumindest 50 %, bevorzugt zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % der elektrischen Nennleistung des Haushaltkleingeräts entspricht. Der zumindest eine elektrische Hauptverbraucher und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher sind vorzugsweise leitungsgebunden mit der zumindest einen drahtlosen Energieempfangseinheit verbunden. Der zumindest eine elektrische Hauptverbraucher, der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher und die drahtlose Energieempfangseinheit sind vorzugsweise an einem gemeinsamen Stromkreis der Leistungselektronikvorrichtung angeschlossen. Vorzugsweise ist der zumindest eine elektrische Hauptverbraucher und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher bezüglich der einen drahtlosen Energieempfangseinheit elektrisch parallel angeordnet. Vorzugsweise ist die Leistungstransfereinheit der drahtlosen Energieempfangseinheit und den elektrischen Hauptverbrauchern zwischengeschaltet. Die Leistungselektronikvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuer- oder Regeleinheit, welche dazu vorgesehen ist, die Leistungstransfereinheit anzusteuern, um einen Betrieb der elektrischen Hauptverbraucher zu steuern, insbesondere zu regeln. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Die Leistungstransfereinheit kann dazu ausgebildet sein, einen der elektrischen Hauptverbraucher aufgrund einer Bedienereingabe und/oder aufgrund eines Betriebsprogramms der Steuer- oder Regeleinheit abzuschalten oder in Betrieb zu nehmen. Die Leistungstransfereinheit ist besonders bevorzugt dazu vorgesehen, die elektrischen Hauptverbraucher unabhängig voneinander mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Leistungstransfereinheit kann beispielsweise zu Erzielung unterschiedlicher Betriebszustände dazu vorgesehen sein, nur den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher, nur den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher, den ersten elektrischen Hauptverbraucher und den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher gleichzeitig oder abwechselnd, einen oder mehrere der elektrischen Hauptverbraucher kontinuierlich und einen oder mehrere der elektrischen Hauptverbraucher diskontinuierlich in Betrieb zu nehmen oder abzuschalten. Die Leistungstransfereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die von der drahtlosen Empfangseinheit empfangene elektrische Energie dem zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher oder dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher zuzuführen oder sie auf den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher und den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher aufzuteilen, insbesondere in einem einstellbaren Verhältnis. Insbesondere ist die Leistungselektronikvorrichtung dazu vorgesehen, eine Einstellung, insbesondere Regelung, der übertragenen Gesamtleistung der externen Leistungsquelle zu überlassen. Die Leistungselektronikvorrichtung ist vorzugsweise kompatibel mit dem drahtlosen Energieübertragungsstandard Ki. Insbesondere die drahtlose Leistungsempfangseinheit und der Kompensationskondensator sind gemäß des drahtlosen Energieübertragungsstandards Ki ausgelegt. Bevorzugt ist die Steuer- oder Regeleinheit dazu vorgesehen, einen Wechsel des Betriebszustands mit einer Leistungsabsenkung oder einer Leistungsabschaltung der externen Leistungsquelle zu synchronisieren.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher als Ohm’sche Last, insbesondere als Heizwiderstand, und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbrauch als Aktuator, insbesondere Elektromotor, ausgebildet ist. Dadurch können insbesondere Haushaltskleingeräte, welche komplexe Funktionen bereitstellen, drahtlos mit elektrischer Leistung versorgt werden. Der Aktuator, insbesondere der Elektromotor, ist vorzugsweise zu einer Bereitstellung einer Rotationsbewegung, insbesondere zu einer Rührfunktion und/oder Mixfunktion oder dergleichen, vorgesehen. Alternativ kann der Aktuator zu einer andersartigen Bewegung, beispielsweise zu einer linearen Bewegung, vorgesehen sein, beispielhaft zu einer Stampf- und/oder Pressfunktion oder dergleichen. Die Ohm’sche Last ist vorzugsweise als elektrisches Heizelement ausgebildet, welches beispielsweise zu einer Bereitstellung einer Warmhaltefunktion, einer Garfunktion, einer Grillfunktion oder dergleichen vorgesehen sein kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit zumindest eine Gleichrichtereinheit umfasst, über welche der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit verbunden ist. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft gleichmäßige Leistungsversorgung des weiteren elektrischen Hauptverbrauchers erreicht werden. Die Gleichrichtereinheit unterteilt den Stromkreis der Leistungselektronikvorrichtung vorzugsweise in eine Gleichstromseite und eine Wechselstromseite. Die drahtlose Leistungsempfangseinheit und der zumindest eine erste Hauptverbraucher sind vorzugsweise auf der Wechselstromseite angeordnet. Der zumindest eine weitere Hauptverbraucher ist vorzugsweise auf der Gleichstromseite angeordnet. Insbesondere ist der Stromkreis dazu ausgelegt, Wechselstrom durch den zumindest einen ersten Hauptverbraucher zu lenken. Die Gleichrichtereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit bereitgestellte Wechselspannung gleichzurichten. Der Begriff “Gleichstromseite“ dient hierbei lediglich zu einer begrifflichen Unterscheidung von der Seite, auf der die drahtlose Leistungsempfangseinheit angeordnet ist. Die „Gleichstromseite“ steht insbesondere kurz für die Seite, welche dazu vorgesehen ist, mit einer durch die Gleichrichtereinheit gleichgerichteten elektrischen Spannung zu arbeiten. Insbesondere kann eine Restwelligkeit der elektrischen Spannung auf der Gleichstromseite gleich groß oder kleiner einer Amplitude einer elektrischen Wechselspannung auf der Wechselstromseite sein. Besonders bevorzugt ist die Gleichrichtereinheit als Vollwellengleichrichter ausgebildet. Dadurch kann der zumindest eine weitere Hauptverbraucher vorteilhaft energieeffizient versorgt werden. Alternativ ist die Gleichrichtereinheit als Halbwellengleichrichter ausgebildet. Dadurch kann die Leistungselektronikvorrichtung vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden. Bevorzugt ist die Gleichrichtereinheit basierend auf Dioden ausgebildet. Alternativ ist die Gleichrichtereinheit als gesteuerter Gleichrichter ausgebildet.