CN108736557A - 用电设备及其功率控制装置和功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种用电设备及其功率控制装置和功率控制方法，该装置包括：转换器，其输入端与用电设备的电源适配器的输出端耦合，以将电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；电压采样电路，其输入端与转换器的输出端耦合，以采集转换器的输出电压；电流采样电路，其输入端与转换器的输出端耦合，以采集转换器的输出电流；控制器，其输入端与电压采样电路的输出端以及电流采样电路的输出端耦合，以根据输出电压和输出电流控制转换器维持恒功率输出，从而使转换器以恒功率方式与用电设备的电池组并联供电。本申请实施例可在增强用电设备的适用范围的同时，兼顾用电设备的便携性，从而扩展了用电设备的适用范围。
Description
技术领域
本申请涉及便携式大功率用电设备的功率控制技术领域，尤其是涉及一种用电设备及其功率控制装置和功率控制方法。
背景技术
在高空作业、野外作业、应急救灾等场景下，常用到便携式大功率用电设备(例如电焊机、切割机等)。为适应上述场景，一般这些便携式大功率用电设备内部集成有电池组，以满足在无电网可接入情况下的应用。考虑到其便携性、应用场景和成本，这些大功率用电设备的电池组的续航能力往往有限。
为了延长大功率用电设备的电池组的续航能力，目前还可以通过外接的便携式增程器(例如燃油发电机、燃料电池等)的方式给大功率用电设备的电池组充电。
然而，在实现本申请的过程中，本申请的发明人发现：便携式大功率用电设备设计初衷主要是为了满足高空作业、野外作业、应急救灾等无电网可接入场景下的应用。因此，相对于普通的大功率用电设备(即本身不自带电池组且一般依靠外接电源才能工作的大功率用电设备)，便携式大功率用电设备的额定功率普遍偏低。因此，即使在有电网或增程器可接入的情况下，现有的便携式大功率用电设备也难以输出更大的功率，从而限制了其适用范围。虽然，目前可通过增大锂电池组功率的方式来提升便携式大功率用电设备的输出功率，但这样，锂电池的数量就会增加，会导致便携式大功率用电设备的体积和重量增加，从而降低了便携性。此外，成本和锂电池安全管理的压力也会增加。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种用电设备及其功率控制装置和功率控制方法，以实现在提高用电设备的输出功率，增强用电设备的适用范围的同时，兼顾其便携性。
为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种功率控制装置，包括：
转换器，其输入端与用电设备的电源适配器的输出端耦合，以将所述电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
电压采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电压；
电流采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电流；
控制器，其输入端与所述电压采样电路的输出端以及所述电流采样电路的输出端耦合，以根据所述输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出，从而使所述转换器以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
优选的，所述的恒功率包括所述电源适配器额定功率。
优选的，所述转换器包括：
开关电路，其开关器件的开闭时间受控于所述控制器输出的控制信号，以实现功率控制；
滤波电路，其输入端与所述开关电路的输出端耦合，且其输出端形成所述转换器的输出端。
优选的，所述控制信号包括PWM控制信号、PFM控制信号和PWM-PFM控制信号中的任意一种。
优选的，所述根据输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出，包括：
根据所述输出电压和输出电流确定所述转换器的输出功率；
将所述转换器的输出功率与所述转换器的给定输出功率进行比较，获得比较结果；
根据所述比较结果对所述转换器的输出进行闭环控制，以使所述转换器的输出功率维持在所述给定输出功率。
优选的，所述电池组包括锂电池组。
另一方面，本申请实施例还提供了一种用电设备，包括：
电源适配器；
与所述电源适配器耦合的功率控制装置；以及，
与所述功率控制装置耦合的电池组；
其中，所述功率控制装置包括：
转换器，其输入端与用电设备的电源适配器的输出端耦合，以将所述电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
电压采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电压；
电流采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电流；
