СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ ДЛЯ КУХОННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО БЫТОВОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2025 года по МПК H05B6/06 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к системе и способу управления потреблением энергии для кухонного электрического бытового устройства. Настоящее изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему компютерно-читаемый носитель, имеющий записанную на нем компьютерную программу для контроля системы управления потреблением энергии для кухонного электрического бытового устройства.

Уровень техники

[0002] Кухонные электрические бытовые устройства могут использовать комбинацию сетевого электропитания и резервного электропитания для электропитания различных функций кухонного электрического бытового устройства, обычно применяя как сетевое электропитание, так и резервное электропитание для работы одной или большего количества функций кухонного электрического бытового устройства.

[0003] Время от времени, в зависимости от того, в какой стране или месте используется электрическое бытовое устройство, мощности, доступной из источника электропитания в виде внутренней электрической сети или любого другого предоставленного источника электропитания, может быть недостаточно для работы одной или большего количества функций в течение того времени, которое считается разумным.

[0004] Например, в США источник электропитания в виде внутренней электрической сети обеспечивает источник электропитания с максимальной выходной мощностью, составляющей 1800 Вт. В то время, как в Австралии максимальная выходная мощность из источника электропитания в виде внутренней электрической сети составляет 2400 Вт. Следовательно, в США, чайнику, например, может потребоваться определенное количество времени для кипячения воды или по меньшей мере для нагревания воды до желаемой температуры, в то время как в Австралии этому же чайнику может потребоваться меньше времени для кипячения воды или нагрева воды до желаемой температуры. Если имеется источник электропитания в виде внутренней электрической сети с максимальной выходной мощностью, составляющей 3000 Вт, время для кипячения воды или достижения желаемой температуры может быть еще более сокращено.

[0005] Иногда кухонные электрические бытовые устройства могут быть отключены от указанного источника электропитания в виде электрической сети вручную, случайно или, например, из-за отключения электроэнергии. Эта потеря сетевого электропитания может привести к тому, что кухонное электрическое бытовое устройство останется в небезопасном или нежелательном режиме бездействия, что может привести к повреждению приготовления пищи или повреждению кухонного электрического бытового устройства.

Сущность изобретения

[0006] Задача настоящего изобретения заключается по существу в преодолении или по меньшей мере уменьшении одного или большего количества недостатков существующих устройств.

[0007] Раскрываются устройства, которые стремятся решить вышеупомянутые проблемы путем предоставления улучшенной системы и способа управления потреблением энергии для кухонных электрических бытовых устройств.

[0008] Например, определение отсутствия источника электропитания в виде электрической сети может привести к активации одной или большего количества функций кухонного электрического бытового устройства с использованием источника резервного электропитания, чтобы перевести кухонное электрическое бытовое устройство в более безопасное или более предпочтительное состояние работы.

[0009] В качестве дополнительного примера система управления потреблением энергии может предоставлять улучшенную систему мониторинга, которая обеспечивает мониторинг состояния работоспособности и/или состояния заряда источника резервного электропитания, чтобы определить, как наилучшим образом использовать мощность, доступную от источника сетевого электропитания и источника резервного электропитания.

[0010] В качестве другого примера, система управления потреблением энергии может предоставить улучшенную систему зарядки для отсоединяемого источника электропитания, такого как, например, аккумулятор, чтобы обеспечить возможность зарядки отсоединяемого источника электропитания одним кухонным электрическим бытовым устройством (например, когда это кухонное электрическое бытовое устройство подключено к электросети и не используется), находящегося в готовности к отсоединению отсоединяемого источника электропитания и его использованию другим кухонным электрическим бытовым устройством, когда другому кухонному электрическому бытовому устройству требуется дополнительная мощность, которую невозможно получить от основного источника электропитания.

[0011] Согласно первому аспекту настоящего раскрытия, предоставляется система управления потреблением энергии для кухонного электрического бытового устройства, причем система управления потреблением энергии содержит: систему сетевого электропитания, систему накопления резервной энергии и по меньшей мере один контроллер, при этом контроллер выполнен с возможностью: определения состояния работоспособности системы накопления энергии; определения степени заряда системы накопления энергии; определения того, как энергия из системы накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одного измеренного параметра, полученного от кухонного электрического бытового устройства, и подачи энергии для работы по меньшей мере одной функции кухонного электрического бытового устройства.

[0012] Система управления потреблением энергии может иметь контроллер, выполненный с возможностью определения одного или большего количества из следующего в любой комбинации: i) использовать ли энергию из системы накопления энергии или нет, ii) сколько энергии использовать из системы накопления энергии, iii) как долго использовать систему накопления энергии и iv) какая из по меньшей мере одной функции кухонного электрического бытового устройства может выполняться с использованием энергии из системы накопления энергии.

[0013] Система управления потреблением энергии может иметь контроллер, дополнительно выполненный с возможностью определения предела мощности разряда системы накопления энергии на основе определенного состояния заряда и определения того, как энергия из устройства накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного предела мощности разряда и по меньшей мере одного измеренного параметра, полученного от кухонного электрического бытового устройства.

[0014] Система управления потреблением энергии может иметь контроллер, дополнительно выполненный с возможностью определения количества циклов электропитания на основе определенного предела мощности разряда и индикации определенного количества циклов электропитания.

