CN102985799B

CN102985799B - 估计温度

Info

Publication number: CN102985799B
Application number: CN201180024903.8A
Authority: CN
Inventors: M·斯莱德塞克; M·托尔克
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Fansongni Holdings Ltd; Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: RU2012155193A; RU2562917C2; JP2013529305A; US20130048625A1; BR112012029140B1; BR112012029140A2; EP2572173A1; EP2388564A1; CN102985799A; WO2011145063A1; US9109960B2; EP2572173B1; JP5735639B2

Abstract

描述了一种用于估计正在被加热的材料的温度的方法。该方法可以包括：根据测量的温度向加热元件供应电功率；计算所述供应的电功率的量随时间改变的速率；将所述计算的速率与多个已知值进行比较，以便确定与该正在被加热的材料的热属性相关的参数的值；以及基于所确定的所述参数的值来计算估计的温度。在一些实施方式中，该方法还可以包括通过检测所计算的供应的电功率的量随时间改变的速率中的改变，来检测正在被加热的材料的温度下降。

Description

估计温度

技术领域

本发明涉及用于估计温度的方法。更具体而言，本发明涉及基于在加热操作期间向加热元件供应的功率来估计温度。

背景技术

广大的厨房器具包括加热元件，如水壶、蒸锅、电饭煲、食物处理器、热汤机等。在这样的器具中，通常希望准确地控制食物被加热的温度，以便确保食物既不火候不足又不煮得过久的。为此目的，加热器具典型地具备温度传感器以监视加热元件的温度。控制到加热元件的电源，以便将该温度维持在预定范围内。

图1示出了用于加热食物的常规系统。该系统包括烹饪表面110，在烹饪表面110之下放置加热元件102。温度传感器103被配置为监视加热元件102的温度。该系统还包括用于向加热元件102供应电功率的电源104以及用于从温度传感器103读取温度并且在显示器106上显示温度的控制单元105。将要加热的材料108(即要烹饪的食料)保持在由加热元件102加热的容器107中。

在容器107的内表面上设置附加温度传感器109。将附加温度传感器109连接到RFID标签(未显示)，该RFID标签经由无线数据连接向控制单元105发射关于食料108的当前温度的信息。控制单元然后可以在显示器106上显示食料108的当前温度，以便允许用户监视食料108的当前温度。但是，由于需要提供附加温度传感器109和到控制单元105的连接110，增加了系统的成本和复杂度。

US 2008/0237215A1公开了一种用于控制烹饪设备的方法，其中，当出现负载时增加热源的工作周期，并且当空载是降低热源的工作周期。DE 19609116A1公开了一种用于烹饪食物的方法，其中，测量食物的核心温度。US 2010/0012645A1公开了一种用于在烤箱中使用的温度探针，该探针包括发射器和用于给发射器供电的热生成器。

发明内容

本发明目的在于解决已知配置中固有的缺点。

根据本发明，提供了一种根据权利要求1的用于估计正在被加热的材料的温度的方法以及一种根据权利要求9的用于估计正在被加热的材料的温度的装置。

根据本发明，提供了一种用于估计正在被加热的材料的温度的方法，该方法包括：根据测量的温度向加热元件供应电功率；计算所供应的功率的量随时间改变的速率；将所计算的速率与多个已知值进行比较，以便确定与正在被加热的材料的热属性相关的参数的值；以及基于所确定的参数的值来计算估计的温度。

向加热元件供应功率可以包括根据所测量的温度，重复地打开并且关闭所供应的电功率。

该方法还可以包括在计算所供应的电功率的量随时间改变的速率之前，对记录的关于所供应的电功率的数据应用滑动平均滤波(moving-average filter)。

可以基于方程式

T = T_{f} + (T_{0} - T_{f}) * \exp (\frac{- t}{B})