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit zumindest einen Glättungskondensator umfasst, der elektrisch parallel zu dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher angeschlossen ist. Dadurch kann ein vorteilhaft hoher Effektivwert der elektrischen Spannung an dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher erreicht werden. Hierdurch kann insbesondere eine dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher als Reserve zur Verfügung stehende Leistung vorteilhaft hoch gehalten werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine Kompensation einer Lastschwankung an dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher implementiert werden. Der Glättungskondensator ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Übertragungsfrequenz der drahtlosen Leistungsübertragung zu unterdrücken. Typische Übertragungsfrequenzen der externen Leistungsquelle liegen beispielsweise zwischen 20 kHz und 70 kHz. Der Glättungskondensator implementiert vorzugsweise einen Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von unter 20 kHz, bevorzugt von unter 15 kHz, besonders bevorzugt von unter 10 kHz. Der Glättungskondensator ist vorzugsweise elektrisch parallel zu dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher an der Gleichrichtereinheit angeschlossen. Eine Kapazität des Glättungskondensators kann so klein gewählt werden, dass er sich am Ende einer Halbwelle der Netzfrequenz vollständig entlädt. Die Netzfrequenz ist die Frequenz desjenigen Stromnetzes, an dem die externe Leistungsquelle angeschlossen ist. Der Glättungskondensator ist vorzugsweise für eine Netzfrequenz von 50 Hz und/oder 60 Hz ausgelegt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein vorteilhaft nahe an 1 liegender Wirkleistungsfaktor der externen Leistungsquelle erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit zumindest eine Choppersteuereinheit umfasst, um den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit zu verbinden oder von dieser zu trennen. Dadurch kann insbesondere ein Auslastungsgrad des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers vorteilhaft einfach eingestellt werden. Die Choppersteuereinheit ist bevorzugt auf der Gleichstromseite des Stromkreises angeordnet. Die Choppersteuereinheit ist bevorzugt elektrisch parallel zu dem Glättungskondensator an der Gleichrichtereinheit angeschlossen. Die Choppersteuereinheit umfasst vorzugsweise zumindest ein Schaltelement zu einem Erlauben und Unterbrechen eines Stromflusses durch den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher. Das zumindest eine Schaltelement der Choppersteuereinheit ist bevorzugt als Transistor ausgebildet. Das zumindest eine Schaltelement ist vorzugsweise in Reihe mit dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher angeordnet. Die Choppersteuereinheit umfasst vorzugsweise zumindest eine Schutzdiode, welche elektrisch parallel zu dem zumindest einen Verbraucher und in Reihe mit dem zumindest einen Schaltelement angeordnet ist. Eine Schaltfrequenz der Choppersteuereinheit liegt vorzugsweise zwischen der Übertragungsfrequenz der drahtlosen Leistungsempfangseinheit und der Netzfrequenz, mit welcher die externe Leistungsquelle versorgt wird. Während einer Periodendauer der Schaltfrequenz schaltet das Schaltelement vorzugsweise den Stromfluss für eine durch den Auslastungsgrad vorgegebene Zeitdauer einmal an und anschließend wieder aus. Der von der Choppersteuereinheit produzierte Auslastungsgrad ist das Verhältnis einer Zeitdauer, in welcher das Schaltelement einen Stromfluss erlaubt, zu einer Periodendauer der Schaltfrequenz der Choppersteuereinheit oder einer äquivalenten Größe. Die Choppersteuereinheit ist zu einer Anpassung des Auslastungsgrads datentechnisch an der Steuer- oder Regeleinheit angeschlossen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit zumindest einen Schalter, insbesondere ein Relais, umfasst, um den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit zu verbinden oder von dieser zu trennen. Dadurch kann insbesondere der zumindest eine elektrische Hauptverbraucher direkt an den Polleitungen der drahtlosen Leistungsempfangseinheit angeschlossen werden. Dies erlaubt eine vorteilhaft hohe Effizienz und eine Vereinfachung der Auslegung der Gleichrichtereinheit. Der Schalter ist vorzugsweise als Relais ausgebildet. Dies ist insbesondere bei einer Ausgestaltung der Leistungselektronikvorrichtung gemäß dem drahtlosen Energieübertragungsstandard Ki möglich, welcher bei einem Wechsel des zu übertragenden Leistungsniveaus eine Mindestpause, von mindestens 50 ms, mit verringerter oder keiner Leistungsübertragung vorschreibt, in welcher Schalter zur Durchführung des Wechsels betätigt werden dürfen. Alternativ, insbesondere zur Erreichung kleinerer Schaltzeiten, ist der Schalter als Halbleiterbauteil ausgebildet.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Haushaltskleingerät mit zumindest einem Gehäuse. Es wird vorgeschlagen, dass das Haushaltskleingerät zumindest eine in dem Gehäuse angeordnete erfindungsgemäße Leistungselektronikvorrichtung umfasst. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft komplexes Haushaltkleingerät mit mehreren Hauptverbrauchern drahtlos betrieben werden. Der zumindest eine Hauptverbraucher und der zumindest eine weitere Hauptverbraucher sind vorzugsweise in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse umfasst vorzugsweise eine Aufstelleinheit zu einem Abstellen des Haushaltkleingeräts auf der externen Leistungsquelle. Die drahtlose Leistungsempfangseinheit ist vorzugsweise in der Aufstelleinheit angeordnet. Das Haushaltskleingerät umfasst beispielsweise eine Bearbeitungsaufnahmeeinheit zu einer Aufnahme eines zu bearbeitenden Nahrungsmittels und/oder eine Sammelaufnahmeeinheit zu einer Aufnahme eines bearbeiteten Nahrungsmittels. Der zumindest eine erste Hauptverbraucher ist vorzugsweise an oder in der Bearbeitungsaufnahmeeinheit und/oder der Sammelaufnahmeeinheit angeordnet. Das Haushaltskleingerät umfasst vorzugsweise zumindest ein Bearbeitungswerkzeug, wie beispielsweise einen Rührer, ein Schneidwerkzeug, ein Mahlwerk, ein Knethaken, ein Stampfer, ein Stößel oder dergleichen, oder eine Werkzeugschnittstelle zu einem lösbaren Anbringen eines solchen Werkzeugs. Das Bearbeitungswerkzeug beziehungsweise die Werkezugschnittstelle ist vorzugsweise, insbesondere direkt oder über ein Getriebe, an dem zumindest einen weiteren Verbraucher angeschlossen. Das Bearbeitungswerkzeug kann in der Bearbeitungsaufnahmeeinheit, in der Sammelaufnahmeeinheit oder entlang einer Bearbeitungsstrecke zwischen der Bearbeitungsaufnahmeeinheit und der Sammelaufnahmeeinheit angeordnet sein.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb der Leistungselektronikvorrichtung vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens die Leistungstransfereinheit den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher und den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher unabhängig voneinander mit einer elektrischen Leistung versorgt, die von der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit empfangen wird. Dadurch können insbesondere vorteilhaft komplexe Funktionen durch ein die Leistungselektronikvorrichtung umfassendes Haushaltskleingerät bereitgestellt werden. Vorzugsweise betätigt die Steuer- oder Regeleinheit den Schalter, um den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher mit der drahtlosen Leistungsempfangseinheit elektrisch zu verbinden oder von dieser zu trennen. Vorzugsweise synchronisiert die Steuer- oder Regeleinheit eine Betätigung des Schalters mit der externen Leistungsquelle, vorzugsweise so dass die Betätigung des Schalters in einen Zeitraum mit einer, insbesondere gemäß dem drahtlosen Energieübertragungsstandard Ki, geringen oder keiner Leistungsübertragung von der externen Leistungsquelle zu der drahtlosen Leistungsempfangseinheit fällt. Beispielsweise schaltet die Steuer- oder Regeleinheit den zumindest einen ersten Hauptverbraucher an und aus, um eine Durchschnittstemperatur zu halten, um einen Leistungsverbrauch zu limitieren oder dergleichen. Vorzugsweise schaltet die Steueroder Regeleinheit den zumindest einen ersten Hauptverbraucher in einem Zeitfenster von zwischen 0,5 und 120 Sekunden, bevorzugt zwischen 1 und 60 Sekunden, besonders bevorzugt zwischen 2 und 40 Sekunden, maximal einmal an und wieder aus. Vorzugsweise betätigt die Steuer- oder Regeleinheit die Choppersteuereinheit, um den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher mit der drahtlosen Leistungsempfangseinheit, insbesondere mit einem Pol der Gleichrichtereinheit, elektrisch zu verbinden oder von dieser zu trennen. Vorzugsweise unterscheidet die Steuer- oder Regeleinheit zwischen einem angeschalteten Betriebszustand, in welchem sie die Choppersteuereinheit regelmäßig, insbesondere mit der oben genannten Schaltfrequenz, an- und ausschaltet, und einem ausgeschalteten Betriebszustand, in welchem die Choppersteuereinheit für eine unbestimmte Zeitdauer ausgeschaltet wird, welche insbesondere länger als eine Periodendauer der Netzfrequenz ist. Vorzugsweise synchronisiert die Steuer- oder Regeleinheit zumindest einen Wechsel zwischen dem eingeschalteten Betriebszustand und dem ausgeschalteten Betriebszustand der Choppersteuereinheit mit der externen Leistungsquelle, vorzugsweise so dass der Wechsel des Betriebszustands in einen Zeitraum mit einer, insbesondere gemäß dem drahtlosen Energieübertragungsstandard Ki, geringen oder keiner Leistungsübertragung von der externen Leistungsquelle zu der drahtlosen Leistungsempfangseinheit fällt. Ein regelmäßiges Schalten der Choppersteuereinheit während des eingeschalteten Betriebszustands der Choppersteuereinheit führt die Steuer- oder Regeleinheit vorzugsweise unabhängig von der externen Leistungsquelle aus. Es ist denkbar, dass die Steuer- oder Regeleinheit eine Änderung des Auslastungsgrads und/oder der Schaltfrequenz der Choppersteuereinheit mit der externen Leistungsquelle synchronisiert, vorzugsweise so dass eine solche Änderung in einen Zeitraum mit einer, insbesondere gemäß dem drahtlosen Energieübertragungsstandard Ki, geringen oder keiner Leistungsübertragung von der externen Leistungsquelle zu der drahtlosen Leistungsempfangseinheit fällt. Vorzugsweise synchronisiert die Steuer- oder Regeleinheit eine Änderung des Auslastungsgrads nur dann mit der externen Leistungsquelle, wenn durch die Änderung ein Schwellenwert, insbesondere einer von mehreren Schwellenwerten, des Auslastungsgrads und/oder der Änderung überschritten oder unterschritten würde. Alternativ führt die Steuer- oder Regeleinheit eine Änderung des Auslastungsgrads der Choppersteuereinheit unabhängig von der externen Leistungsquelle, insbesondere über die gesamte Wertespanne des Auslastungsgrads, aus.