[0015] Система управления потреблением энергии может иметь систему накопления энергии, которая имеет по меньшей мере один аккумулятор, при этом контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения состояния заряда на основе измеренного тока аккумулятора и оцененного напряжения аккумулятора в цепи.

[0016] Система управления потреблением энергии может иметь систему накопления энергии, которая имеет по меньшей мере один аккумулятор, и контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения оцененного напряжения аккумулятора в цепи на основе температуры аккумулятора и напряжения аккумулятора.

[0017] Система управления потреблением энергии может иметь систему накопления энергии, которая имеет по меньшей мере один аккумулятор, и контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения состояния работоспособности на основе внутреннего сопротивления аккумулятора, рабочей температуры аккумулятора и емкости в течение рабочего ресурса аккумулятора.

[0018] Система управления потреблением энергии может иметь систему накопления энергии, которая имеет по меньшей мере один аккумулятор, при этом контроллер является контроллером системы накопления энергии, выполненным с возможностью определения того, как энергия от аккумулятора должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одной функции, выполняемой или подлежащей выполнению кухонным электрическим бытовым устройством.

[0019] Система управления потреблением энергии может иметь контроллер системы накопления энергии и аккумулятор в автономном блоке, при этом автономный блок прикреплен с возможностью отсоединения к кухонному электрическому бытовому устройству.

[0020] Система управления потреблением энергии может иметь систему накопления энергии, которая имеет один или большее количество конденсаторов, блоков конденсаторов, суперконденсаторов, блоков суперконденсаторов или аккумуляторов.

[0021] Также предоставляется кухонное электрическое бытовое устройство с описанной в настоящем документе системой управления потреблением энергии.

[0022] Также предоставляется компьютерный программный продукт, содержащий компютерно-читаемый носитель, имеющий записанную на нем компьютерную программу для контроля системы управления потреблением энергии для кухонного электрического бытового устройства, как описано в настоящем документе.

[0023] Также раскрыты другие аспекты.

Краткое описание графических материалов

[0024] По меньшей мере один вариант реализации настоящего изобретения будет описан далее со ссылкой на графические материалы, на которых:

[0025] на фиг. 1А показан пример цикла кипячения для чайника с использованием источника сетевого электропитания и источника резервного аккумуляторного электропитания;

[0026] на фиг. 1В показан дополнительный пример цикла кипячения для чайника с использованием источника сетевого электропитания и источника резервного аккумуляторного электропитания;

[0027] на фиг. 2 показано кухонное электрическое бытовое устройство в форме чайника в соответствии с настоящим раскрытием;

[0028] на фиг. 3 показан резервный источник электропитания в форме отсоединяемого аккумулятора в соответствии с настоящим раскрытием;

[0029] на фиг. 4 показано представление структурной схемы системы управления потреблением энергии, в которой описанные в настоящем документе процессы могут быть реализованы в соответствии с настоящим раскрытием; и

[0030] на фиг. 5А и 5 В показана блок-схема процесса для реализации на одном или большем количестве кухонных электрических бытовых устройств в соответствии с настоящим раскрытием.

Подробное описание изобретения, включая лучший вариант

[0031] Там, где в любом одном или большем количестве сопроводительных графических материалов делается ссылка на этапы и/или признаки, обозначенные одинаковыми ссылочными позициями, эти этапы и/или признаки имеют одинаковую функцию (функции) или принцип(ы) работы в целях этого описания, если не указано обратное.

[0032] Следующие ниже процессы и системы могут применяться к различным типам кухонных электрических бытовых устройств, включая, например, чайник, печь для пиццы, блендер, устройство для обработки пищевых продуктов, кофеварку, тостер, сэндвичницу и т.д.

[0033] На фиг. 1А показан пример цикла кипячения для чайника с использованием источника сетевого электропитания и источника резервного аккумуляторного электропитания, где время указано на оси х, а температура воды указана на оси у. В этом примере можно увидеть, что в начале цикла нагрева для нагрева воды подается электропитание на нагревательные элементы от аккумуляторного электропитания и сетевого электропитания. Например, чайник может иметь первый нагревательный элемент, который использует сетевое электропитание, и второй нагревательный элемент, который использует аккумуляторное электропитание. То есть первое направление нагрева может быть направлением нагрева от переменного тока, а второе направление нагрева может быть направлением нагрева от постоянного тока. Комбинация подачи двух разных источников электропитания на разные направления нагрева позволяет чайнику нагреть воду быстрее, чем просто используя сетевое электропитание. Это преимущество более выражено в регионах, где обеспечивается источник электропитания в виде электрической сети с более низкой мощностью.

[0034] На фиг. 1 В показан другой пример цикла кипячения для чайника с использованием источника сетевого электропитания и источника резервного аккумуляторного электропитания, где время указано на оси х, а температура воды указана на оси у. В этом примере цикл доведения до кипения применяется пользователем после периода ожидания. Во время цикла доведения до кипения контроллер чайника подает только сетевое электропитание, потому что вода уже практически имеет требуемую температуру, и предпочтительно экономить аккумуляторное электропитание на время, когда оно будет использоваться более эффективно, например, во время начального цикла нагрева.

[0035] На фиг. 2 показано кухонное электрическое бытовое устройство в форме чайника 201.

