CN112041110A - 混合焊机操作模式的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于焊接型功率系统的装置和方法，该系统包括被配置成驱动发电机以提供第一功率输出的发动机。储能装置提供第二功率输出。控制器被配置成接收一个或多个控制信号，以向焊接型输出或辅助型输出中的至少一个提供总功率输出，基于表示第一功率输出和第二功率输出的贡献的功率需求信号，确定合计为总功率输出的第一功率输出和第二功率输出的比例值，基于所述第一功率输出值控制发动机调整转速，以及控制来自所述储能装置的连接，以基于所述第二功率输出值向所述焊接型输出提供所述第二功率输出。

Description

混合焊机操作模式的方法和装置

相关应用的交叉引用

本申请要求享受申请日为2018年04月30日提交的美国临时专利申请序列号Ser.No.62/664,609，标题为“混合焊机操作模式的方法和装置(“METHODS AND APPARATUSFOR HYBRID WELDER MODES OF OPERATION)”的优先权和利益，该临时专利申请通过引用并入本文。

背景技术

传统焊接型功率供应器为焊接型工具提供功率。一些这样的功率供应器与驱动发电机的矿物燃料发动机相连。在某些情况下，发电机的输出可以通过如电池等辅助电源来增强。能够提高协作系统效率、并对发动机和辅助电源的输出电平提供控制的系统将提供各种优势，例如减少磨损和降低操作成本，这是理想的。

发明内容

本发明公开了一种发动机驱动焊接型功率系统的装置和方法，该系统包括驱动发电机以提供第一功率输出的发动机和提供第二功率输出的储能装置，例如混合焊机。特别地，该系统采用了与发动机合作的储能装置，以基于来自发动机和储能装置中的每一个的期望的比例输出来补充和/或替代由发动机提供给系统的输出的功率，基本上如权利要求书中更完整地阐述的至少一附图所示和描述的。

在公开的示例中，焊接型功率系统包括发动机，其被配置为驱动发电机以提供第一功率输出。储能装置提供第二功率输出。控制器被配置为接收一个或多个控制信号，以向焊接型输出或辅助型输出中的至少一个提供总功率输出；基于表示第一功率输出和第二功率输出的贡献的功率需求信号，确定合计为总功率输出的第一功率输出和第二功率输出的比例值；基于所述第一功率输出值控制发动机调整转速；并控制来自所述储能装置的连接，以基于所述第二功率输出值向所述焊接型输出提供所述第二功率输出。

在一些示例中，所述功率需求信号是响应来自用户界面的命令而生成的。在一个示例中，所述用户界面包括用于基于目标发动机工作效率值和所述储能装置的剩余目标寿命的贡献输入的选择器。在示例中，发动机操作效率基于发动机转速、温度、燃油消耗或总操作时间。

在一些示例中，所述控制器进一步配置成计算所述储能装置已执行的放电循环次数，基于所述已执行的放电循环次数，确定所述储能装置的剩余放电循环次数，以及基于所述确定的剩余放电循环数计算所述功率需求信号。

在示例中，传感器被配置成测量储能装置的特征，所述控制器被配置成接收来自所述传感器的所述测量的特征，并基于所述特征确定所述储能装置的剩余目标寿命。例如，所述特征包括电压、温度、电流、总使用时间或在每个放电循环过程中耗尽的储能容量的百分比。

在一个示例中，所述控制器被配置为将所述总功率输出与所述储能装置的功率输出容量进行比较，并且当所述总功率输出小于所述储能装置的所述功率输出容量时，调整所述第二功率输出值以满足所述总功率输出。例如，所述总功率输出可以大于所述发电机的功率输出容量。

在示例中，组合的发电机和储能装置的功率输出容量大于单独的发电机或储能装置的各自的功率输出容量。在一个示例中，燃料电池被配置成为所述焊接系统的功率输入提供能量。

在公开的示例中，焊接型功率系统包括被配置成驱动发电机以提供第一功率输出的发动机。储能装置提供第二功率输出。传感器用于监测储能装置的特征。控制器配置为接收所述监测的特征并将所述特征存储在存储设备中，基于与所述存储的特征相关联的使用趋势生成操作概要，基于所述操作概要确定合计为总功率输出的所述第一功率输出和所述第二功率输出的比例值，控制所述发动机调节转速，以响应所述第一功率输出值向所述焊接型输出提供所述第一功率输出，并控制来自储能装置的连接以响应于所述第二功率输出值向所述焊接型输出提供所述第二功率输出。

在一些示例中，所述操作概要包括分别基于发动机操作效率和所述储能装置的剩余目标寿命的所述第一功率输出与所述第二功率输出之比。在示例中，所述控制器进一步配置为当所述能量存储装置的所述剩余目标寿命低于阈值时生成警报。