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein Auslastungsgrad der zumindest einen Leistungstransfereinheit angepasst, insbesondere geregelt, wird, um ein Verhältnis der von den elektrischen Hauptverbrauchern aufgenommenen elektrischen Leistung einzustellen. Dadurch kann insbesondere vorteilhaft zuverlässig eine stabile Leistungsverteilung zwischen den Hauptverbrauchern erreicht werden, insbesondere auch bei externer Steuerung oder Regelung einer an die drahtlose Leistungsempfangseinheit übertragenen Gesamtleistung. Die Steuer- oder Regeleinheit stellt vorzugsweise den Auslastungsgrad der Choppersteuereinheit an, um das Verhältnis der aufgenommenen elektrischen Leistung einzustellen. Die Steuer- oder Regeleinheit steuert den Auslastungsgrad der Choppersteuereinheit vorzugsweise so, dass der zumindest eine weitere Hauptverbraucher, insbesondere zumindest bei einer konstanten Last, einen stationären Zustand und insbesondere einen quasikonstanten Effektivwert der Leistungsaufnahme erreicht. Der stationäre Zustand entspricht bei einem als Elektromotor ausgebildeten weiteren Hauptverbraucher beispielsweise einer quasikonstanten Drehzahl und/oder einer quasikonstanten Drehmomentbereitstellung. Unter „quasikonstant“ soll insbesondere im Rahmen einer Genauigkeit des verwendeten Steuer- oder Regelverfahrens verstanden werden. Insbesondere kann ein quasikonstanter Wert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes um einen Sollwert schwanken. Vorzugsweise ist die Steuer- oder Regeleinheit in dem stationären Zustand des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers unabhängig von einem Schalten des zumindest einen ersten Hauptverbrauchers zu halten. Insbesondere dadurch kann ein akustisches Feedback eines Betriebs des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers an einen Bediener des Haushaltskleingeräts vorteilhaft monoton gehalten werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein Auslastungsgrad der zumindest einen Leistungstransfereinheit angepasst, insbesondere geregelt, wird, um eine Lastschwankung zumindest eines der elektrischen Hauptverbraucher zu kompensieren. Dadurch kann insbesondere ein stationärer Zustand des entsprechend elektrischen Hauptverbrauchers vorteilhaft lange und/oder mit vorteilhaft kurzer Unterbrechung aufrechterhalten werden. Vorzugsweise passt die Steuer- oder Regeleinheit den Auslastungsgrad der Choppersteuereinheit an, um eine Lastschwankung des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers zu kompensieren. Vorzugsweise hält die Steuer- oder Regeleinheit den Auslastungsgrad in dem, insbesondere in jedem durch einen Bediener einstellbaren, stationären Zustand des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers auf einem Wert kleiner als 1, insbesondere kleiner 0,9. Wenn eine Lastschwankung, insbesondere eine Drehmomentschwankung, auftritt, passt die Steuer- oder Regeleinheit vorzugsweise den Auslastungsgrad und dadurch die durch den zumindest einen weiteren Hauptverbraucher aufgenommene Leistung an, um den stationären Zustand, insbesondere eine konstante Drehzahl, aufrechtzuerhalten beziehungsweise dorthin zurückzukehren.
Die erfindungsgemäße Leistungselektronikvorrichtung, das erfindungsgemäße Haushaltskleingerät und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Leistungselektronikvorrichtung, das erfindungsgemäße Haushaltskleingerät und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen, Einheiten oder Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind 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.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Haushaltsgerätesystems mit einer externen Leistungsquelle und mit einem erfindungsgemäßen Haushaltskleingerät,
Fig. 2 einen schematischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen
Leistungselektronikvorrichtung des erfindungsgemäßen
Haushaltskleingeräts,
Fig. 3 einen schematischen Zeitverlauf von elektrischen Größen der erfindungsgemäßen Leistungselektronikvorrichtung während eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Betriebszustand,
Fig. 4 einen schematischen Zeitverlauf von elektrischen Größen der erfindungsgemäßen Leistungselektronikvorrichtung während eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem weiteren Betriebszustand,
Fig. 5 einen schematischen Zeitverlauf von elektrischen Größen der erfindungsgemäßen Leistungselektronikvorrichtung während eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem zusätzlichen Betriebszustand, Fig. 6 einen schematischen Zeitverlauf verschiedener Größen des Haushaltsgerätesystems während einer Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Haushaltskleingeräts,
Fig. 7 einen schematischen Zeitverlauf verschiedener Größen des Haushaltsgerätesystems während einer Lastschwankung an einem weiteren Hauptverbraucher des erfindungsgemäßen Haushaltskleingeräts,
Fig. 8 eine detailliertere Darstellung des Schaltkreises aus Figur 2,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung des Schaltkreises aus Figur 2 und
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Schaltkreises aus Figur 2.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Haushaltsgerätesystems 32a mit einem Haushaltsgroßgerät 34a als Leistungsquelle und einem Haushaltskleingerät 12a. Das Haushaltsgerätesystem 32a ist als ein Induktionsenergieübertragungssystem ausgebildet. Das Haushaltsgroßgerät 34a ist zu einer induktiven Energieübertragung an das Haushaltskleingerät 12a, insbesondere zu einer induktiven Energieversorgung des Haushaltskleingeräts 12a, vorgesehen. Vorliegend ist das Haushaltsgerätesystem 32a als ein Induktionskochfeldsystem ausgebildet. Das Haushaltsgroßgerät 34a ist als ein Induktionskochfeld ausgebildet. Das Haushaltskleingerät 12a ist zu der Energieübertragung oberhalb des Haushaltsgroßgeräts 34a anordenbar. Das Haushaltsgroßgerät 34a weist eine Aufstellplatte 36a zu einem Aufstellen des Haushaltskleingeräts 12a, insbesondere zumindest zu der Energieübertragung, auf. Die Aufstellplatte 36a kann als eine Küchenarbeitsplatte oder als eine Kochfeldplatte oder als ein Tisch ausgebildet sein.