控制器，其输入端与所述电压采样电路的输出端以及所述电流采样电路的输出端耦合，以根据所述输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出，从而使所述转换器以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
优选的，所述的恒功率包括所述电源适配器额定功率。
优选的，所述转换器包括：
开关电路，其开关器件的开闭时间受控于所述控制器输出的控制信号，以实现功率控制；
滤波电路，其输入端与所述开关电路的输出端耦合，且其输出端形成所述转换器的输出端。
优选的，所述用电设备还包括：
充电模式选择开关，其输出端与所述控制器的输出端耦合，以使所述控制器根据所述充电模式选择开关输出的充电模式选择信号，相应控制所述转换器是否工作于所述恒功率输出模式。
优选的，所述充电模式选择开关包括以下中的任意一种：
拨动开关、按钮开关、按键开关、微动开关、船型开关、钮子开关、薄膜开关和点开关。
优选的，在有外部电源输入时，所述控制器还用于判断所述用电设备当前是否外接有负载；若外接有负载，则控制所述用电设备启动第一充电模式，否则控制所述用电设备启动第二充电模式；其中，所述第一充电模式包括恒功率充电，所述第二充电模式包括恒电压充电、恒电流充电、或所述恒电压充电和恒电流充电相结合。
优选的，所述用电设备还包括：
至少一个温度传感器，用于采集所述电池组的表面温度；
加热装置，其用于对所述电池组进行加热；
散热装置，其用于对所述电池组进行散热；
对应的，所述控制器还用于获取所述表面温度，并根据所述表面温度相应的控制所述加热装置或所述散热装置的工作状态。
优选的，所述用电设备的输出端设有可控开关，其用于根据所述控制器的控制信号控制所述电池组的放电回路的开闭。
优选的，所述可控开关包括接触器、继电器和晶体管中的任意一种。
优选的，所述用电设备还包括：
显示组件，其与所述控制器耦合，用于实现人机交互。
优选的，所述用电设备包括以下中的任意一种：
便携式焊接设备、便携式切割设备和便携式移动电源。
再一方面，本申请实施例还提供了一种功率控制方法，用于控制用电设备的输出功率，其包括以下步骤：
功率控制装置将所述用电设备的电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
所述功率控制装置采集自身输出的输出电压和输出电流；
所述功率控制装置根据所述输出电压和输出电流控制维持自身恒功率输出，从而以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
优选的，所述的恒功率包括所述电源适配器额定功率。
优选的，所述转换器包括：
开关电路，其开关器件的开闭时间受控于所述控制器输出的控制信号，以实现功率控制；
滤波电路，其输入端与所述开关电路的输出端耦合，且其输出端形成所述转换器的输出端。
优选的，所述根据所述输出电压和输出电流控制维持自身恒功率输出，包括：
根据所述输出电压和输出电流确定自身的输出功率；
确定自身的输出功率与自身的给定输出功率之间的差值；
根据所述差值对自身的输出进行闭环控制，以使自身的输出功率维持在所述给定输出功率。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例维持转换器恒功率输出时，可有效的将用电设备的电源适配器的功率与用电设备的电池组的功率叠加，从而可显著的增大用电设备的输出功率，因此，本申请实施例实现了在提高用电设备的输出功率，增强用电设备的适用范围的同时，兼顾了用电设备的便携性，从而扩展了用电设备的适用范围，增强了用电设备的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请一实施例的用电设备的原理示意图；
图2为本申请另一实施例的用电设备的原理示意图；
图3为本申请另一实施例的用电设备的原理示意图；
图4为本申请另一实施例的用电设备的原理示意图；
图5为本申请另一实施例的用电设备的原理示意图；
图6为本申请一实施例的恒功率充电曲线图；
图7为本申请一实施例的功率控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参考图1所示，本申请实施例的用电设备可以包括电源适配器、与所述电源适配器耦合的功率控制装置、以及与所述功率控制装置耦合的电池组等。其中，所述功率控制装置可以包括转换器、电压采样电路、电流采样电路和控制器。其中：
转换器，其输入端与用电设备的电源适配器的输出端耦合，以将所述电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
电压采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电压；
电流采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电流；
控制器，其输入端与所述电压采样电路的输出端以及所述电流采样电路的输出端耦合，以根据所述输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出，从而使所述转换器以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