来计算估计的温度，其中，T是估计的温度，T₀是起始温度，T_f是预设温度，t是从加热开始过去的时间，并且B是与正在被加热的材料的热属性相关的参数。

该测量的温度可以是该加热元件的温度或该加热元件与容纳正在被加热的材料的容器之间的接口层(例如烹饪表面)的温度。

向该加热元件供应电功率可以包括供应电功率以便将该测量的温度的值维持在预定温度范围之内。

该方法还可以包括通过检测所计算的供应的电功率的量随时间改变的速率中的改变，来检测该正在被加热的材料的温度下降。

该方法还可以包括基于在该温度下降之前和之后记录的关于该供应的电功率的数据，在检测该温度下降之后重新计算该估计的温度。

根据本发明，提供了一种用于估计正在被加热的材料的温度的装置，该装置包括：被配置为容纳要加热的材料的容器；加热元件；被配置为向该加热元件供应电功率的电源；被配置为测量温度的温度传感器；以及被配置为根据测量的温度来控制到该加热元件的电功率的供应的控制单元，其中，该控制单元包括：被配置为计算供应的电功率的量随时间改变的速率的第一计算器；被配置为将所计算的速率与多个已知值进行比较以便确定与该正在被加热的材料的热属性相关的参数的值的比较器；以及被配置为基于所确定的所述参数的值计算估计的温度的另外的计算器。

该装置还可以包括连接在该电源与该加热元件之间的开关单元，该开关单元是在开状态与关状态之间可开关的，其中在该开状态中向该加热元件供应电功率并且在该关状态中不向该加热元件供应电功率，其中，该控制单元可以被配置为根据该测量的温度，重复地在该开状态与该关状态之间开关该开关单元。

该控制单元还可以被配置为在计算所供应的电功率的量随时间改变的速率之前，对记录的关于所供应的电功率的数据应用滑动平均滤波。

可以靠近该加热元件布置该温度传感器以便测量该加热元件的温度或该加热元件与该容器之间的接口层(例如烹饪表面)的温度。

该控制单元可以被配置为向该加热元件供应电功率以便将该测量的温度的值维持在预定温度范围之内。

该控制单元可以被配置为通过检测所计算的提供的电功率的量随时间改变的速率中的改变，来检测该正在被加热的材料的温度下降。

该控制单元还可以被配置为基于在该温度下降之前和之后记录的关于该供应的电功率的数据，来在检测该温度下降之后重新计算该估计的温度。

附图说明

现在将参考附图来描述本发明的实施方式，其中：

图1示意性地示出了用于测量被加热材料的温度的常规系统；

图2示出了根据本发明的一个实施方式的系统；

图3是根据本发明的一个实施方式示出了加热元件与正在被加热的材料的温度对时间图的图表；

图4是示出了在图3中所示的加热操作期间向加热元件供应的功率的图表；

图5是根据本发明的一个实施方式示出了被加热材料的不同量的滤波功率曲线的图表；

图6是根据本发明的一个实施方式示出了估计的温度和实际温度与时间的曲线的图表；

图7是根据本发明的一个实施方式示出了用于估计被加热材料的温度的方法的流程图；

图8根据本发明的一个实施方式示出了加热操作期间的温度下降；

图9是示出了在图8中所示的加热操作期间向加热元件供应的功率的图表；

图10是示出了用于图8中所示的加热操作的滤波功率曲线的图表；

图11示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的系统；

图12示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的系统；以及

图13示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的系统。

具体实施方式

现在参考图2，示出了根据本发明的一个实施方式的系统。该系统包括加热表面201、加热元件202、温度传感器203、电源204、控制单元205和显示器206。将容器207与加热表面201接触以便加热容器207中的容物208。在本实施方式中，容物208包括液体，但是在其他实施方式中，该容物可以包括固体、或者液体与固体的混合物。

该系统还包括连接在电源204与加热元件202之间的开关单元209。控制单元205被配置为根据由温度传感器203感测的温度来控制开关单元209，以间歇性地中断到加热元件202的功率供应。通过以该方式间歇性地提供功率，可以将加热元件202的温度维持在希望的温度范围之内。也可以防止将导致加热元件附近的材料燃烧的温度过火。稍后将更详细地描述该技术。

与图1中所示的常规系统不同，在本实施方式中，不存在被配置为直接感测容物208的温度的温度传感器。改为提供存储器210以便存储关于加热功率曲线与容物208的热属性之间的相关性的信息。控制单元205被配置为在加热期间监视向加热元件202提供的功率，并且结合在存储器210中所存储的信息来使用该信息以估计用于描述容物208的热属性的参数的值。控制单元205然后能够计算容物208的估计的当前温度，并且在显示器206上显示该估计的当前温度。