[0036] Чайник 201 имеет основной корпус 203 с ручкой 205, крышкой 207 и сосудом 209. Жидкость (например, вода) наливается в сосуд 209 через крышку 207 и выливается из сосуда 209 через носик 211. В основании 213 находится нагревательный элемент (не показан) для нагрева жидкости. Под основанием 213 находится блок 215 резервного электропитания, в котором расположен источник 217 резервного электропитания, которым в этом примере является аккумуляторный блок, и плата 219 управления с различными электронными компонентами, установленными на ней.

[0037] Нагревательный элемент имеет несколько элементов, при этом по меньшей мере один элемент получает электропитание с использованием сетевого электропитания, а по меньшей мере один другой элемент получает электропитание с использованием источника резервного электропитания.

[0038] Плата управления в этом примере представляет собой контроллер аккумулятора, при этом контроллер аккумулятора и аккумуляторный блок образуют систему управления аккумулятором (как показано на фиг. 4). Понятно, что на плате управления также установлены другие компоненты, такие как память, резисторы, конденсаторы, переключатели, соединители и соединительные дорожки, чтобы позволить плате управления работать. Контроллер также имеет доступ к набору инструкций, которые хранятся либо в контроллере, либо в подключенной памяти. Контроллер выполнен с возможностью чтения набора инструкций для контроля работы аккумулятора, а также для отправки и приема сигналов на внешний основной контроллер, который выполнен с возможностью контроля работы чайника 201, и от него. Следовательно, предоставляется компьютерный программный продукт, содержащий компютерно-читаемый носитель, имеющий записанную на нем компьютерную программу для контроля описанной в настоящем документе системы управления потреблением энергии.

[0039] На фиг. 3 показан источник резервного электропитания в форме отсоединяемого аккумулятора 301. Источник резервного электропитания имеет защитный корпус 303, в котором расположен аккумуляторный блок (не показан).

[0040] В этом примере отсоединяемый аккумулятор 301 имеет разъемы 305, которые позволяют подключать аккумулятор к соответствующим разъемам (не показаны) на блоке резервного электропитания кухонного электрического бытового устройства (такого как, например, чайник). Таким образом, этот отсоединяемый аккумулятор устраняет необходимость в наличии стационарного аккумуляторного блока, расположенного в блоке резервного электропитания (как показано на фиг. 2), хотя стационарный аккумуляторный блок может использоваться в дополнение к отсоединяемому аккумулятору.

[0041] Отсоединяемый аккумуляторный блок может быть заряжен на одном кухонном электрическом бытовом устройстве и использован на том же кухонном электрическом бытовом устройстве или на другом кухонном электрическом бытовом устройстве. Аккумуляторный блок также может быть использован с различными типами кухонных электрических бытовых устройств, если это электрическое бытовое устройство имеет соответствующий разъем для подключения к аккумуляторному блоку.

[0042] На фиг. 4 показано представление структурной схемы системы управления потреблением энергии, в которой описанные в настоящем документе процессы могут быть реализованы.

[0043] Система 401 управления потреблением энергии подходит для любого типа кухонного электрического бытового устройства. Система 401 управления потреблением энергии имеет систему 403 сетевого электропитания, которая подключена к сетевой розетке. Подсистема накопления резервной энергии (например, подсистема контроля аккумулятора) 405 содержит накопитель 407 резервной энергии (например, аккумулятор) и, необязательно, контроллер 409 резервной энергии. Контроллер 411 принимает один или большее количество входных сигналов 413 от различных датчиков кухонного электрического бытового устройства, таких как, например, датчики температуры, датчики уровня воды и т.д. Контроллер 411 используется для контроля одной или большего количества функций 415 кухонного электрического бытового устройства.

[0044] Контроллер 411 соединен с пользовательским интерфейсом 417, который позволяет пользователю контролировать одну или большее количество функций 415 кухонного электрического бытового устройства.

[0045] Система 401 управления потреблением энергии имеет основной контроллер 411, при этом контроллер 411 в одном примере (посредством программных инструкций) определяет состояние работоспособности системы 407 накопления энергии; определяет степень заряда системы 407 накопления энергии; определяет то, как энергия из системы 407 накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одного измеренного параметра 413, полученного от кухонного электрического бытового устройства, и подает энергию для работы по меньшей мере одной функции 415 кухонного электрического бытового устройства.

[0046] Согласно другому примеру контроллер 409 резервной энергии в одном примере (посредством программных инструкций) выполнен с возможностью определения состояния работоспособности системы 407 накопления энергии; определения степени заряда системы 407 накопления энергии; определения того, как энергия из системы 407 накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одного измеренного параметра 413, полученного от кухонного электрического бытового устройства, и подачи энергии для работы по меньшей мере одной функции 415 кухонного электрического бытового устройства.

[0047] То есть в одном примере есть один контроллер 411, который используется для определения того, как должна использоваться энергия из системы накопления энергии. В другом примере есть один контроллер 409, который используется для определения того, как должна использоваться энергия из системы накопления энергии, и дополнительный основной контроллер 411, используемый для контроля одной или большего количества функций кухонного электрического бытового устройства.

