至少一個來自動地調(diào)整流過場繞組的電流的水平。在某些實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:由所述場控制器選擇第一場電流水平和第二場電流水平中的一個作為流過所述場電流繞組的所述電流的水平，所述第一場電流水平對應(yīng)于所述電池的第一再充電率，所述第二場電流水平對應(yīng)于所述電池的第二再充電率，其中所述第一場電流水平大于所述第二場電流水平并且所述第一再充電率快于所述第二再充電率。在進(jìn)一步的實施方案中，在所述焊接操作期間所述第一再充電率超過所述電池的放電率，并且在所述焊接操作期間所述第二再充電率近似等于所述電池的所述放電率。在進(jìn)一步的實施方案中，所述開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器包括整流器、開關(guān)電路以及連接所述整流器和所述開關(guān)電路的DC母線，其中所述電池被連接到所述DC母線，并且歸因于以所述第一場電流水平通過所述場繞組的所述電樞繞組的激勵的所述DC母線的電壓水平大于歸因于以所述第二場電流水平通過所述場繞組的所述電樞繞組的激勵的所述DC母線的所述電壓水平。在進(jìn)一步的實施方案中，所述方法包括通過場控制器監(jiān)測環(huán)境溫度的步驟，其中場控制器基于環(huán)境溫度選擇對應(yīng)于電池的第一再充電率的第一場電流水平和對應(yīng)于電池的第二再充電率的第二場電流水平中的所述一個。在進(jìn)一步的實施方案中，所述方法包括通過場控制器監(jiān)測電池溫度的步驟，其中場控制器基于電池溫度選擇對應(yīng)于電池的第一再充電率的第一場電流水平和對應(yīng)于電池的第二再充電率的第二場電流水平中的所述一個。
[0014]附圖簡要說明
[0015]圖1是示例性混合供電的電弧焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0016]圖2是示例性混合供電的電弧焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖3是示例性混合供電的電弧焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖4是示例性混合供電的電弧焊接系統(tǒng)的一部分的示意圖；以及
[0019]圖5是控制電池再充電的示例性方法的流程圖。
[0020]發(fā)明的詳細(xì)描述
[0021 ] 本發(fā)明涉及具有用于將電功率供應(yīng)到焊機(jī)的發(fā)電機(jī)和電池組二者的混合供電的電弧焊機(jī)?，F(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中相似的參考編號被用來在通篇中用于相似的要素。將理解的是，各種附圖不必以彼此按比例的方式來繪制，在給定的附圖內(nèi)也同樣是這樣，并且特別地，部件的尺寸被任意地繪制，以便于對附圖的理解。在下面的說明書中，出于解釋說明的目的，許多具體的細(xì)節(jié)被闡述以提供對本發(fā)明的深入理解。然而，可以為明顯的是，本發(fā)明可以被實踐而不需要這些具體的細(xì)節(jié)。附加地，本發(fā)明的其他實施方案是可能的并且本發(fā)明能夠以除了如所描述的方式之外的方式被實踐和實施。在描述本發(fā)明中采用的術(shù)語和短語是出于促進(jìn)對本發(fā)明的理解的目的，并且不應(yīng)該被認(rèn)為是限制性的。
[0022]如本文所使用的，術(shù)語“焊接”指的是電弧焊接工藝。示例性電弧焊接工藝包括焊條電弧焊(SMAW)(例如，手工焊(stick welding))、藥芯焊絲弧焊(FCAW)以及其他焊接工藝?yán)鐨怏w保護(hù)金屬極弧焊(GMAW)、氣體保護(hù)鎢極電弧焊(GTAW)等等。
[0023]示例性混合供電的電弧焊接系統(tǒng)10在圖1中被示意性示出。焊接系統(tǒng)10包括由引擎14驅(qū)動的發(fā)電機(jī)12，由此形成引擎發(fā)電機(jī)。示例性引擎包括柴油引擎、汽油引擎、液化石油氣引擎等等。發(fā)電機(jī)12產(chǎn)生電能用于對焊接電源供應(yīng)器16(下文中的“焊機(jī)”)供電。發(fā)電機(jī)12被示意性示出為同步三相交流發(fā)電機(jī)。然而，發(fā)電機(jī)不需要是同步三相交流發(fā)電機(jī)。例如，如果期望的話，發(fā)電機(jī)可以是單相交流發(fā)電機(jī)或DC發(fā)電機(jī)。