因此，在本发明中，控制单元205能够得出正在被加热的容物208的当前温度，而无需提供与容物208直接接触的附加温度传感器。此外，在将容器作为与用于容纳加热元件与其他组件的单元独立的单元来提供的实施方式中，可以省略容器与控制单元之间的无线连接。

现在将参考图3到图6来描述可以被控制单元205用来计算容物208的估计的当前温度的方法。

参考图3，显示了据本发明的一个实施方式用于示出加热元件与正在被加热的材料的温度对时间曲线的图表。第一曲线301显示位于加热元件附近的温度传感器(参见图2的温度传感器203)所检测的温度。因为控制单元根据测量的加热元件的温度而打开或关闭供应的功率，所以该温度由于间歇性地向加热元件供应功率而重复地上升并且下降。

第二曲线302显示正在被加热元件加热的容器的容物的温度。提供该曲线以用于参考并且该曲线是在校准过程期间借助附加温度传感器获得的，其中该附加温度传感器与正在被加热的材料直接接触。在正常加热操作期间，可以省略该附加温度传感器(参见图2，在图2中，没有配置温度传感器来直接测量容物208的温度)。

如图3中所示，正在被加热的材料(参见第二曲线302)保持在比加热元件(参见第一曲线301)低的温度，并且温度改变没有加热元件那么迅速。因此不可能直接从加热元件的已知温度来计算被加热材料的温度。但是，与加热元件自身相比，用户可能对于知道被加热材料(例如如汤、米饭、意大利面等食料)的温度更感兴趣。本发明的实施方式使得能够通过监视向加热元件供应的功率来估计被加热材料的当前温度，其将根据被加热材料的热属性而改变。

现在参考图4，显示了了在图3中所示的加热操作期间向加热元件供应的功率的图表。如图4中所示，由于开关单元被控制单元(参见图2)重复地打开和关闭，所以功率是被间歇性地供应的。更具体地说，控制单元被配置为以短的脉冲供应功率，以便快速地加热加热元件，其中在测量的加热元件的测量温度下降到特定水平之后供应下一个脉冲。在加热的初始阶段期间，由于要加热的材料处于低的温度，所以有必要供应相对大量的能量。因此，在该阶段应用具有相对长的持续时间的脉冲。此外，在初始加热期间，容器和容物与加热元件相比是凉的。因此，由于能量快速传递到容器和容物，所以当未供应功率时加热元件的温度迅速下降。这导致在加热的初始阶段应用具有高频率的脉冲。

随着容物接近希望的目标温度(在本实施方式中大约50℃)，容物和加热元件在温度上更加靠近并且因此较没有那么迅速地从加热元件传导热量。因此，需要较少能量来维持加热元件的温度处于特定温度范围之内。因此，随着容物接近目标温度，降低脉冲的持续时间和频率。

从以上描述可以理解，在加热期间向加热元件供应的功率的速率将根据正在被加热的材料的热惯性而改变。例如，与具有低比热容和高热传导的材料相比，具有高比热容和低热传导的材料将需要更多的能量才被加热到特定温度。

现在参考图5，显示了根据本发明的一个实施方式示出的用于被加热材料的不同量的滤波功率曲线的图表。可以通过向如图4中所示的供应的功率数据应用滑动平均滤波来获得滤波的功率曲线。该滑动平均还可以被称为浮点平均、滚动平均或滚动均值。在本实施方式中，对于曲线上的每个点(即每个时间点)通过求在当前点的特定距离之内的全部点的均值来计算滑动平均。本领域技术人员将知道用于应用滑动平均滤波的各种方法，并且因此将省略其详细描述以便维持简洁。

应用滑动平均滤波具有平滑图4中所示的功率曲线并且实质上去除周期性的波动的效果。图5的滤波的功率曲线因此提供随着被加热材料接近目标温度，向加热元件供应的功率的量如何随着时间降低的清晰的指示。