[0048] На фиг. 5А и 5 В показана блок-схема процесса для реализации на одном или большем количестве кухонных электрических бытовых устройств, используя систему управления потреблением энергии, описанную в настоящем документе.

[0049] На этапе S501 кухонное электрическое бытовое устройство включается, например, нажатием кнопки «Пуск». На этапе S503 электрическое бытовое устройство переходит в режим приема, чтобы принять команду пользователя, вводимую через пользовательский интерфейс электрического бытового устройства. На этапе S505 контроллер определяет, было ли обнаружено пользовательское прерывание, и после отрицательного определения процесс переходит к этапу S507, где электрическое бытовое устройство переходит в режим ожидания. Впоследствии электрическое бытовое устройство переводится в состояние низкого энергопотребления на этапе S509 и продолжает осуществлять мониторинг пользовательского прерывания на этапе S505.

[0050] После положительного определения того, что пользовательское прерывание было обнаружено на этапе S505, на этапе S511 определяется оценка состояния работоспособности (SOH) источника резервного электропитания.

[0051] Указанное SOH определяется на основе по меньшей мере трех входных сигналов: i) пропускная способность аккумулятора (или емкость в течение рабочего ресурса), измеренная в ампер-часах (Ач), ii) рабочая температура аккумулятора, измеренная в градусах Цельсия, и iii) внутреннее сопротивление постоянному току аккумулятора, измеренное в омах.

[0052] Будет понятно, что любой подходящий способ вычисления SOH, известный специалисту в данной области техники, может использоваться в зависимости от типа используемого источника резервного электропитания.

[0053] Хотя в вышеописанном примере для определенного SOH источник резервного электропитания представляет собой аккумулятор или набор аккумуляторов, следует понимать, что источник резервного электропитания может быть любой другой подходящей формой источника резервного электропитания, как упомянуто в настоящем документе, и что SOH конкретного источника резервного электропитания может быть определен с использованием любого подходящего известного метода для этого типа источника электропитания.

[0054] Измеренное состояние работоспособности представляет собой измерение показателя надежности аккумулятора для обеспечения электропитания по мере его старения после использования.

[0055] Кроме того, после положительного определения того, что пользовательское прерывание было обнаружено на этапе S505, на этапе S513 определяется оценка состояния заряда (SOC) источника резервного электропитания.

[0056] SOC определяется на основе по меньшей мере двух входных сигналов: i) ток аккумулятора, измеренный в амперах (А), и ii) оцененное напряжение холостого хода аккумулятора (OCV-R).

[0057] OCV-R определяется на этапе S515 на основе по меньшей мере двух входных сигналов: i) температура аккумулятора, измеренная в градусах Цельсия, и ii) напряжение аккумулятора, измеренное в вольтах (v).

[0058] OCV-R определяется на основе технических характеристик аккумулятора, предоставленных производителем аккумулятора. То есть данные о «состоянии заряда» хранятся в памяти и используются контроллером для определения OCV-R.

[0059] Будет понятно, что любой подходящий способ вычисления SOC, известный специалисту в данной области техники, может использоваться в зависимости от типа используемого источника резервного электропитания.

[0060] Например, контроллер может осуществлять мониторинг напряжения, тока и температуры аккумулятора, чтобы вычислить SOC.

[0061] Хотя в вышеописанном примере для определения SOC источник резервного электропитания представляет собой аккумулятор или набор аккумуляторов, следует понимать, что источник резервного электропитания может быть любой другой подходящей формой источника резервного электропитания, как упомянуто в настоящем документе, и что SOC конкретного источника резервного электропитания может быть определен с использованием любого подходящего известного метода для этого типа источника электропитания.

[0062] На этапе S517 контроллер определяет, является ли оцененное SOC ниже предварительно определенного порога. После положительного определения процесс переходит к этапу S519, и контроллер начинает заряжать аккумулятор до максимального заряда Vmax, используя постоянный ток (СС) и постоянное напряжение (CV).

[0063] Например, в аккумуляторе элементы заряжаются с использованием предварительно определенного постоянного тока, который выбирается для оптимизации срока службы ячеек и времени зарядки. Когда одна из ячеек в последовательной цепочке ячеек достигает своего верхнего предела напряжения, режим заряда автоматически переключается в режим заряда с постоянным напряжением. В режиме заряда CV будет поддерживаться постоянное напряжение для зарядки ячеек. Ячейки, которые находятся на верхнем пределе напряжения, будут пассивно сбалансированы, в то время как ячейки с более низким напряжением будут впоследствии заряжены. По мере продвижения этого процесса зарядный ток будет автоматически уменьшаться. Режим заряда CV будет завершен, когда зарядный ток достигнет значения, равного, например, емкости ячейки, деленной на 20. В одном из примеров сценария, последовательная цепочка ячеек емкостью 2 Ач, зарядка будет прекращена при зарядном токе, составляющем менее чем 0,1 А.

[0064] На этапе S521 контроллер определяет, запросил ли пользователь функцию кипячения, пока аккумулятор заряжается до Vmax, и при отрицательном определении, что функция кипячения была запрошена (т.е. функция кипячения не запрашивалась), процесс возвращается к этапу S517, чтобы определить, является ли SOC ниже предварительно заданного порога.