在本申请的一些实施例中，所述的用电设备例如可以为便携式焊接设备、便携式切割设备、便携式移动电源等等。
在本申请的一些实施例中，所述电源适配器将外部输入转换成直流电，其中，所述的外部输入例如可以是来自电网或增程器等。
在本申请的一些实施例中，所述电池组可以为锂电池组，所述锂电池例如可以为三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池等动力型锂电池。
在本申请的一些实施例中，所述用电设备的输出端还可以设有可控开关，其用于根据所述控制器的控制信号控制所述电池组的放电回路的开闭。其中，所述可控开关例如可以是接触器、继电器、晶体管等，所述的晶体管例如可以为双极结型晶体管(BJT，BipolarJunction Transistor)、场效应管(FET，Field Effect Transistor)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)等。
在本申请实施例中，所述的恒功率即所述转换器的输出功率恒定(例如恒定输出1000W等)。本申请实施例中，维持所述转换器恒功率输出时，可有效的将用电设备的电源适配器的功率与用电设备的电池组的功率叠加，从而可显著的增大用电设备的输出功率，与现有技术通过增加用电设备的电池组功率的方式相比，本申请实施例实现了在提高用电设备的输出功率，增强用电设备的适用范围的同时，兼顾了用电设备的便携性，降低了用电设备的成本，从而扩展了用电设备的适用范围，增强了用电设备的实用性。此外，在本申请的一个示例性实施例中，当所述的恒功率例如可以为所述电源适配器额定功率，这样可以最大化利用用电设备的转换器的功率，从而有利于显著提高用电设备的输出功率。
结合图2所示，在本申请的一示例性实施例中，所述转换器可以包括开关电路和与其耦合的滤波电路，其中：
开关电路，其开关器件的开闭时间受控于所述控制器输出的控制信号，以实现功率控制。在本申请一些实施例中，所述开关电路具有直流变直流的功能，即所述开关电路可以为DC/DC(Direct Current/Direct Current)转换器，其可具有有直流升压和直流降压两种形式，具体可取决于电源适配器的输出电压和电池组的满电电压的大小：若电源适配器输出电压＞电池组满电电压，则所述开关电路为降压DC/DC转换器；若电源适配器输出电压＜电池组满电电压，则所述开关电路为升压DC/DC转换器。在本申请一些示例性实施例中，所述开关电路例如可以采用如Boost电路、Buck电路、正激电路、反激电路、推挽电路、半桥电路、全桥电路等拓扑结构来实现。此外，所述开关电路中的开关器件例如可以为BJT、FET、IGBT等电子开关器件。
滤波电路，其输入端与所述开关电路的输出端耦合，且其输出端形成所述转换器的输出端。在本申请的一些实施例中，滤波电路可用于将所述开关电路输出的脉动直流电滤波成平滑的直流电，从而可使电压采样、电流采样更为准确、减小纹波、避免对电池组脉冲式充电，降低电磁干扰。
在本申请的一些实施例中，所述根据输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出可以包括以下步骤：
首先，根据所述输出电压和输出电流确定所述转换器的输出功率。电压采样得到所述转换器输出的电压VF，电流采样得到所述转换器输出的电流IF，分别反馈至控制器，控制器根据公式PF＝VF*IF，可得到所述转换器实际输出功率PF。
其次，将所述转换器的输出功率与所述转换器的给定输出功率PS进行比较，获得比较结果。
然后，根据所述比较结果对所述转换器的输出进行闭环控制，以使所述转换器的输出功率维持在所述给定输出功率。在本申请一些实施例中，所述的闭环控制有例如可以通过PID(Proportion Integral Differential，比例积分微分)控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制等实现。在进行所述闭环控制时，所述控制器输出的控制信号例如可以为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制信号、PFM(Pulse FrequencyModulation，脉冲频率调制)控制信号或PWM-PFM(脉冲宽度频率调制)控制信号等。下面以PWM控制信号为例进行说明：
若PF＞PS，表示实际输出功率大于给定输出功率，控制器可减小PWM控制信号的占空比，从而减小开关电路中开关器件的打开时间，在一个周期内，功率变换的时间变小，滤波电路实际输出功率(即转换器的实际输出功率)就会降低，当滤波电路实际输出功率降低至给定输出功率PS时，停止减小PWM制信号的占空比。
若PF＜PS，表示实际输出功率小于给定输出功率，控制器可增加PWM控制信号的占空比，从而增加开关电路中开关器件的打开时间，在一个周期内，功率变换的时间增加，滤波电路实际输出功率(即转换器的实际输出功率)就会上升，当滤波电路实际输出功率上升至给定输出功率PS时，停止增加PWM控制信号的占空比，从而实现恒功率控制。