如上所示，所供应的功率量减小的速率将取决于正在被加热的材料的热惯性。热惯性考虑到诸如材料的体积、比热容和热传导等因素。例如更大体积的水将比更小体积的水具有更大的热惯性，因为需要更多能量来将更大的体积加热到任意给定温度。在图5中，第一滤波功率曲线501对应于在1.0升的水的加热期间供应的功率，第二滤波功率曲线502对应于在0.5升的水的加热期间供应的功率并且第三滤波功率曲线503对应于在0.2升的水的加热期间供应的功率。可以将每个曲线拟合成图5中的点线所示的直线，以便计算斜率。在本实施方式中，第三曲线503具有最高(即最负)的斜率，因为与0.5升和1.0升相比，更快地加热0.2升，并且因此更快速地减小供应的功率。

可以将任意给定类型和/或体积的材料特征化为热参数B，B描述该材料的热惯性。B的值可以不仅取决于正在被加热的材料而且还取决于其他因素，例如保持该材料的容器的热属性。除了展现热参数B的特征值之外，具体的材料还可以展现滤波功率曲线上的特征斜率(参见图5)。因此可以执行校准处理，在该处理中对于不同的样本获得热参数B和滤波功率斜率二者的参考值。在本发明的实施方式中，可以将这些参考值存储在非易失性存储器(参见图2的存储器210)中的查找表中。

现在参考图6，显示了根据本发明的一个实施方式示出了估计温度和实际温度对时间的曲线的图表。第一曲线601(实线)示出了用于正在被加热的材料的实际温度的测量数据，而第二曲线602(点虚线)示出了根据本发明的一个实施方式所获得的估计温度数据。可以由控制单元监视在加热操作期间向加热元件供应的功率，向供应功率数据应用滑动平均滤波，计算滤波功率曲线的斜率并且参考存储在存储器中的查找表以便获得与该计算斜率相关联的热参数B的值，来获得估计温度曲线602。在本实施方式中，在获得用于热参数B的值之后，可以通过使用方程式

T = T_{f} + (T_{0} - T_{f}) * \exp (\frac{- t}{B})

来获得在给定时间t(即在开始加热操作之后的时间)处的估计温度T，其中，T₀是起始温度并且T_f是目标温度(可以由用户设置)。

在本实施方式中，起始温度T₀是由温度传感器在加热操作的开始处，即在t＝0处，测量的温度。在t＝0处，未打开加热元件并且其是凉的。结果，在t＝0处，加热元件的温度不显著地影响测量温度。测量的起始温度因此可以紧密对应于容物的实际温度，因为温度传感器被配置为与容物和加热元件良好热接触。

但是在本发明的其他实施方式中，可以省略测量起始温度的步骤。例如，本发明的特定实施方式可以被设计为与特定类型的材料一起使用，该特定类型的材料典型地在具体温度中存储。在该情况中，控制单元可以被配置为假设起始温度对应于该具体温度。例如，如果系统被设计为从冷冻开始加热食物，则可以假设起始温度是-17℃。如果该系统被设计为加热通常被存储在冰箱中的冷藏食物，则可以假设该起始温度是2℃。如果该系统被设计为加热通常被存储在室温中的食物，则可以假设该起始温度是20℃。

如图6中所示，正在被加热的材料的估计温度在任意点上显示了与实际温度(即测量温度)的良好一致。在本实施方式中，加热的初始阶段的细微偏差是由于被控制单元用来控制加热元件的过头算法。

在校准处理期间，对于每个类型和/或体积的材料可以凭经验确定B的值。具体而言，在校准期间，可以通过直接测量材料的温度获得加热曲线。使用以上方程式，然后可以确定对于实际测量的温度曲线提供最佳拟合的B值。

在本发明的特定实施方式中，控制单元可以被配置为在计算估计温度之前进行等待直到已经记录了预定数量的数据点为止。这可以确保以希望的准确度来计算的估计温度。例如，控制单元可以等待直到已经记录了数百个数据点为止。

在本实施方式中，控制单元可以被配置为以5Hz的采样速率记录关于供应的功率的数据，即控制单元每0.2秒记录正在向加热元件供应的功率的水平。控制单元还可以被配置为在加热元件的近似三个开关循环之后计算估计温度。如图3和4中所示的，在本实施方式中，这些循环具有近似25秒的周期，意味着控制单元在计算估计的温度之前进行等待直到已经记录了近似375个数据为止。控制单元然后以规律的间隔重新计算估计温度，以便有规律地向用户提供已更新的温度估计。