[0065] После положительного определения на этапе S521 того, что пользователь сделал запрос на кипячение, пока аккумулятор заряжается до Vmax (т.е. SOC является ниже предварительно заданного порога), процесс переходит к этапу S523 для работы функции устройства с использованием сети только сетевого электропитания, а затем на этапе S525, в этом примере, кипятит чайник, используя только сетевое электропитание.

[0066] Следует понимать, что для других кухонных электрических бытовых устройств на этапе S525 могут выполняться различные функции. Например, устройство низкотемпературной готовки может управлять водяным насосом и/или нагревательным элементом, печь для пиццы может включать вентилятор и/или нагревательный элемент и т.д.

[0067] После отрицательного определения на этапе S517 (т.е. SOC находится на предварительно определенном пороге или выше) процесс переходит к этапу S527 для вычисления предела мощности заряда (CPL) и этапу S529 для вычисления предела мощности разряда (DPL).

[0068] Этап вычисления CPL представляет собой необязательный этап, который предоставляет контроллеру информацию о доступной мощности в аккумуляторе для управления напряжением и током, используемыми для зарядки аккумулятора, для безопасной зарядки аккумулятора, а также для помощи в продлении срока службы аккумулятора за счет отсутствия перезарядки, недозарядки, повторной зарядки и т.д.

[0069] Будет понятно, что любой подходящий способ вычисления CPL, известный специалисту в данной области техники, может использоваться в зависимости от типа используемого источника резервного электропитания. CPL может быть вычислен, как известно в данной области техники, на основе одного или большего количества измеренных параметров, взятых из источника электропитания, производственных параметров источника электропитания питания, нагрузки и т.д.

[0070] Например, если аккумулятор заряжен на 98%, то предел мощности заряда вычисляет, что для достижения 100% необходимо приложить лишь немного тока и напряжения. В противном случае возможен перезаряд, что вредно для аккумулятора.

[0071] DPL используется для управления напряжением и током, которые должны подаваться на нагрузку для разряда, если осталось мало заряда, тогда будет невыгодно максимизировать напряжение и ток, которые нагрузка может потреблять от аккумулятора, так как аккумулятор разряжается очень быстро.

[0072] Будет понятно, что любой подходящий способ вычисления DPL, известный специалисту в данной области техники, может использоваться в зависимости от типа используемого источника резервного электропитания. DPL может быть вычислен, как известно в данной области техники, на основе одного или большего количества измеренных параметров, взятых из источника электропитания, производственных параметров источника электропитания питания, нагрузки и т.д.

[0073] Контроллер использует минимум три входных сигнала для определения мощности, необходимой для кипячения чайника, и, при необходимости, времени для кипячения.

[0074] Первый входной сигнал представляет собой параметр, связанный с кухонным электрическим бытовым устройством, который может быть измерен и передан в качестве входного сигнала в контроллер.

[0075] Второй входной сигнал представляет собой SOH источника резервного электропитания (например, аккумулятора).

[0076] Третий входной сигнал представляет собой SOC и, соответственно, DPL, как вычисленный на основе SOC, источника резервного электропитания.

[0077] Путем мониторинга этих трех входных сигналов, контроллер выполнен с возможностью определения одного или большего количества (в любой комбинации) из следующего: i) использовать ли источник резервного электропитания или нет, ii) сколько мощности использовать из источника резервного электропитания, iii) как долго использовать источник резервного электропитания, и iv) какая из одной или большего количества функций кухонного электрического бытового устройства может быть выполнена с использованием источника резервного электропитания.

[0078] Например, температура воды, измеренная датчиком температуры, может использоваться как переменный входной сигнал. Например, в одном сценарии, если недавно было закипание и вода в чайнике горячая, контроллер может определить на основе измеренной температуры воды, SOH аккумулятора и DPL (на основе SOC), что резервный аккумулятор не должен использоваться для повторного нагрева воды, нет необходимости перекачивать больше электропитания, чем необходимо. Состояние работоспособности представляет собой другой входной сигнал, а предел мощности разряда на основе состояния заряда, третий.

[0079] Хотя процесс, показанный на фиг. 5А и 5 В, может выполняться одним контроллером на основной печатной плате кухонного электрического бытового устройства, для выполнения процесса, показанного на фиг. 5 В, может использоваться отдельная подсистема резервного электропитания. То есть эта отдельная подсистема может быть встроена в отдельную печатную плату вместе с отдельным контроллером аккумулятора, и все это расположено в отдельном разъемном/отсоединяемом блоке, который может связываться с основным контроллером в кухонном электрическом бытовом устройстве при соединении. Этот отдельный блок также может принимать требуемые переменные и измеренные входные сигналы для выполнения процесса, показанного на фиг. 5 В.

[0080] Отдельная подсистема резервного электропитания может обмениваться данными с контроллером, когда контроллер инициирует процесс, показанный на фиг. 5А, определяя характеристики SOH источника резервного электропитания и определяя DPL (на основе SOC) источника резервного электропитания.

[0081] Наконец, система активирует гибридное электропитание (аккумулятор и сеть), чтобы вскипятить чайник. На этапе S531 процесс определяет, например, количество электропитания, которое необходимо подать для функции электрического бытового устройства (например, функция кипячения), на основе DPL, SOH и параметра, измеренного от электрического бытового устройства. Процесс также может дополнительно определять время, необходимое для выполнения функции (например, время закипания).

