具有辅助充电器的焊接系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明总体上涉及焊接系统，并且更具体而言，涉及具有辅助充电器的混合发动机驱动的焊接系统。
[0002]在许多行业和应用中，焊接已经成为一种日益普遍的过程。因此，各种焊接应用(例如，建造和造船)可需要便携的且易于运输到偏远焊接地点的焊接设备。因此，在一些情况下，通常期望此类焊接设备作为远离电网或其他主电源的独立的单元可操作。因此，现已开发了多种利用替代电源(例如，电池)的焊接系统。此外，在焊接操作期间，一些焊接负荷需求可能较低(例如，低于150安培)，并且为了满足此类较低的负荷需求，启动发动机-发电机单元。然而，通过启动发动机-发电机单元来满足此类较低的负荷需求通常效率较低。因此，需要能克服此类缺点的混合焊接系统。
【发明内容】
[0003]在一个示例性实施例中，焊接系统包括发动机，所述发动机配置为驱动发电机以产生第一电力输出。焊接系统还包括电池，所述电池配置为放出能量以产生第二电力输出。此外，焊接系统包括与电池和发电机耦接的辅助充电器。辅助充电器配置为当第一和第二电力输出从基本负荷减少时维持电池的浮充电。
[0004]在另一个实施例中，混合焊接供电单元包括与电池耦接的辅助充电器。辅助充电器配置为当由混合焊接供电单元产生的电力输出从基本负荷减少时维持电池的浮充电。
[0005]在另一个实施例中，方法包括当由混合焊接供电单元产生的电力输出从基本负荷减少时维持混合焊接供电单元的电池的浮充电。
【附图说明】
[0006]当参考附图阅读以下详细说明时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。在整个附图中，相同的标记代表相同的部件，其中:
[0007]图1是示例性混合焊接系统的立体图，所述混合焊接系统起到为焊接操作和/或辅助设备供电、控制和提供耗材的作用；
[0008]图2是图1中的混合供电单元的示意图；
[0009]图3示出了图2中混合供电单元的电池的充电周期的多个充电阶段；
[0010]图4是图2中的混合供电单元的示意图，其中，辅助充电器利用来自混合供电单元的发动机的交流发电机的电力来维持电池的浮充电；
[0011 ] 图5是图2中的混合供电单元的示意图，其中，所述辅助充电器利用来自公用电源的电力来维持电池的浮充电；
[0012]图6是图2中的混合供电单元的示意图，其中，所述辅助充电器利用来自工作车辆的电力来维持电池的浮充电；以及
[0013]图7示出了多个能源中的任何一个能源如何向辅助充电器提供电力，以用于维持电池的浮充电的目的。
【具体实施方式】
[0014]如下文所详述的，提供了具有辅助充电器的焊接系统的实施例。具体来说，辅助充电器配置为维持电池的浮充电。更具体地，当由电池或通过发动机驱动的发电机产生的电力从基本负荷降低时，辅助充电器维持电池的浮充电。在某些实施例中，被辅助充电器用于维持浮充电的电力接收自发动机的交流发电机、公用电源(例如电网)、工作车辆的电力系统，或以上的组合。在某些实施例中，控制器可用于选择性地控制这些电源的哪些可被辅助充电器用于维持浮充电。
[0015]现转向附图，图1是示例性混合焊接系统10的立体图，所述混合焊接系统起到为焊接操作和/或辅助设备供电、控制和提供耗材的作用。混合焊接系统10包括建立在机柜或外壳14中的混合供电单元12。在一些实施例中，混合焊接系统10可配置为允许混合供电单元12相对容易地从一处移动到另一处，或者可设计为总体静态的系统。此外，混合焊接系统10可设计用于现场操作，在这种情况下，混合焊接系统10可包括提供所需电力且经过适当调制用于给定焊接操作的发动机-发电机单元、燃料电池和在外壳14内的能量存储装置中的至少一个。混合焊接系统10的实施例可设计为在接近于公用电源中的一个或多个电源或远离此类电源使用的情况下使用。因此，在一些实施例中，混合供电单元12可以通信地耦接至附加系统部件，例如壁式电源插座、电池、发动机驱动的电源等。然而，在其他实施例中，混合供电单元12可以适于作为独立的单元操作，以在与附加电源隔离的情况下产生焊接操作和/或辅助操作所需的电力。