但是，在本发明的其他实施方式中，控制单元可以被配置为仅响应于用户请求显示估计的温度来计算估计的温度。备选地，本发明的其他实施方式可以完全不向用户显示估计的温度，而是可以改为基于估计的温度自动地修改加热操作，例如通过使用反馈环路以维持估计的温度处于恒定值。

现在参考图7，显示了根据本发明的一个实施方式示出用于估计被加热材料的温度的方法的流程图。在步骤S701开始，系统开始加热操作以便将食料加热到希望的温度。接下来，进行到步骤S702，系统监视向加热元件供应的功率。在本实施方式中，监视供应的功率包括周期性地记录当前向加热元件功率的功率的水平。通过记录特定时间周期上的多个值，系统积累了用于示出供应的功率如何随时间改变的数据的集合。

接下来在步骤S703处，系统处理记录的关于供应的功率数据，以便计算供应的功率随时间改变的速率。在本实施方式中，该步骤包括向记录的数据应用滑动平均滤波，以便基本上平滑由于功率被周期性地开关的大的波动。在应用滑动平均滤波之后，系统计算对于滤波功率曲线(参见图5)提供最佳拟合的直线的斜率。

接下来在步骤S704处，系统查询存储在存储器中的查找表，以便找出与步骤S703中计算的速率相对应的热参数B的值。最后，在步骤S705中，系统使用该获取的B值来计算正在被加热的材料的估计的当前温度。系统然后可以向用户显示估计的温度。在特定实施方式中，除了显示估计的温度之外，或者取代显示估计的温度，可以使用该估计的温度来调整加热元件的控制以便将被加热材料准确地维持在希望的温度。

现在参考图8，显示了根据本发明的一个实施方式示出加热操作期间的温度下降的图表。该加热操作在许多方面类似于更早关于图3和图4所描述的加热操作，并且因此省略它的详细描述以便维持简洁。简要地说，图8示出了用于显示加热操作期间加热元件的温度的第一曲线801以及用于显示正在被加热的材料的测量的温度的第二曲线802。

在本实施方式中，在大约500秒处，正在被加热的材料的温度突然降低大约5℃。这是由于较冷的材料到加热容器的添加。此外如图8中所示，仅通过监视加热元件的温度(参见第一曲线801)不可能检测该温度下降，因为冷材料的添加对于加热元件的温度没有或具有很少影响。但是，如现在参考图9和图10所述的，通过监视向加热元件供应的功率，可以检测到被加热材料的温度中的相应点降低。

图9示出了在图8中所示的加热操作期间向加热元件供应的功率。500秒处的点线指示向正在被加热的材料添加附加的较冷材料的点。由于该添加导致要加热的材料的质量增加以及温度的整体降低，因此变得有必要供应更多的功率以使得该材料向上回到目标温度并且将温度维持在目标温度。因此在大约500秒处的较冷的材料的添加之后，紧接着向加热元件供应的功率的脉冲频率的增加。

图10示出了通过向图9中所示的数据应用滑动平均滤波得到的用于图8中所示的加热操作的滤波功率曲线。紧接着在大约500秒处的较冷的材料的添加之后，在滤波功率信号中存在显著的增加。因此即使设置用于控制加热元件的温度温度传感器不够灵敏以致不能直接检测到温度下降，系统也能够检测到温度下降并且控制显示器以向用户指示温度下降。

在检测温度下降之后，系统可以重新计算估计的温度。在该实施方式中，控制单元被配置为在检测到温度下降之后进行等待直到已经完成电源的一个开关循环为止。在该点上，对于来自检测到温度下降的点之前和之后的点的数据应用滑动平均滤波，并且基于结果滤波功率曲线计算估计的温度。

因此，虽然控制单元可以在计算估计温度之前在加热操作的开始处等待若干开关周期，但是当检测到温度下降时可以更加快速地计算更新的温度。这是因为在温度下降之前的供应的功率数据是可用的，而在加热操作开始之前没有该数据可用。

作为一个示例，控制单元可以被配置为通过假设热参数B的值从温度下降之前开始未改变，在温度下降之后立即计算新估计温度。随时累积更多的数据，控制单元可以在温度下降之后(例如在紧接着温度下降的3个开关循环之后)重新计算斜率，并且获取热参数B的更新的值。