Das Haushaltskleingerät 12a ist portabel ausgebildet. Das Haushaltskleingerät 12a ist induktiv mittels des Haushaltsgroßgeräts 34a mit Spannung versorgbar. Das Haushaltskleingerät 12a umfasst eine Leistungselektronikvorrichtung 10a zu einem Empfang von elektrischer Leistung von dem Haushaltsgroßgerät 34a und einer Handhabung, insbesondere Verteilung, der elektrischen Leistung innerhalb des Haushaltskleingeräts 12a. Die Leistungselektronikvorrichtung 10a ist vorzugsweise in einem Gehäuse 30a des Haushaltskleingeräts 12a angeordnet. Das Haushaltskleingerät 12a ist vorliegend als ein Küchenkleingerät ausgebildet und insbesondere zu einer Ausführung zumindest eines Kochvorgangs vorgesehen. Das Haushaltskleingerät 12a ist vorliegend als eine Küchenmaschine ausgebildet. Alternativ wäre eine jegliche weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung des Haushaltskleingeräts 12a denkbar, beispielsweise als ein Mixer, als ein Reiskocher, als ein Air-Fryer, als ein Entsafter, als ein Wasserkocher, als eine Kaffeemaschine und/oder dergleichen.
Figur 2 zeigt einen vereinfachten Schaltplan der Leistungselektronikvorrichtung 10a. Die Leistungselektronikvorrichtung 10a für das Haushaltskleingerät 12a umfasst zumindest eine drahtlose Leistungsempfangseinheit 14a. Die Leistungsempfangseinheit 14a ist vorzugsweise als Induktionsempfangseinheit ausgebildet. Die Leistungselektronikvorrichtung 10a umfasst vorzugsweise zumindest eine Polleitung 42a und zumindest einen weitere Polleitung 44a, welche an der Leistungsempfangseinheit 14a angeschlossen sind. Die Leistungsempfangseinheit 14a ist vorzugsweise dazu vorgesehen, elektrische Leistung induktiv mit einer Übertragungsfrequenz zu empfangen und über die Polleitungen 42a, 44a an Verbraucher der Leistungselektronikvorrichtung 10a bereitzustellen.
Die Leistungselektronikvorrichtung 10a umfasst zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16a. Der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher 16a ist als Ohm’sche Last ausgebildet. Der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher 16a ist vorliegend als Heizwiderstand ausgebildet und insbesondere dazu ausgelegt, ausreichend thermische Leistung für den Kochvorgang zur Verfügung zu stellen. Die Leistungselektronikvorrichtung 10a umfasst zumindest einem weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18a. Der zumindest einen weitere Hauptverbraucher 18a ist als Aktuator ausgebildet. Der zumindest eine weitere Hauptverbraucher 18a ist vorliegend als Elektromotor ausgebildet und beispielsweise dazu vorgesehen, ein Rührwerkzeug, ein Schneidwerkzeug und/oder eine Fluidarbeitsmaschine, insbesondere während des Kochvorgangs, anzutreiben. Der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher 16a und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher 18a sind vorzugsweise elektrische parallel an den Polleitungen 42a, 44a angeschlossen. Die Leistungselektronikvorrichtung 10a umfasst vorzugsweise zumindest einen Hauptschalter 40a, welcher vorliegend in der Polleitung 42a, alternativ in der weiteren Polleitung 44a, angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, einen Stromfluss zwischen der drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a und allen elektrischen Hauptverbrauchern 16a, 18a gleichzeitig zu trennen oder zu erlauben.
Die Leistungselektronikvorrichtung 10a umfasst zumindest eine Leistungstransfereinheit 20a, um wahlweise den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16a und/oder den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18a mit einer elektrischen Leistung, die von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a empfangen wird, zu versorgen. Die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit 20a umfasst zumindest eine Gleichrichtereinheit 22a, über welche der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher 18a mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a verbunden ist. Die Gleichrichtereinheit 22a unterteilt die Polleitungen 42a, 44a insbesondere in eine Wechselstromseite, auf welcher die drahtlose Leistungsempfangseinheit 14a und der zumindest eine erste Hauptverbraucher 16a angeordnet sind, und eine Gleichstromseite, auf welcher der zumindest eine weitere Hauptverbraucher 18a angeordnet ist. Die Polleitung 42a ist auf der Gleichstromseite vorzugsweise ein Pluspol. Die weitere Polleitung 44a ist auf der Gleichstromseite vorzugweise ein Minuspol. Die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit 20a umfasst zumindest einen Glättungskondensator 24a, der elektrisch parallel zu dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18a angeschlossen ist. Der Glättungskondensator 24a verbindet insbesondere die Polleitung 42a und die weitere Polleitung 44a auf der Gleichstromseite. Die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit 20a umfasst zumindest eine Choppersteuereinheit 26a, um den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18a mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a zu verbinden oder von dieser zu trennen. Die Choppersteuereinheit 26a ist vorzugsweise auf der Gleichstromseite angeordnet und insbesondere mit dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher 18a in Reihe geschaltet. Die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit 20a umfasst zumindest einen Schalter 28a, um den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16a mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a zu verbinden oder von dieser zu trennen. Der Schalter 28a ist vorzugsweise auf der Wechselstromseite angeordnet und insbesondere mit dem zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16a in Reihe geschaltet.