在某些示例中，第一焊接操作对应于第一操作概要，并第二焊接操作对应于第二操作概要。例如，所述第一操作或所述第二操作对应于电弧焊操作、熔刮操作、MIG(MeltInert-gas Welding熔化极惰性气体保护焊)焊接操作、辅助输出或电池充电操作。在示例中，所述连接包括升压转换器，其被配置成将所述储能装置连接至所述焊接型输出，并转换来自所述储能装置的功率，以将所述第二功率输出提供给所述焊接型输出装置。

在一些示例中，所述连接包括降压转换器，以响应指示所述储能装置充电低于第一阈值水平的信号，将所述储能装置连接到所述焊接型输出。在某些示例中，所述控制器被配置为控制降压转换器，以响应指示所述储能装置充电超过第二阈值水平的信号，断开所述储能装置与所述焊接型输出的连接。在示例中，所述储能装置包含铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池、电容器、超级电容器中的一者或多者或其任何组合。

附图说明

图1是根据本公开方面的示例性焊接型功率系统的框图。

图2示出了根据本公开方面的另一示例焊接型功率系统的框图。

图3示出了根据本公开的方面的焊接型功率系统的操作的示例方法。

图4示出了根据本公开的方面操作焊接型功率系统的示例用户界面。

附图不一定要按比例绘制。在适当的情况下，相似或相同的附图标记用于表示相似或相同的部件。

具体实施方式

公开了发动机驱动的焊接型功率系统的实例，该系统包括驱动发电机以提供第一功率输出的发动机和提供第二功率输出的储能装置(例如，混合焊机)。特别地，该系统采用与发动机配合的储能装置，以基于来自所述发动机和所述储能装置中的每一个的期望的比例输出来补充和/或替代由所述发动机提供给所述系统的输出的功率。

在一些示例中，发动机驱动的焊机采用发动机(例如，柴油动力发动机、25马力功率输出等)。可以将能量存储装置，例如铅酸型可充电电池，添加到系统中，其可以被配置为补充或替代发动机(例如，由发动机驱动的发电机)的功率输出。在示例中，来自发动机的功率输出可以优先于来自储能装置的功率输出，例如当难以更换储能装置时。在其它例子中，储能装置的放电可以优先于发动机的使用，例如当发动机的燃料不容易获得时。

从发动机和储能装置提供的功率之间的平衡可由用户输入和/或由一个或多个算法控制。例如，可以采用混合焊机的充放电算法以最大限度地延长电池寿命，以最大限度地提高燃料效率或在两者之间的任何输出的平衡。一些示例用户控制和/或算法提供了近乎无限的可调节性，所述可调节性可以通过系统"学习"不同的操作趋势来优化，例如通过识别操作模式(例如，焊接型工艺、充电过程等)、特定用户的偏好和/或对机器的需求。可通过多个传感器向这样的算法传递数据，可以对来自这些传感器的数据进行分析，以便近乎实时地调整输出参数(例如，各功率输出的比例值)，和/或基于历史数据建立操作概况，以供将来操作时参考。

本公开的系统是可定制的，这使得操作人员可以从发动机和/或能量存储装置中选择期望的贡献的平衡。因此，如果燃油特别昂贵，和/或应限制发动机运转时间，操作人员可指示系统限制发动机对系统总输出的贡献和/或设置期望的发动机效率额定值。另外或可选地，可基于所执行的放电循环次数、每个放电事件的深度和/或平均放电事件的深度、工作温度、制造日期、维护日期等来调整储能装置的目标寿命。因此，操作人员能够基于特定的焊接操作、使用中的设备或对操作人员重要的其它因素，为发动机和储能装置中的一个或两个设置期望的比例值。

在一些例子中，控制器可以根据各种输入自动调整比例值。在这个例子中，控制器可以基于各种因素来确定每个发动机和能量存储装置的功率输出的平衡。这些因素可以包括要被执行的特定操作(例如，所需的功率输出、要执行操作的时间长度等)、来自与发动机和/或储能装置中的一个或两个相关联的传感器的数据，以及由系统在使用过程中编辑的历史数据，和/或由其它混合系统编辑的历史数据。或者，系统控制器可以“学习”(例如，通过人工智能、机器学习技术等)操作人员的使用习惯，并找到最佳的操作平衡。基于这些数据，由控制器运行的算法可以管理储能装置的输出平衡、充电和放电循环，以满足系统的要求，同时将操作人员的优选效率标准包含在内。

在一个示例中，操作人员使用用户界面(例如变阻器、开关、触摸屏、遥控器等)，通过该界面，操作人员可以选择优选的充电和/或放电算法和/或操作模式。例如，变阻器在效率和/或寿命之间提供无限的可调性。计算机和/或数字选择工具也可用于控制比例输出值。