[0024]混合供電的電弧焊接系統(tǒng)10進(jìn)一步包括電池18，所述電池18被可操作地連接到焊機(jī)16用于對焊機(jī)供電。電池18典型地具有電池組的形式，所述電池組包括多個連接的電池，以便提供適合于電弧焊接的DC電壓水平(例如，80-100VDC)。如本文所使用的術(shù)語“電池”指的是各個電池以及電池組(例如，串聯(lián)的多個電池)二者。當(dāng)執(zhí)行焊接操作時，焊機(jī)16可以單獨由引擎發(fā)電機(jī)、單獨由電池18或者同時由發(fā)電機(jī)和電池供電。焊接操作在圖1中被示意性示出為在焊接電極22(可消耗的或非可消耗的)和工件24之間延伸的電弧20。因此，引擎發(fā)電機(jī)和電池可以同時將必需的電能供應(yīng)到焊機(jī)以產(chǎn)生電弧20。
[0025]混合供電的電弧焊接系統(tǒng)相對于常規(guī)發(fā)電機(jī)供電的焊機(jī)可以提供多種優(yōu)點。例如，當(dāng)在室內(nèi)焊接時，僅使用電池功率而不操作引擎來焊接可以是合乎期望的。進(jìn)一步地，相比于常規(guī)發(fā)電機(jī)供電的系統(tǒng)，較小的引擎通常可以在混合系統(tǒng)中使用而仍然遞送相同的最大焊接電流，因為最大焊接電流將至少部分地由電池組供應(yīng)。較小的引擎與較大的引擎相比可以是相當(dāng)便宜的。例如，較大的引擎與較小的引擎相比可以具有更昂貴的排放控制。在美國，采用25HP及以上的柴油引擎的焊機(jī)將必須遵守環(huán)境保護(hù)署的第四階段最終排放(Tier 4 Final (T4F))條例。鑒于與要求滿足T4F條例的排放控制相關(guān)聯(lián)的成本，保持發(fā)電機(jī)低于25HP可以是合乎期望的。因此，降低引擎的尺寸可以是有益的。
[0026]如下面將詳細(xì)描述的，引擎發(fā)電機(jī)被配置來經(jīng)由焊機(jī)16內(nèi)的DC母線電壓對電池18充電，并且該充電通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的激勵場(下文中的“場”)來控制。通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的場來控制電池充電，對附加的專用充電電路的需要被降低。發(fā)電機(jī)的場將通過適當(dāng)?shù)膱隹刂齐娐穪砜刂?，以控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，不管電池18是否存在。焊接系統(tǒng)10利用場控制電路，使用它再控制電池充電，由此最小化對附加的充電電路的需要。
[0027]混合供電的電弧焊接系統(tǒng)10的更詳細(xì)的示意圖在圖2中被示出。發(fā)電機(jī)中的三個電樞繞組26、28、30將電功率供應(yīng)到焊機(jī)內(nèi)的開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器32。電樞繞組26、28、30將典型地被設(shè)置在發(fā)電機(jī)的定子部分，用于通過旋轉(zhuǎn)場進(jìn)行激勵。場繞組52可以被設(shè)置在轉(zhuǎn)子部分，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)激勵場?？商鎿Q地，如果期望的話，電樞繞組可以被設(shè)置在轉(zhuǎn)子部分而場繞組可以被設(shè)置在定子部分。
[0028]焊機(jī)16(圖1)包括開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器32。示例性開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器32包括DC斬波器、逆變器等等。來自發(fā)電機(jī)的AC功率由電源轉(zhuǎn)換器內(nèi)的整流器34整流。來自整流器34的DC輸出供應(yīng)焊機(jī)的DC母線37。DC母線37又將電功率供應(yīng)到開關(guān)電路例如斬波器或逆變器36。DC母線37又將再充電功率從引擎發(fā)電機(jī)供應(yīng)到電池18，并且接收來自電池的DC功率以供應(yīng)斬波器/逆變器36。
