至少一个来自动地调整流过场绕组的电流的水平。在某些实施方案中，所述方法进一步包括以下步骤:由所述场控制器选择第一场电流水平和第二场电流水平中的一个作为流过所述场电流绕组的所述电流的水平，所述第一场电流水平对应于所述电池的第一再充电率，所述第二场电流水平对应于所述电池的第二再充电率，其中所述第一场电流水平大于所述第二场电流水平并且所述第一再充电率快于所述第二再充电率。在进一步的实施方案中，在所述焊接操作期间所述第一再充电率超过所述电池的放电率，并且在所述焊接操作期间所述第二再充电率近似等于所述电池的所述放电率。在进一步的实施方案中，所述开关式电源转换器包括整流器、开关电路以及连接所述整流器和所述开关电路的DC母线，其中所述电池被连接到所述DC母线，并且归因于以所述第一场电流水平通过所述场绕组的所述电枢绕组的激励的所述DC母线的电压水平大于归因于以所述第二场电流水平通过所述场绕组的所述电枢绕组的激励的所述DC母线的所述电压水平。在进一步的实施方案中，所述方法包括通过场控制器监测环境温度的步骤，其中场控制器基于环境温度选择对应于电池的第一再充电率的第一场电流水平和对应于电池的第二再充电率的第二场电流水平中的所述一个。在进一步的实施方案中，所述方法包括通过场控制器监测电池温度的步骤，其中场控制器基于电池温度选择对应于电池的第一再充电率的第一场电流水平和对应于电池的第二再充电率的第二场电流水平中的所述一个。
[0014]附图简要说明
[0015]图1是示例性混合供电的电弧焊接系统的示意图；
[0016]图2是示例性混合供电的电弧焊接系统的示意图；
[0017]图3是示例性混合供电的电弧焊接系统的示意图；
[0018]图4是示例性混合供电的电弧焊接系统的一部分的示意图；以及
[0019]图5是控制电池再充电的示例性方法的流程图。
[0020]发明的详细描述
[0021 ] 本发明涉及具有用于将电功率供应到焊机的发电机和电池组二者的混合供电的电弧焊机。现在将参照附图描述本发明，其中相似的参考编号被用来在通篇中用于相似的要素。将理解的是，各种附图不必以彼此按比例的方式来绘制，在给定的附图内也同样是这样，并且特别地，部件的尺寸被任意地绘制，以便于对附图的理解。在下面的说明书中，出于解释说明的目的，许多具体的细节被阐述以提供对本发明的深入理解。然而，可以为明显的是，本发明可以被实践而不需要这些具体的细节。附加地，本发明的其他实施方案是可能的并且本发明能够以除了如所描述的方式之外的方式被实践和实施。在描述本发明中采用的术语和短语是出于促进对本发明的理解的目的，并且不应该被认为是限制性的。
[0022]如本文所使用的，术语“焊接”指的是电弧焊接工艺。示例性电弧焊接工艺包括焊条电弧焊(SMAW)(例如，手工焊(stick welding))、药芯焊丝弧焊(FCAW)以及其他焊接工艺例如气体保护金属极弧焊(GMAW)、气体保护钨极电弧焊(GTAW)等等。
[0023]示例性混合供电的电弧焊接系统10在图1中被示意性示出。焊接系统10包括由引擎14驱动的发电机12，由此形成引擎发电机。示例性引擎包括柴油引擎、汽油引擎、液化石油气引擎等等。发电机12产生电能用于对焊接电源供应器16(下文中的“焊机”)供电。发电机12被示意性示出为同步三相交流发电机。然而，发电机不需要是同步三相交流发电机。例如，如果期望的话，发电机可以是单相交流发电机或DC发电机。
[0024]混合供电的电弧焊接系统10进一步包括电池18，所述电池18被可操作地连接到焊机16用于对焊机供电。电池18典型地具有电池组的形式，所述电池组包括多个连接的电池，以便提供适合于电弧焊接的DC电压水平(例如，80-100VDC)。如本文所使用的术语“电池”指的是各个电池以及电池组(例如，串联的多个电池)二者。当执行焊接操作时，焊机16可以单独由引擎发电机、单独由电池18或者同时由发电机和电池供电。焊接操作在图1中被示意性示出为在焊接电极22(可消耗的或非可消耗的)和工件24之间延伸的电弧20。因此，引擎发电机和电池可以同时将必需的电能供应到焊机以产生电弧20。
[0025]混合供电的电弧焊接系统相对于常规发电机供电的焊机可以提供多种优点。例如，当在室内焊接时，仅使用电池功率而不操作引擎来焊接可以是合乎期望的。进一步地，相比于常规发电机供电的系统，较小的引擎通常可以在混合系统中使用而仍然递送相同的最大焊接电流，因为最大焊接电流将至少部分地由电池组供应。较小的引擎与较大的引擎相比可以是相当便宜的。例如，较大的引擎与较小的引擎相比可以具有更昂贵的排放控制。在美国，采用25HP及以上的柴油引擎的焊机将必须遵守环境保护署的第四阶段最终排放(Tier 4 Final (T4F))条例。鉴于与要求满足T4F条例的排放控制相关联的成本，保持发电机低于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]如下面将详细描述的，引擎发电机被配置来经由焊机16内的DC母线电压对电池18充电，并且该充电通过调节发电机的激励场(下文中的“场”)来控制。通过调节发电机的场来控制电池充电，对附加的专用充电电路的需要被降低。发电机的场将通过适当的场控制电路来控制，以控制发电机的输出电压，不管电池18是否存在。焊接系统10利用场控制电路，使用它再控制电池充电，由此最小化对附加的充电电路的需要。