[0016]混合供电单元12包括控制面板16，通过控制面板16，用户可以经由调节钮18、开关20等控制向焊接操作供应材料，例如电力、保护气体等。当用户经由控制面板16调节焊接参数时，产生了信号，并且该信号被混合供电单元12内的控制器接收。混合供电单元12的控制器根据这些输入实施期望的焊接操作。例如，在一个实施例中，控制器可以实施适用于与MIG焊接操作一起使用的恒压机制和送丝。
[0017]电极组件22从混合供电单元12延伸至焊缝位置。第一电缆24和焊接电极26作为电极组件22的部件耦接至混合供电单元12。电极26可以是适合于各种焊接过程的任意电极。例如，电极26可设置于适合于金属惰性气体保护焊(MIG)操作的焊炬中，设置于适合于焊条焊接操作的托管架中等。从混合供电单元12延伸至焊缝的工作组件28包括终止于工作引线夹32的第二电缆30。在操作期间，工作引线夹32 —般连接至工件34以闭合电极26、工件34和混合供电单元12之间的电路，从而确保适当的电流流动。也就是说，当焊接操作员将电极26的端部接触或者紧密地靠近工件34时，通过电缆24和30、电极26、工件34和夹32的电路形成，以在电极端部和工件34之间形成电弧。
[0018]图2是图1中的混合供电单元12的示意图。如图所示的，混合供电单元12包括控制器36、包括发动机40和发电机42的发动机-发电机单元38、辅助充电器44、电池46、转换器48和焊接电力转换器50。混合供电单元12包括耦接至辅助输出52的输出终端、示出为焊炬的焊接输出26以及接地(或共用)32。
[0019]在所示的实施例中，发动机-发电机单元38和电池46分别耦接至单独的电力转换器、焊接电力转换器50和转换器48。然而，在其他实施例中，单个电力转换器可配置为接收来自发动机-发电机单元38和电池46两者的电力，并且配置为将此进线电力转换为一个或多个合适的电力输出。进一步地，所示的实施例示出了发动机-发电机单元38、焊接电力转换器50、电池46以及容纳在单个机械外壳中的转换器48。然而，在其他实施例中，此类部件可能会以多种合适方式中的任何一种一起耦接至机械外壳中。例如，在一个实施例中，发动机-发电机单元38可与焊接电力转换器50親接在一个外壳中，并且电池46和转换器48可容纳在另一个机械外壳中。在此种实施例中，单独的机械外壳可经由通过焊接环境的电缆耦接。
[0020]在操作中，正如下文所详述的，混合供电单元12配置为满足焊接操作的指令的电力水平。此指令的电力输出水平可根据电流强度、电压强度、焊丝类型、送丝速度、焊条直径等中的一个或多个进行指令。因此，发动机40配置为驱动发电机42以产生电力，所述电力可用于提供辅助输出52，用于经由辅助充电器44为电池46充电，和/或用于经由焊接电力转换器50为焊接输出供电。在一些实施例中，发动机40的额定功率可能低于约75马力，低于约55马力，低于约45马力，低于约35马力，低于约25马力，低于约15马力或者低于约5马力。例如，对于高电力焊接操作(例如，切割或气刨操作)，发动机40的额定功率可高达75马力，从而发动机40配置为满足焊接操作的高电力需求。
[0021]此外，电池46配置为放电以产生电力，所述电力可经由转换器48输送至焊炬26和/或通过合适的转换器输送至切割和/或气刨焊炬和/或辅助电力(例如，输送至合成辅助输出)。控制器36配置为接收与过程操作有关的输入(例如，传感器反馈、人工输入等)，并且配置为从发动机-发电机单元38和电池46中获取电力以按需产生电力。例如，此类实施例可能适用于低频率、高峰值电力需求的情况，在所述情况中，发动机-发电机输出通过能量存储装置输出补充。在此类实施例中，能量存储装置可能在较低的电力需求的情况下从发动机-发电机单元38重新充电或者当发动机-发电机单元38关闭时从另一个电源重新充电。
[0022]正如下文所更详细描述的，混合供电单元12配置为确保混合焊接系统10能在长时间休止后一经要求即能提供充足的焊接电力。在某些操作条件下，混合供电单元12需要提供的电力可能比发动机-发电机单元38能够单独产生的电力更多。例如，当混合供电单元12满负荷操作时，混合供电单元12在一定程度上放出存储在电池46内的电力。因此，发动机-发电机单元38必须在焊接完成之后运行一段时间，以重新为电池46充满电。
[0023]电池46的充电周期通常具有多个阶段56、58、60。例如，图3示出了电池46的充电周期的多个充电阶段。在第一阶段56 (例如，“恒流充电”阶段)中，向电池4