[0082] Указанный параметр может быть измеряемым параметром, полученным из показаний датчика на кухонном электрическом бытовом устройстве. Например, указанным параметром может быть измерение температуры (внутри или снаружи электрического бытового устройства), измерение температуры жидкости и/или ингредиента в электрическом бытовом устройстве, уровень жидкости в электрическом бытовом устройстве, скорость потока жидкости для жидкости в электрическом бытовом устройстве, измерение скорости или вращения вращающихся элементов в электрическом бытовом устройстве или любого другого параметра функции, выполняемой электрическим бытовым устройством, который может быть измерен с помощью любого подходящего датчика.

[0083] Необязательно, на этапе S533 контроллер может определять и указывать в пользовательском интерфейсе количество оставшихся циклов кипячения на основе текущего уровня заряда аккумулятора. Это может быть определено из SOC, SOH, CPL и DPL или любой подходящей их комбинации.

[0084] На этапе S535 контроллер инициирует использование резервного электропитания либо отдельно от сетевого электропитания, либо в дополнение к сетевому электропитанию.

[0085] На этапе S525 чайник кипятят, используя либо только резервное электропитание, либо сетевое электропитание, либо их комбинацию, в зависимости от одного или большего количества предыдущих определений, сделанных в указанном процессе.

[0086] Согласно другому примеру, описанная в настоящем документе система может определять, когда использовать резервное электропитание, доступное от системы накопления энергии в кухонном электрическом бытовом устройстве, на основе требований к электропитанию одной или большего количества функций кухонного электрического бытового устройства. Например, входной параметр может быть измеренной температурой печи для пиццы, где температура обеспечивает указание того, нужно ли охлаждать печь для пиццы или нет. Указанную температуру можно измерить в любом подходящем месте на печи для пиццы, рядом с ней или внутри нее. Контроллер также использует SOC и DPL с измеряемым параметром, чтобы определить, следует ли использовать источник резервного электропитания для работы функции печи для пиццы, то есть охлаждающего вентилятора, чтобы охладить печь для пиццы в случае неисправности потери сетевого питания (например, из-за того, что сетевая вилка была отключена от сетевой розетки).

[0087] Согласно различным вариантам реализации, срок службы одного или большего количества аккумуляторов, используемых в системе накопления энергии, может быть продлен за счет ограничения глубины цикла электропитания во время использования.

[0088] Согласно одному примеру, контроллер может быть выполнен с возможностью определять, выбрал ли пользователь функцию, которая представляет собой «доведение до кипения», то есть вода недавно закипела, и прибор используется для быстрого повторного нагрева воды в течение короткого периода времени. В этом сценарии контроллер может определить, что температура воды выше определенного порога, а затем убедиться, что кухонное электрическое бытовое устройство использует только сетевое электропитание переменного тока для приведения в действие силовых нагрузок (нагревательных элементов). Таким образом, срок службы аккумулятора может быть продлен за счет сокращения времени использования аккумулятора короткими сериями.

[0089] Подсистема системы управления потреблением энергии представляет собой систему управления аккумулятором (BMS). BMS представляет собой автономную модульную систему, которая может осуществлять мониторинг и помогать контролировать работу аккумулятора. Модульный формат, если блок BMS позволяет его прикреплять с возможностью отсоединения к другим электрическим бытовым устройствам того же типа и разных типов.

[0090] BMS может иметь схему защиты безопасности, которая выполнена с возможностью осуществления мониторинга и контроля различных факторов, связанных с управлением аккумулятора, включая, помимо прочего, перезаряд, недостаточную зарядку, небезопасную или чрезмерную разрядку, управление зарядкой, балансировку ячеек, короткие замыкания, предварительную зарядку и контроль над превышением температуры.

[0091] Система управления потреблением энергии, описанная в данном документе, может определять, следует ли включать гибридный режим, на основе определения состояния работоспособности, состояния заряда и по меньшей мере одного измеряемого параметра, связанного с функцией кухонного электрического бытового устройства. «Гибридный режим» представляет собой режим работы, в котором используется источник альтернативного электропитания, при этом источник альтернативного электропитания является источником электропитания, отличным от источника сетевого электропитания, который контролируется системой сетевого электропитания.

[0092] Согласно одному примеру источник альтернативного электропитания может содержать источник резервного электропитания, такой как устройство накопления энергии, которое содержит совокупность блоков конденсаторов и имеет связанный с ним один или большее количество контрольных переключателей. Согласно альтернативному примеру устройство накопления энергии может содержать одно или большее количество аккумуляторных устройств, причем указанное устройство связано с ними одним или большим количеством контрольных переключателей. Следовательно, источник резервного электропитания может иметь устройство накопления энергии, которое содержит конденсатор, блок конденсаторов, суперконденсатор, блок суперконденсаторов или аккумулятор. Следует понимать, что для источника резервного электропитания может использоваться любая подходящая форма накопления энергии.

[0093] Согласно различным вариантам реализации источник резервного электропитания может быть отсоединяемым. Например, источник резервного электропитания может быть перемещен с одного устройства на другое устройство. Один и тот же источник резервного электропитания может быть использован на разных типах электрических бытовых устройств.