本申请的一些实施例中，在电源适配器外接外部电源(例如电网或增程器等)，且所述转换器恒定输出为电源适配器额定功率的情况下，当外部连接负载(所述的负载可以为用电设备的工作电路，例如以焊接设备为例，其负载就可以为处于焊接状态弧焊电路)时。用电设备可以工作于以下三种模式之一(以下模式以电源适配器额定输出功率为1000W，电池组额定输出功率为2000W为例)：
①、当负载所需功率小于等于电源适配器额定功率时，电源适配器既可以为电池组充电，同时也可以对负载供电，此时负载所需电源全部由外部电源供应。例如负载实际功率为500W，由于转换器恒定输出1000W，所以在电池组的就分到500W功率充电。结合图6所示，在本申请另一些实施例中，当待电池组充至满电压V0时，转换器的输出还以变为恒压模式，避免电池组过充，以利于延长电池组使用寿命，并且，由于电池组不消耗电量，可以维持用电设备长时间持续工作。其中，所述的恒压模式，即维持转换器的输出电压恒定，由于恒压模式控制原理和恒功率类似，具体请参见上述恒功率控制过程，在此不再赘述。从图6中可以看出，0～t1时间段为恒功率区，转换器的输出电流逐渐下降，转换器的输出电压逐渐上升，通过控制PWM控制信号的占空比使转换器的输出电流和输出电压的乘积保持不变，达到恒功率的目的。t1时刻表示电池组达到满电电压V0，此时开始进入恒压阶段。t1～t2时间段为恒压区，通过控制PWM控制信号的占空比使转换器的输出电压保持不变，转换器的输出电流逐渐下降，避免电池组过充。t2时刻表示转换器的输出电流降低至下限值(例如0.1C，其中C表示电池组安时数，例如电池组为4AH，当充电电流降低至0.4A时，可停止充电)，在此时刻可停止充电。
②、当负载所需功率大于电源适配器额定功率，同时小于等于电池组输出功率时，转换器以恒功率的方式和电池组并联对负载供电，从而增加了用电设备的输出功率。例如，负载实际功率2000W，转换器恒定功率1000W，则由于转换器恒定以额定功率输出，电池组只需对外输出1000W功率就可以了，假设用电设备的负载持续率为50％，则可以一半时间连接负载工作，一半时间断开负载给电池组充电，充放电的功率刚好相等，从而有利于满足用电设备的持续工作的需求。
③当负载所需功率大于电池组额定输出功率时，例如，负载所需的功率为3000W，如按照现有技术，则用电设备将不能使用。此时由于负载功率大于电源适配器的额定功率，所以电池组一定处于放电状态，故电池组电压一定是非满电状态。而在本申请实施例中，由于转换器恒定以额定功率输出1000W，其余的2000W功率由电池组提供，这样总输出功率仍可以达到3000W，从而能够驱动3000W的负载。
结合图3所示，在本申请一些实施例中，所述用电设备的负载回路上还可以耦接一个负载电流采样电路。负载电流采样电路的输入端与负载回路耦接，负载电流采样电路的输出端与控制器的一个输入端耦接。通过负载电流采样电路的采样值，控制器可以判断用电设备有无负载接入。具体的，例如负载电流采样电路采集到负载电流为IL，当IL为零或较低(即低于设定值)时，可认为无负载接入。
在本申请一些实施例中，所述电压采样电路可优先选用电阻分压实现，对应的，所述电流采样电路可优先通过串接采样电阻实现，这样成本低、电路结构简单稳定。在本申请的一个示例性实施例中，例如图4所示，所述电压采样电路包括电阻R1和电阻R2，所述转换器输出的电压经电阻R1、R2分压后接入控制器；所述电流采样电路包括采样电阻R3，所述转换器输出的电流通过采样电阻R3反馈至控制器；其中，所述电流采样电路中的采样电阻可优先选用高精度的采样电阻，以提高控制精度。当然，在本申请其他实施例中，针对不同需求，所述电压采样电路也可以选择专用的电压采样芯片、电压变送器、电压互感器等方式。对应的，所述电流采样电路还可以考虑采用电流互感器、霍尔传感器等方案进行电流采样等等。
结合图5所示，在本申请一些实施例中，所述用电设备的还可以设有充电模式选择开关，充电模式选择开关的输出端与所述控制器的输出端耦合，以使所述控制器根据所述充电模式选择开关输出的充电模式选择信号，相应控制所述转换器是否工作于所述恒功率输出模式。在本申请一些示例性实施例中，所述充电模式选择开关例如可以为拨动开关、按钮开关、按键开关、微动开关、船型开关、钮子开关、薄膜开关或点开关等。当用电设备有无负载接入时，可通过充电模式选择开关选择充电模式为慢充(例如恒电压充电模式、恒电流充电模式或其组合等)还是快充(例如恒功率充电模式)，优选的，在不急用的情况下，可以选择慢充，以延长电池组使用寿命。当用电设备有负载接入时，此时充电模式优选为快充(例如恒功率充电模式)，以满足当前使用需要。
在本申请一些示例性实施例中，在有外部电源输入时，所述控制器还可以用于判断所述用电设备当前是否外接有负载；若外接有负载，则控制所述用电设备启动第一充电模式，否则控制所述用电设备启动第二充电模式；其中，所述第一充电模式包括恒功率充电，所述第二充电模式包括恒电压充电、恒电流充电、或所述恒电压充电和恒电流充电相结合(例如先恒电流充电然后在电池达到满电压时再进行恒压充电等)。
结合图5所示，在本申请一些实施例中，所述用电设备还可以包括：
至少一个温度传感器，用于采集所述电池组的表面温度；
加热装置，其用于对所述电池组进行加热；在本申请一个示例性实施例中，所述加热装置例如可以为稀疏环绕在电池组周围的电热丝或电热带等。