现在参考图11，示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的系统1100。在图11中为了清楚起见，将诸如控制单元、电源、显示器、存储器和开关单元(参见图2)显示为单个控制块1105。系统1100包括形成有用于容纳容器1102的凹进处的主体1101，容器1102保持要烹饪的食料。在本实施方式中，容器1102与主体1101分开地形成，因而可以移除该容器以便例如允许轻易地清空并且清洁该容器。但是，在其他实施方式中，容器可以与主体一体形成。诸如图11中所示的系统可以提供的优势在于主体1101可以被适配为仅容纳特定的容器1102。这样，其可以确保在加热操作期间一直使用相同的容器1102，并且因此可以针对该具体容器1102准确地校准该系统。因此，可以改善可以被用来计算正在被加热的材料(即食料1103)的当前温度的准确性，因为该容器的热属性可以实质上是恒定的，并且因此可以将滤波功率曲线的斜率(参见图5)的任意改变归因于食料1103。

现在参考图12，示出了根据本发明的一个实施方式的系统。在本实施方式中，该系统的加热表面1201包括诸如电灶的烹饪表面，并且容器1207包括炖锅。该系统可以允许使用多个不同的容器。由于测量的滤波功率曲线(参见图5)的斜率可能依赖于容器的热属性以及正在被加热的材料，所以在特定实施方式中，可以将该系统限制为与来自具体炊具范围的容器一起使用，其中在该范围中不同的容器被配置为具有类似的热属性。

现在参考图13，示出了根据本发明的一个实施方式的系统。该系统类似于图12中所示的系统，并且区别在于容器1307包括用于经由无线数据连接1303向控制块1305发射关于容器1307的信息的RFID标签1302。该系统可能适用于与多个不同的容器一起使用，其中每个容器实质上具有不同的热属性。RFID标签1302可以存储用于识别具体容器1307的信息，或者用于提供关于容器1307的热属性的具体信息的信息。控制块1305可以从RFID标签1302接收该信息并且基于接收的信息解释测量的滤波功率曲线(参见图5)的斜率。例如在该系统的配置期间，查找表可以设置为具有与不同种类的容器相对应的多个数据，其中，RFID标签1302提供用于识别具体容器1307所属的种类的信息。控制块1305然后可以被配置为在查找表的与所识别种类相对应的具体部分中进行搜索。

该系统可以提供的优势在于即使使用了具有实质上不同的热属性的容器，该系统可能仍然能够通过接收可用于识别正在被使用的具体容器的信息，来准确地计算正在被加热的材料的估计的当前温度。虽然在本实例中将该信息存储在RFID标签中，但是本领域技术人员将认识到可以使用其他配置。例如，容器1307可以设置由金属对金属接触，以便形成控制块1305与容器1307中的存储器单元之间的直接有线连接。

虽然上文描述了本发明的特定实施方式，但是对于本领域技术人员而言，落入由权利要求所定义的本发明的范围之中的许多变化和修改是可行的。

例如，已经描述了通过根据加热元件的测量温度重复地打开或关闭到电源的连接来控制加热元件的本发明的实施方式。但是，在其他实施方式中，可以使用可变的电源，在该情况中，可以省略开关单元，并且控制单元可以直接控制电源。在该实施方式中，能够从供应的功率对时间曲线直接计算斜率，并且因此省略应用滑动平均滤波的步骤。此外，无需等待若干开关循环以及应用滑动平均滤波来生成可被用于计算斜率的平滑曲线。因此，与使用开关电源的实施方式相比，能够在加热操作中更早地并且在温度下降之后更迅速地计算估计的温度。

另外，已经描述了靠近加热元件提供温度传感器以便测量加热元件的温度的本发明的实施方式。但是在其他实施方式中，温度传感器可以不直接测量加热元件自身的温度。例如，当由空气间隙分隔温度传感器与加热元件时，温度传感器可能测量到略低于加热元件的温度的温度。只要在校准期间和在正常使用期间在类似的位置感测到该温度，就解决该差异并且该差异可能不会不利地影响估计温度的准确性。

此外，虽然关于烹饪器具描述了本发明的实施方式，但是在其他实施方式中被加热的材料可以不是食料。例如本发明的一个实施方式可以包括面膜蒸汽机，其中被加热的材料包括水。总体而言，本发明的实施方式可以允许估计任意被加热材料的温度。