Figuren 3 bis 7 veranschaulichen Zeitverläufe verschiedener physikalischer Größen im Zuge eines Verfahrens zum Betrieb der Leistungselektronikvorrichtung 10a. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens versorgt die Leistungstransfereinheit 20a den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16a und den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18a unabhängig voneinander mit der elektrischen Leistung, die von der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a empfangen wird. Im Rahmen des Verfahrens kann vorzugsweise der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher 16a alleine betrieben werden (Figur 3), der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher 18a alleine betrieben werden (Figur 4) oder die elektrischen Hauptverbraucher 16a, 18a gemeinsam betrieben werden (Figur 5). Die Figuren 3 bis 5 zeigen jeweils einen Zeitverlauf einer elektrischen Spannung Ui über dem zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16a, einen elektrischen Strom h durch den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16a, eine elektrische Spannung U2 über dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 16a, einen elektrischen Strom I2 durch den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18a sowie eine von der Gleichrichtereinheit 22a gleichgerichtete Spannung UDC über einen Zeit t von zwei Periodendauern der Übertragungsfrequenz der drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a. Die Figuren 3 bis 5 sind der Übersichtlichkeit halber in Unterfiguren a), b) unterteilt, wobei Unterfigur a) die Größen der Wechselstromseite und die Unterfigur b) die Größen der Gleichstromseite zeigt.
In Figur 3 ist ein Betrieb des zumindest einen ersten Hauptverbrauchers 16a dargestellt, wobei der zumindest eine weitere Hauptverbraucher 18a mittels der Choppersteuereinheit 26a ausgeschaltet ist. Der zumindest eine erste Hauptverbraucher 16a wird insbesondere mit Wechselstrom betrieben. Der weitere Hauptverbraucher 18a wird vorzugsweise zumindest für eine Dauer von mehreren Sekunden kontinuierlich betrieben.
In Figur 4 ist ein Betrieb des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers 18a dargestellt, wobei der zumindest eine erste Hauptverbraucher 18a mittels des Schalters 28a ausgeschaltet ist. Die Choppersteuereinheit 26a wird vorzugsweise abwechselnd an- und ausgeschaltet, um einen Auslastungsgrad des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers 18a einzustellen. Insbesondere wird der zumindest eine weitere Hauptverbraucher 18a mit einem Rechtecksignal kontinuierlich betrieben. Der zumindest eine weitere Hauptverbraucher 18a weist typischerweise einen unterschiedlichen, insbesondere geringeren, Leistungsbedarf als der zumindest eine erste Hauptverbraucher 16a auf. Das Haushaltsgroßgerät 34a verwendet bei einem Betrieb nur eines der Hauptverbraucher 16a, 18a unterschiedliche Übertragungsfrequenzen, so dass die dargestellten zwei Periodendauern in den Figuren 3 und 4 unterschiedlich lang sind.
In Figur 5 ist ein gleichzeitiger Betrieb der Hauptverbraucher 16a, 18a dargestellt.
In Figur 6 sind Zeitverläufe verschiedener Größen während einer Inbetriebnahme des Haushaltskleingeräts 12a dargestellt. In Figur 6a ist ein Zeitverlauf der Übertragungsfrequenz f dargestellt. Figur 6b zeigt einen Zeitverlauf des Auslastungsgrads D der Choppersteuereinheit 26a. In Figur 6c ist ein Zeitverlauf der übertragenen elektrischen Leistung P dargestellt. Figur 6c zeigt insbesondere einen Zeitverlauf der von der drahtlosen Empfangseinheit empfangenen Gesamtleistung Ptot, einen Zeitverlauf der von dem zumindest einen ersten Hauptverbraucher 16a aufgenommenen elektrischen Leistung Pi und eine von dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher 18a aufgenommene elektrische Leistung P2. In Figur 6d ist eine Drehzahl n des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers 18a dargestellt. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens wird der Auslastungsgrad D der zumindest einen Leistungstransfereinheit 20a angepasst, insbesondere geregelt, um ein Verhältnis der von den elektrischen Hauptverbrauchern 16a, 18a aufgenommenen elektrischen Leistung Pi, P2 einzustellen. Die Inbetriebnahme wird vorzugsweise von einer Betätigung des Hauptschalters 40a ausgelöst. Die Inbetriebnahme beginnt vorzugsweise mit einer hohen, insbesondere maximalen, Übertragungsfrequenz, welche von dem Haushaltsgroßgerät 34a in weniger als einer Sekunde auf einen niedrigeren Wert runtergeregelt wird. Der Auslastungsgrad D beginnt vorzugsweise mit einem Wert von 1 und wird vorzugsweise umso stärker reduziert, je näher sich die Drehzahl n des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers 18a einem konstanten Wert, insbesondere einem Sollwert, der Drehzahl n annähert. Die elektrische Leistung Pi des zumindest einen ersten Hauptverbrauchers 16a wird vorzugsweise bis zu einem Sollwert kontinuierlich erhöht. Die elektrische Leistung Pi des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers 18a wird vorzugsweise erhöht bis die Drehzahl n einen Schwellwert überschreitet und fällt anschließend auf einen quasikonstanten Wert ab. Die Drehzahl n und die elektrische Leistungen Pi, P2 der Hauptverbraucher 16a, 18a erreichen vorzugsweise innerhalb weniger Sekunden, insbesondere in einem Zeitraum von 1 bis 4 Sekunden, nach der Inbetriebnahme einen quasikonstanten Wert. Der Auslastungsgrad D wird innerhalb weniger Sekunden, insbesondere in einem Zeitraum von 1 bis 4 Sekunden, auf einen Wert von unter 0,9 kontinuierlich reduziert.