散热装置，其用于对所述电池组进行散热；在本申请一个示例性实施例中，所述散热装置例如可为散热风扇，水冷系统(可添加水、冷却液或其混合物)等。
对应的，所述控制器还用于获取所述表面温度，并根据所述表面温度相应的控制所述加热装置或所述散热装置的工作状态，从而使得所述电池组可以保持在较佳的工作温度环境下，有利于充分发挥电池组的性能。
在本申请另一些实施例中，所述温度传感器可以为多个，以避免当某个或某些温度传感器故障时，还可以用通过其他温度传感器采集到所述电池组的表面温度，从而有利于实现用电设备的安全平稳运行。
继续参考图5所示，在本申请一些实施例中，所述用电设备还可以包括：
显示组件，其与所述控制器耦合，用于实现人机交互。其中，所述显示组件例如可以为触控屏，所述的人机交互，例如可以为通过所述显示组件输出电池组工作参数等，以便于查看。所述的人机交互，例如还可以通过人机交互进行相关的参数设定等等。
参见图7所示，本申请实例的功率控制方法可以包括以下步骤，以用于控制用电设备的输出功率：
S701、功率控制装置将所述用电设备的电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
S702、所述功率控制装置采集自身输出的输出电压和输出电流；
S703、所述功率控制装置根据所述输出电压和输出电流控制维持自身恒功率输出，从而以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于本申请实例的功率控制方法实施例而言，由于其基本相似于本申请实例的装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，在此不再赘述。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个硬件中实现。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的方法、或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (21)
1.一种功率控制装置，其特征在于，包括：
转换器，其输入端与用电设备的电源适配器的输出端耦合，以将所述电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
电压采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电压；
电流采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电流；
控制器，其输入端与所述电压采样电路的输出端以及所述电流采样电路的输出端耦合，以根据所述输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出，从而使所述转换器以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
2.根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征在于，所述的恒功率包括所述电源适配器额定功率。
3.根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征在于，所述转换器包括：
开关电路，其开关器件的开闭时间受控于所述控制器输出的控制信号，以实现功率控制；
滤波电路，其输入端与所述开关电路的输出端耦合，且其输出端形成所述转换器的输出端。
4.根据权利要求3所述的功率控制装置，其特征在于，所述控制信号包括PWM控制信号、PFM控制信号和PWM-PFM控制信号中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征在于，所述根据输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出，包括：
根据所述输出电压和输出电流确定所述转换器的输出功率；
将所述转换器的输出功率与所述转换器的给定输出功率进行比较，获得比较结果；
根据所述比较结果对所述转换器的输出进行闭环控制，以使所述转换器的输出功率维持在所述给定输出功率。
6.根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征在于，所述电池组包括锂电池组。
7.一种用电设备，其特征在于，包括：
电源适配器；
与所述电源适配器耦合的功率控制装置；以及，
与所述功率控制装置耦合的电池组；
其中，所述功率控制装置包括：
转换器，其输入端与用电设备的电源适配器的输出端耦合，以将所述电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
电压采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电压；
电流采样电路，其输入端与所述转换器的输出端耦合，以采集所述转换器的输出电流；
控制器，其输入端与所述电压采样电路的输出端以及所述电流采样电路的输出端耦合，以根据所述输出电压和输出电流控制所述转换器维持恒功率输出，从而使所述转换器以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