[0094] При наличии источника резервного электропитания, такого как аккумулятор, который является альтернативой сетевому электропитанию, источник альтернативного электропитания может быть использован, даже когда электрическое бытовое устройство выключено, а также когда оно отключено от сети.

[0095] Например, одно электрическое бытовое устройство может использоваться для зарядки аккумулятора, когда электрическое бытовое устройство подключено к сетевому электропитанию (т.е. имеет доступ к сетевому электропитанию), но фактически не использует сетевое электропитание для выполнения обычных функций этого электрического бытового устройства. Например, электрические бытовые устройства для обработки пищевых продуктов обычно остаются включенным в розетку сетевого электропитания, даже если они не используются. Следовательно, отсоединяемый аккумулятор может быть заряжен с помощью электрического бытового устройства для обработки пищевых продуктов и быть готовым к использованию другим электрическим бытовым устройством. Например, если другое электрическое бытовое устройство представляет собой электрическое бытовое устройство другого типа, такое как чайник, когда пользователю требуется, чтобы вода в чайнике нагревалась быстрее, чем при стандартном цикле нагрева только от сетевого электропитания, отсоединяемый аккумулятор может быть отсоединен от первого электрического бытового устройства (например, кухонный комбайн) и прикреплен ко второму электрическому бытовому устройству (например, чайнику), чтобы сократить время цикла нагрева.

[0096] Затем аккумулятор может быть перемещен в другое электрическое бытовое устройство, при этом другое электрическое бытовое устройство является электрическим бытовым устройством того же типа или электрическим бытовым устройством другого типа, чтобы другое электрическое бытовое устройство могло использовать аккумуляторное электропитание.

[0097] В соответствии с примером контроллер может определять уровень воды в чайнике (или устройстве низкотемпературной готовки) на основе измеренного уровня воды, обнаруженного датчиком воды, и определять одну или большее количество функций, которые должны выполняться в ответ на измеренный уровень воды, состояние заряда источника резервного электропитания и состояние работоспособности источника резервного электропитания.

[0098] Описанная в настоящем документе система управления потреблением энергии может адаптироваться к состарившемуся аккумулятору, чтобы уменьшить количество мощности, потребляемой от источника резервного электропитания, когда контроллер системы управления потреблением энергии определил, что срок службы источника резервного электропитания (например, аккумулятора) сокращается со скоростью, превышающей определенный порог.

[0099] Согласно другому примеру, если электрическое бытовое устройство представляет собой печь для пиццы, печь для пиццы может охлаждаться с помощью функции охлаждающего вентилятора, работающего с использованием электропитания от аккумулятора. Это может произойти, даже если сетевое электропитание отключено в сетевой розетке, а также, если сетевое электропитание полностью отключено от розетки. Таким образом, печь для пиццы все еще может охлаждаться и обеспечивать достаточное охлаждение без использования сетевого электропитания. Датчик температуры, например NTC, может обеспечивать обратную связь по температуре с микроконтроллером, чтобы позволить микроконтроллеру определять, упала ли температура в печи для пиццы ниже предварительно заданной температуры. После определения того, что температура упала ниже предварительно заданной температуры, микроконтроллер может отключить электропитание, подаваемое для функции охлаждающего вентилятора. Кроме того, другие элементы также могут быть активированы в качестве альтернативы охлаждающему вентилятору или вместе с ним. Например, функция освещения может быть активирована, если свет снабжается электропитанием с помощью аккумулятора. В качестве дополнительного примера, функция запирания двери может быть активирована, если замок снабжается электропитанием с помощью аккумулятора.

[00100] Согласно дополнительному примеру, электрическое бытовое устройство в виде кухонного устройства, такого как устройство низкотемпературной готовки, может использовать один или большее количество из описанных в настоящем документе процессов для контроля функций на устройстве низкотемпературной готовки, когда произошло прерывание цикла. Например, аккумуляторное электропитание может использоваться для выполнения (например, исполнения, инициирования, запуска или контроля) функции устройства низкотемпературной готовки. Согласно одному примеру, аккумуляторное электропитание может использоваться для выполнения функции поддержания температуры воды в устройстве низкотемпературной готовки. Согласно другому примеру, аккумуляторное электропитание может использоваться для выполнения функции поддержания потока воды в устройстве низкотемпературной готовки. Возможны и другие примеры.

[00101] В качестве дополнительного примера, электрическое бытовое устройство в форме машины эспрессо может использовать один или большее количество из описанных в настоящем документе процессов для контроля функций машины эспрессо во время работы машины эспрессо. Например, электропитание от источника резервного электропитания может быть использовано для обеспечения возможности одновременного выполнения нескольких функций (например, исполнения, инициирования, запуска или контроля), при этом эти функции не могут выполняться с помощью только сетевого электропитания, поскольку не может быть достаточно доступной мощности. Одним из примеров может быть подача нагретой воды или пара через одну групповую головку машины эспрессо при одновременном приготовлении эспрессо через другую групповую головку машины эспрессо. Возможны и другие примеры.

[00102] Некоторые электрические бытовые устройства могут иметь съемный сетевой шнур, поэтому, когда электрическое бытовое устройство использует источник резервного электропитания, съемный сетевой шнур может быть отсоединен, чтобы электрическое бытовое устройство можно было использовать без проводов. Это может быть особенно полезно, например, для такого электрического бытового устройства, как миксер.