In Figur 7 sind Zeitverläufe derselben Größen wie in Figur 6 während eines stationären Betriebszustands, in welchem eine Lastschwankung auftritt, dargestellt. Die Lastschwankung ist hier beispielhaft zwischen den Markierungen 0,5 Sekunden und 1 Sekunde dargestellt. Die Lastschwankung ist insbesondere eine Drehmomentschwankung an dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher 18a. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens wird der Auslastungsgrad D der zumindest einen Leistungstransfereinheit 20a angepasst, insbesondere geregelt, um die Lastschwankung des zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18a zu kompensieren. In dem stationären Betriebszustand vor dem Auftreten der Lastschwankung wurde der Auslastungsgrad D auf einen konstanten Wert, hier beispielhaft 0,85, eingestellt. Bei einem Beginn der Lastschwankung wird der Auslastungsgrad D erhöht, insbesondere bis auf einen Wert von 1, sodass dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher 18a während der Lastschwankung eine erhöhte elektrische Leistung P2 zur Verfügung steht. Eine Anpassung der Übertragungsfrequenz f zur Erhöhung der Gesamtleistung Ptot erfolgt gegenüber der Anpassung des Auslastungsgrads D zeitlich verzögert. Die gegenüber dem stationären Zustand erhöhte elektrische Leistung P2 des zumindest einen weiteren Hauptverbrauchers 18a wird zunächst durch eine niedrigere elektrische Leistung Pi an dem zumindest einen ersten Hauptverbraucher 16a erzielt. Eine kurzzeitig niedrigere elektrische Leistung Pi an dem zumindest einen ersten Hauptverbraucher 16a wirkt sich aufgrund einer thermischen Trägheit des zumindest einen ersten Hauptverbrauchers 16a nicht merklich auf den Kochvorgang aus. Eine Anpassung der Übertragungsfrequenz f zur Erhöhung der Gesamtleistung Ptot erfolgt typischerweise innerhalb von weniger als einer Sekunde, insbesondere von weniger als 0,5 Sekunden nach einer Änderung des Auslastungsgrads. Die Drehzahl n kann trotz Lastschwankung vorteilhaft konstant gehalten werden. Figuren 8 bis 10 zeigen unterschiedliche vereinfachte Ausführungsbeispiele des in Figur 2 funktional dargestellten Schaltplans.
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist die Gleichrichtereinheit 22a als Vollwellengleichrichter ausgebildet. Die Gleichrichtereinheit 22a ist besonders bevorzugt als Brückengleichrichter ausgebildet, der insbesondere aus zumindest vier Dioden aufgebaut ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine vorteilhaft hohe Effizienz der Leistungselektronikvorrichtung 10a erreicht werden. Der Schalter 28a ist bevorzugt als Relais ausgebildet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine vorteilhaft große Schaltpräzision des Schalters 28a erreicht werden. Die drahtlose Leistungsempfangseinheit 14a umfasst vorzugsweise zumindest eine Empfangsinduktionsspule. Die Empfangsinduktionsspule ist vorzugsweise Teil eines induktiven Resonanzschaltkreises der Leistungselektronikvorrichtung 10a, welcher vorzugsweise zumindest einen Kompensationskondensator 38a, zu einer Anpassung einer Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises, umfasst. Der Kompensationskondensator 38a ist vorzugsweise in der Polleitung 42a angeordnet, insbesondere zwischen dem Hauptschalter 40a und der drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14a. Die Choppersteuereinheit 26a umfasst vorzugsweise zumindest ein Schaltelement 46a, das in Reihe mit dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher 18a angeordnet ist. Das Schaltelement 46a ist vorzugsweise als Transistor ausgebildet. Das Schaltelement 46a ist hier beispielsweise als npn-Transistor ausgebildet, wobei sein Emitter an der Gleichstromseite der weiteren Polleitung 44a angeschlossen ist und sein Kollektor an dem zumindest einen weiteren Hauptverbraucher 18a. Die Choppersteuereinheit 26a umfasst vorzugsweise zumindest eine Schutzdiode 48a. Die Schutzdiode 48a ist vorzugsweise an dem Kollektor des Schaltelements 46a und an der Gleichstromseite der Polleitung 42a angeschlossen, wobei eine Durchlassrichtung der Schutzdiode 48a von dem Kollektor zu der Polleitung 42a gerichtet ist.
In Figuren 9 und 10 sind weitere Ausführungsbeispiele 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 Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 8 verweisen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 8 durch den Buchstaben b und c in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 9 und 10 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 bis 8 verwiesen werden.
Figur 9 zeigt eine Leistungselektronikvorrichtung 10b für ein Haushaltskleingerät. Die Leistungselektronikvorrichtung 10b umfasst zumindest eine drahtlose Leistungsempfangseinheit 14b. Die Leistungsempfangseinheit 14b ist vorzugsweise als Induktionsempfangseinheit ausgebildet. Die Leistungselektronikvorrichtung 10b umfasst zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16b. Die Leistungselektronikvorrichtung 10b umfasst zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18b. Die Leistungselektronikvorrichtung 10b umfasst zumindest eine Leistungstransfereinheit, um wahlweise den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16b und/oder den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18b mit einer elektrischen Leistung, die von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14b empfangen wird, zu versorgen. Die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit umfasst zumindest einen Schalter 28b, um den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16b mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14b zu verbinden oder von dieser zu trennen. Der Schalter 28b ist beispielsweise als bidirektionaler bipolarer Schalter ausgebildet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine vorteilhaft große Schaltgeschwindigkeit des Schalters 28b erreicht werden. Für weitere Merkmale der Leistungselektronikvorrichtung 10b sei auf die Figuren 1 bis 8 und deren Beschreibung verweisen.