[0027]混合供电的电弧焊接系统10的更详细的示意图在图2中被示出。发电机中的三个电枢绕组26、28、30将电功率供应到焊机内的开关式电源转换器32。电枢绕组26、28、30将典型地被设置在发电机的定子部分，用于通过旋转场进行激励。场绕组52可以被设置在转子部分，用于产生旋转激励场。可替换地，如果期望的话，电枢绕组可以被设置在转子部分而场绕组可以被设置在定子部分。
[0028]焊机16(图1)包括开关式电源转换器32。示例性开关式电源转换器32包括DC斩波器、逆变器等等。来自发电机的AC功率由电源转换器内的整流器34整流。来自整流器34的DC输出供应焊机的DC母线37。DC母线37又将电功率供应到开关电路例如斩波器或逆变器36。DC母线37又将再充电功率从引擎发电机供应到电池18，并且接收来自电池的DC功率以供应斩波器/逆变器36。
[0029]来自斩波器/逆变器36的电引线38、40为电弧焊接电流提供完整的电路。电弧焊接电流从斩波器/逆变器36通过电极22、跨电弧20并且通过工件24流动。焊接电极22经由电引线38、40被可操作地连接到开关式电源供应器32，以接收来自开关式电源转换器的电能(如由引擎发电机和/或电池所供应的)用于产生电弧20。
[0030]焊接系统10包括焊接波形控制器42。焊接波形控制器42被可操作地连接到开关式电源转换器32并且将波形控制信号44提供到开关式电源转换器32。焊接波形控制器42经由波形控制信号44控制开关式电源转换器32的输出，以获得期望的焊接波形、焊接电压、焊接电流等。焊接波形控制器42经由反馈信号监测焊接工艺的各种方面。例如，电流传感器(例如电流变压器(CT)46或分流器)可以将焊接电流反馈信号提供到焊接波形控制器42，并且电压传感器48可以将焊接电压反馈信号提供到控制器。
[0031]焊接波形控制器42可以是电子控制器并且可以包括处理器。焊接波形控制器42可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑电路等等中的一个或更多个。焊接波形控制器42可以包括储存程序指令的存储器部分(例如，RAM或ROM)，所述程序指令导致处理器提供本文中赋予它的功能。
[0032]除了焊接波形控制器42之外，焊接系统10包括场控制器50。场控制器50被连接到发电机的场绕组并且主动地控制场绕组52中的电流(If)，以由此控制产生的DC母线37电压。通过调整或调节场电流If的水平，发电机的电压输出可以被控制，以由此控制DC母线37电压。通过场绕组52以各种场电流1{水平对电枢绕组26、28、30的激励导致DC母线37的各自的各种不同的电压水平。场控制器50使用它根据场电流1{控制DC母线37电压的能力来再控制电池18从DC母线37的再充电。就是说，场控制器50通过控制场电流If来控制电池再充电。当引擎发电机正在操作时，在焊接期间或者在焊接操作之间，场控制器50可以控制或调整场电流If的水平来导致电池18被再充电或者停止被再充电。在场电流If的某些水平，产生的DC母线电压将是足够高的，以对电池18再充电。在场电流I f的较低水平，产生的DC母线电压将太低而不对电池18充电。场控制器50控制场电流If的水平来控制电池18是否被再充电以及电池有多迅速地被再充电。
[0033]场控制器50可以在电池再充电期间基于再充电期间的电池电压和/或电池电流来自动地调整或控制场电流的水平。场控制器50经由电压传感器54监测电池电压并且经由电流传感器(CT 56)监测电池电流Ib。电压传感器54和电流传感器分别将对应于电池电压和电池电流的信号输出到场控制器50。场控制器50可以在焊机的正常操作期间以及在电池18正在由引擎发电机再充电时监测该信号。场控制器50可以确定电池18何时正在放电(例如，在焊接操作期间供应电功率)以及电池何时正在通过电池电流流动的方向充电。场控制器50还可以经由电压传感器58监测DC母线37电压。场控制器50可以调整场电流If来调节DC母线37电压和/或电池充电电流I b。
[0034]场控制器50可以在给定的场电流范围内调整场电流If。在场电流范围的低的端，产生