[0029]來自斬波器/逆變器36的電引線38、40為電弧焊接電流提供完整的電路。電弧焊接電流從斬波器/逆變器36通過電極22、跨電弧20并且通過工件24流動。焊接電極22經(jīng)由電引線38、40被可操作地連接到開關(guān)式電源供應(yīng)器32，以接收來自開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器的電能(如由引擎發(fā)電機(jī)和/或電池所供應(yīng)的)用于產(chǎn)生電弧20。
[0030]焊接系統(tǒng)10包括焊接波形控制器42。焊接波形控制器42被可操作地連接到開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器32并且將波形控制信號44提供到開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器32。焊接波形控制器42經(jīng)由波形控制信號44控制開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器32的輸出，以獲得期望的焊接波形、焊接電壓、焊接電流等。焊接波形控制器42經(jīng)由反饋信號監(jiān)測焊接工藝的各種方面。例如，電流傳感器(例如電流變壓器(CT)46或分流器)可以將焊接電流反饋信號提供到焊接波形控制器42，并且電壓傳感器48可以將焊接電壓反饋信號提供到控制器。
[0031]焊接波形控制器42可以是電子控制器并且可以包括處理器。焊接波形控制器42可以包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、特定用途集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、離散邏輯電路等等中的一個或更多個。焊接波形控制器42可以包括儲存程序指令的存儲器部分(例如，RAM或ROM)，所述程序指令導(dǎo)致處理器提供本文中賦予它的功能。
[0032]除了焊接波形控制器42之外，焊接系統(tǒng)10包括場控制器50。場控制器50被連接到發(fā)電機(jī)的場繞組并且主動地控制場繞組52中的電流(If)，以由此控制產(chǎn)生的DC母線37電壓。通過調(diào)整或調(diào)節(jié)場電流If的水平，發(fā)電機(jī)的電壓輸出可以被控制，以由此控制DC母線37電壓。通過場繞組52以各種場電流1{水平對電樞繞組26、28、30的激勵導(dǎo)致DC母線37的各自的各種不同的電壓水平。場控制器50使用它根據(jù)場電流1{控制DC母線37電壓的能力來再控制電池18從DC母線37的再充電。就是說，場控制器50通過控制場電流If來控制電池再充電。當(dāng)引擎發(fā)電機(jī)正在操作時，在焊接期間或者在焊接操作之間，場控制器50可以控制或調(diào)整場電流If的水平來導(dǎo)致電池18被再充電或者停止被再充電。在場電流If的某些水平，產(chǎn)生的DC母線電壓將是足夠高的，以對電池18再充電。在場電流I f的較低水平，產(chǎn)生的DC母線電壓將太低而不對電池18充電。場控制器50控制場電流If的水平來控制電池18是否被再充電以及電池有多迅速地被再充電。
[0033]場控制器50可以在電池再充電期間基于再充電期間的電池電壓和/或電池電流來自動地調(diào)整或控制場電流的水平。場控制器50經(jīng)由電壓傳感器54監(jiān)測電池電壓并且經(jīng)由電流傳感器(CT 56)監(jiān)測電池電流Ib。電壓傳感器54和電流傳感器分別將對應(yīng)于電池電壓和電池電流的信號輸出到場控制器50。場控制器50可以在焊機(jī)的正常操作期間以及在電池18正在由引擎發(fā)電機(jī)再充電時監(jiān)測該信號。場控制器50可以確定電池18何時正在放電(例如，在焊接操作期間供應(yīng)電功率)以及電池何時正在通過電池電流流動的方向充電。場控制器50還可以經(jīng)由電壓傳感器58監(jiān)測DC母線37電壓。場控制器50可以調(diào)整場電流If來調(diào)節(jié)DC母線37電壓和/或電池充電電流I b。
[0034]場控制器50可以在給定的場電流范圍內(nèi)調(diào)整場電流If。在場電流范圍的低的端，產(chǎn)生