Figur 10 zeigt eine Leistungselektronikvorrichtung 10c für ein Haushaltskleingerät. Die Leistungselektronikvorrichtung 10c umfasst zumindest eine drahtlose Leistungsempfangseinheit 14c. Die Leistungsempfangseinheit 14c ist vorzugsweise als Induktionsempfangseinheit ausgebildet. Die Leistungselektronikvorrichtung 10c umfasst zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16c. Die Leistungselektronikvorrichtung 10c umfasst zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18c. Die Leistungselektronikvorrichtung 10c umfasst zumindest eine Leistungstransfereinheit, um wahlweise den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher 16c und/oder den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher 18c mit einer elektrischen Leistung, die von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14c empfangen wird, zu versorgen. Die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit umfasst zumindest eine Gleichrichtereinheit 22c, über welche der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher 18c mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14c verbunden ist. Die Gleichrichtereinheit 22c ist beispielsweise als Halbwellengleichrichter ausgebildet. Der Halbwellengleichrichter umfasst beispielsweise zumindest eine erste Diode und zumindest eine weitere Diode. Die zumindest eine erste Diode verbindet eine Wechselstromseite und eine Gleichstromseite der Polleitung 42c der Leistungselektronikvorrichtung 10c, wobei eine Durchlassrichtung der ersten Diode von der Wechselstromseite zu der Gleichstromseite gerichtet ist. Die zumindest eine weitere Diode verbindet die Wechselstromseite der Polleitung 42c der Leistungselektronikvorrichtung 10c und eine weitere Polleitung 44c der Leistungselektronikvorrichtung 10c , wobei eine Sperrrichtung der weiteren Diode von der Polleitung 42c zu der weiteren Polleitung 44c gerichtet ist. Falls ein Schalter 28c der Leistungselektronikvorrichtung 10c zu einem Schalten des ersten elektrischen Hauptverbrauchers 16c als Halbleiterbauteil ausgebildet ist, kann diese unipolar oder bipolar ausgebildet sein. Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein die elektrischen Hauptverbraucher 16c, 18c zusammenfassender äquivalenter elektrischer Widerstand, wie er von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit 14c gesehen wird, vorteilhaft niedrig gehalten werden. Für weitere Merkmale der Leistungselektronikvorrichtung 10c sei auf die Figuren 1 bis 8 und deren Beschreibung verwiesen.
Bezugszeichen
10 Leistungselektronikvorrichtung
12 Haushaltskleingerät
14 drahtlose Leistungsempfangseinheit
16 erster elektrischer Hauptverbraucher
18 weiterer elektrischer Hauptverbraucher
20 Leistungstransfereinheit
22 Gleichrichtereinheit
24 Glättungskondensator
26 Choppersteuereinheit
28 Schalter
30 Gehäuse
32 Haushaltsgerätesystem
34 Haushaltsgroßgerät
36 Aufstellplatte
38 Kompensationskondensator
40 Hauptschalter
42 Polleitung
44 Weitere Polleitung
46 Schaltelement
48 Schutzdiode
P Elektrische Leistung
D Auslastungsgrad f Übertragungsfrequenz n Drehzahl
U Elektrische Spannung
I Elektrischer Strom
Ui Elektrische Spannung über dem ersten Hauptverbraucher Elektrischer Strom durch den ersten Hauptverbraucher
Pi Elektrische Leistung des ersten Hauptverbrauchers
U2 Elektrische Spannung über dem weiteren Hauptverbraucher h Elektrischer Strom durch den zweiten Hauptverbraucher
P2 Elektrische Leistung des weiteren Hauptverbrauchers
Ptot Gesamtleistung
UDC Elektrische Spannungsausgabe der Gleichrichtereinheit t Zeit

Claims

Ansprüche
1. Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) für ein Haushaltskleingerät (12a) mit zumindest einer drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c), insbesondere einer Induktionsempfangseinheit, und mit zumindest einem ersten elektrischen Hauptverbraucher (16a; 16b; 16c), gekennzeichnet durch zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) und durch zumindest eine Leistungstransfereinheit (20a), um wahlweise den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher (16a; 16b; 16c) und/oder den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) mit einer elektrischen Leistung (Pi, P2), die von der drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c) empfangen wird, zu versorgen.
2. Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste elektrische Hauptverbraucher (16a; 16b; 16c) als Ohm’sche Last, insbesondere als Heizwiderstand, und der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) als Aktuator, insbesondere Elektromotor, ausgebildet ist.
3. Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit (20a) zumindest eine Gleichrichtereinheit (22a; 22b; 22c) umfasst, über welche der zumindest eine weitere elektrische Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c) verbunden ist.
4. Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit (20a) zumindest einen Glättungskondensator (24a; 24b; 24c) umfasst, der elektrisch parallel zu dem zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) angeschlossen ist.
5. Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit (20a) zumindest eine Choppersteuereinheit (26a; 26b; 26c) umfasst, um den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c) zu verbinden oder von dieser zu trennen.
6. Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine drahtlose Leistungstransfereinheit (20a) zumindest einen Schalter (28a; 28b; 28c), insbesondere ein Relais, umfasst, um den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher (16a; 16b; 16c) mit der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c) zu verbinden oder von dieser zu trennen.
7. Haushaltskleingerät (12a) mit zumindest einem Gehäuse (30a), gekennzeichnet durch zumindest eine in dem Gehäuse (30a) angeordnete Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Verfahren zum Betrieb einer Leistungselektronikvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Leistungstransfereinheit (20a) den zumindest einen ersten elektrischen Hauptverbraucher (16a; 16b; 16c) und den zumindest einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) unabhängig voneinander mit einer elektrischen Leistung (Pi, P2) versorgt, die von der zumindest einen drahtlosen Leistungsempfangseinheit (14a; 14b; 14c) empfangen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein Auslastungsgrad (D) der zumindest einen Leistungstransfereinheit (20a) angepasst, insbesondere geregelt, wird, um ein Verhältnis der von den elektrischen Hauptverbrauchern (16a; 16b; 16c, 18a; 18b; 18c) aufgenommenen elektrischen Leistung (Pi. Pz) einzustellen.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein Auslastungsgrad (D) der zumindest einen Leistungstransfereinheit (20a) angepasst, insbesondere geregelt, wird, um eine Lastschwankung zumindest eines der elektrischen Hauptverbraucher (18a; 18b; 18c) zu kompensieren.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2798909B1 (de) * 2011-12-29 2017-04-05 Arçelik Anonim Sirketi Auf einem induktionsherd betriebene drahtlose küchenanwendung
US20240098853A1 (en) * 2019-11-27 2024-03-21 BSH Hausgeräte GmbH Household appliance system

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