Промышленная применимость

[00103] Описанные конфигурации являются применимыми к областям техники кухонных электрических бытовых устройств.

[00104] В предшествующем описании описаны только некоторые варианты реализации настоящего изобретения, и в них могут быть выполнены модификации и/или изменения без отклонения от объема и сущности изобретения, при этом варианты осуществления являются иллюстративными, а не ограничивающими.

[00105] В контексте данного описания слово «содержащий» означает «включающий в основном, но не обязательно исключительно» или «имеющий» или «включающий», а не «состоящий только из». Производные слова «содержащий», такие как «содержать» и «содержит», имеют измененные значения, соответственно.

Изобретение относится к области кухонных электрических бытовых устройств, а именно к управлению потреблением энергии такими устройствами. Техническим результатом является обеспечение продления срока службы аккумуляторов, используемых в системе накопления энергии, за счет ограничения глубины цикла электропитания во время использования и динамического определения продолжительности/оптимальной продолжительности времени, в течение которого должна использоваться система управления энергией. Для этого система управления потреблением энергии для кухонного электрического бытового устройства содержит систему сетевого электропитания, систему накопления резервной энергии и по меньшей мере один контроллер. При этом контроллер выполнен с возможностью определять состояние работоспособности указанной системы накопления энергии, определять состояние заряда указанной системы накопления энергии, определять, как энергия из указанной системы накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одного измеренного параметра, полученного от кухонного электрического бытового устройства, и подавать энергию для работы по меньшей мере одной функции кухонного электрического бытового устройства. При этом контроллер выполнен с возможностью определения одного или более из следующего: i) сколько энергии использовать из системы накопления энергии, ii) как долго использовать систему накопления энергии. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система управления потреблением энергии для кухонного электрического бытового устройства, содержащая:

систему сетевого электропитания,

систему накопления резервной энергии, и

по меньшей мере один контроллер,

при этом контроллер выполнен с возможностью:

определять состояние работоспособности указанной системы накопления энергии;

определять состояние заряда указанной системы накопления энергии;

определять, как энергия из указанной системы накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одного измеренного параметра, полученного от кухонного электрического бытового устройства, и

подавать энергию для работы по меньшей мере одной функции кухонного электрического бытового устройства,

при этом контроллер выполнен с возможностью определения одного или более из следующего: i) сколько энергии использовать из системы накопления энергии, ii) как долго использовать систему накопления энергии.

2. Система управления потреблением энергии по п. 1, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения предела мощности разряда системы накопления энергии на основе определенного состояния заряда и определения того, как энергия из устройства накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного предела мощности разряда и по меньшей мере одного измеренного параметра, полученного от кухонного электрического бытового устройства.

3. Система управления потреблением энергии по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения количества циклов электропитания на основе определенного предела мощности разряда и индикации определенного количества циклов электропитания.

4. Система управления потреблением энергии по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что система накопления энергии содержит по меньшей мере один аккумулятор, а контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения состояния заряда на основе измеренного тока аккумулятора и оцененного напряжения аккумулятора в цепи.

5. Система управления потреблением энергии по п. 4, отличающаяся тем, что система накопления энергии содержит по меньшей мере один аккумулятор, а контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения оцененного напряжения аккумулятора в цепи на основе температуры аккумулятора и напряжения аккумулятора.

6. Система управления потреблением энергии по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что система накопления энергии содержит по меньшей мере один аккумулятор, а контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения состояния работоспособности на основе внутреннего сопротивления аккумулятора, рабочей температуры аккумулятора и емкости в течение рабочего ресурса аккумулятора.

7. Система управления потреблением энергии по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что система накопления энергии содержит по меньшей мере один аккумулятор, а контроллер является контроллером системы накопления энергии, выполненным с возможностью определения того, как энергия от аккумулятора должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одной функции, выполняемой или подлежащей выполнению кухонным электрическим бытовым устройством.

8. Система управления потреблением энергии по п. 7, отличающаяся тем, что контроллер системы накопления энергии и аккумулятор находятся в автономном блоке, а автономный блок прикреплен с возможностью отсоединения к кухонному электрическому бытовому устройству.

9. Система управления потреблением энергии по п. 1, отличающаяся тем, что система накопления энергии содержит один или большее количество конденсаторов, блоков конденсаторов, суперконденсаторов, блоков суперконденсаторов или аккумуляторов.

10. Кухонное электрическое бытовое устройство, содержащее систему управления потреблением энергии по любому из пп. 1-9.

11. Компьютерно-читаемый носитель, имеющий записанную на нем компьютерную программу, которая, при ее выполнении контроллером системы управления потреблением энергии по п. 1, заставляет контроллер:

определять состояние работоспособности указанной системы накопления энергии;

определять состояние заряда указанной системы накопления энергии;

определять, как энергия из указанной системы накопления энергии должна использоваться на основе определенного состояния работоспособности, определенного состояния заряда и по меньшей мере одного измеренного параметра, полученного от кухонного электрического бытового устройства, и

подавать энергию для работы по меньшей мере одной функции кухонного электрического бытового устройства,

при этом контроллер определяет одно или более из следующего: i) сколько энергии использовать из системы накопления энергии, ii) как долго использовать систему накопления энергии.