8.根据权利要求7所述的用电设备，其特征在于，所述的恒功率包括所述电源适配器额定功率。
9.根据权利要求7所述的用电设备，其特征在于，所述转换器包括：
开关电路，其开关器件的开闭时间受控于所述控制器输出的控制信号，以实现功率控制；
滤波电路，其输入端与所述开关电路的输出端耦合，且其输出端形成所述转换器的输出端。
10.根据权利要求7所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备还包括：
充电模式选择开关，其输出端与所述控制器的输出端耦合，以使所述控制器根据所述充电模式选择开关输出的充电模式选择信号，相应控制所述转换器是否工作于所述恒功率输出模式。
11.根据权利要求10所述的用电设备，其特征在于，所述充电模式选择开关包括以下中的任意一种：
拨动开关、按钮开关、按键开关、微动开关、船型开关、钮子开关、薄膜开关和点开关。
12.根据权利要求7所述的用电设备，其特征在于，在有外部电源输入时，所述控制器还用于判断所述用电设备当前是否外接有负载；若外接有负载，则控制所述用电设备启动第一充电模式，否则控制所述用电设备启动第二充电模式；其中，所述第一充电模式包括恒功率充电，所述第二充电模式包括恒电压充电、恒电流充电、或所述恒电压充电和恒电流充电相结合。
13.根据权利要求7所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备还包括：
至少一个温度传感器，用于采集所述电池组的表面温度；
加热装置，其用于对所述电池组进行加热；
散热装置，其用于对所述电池组进行散热；
对应的，所述控制器还用于获取所述表面温度，并根据所述表面温度相应的控制所述加热装置或所述散热装置的工作状态。
14.根据权利要求7所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备的输出端设有可控开关，其用于根据所述控制器的控制信号控制所述电池组的放电回路的开闭。
15.根据权利要求14所述的用电设备，其特征在于，所述可控开关包括接触器、继电器和晶体管中的任意一种。
16.根据权利要求7所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备还包括：
显示组件，其与所述控制器耦合，用于实现人机交互。
17.根据权利要求7至16任一项所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备包括以下中的任意一种：
便携式焊接设备、便携式切割设备和便携式移动电源。
18.一种功率控制方法，用于控制用电设备的输出功率，其特征在于，其包括以下步骤：
功率控制装置将所述用电设备的电源适配器的输出转换为恒功率的直流电；
所述功率控制装置采集自身输出的输出电压和输出电流；
所述功率控制装置根据所述输出电压和输出电流控制维持自身恒功率输出，从而以恒功率方式与所述用电设备的电池组并联供电。
19.根据权利要求18所述的功率控制方法，其特征在于，所述的恒功率包括所述电源适配器额定功率。
20.根据权利要求18所述的功率控制方法，其特征在于，所述转换器包括：
开关电路，其开关器件的开闭时间受控于所述控制器输出的控制信号，以实现功率控制；
滤波电路，其输入端与所述开关电路的输出端耦合，且其输出端形成所述转换器的输出端。
21.根据权利要求18所述的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述输出电压和输出电流控制维持自身恒功率输出，包括：
根据所述输出电压和输出电流确定自身的输出功率；
确定自身的输出功率与自身的给定输出功率之间的差值；
根据所述差值对自身的输出进行闭环控制，以使自身的输出功率维持在所述给定输出功率。
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| CN201710241176.XA CN108736557A (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 用电设备及其功率控制装置和功率控制方法 |
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| CN111211584A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-29 | 安徽国锦电力工程有限公司 | 一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配系统 |
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2017
- 2017-04-13 CN CN201710241176.XA patent/CN108736557A/zh active Pending
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