动词“包括”以及它的词性变化的使用不排除出现除了权利要求中或描述中所声明的那些元素之外的其他元素的。在元素或步骤之前的不定冠词“一”或“一个”的使用不排除出现多个该元素或步骤。要将附图和说明书视为仅仅是示例性的而不是限于该主题。不应当将权利要求中的任意附图标记理解为限制其范围。

Claims

1.一种用于估计正在被加热的材料的温度的方法，所述方法包括：

根据测量的温度向加热元件供应电功率；

计算所述供应的电功率的量随时间改变的速率；

将所述计算的速率与所述速率的多个已知值进行比较，以便通过查询存储器来确定与所述正在被加热的材料的热属性相关的参数的值，所述速率的所述已知值与所述参数的对应已知值一起被存储在所述存储器中；以及

基于所述确定的所述参数的值来计算估计的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中向所述加热元件供应电功率包括根据所述测量的温度，重复地打开并且关闭所述供应的电功率。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

在计算所述供应的电功率的量随时间改变的速率之前，对记录的关于所述供应的电功率的数据应用滑动平均滤波。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中基于方程式

T = T_{f} + (T_{0} - T_{f}) * \exp (\frac{- 1}{B})

来计算所述估计的温度，其中T是所述估计的温度，T₀是起始温度，T_f是预设温度，t是从加热开始过去的时间，并且B是所述与所述正在被加热的材料的热属性相关的参数。

5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述测量的温度是所述加热元件的温度或所述加热元件与容纳所述正在被加热的材料的容器之间的接口层的温度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述接口层是烹饪表面。

7.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中向所述加热元件供应电功率包括供应电功率以便将所述测量的温度的值维持在预定温度范围之内。

8.根据权利要求1、2或3所述的方法，还包括：

通过检测所述计算的所述供应的电功率的量随时间改变的速率中的改变，来检测所述正在被加热的材料的温度下降。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

基于在所述温度下降之前和之后记录的关于所述供应的电功率的数据，在检测所述温度下降之后重新计算所述估计的温度。

10.一种用于估计正在被加热的材料(208；1103)的温度的装置，所述装置包括：

容器(207；1102)，被配置为容纳所述被加热的材料；

加热元件(202)；

电源(204)，被配置为向所述加热元件供应电功率；

温度传感器(203)，被配置为测量温度；

存储器(210)；以及

控制单元(205)，被配置为根据所述测量的温度来控制到所述加热元件的电功率的供应，

其中所述控制单元包括：

第一计算器，被配置为计算供应的电功率的量随时间改变的速率；

比较器，被配置为将所述计算的速率与所述速率的多个已知值进行比较，以便通过查询所述存储器来确定与所述正在被加热的材料的热属性相关的参数的值，所述速率的所述已知值与所述参数的对应已知值一起被存储在所述存储器中；以及

另一个计算器，被配置为基于所述确定的所述参数的值来计算估计的温度。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括：连接在所述电源与所述加热元件之间的开关单元(209)，所述开关单元是在开状态与关状态之间可切换的，在所述开状态中，向所述加热元件供应电功率，并且在所述关状态中，不向所述加热元件供应电功率，

其中所述控制单元被配置为根据所述测量的温度，重复地在所述开状态与所述关状态之间开关所述开关单元。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述控制单元还被配置为在计算所述供应的电功率的量随时间改变的速率之前，对记录的关于所述供应的电功率的数据应用滑动平均滤波。

13.根据权利要求10、11或12所述的装置，其中靠近所述加热元件布置所述温度传感器，以便测量所述加热元件的温度或所述加热元件与所述容器之间的接口层(201)的温度。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述接口层(201)是烹饪表面。

15.根据权利要求10、11或12所述的装置，其中所述控制单元被配置为向所述加热元件供应电功率，以便将所述测量的温度的值维持在预定温度范围之内。

16.根据权利要求10、11或12所述的装置，其中所述控制单元被配置为通过检测所述计算的所述供应的电功率的量随时间改变的速率中的改变，来检测所述正在被加热的材料的温度下降。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述控制单元被配置为基于在所述温度下降之前和之后记录的关于所述供应的电功率的数据，在检测所述温度下降之后重新计算所述估计的温度。