最大限度地延长储能装置(如可充电电池等)的使用寿命是现代焊接系统的一个关注点，包括提供发动机驱动功率输出和/或附加和/或替代的储能装置的混合系统以为设备和焊接工艺提供功率。理想情况下，储能装置的寿命能与其所支持设备的寿命一样长。然而，在实践中，储能装置往往在相关设备(如发动机)的使用寿命结束前发生故障，并且必须更换。例如，每个可充电储能装置对于特定的使用寿命(例如，目标寿命、使用寿命、容量等)是额定的。使用寿命和/或容量可能取决于多种因素，包括执行的放电循环数、每个放电事件的深度和/或平均放电事件深度、工作温度、制造日期和使用日期，这里仅给出了其中一些示例。这些因素和其它因素可用于计算储能装置的剩余有效寿命，如剩余容量，这可确定储能装置应多久更换一次。

在一些例子中，混合焊接系统采用发动机驱动的发电机和储能装置来实现系统的最大功率输出额定值。这种高输出额定值在执行高功率工艺时非常有用，例如碳弧熔刮。

在一些示例中，需要小于350安培和/或33伏特的焊接应用，例如在12000瓦特发动机/发电机组合上操作，提供的功率足以实现各种焊接工艺，而无需使用补充的储能装置(例如，无需混合技术)。在一些焊接应用实例中，输出可以用额定具有较低功率输出(例如，125安培，25伏，输出功率在3500瓦范围内)的系统执行各种焊接工艺。然而，该输出与混合系统的最大额定功率相比是低的，在一些系统中，储能装置输出可以在不激活发动机的情况下(例如，在发动机完全不操作时)提供较低的输出。

在一些情况下，提供高输出水平(例如，支持电弧熔刮工艺)是不经常使用的，因此，包括适合输出这种高功率水平的发动机将导致系统具有很少使用的容量额定值，同时包括使这种发动机可操作的资源(例如，高容量发动机、发电机等)。因此，通过包括补充发动机发电容量的储能装置，提供了具有扩展的功率输出范围的系统，同时限制了构造这样一个系统所需的资源。

例如，一些柴油发动机以额定输出的特定百分比(例如，50％或更高)实现其最高效率的发电。因此，在低于额定输出阈值百分比的情况下操作发动机会降低发动机的工作效率。在一些示例中，当储能装置放电到某一阈值水平时，发动机重新启动以给储能装置充电，在此期间也可能允许同时焊接。在这种场景下，储能装置的循环次数可能比仅用于补充发动机输出(例如碳弧熔刮)的次数要多。然而，这种折衷的好处是更低的油耗和延长发动机的使用寿命。

相应地，公开了具有改进的、可定制的效率工具的系统。因此，该系统最大限度地提高了燃油经济性，延长了发动机和/或储能装置的寿命，同时因限制发动机的使用而避免了不必要的噪音和废气。

如本文所使用的，术语"焊接型功率"是指适合于焊接、等离子切割、感应加热、CAC-A和/或热线焊接/预热(包括激光焊接和激光熔覆)的功率。如本文所使用的，术语"焊接型电力供应器"是指当将功率施加到其上时，能够提供焊接、等离子切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预热(包括激光焊接和激光熔覆)功率的任何装置，包括但不限于逆变器、转换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器等以及与之相关的控制电路和其它辅助电路。

如本文所使用的，术语"控制器"或"控制电路"包括数字和/或模拟电路、分立或集成电路、微处理器、DSP、FPGA等，和/或软件、硬件和固件，位于一块或多块电路板上，用于控制焊接型系统或诸如电力供应器、电源、发动机或发电机等设备的全部或一部分。

如本文所使用的，"电路"或"电路系统"包括任何模拟和/或数字元件、功率和/或控制元件，如微处理器、数字信号处理器(DSP)、软件等，分立和/或集成元件，或其部分和/或组合。

如本文所使用的，术语"储能装置"是存储能量的任何装置，例如，电池、超级电容等。

如本文所用，术语"存储器"包括易失性存储器和非易失性存储器，并且可以是阵列、数据库、列表等。

如本文所使用的，术语"焊炬"或"焊接型工具"可包括手持式或机器人焊炬、焊枪或用于产生焊接电弧的其它装置。

如本文所使用的术语"焊接模式"或"焊接操作"是指使用的工艺或输出的类型，如CC、CV、脉冲、MIG、TIG、喷涂、短路等。

如本文所使用的，术语"升压转换器(Boost Converter)"是用于电路中将电压升高的转换器。例如，升压转换器可以是一种逐级升压转换器，例如DC-DC(直流-直流)功率转换器，其在使电压逐级升高的同时使电流从其输入(例如，从储能装置)到其输出(例如，负载和/或附加的电源总线)逐级下降。它是开关模式电力供应器的一种类型。

如本文所使用的，术语"降压转换器"(例如，逐级降压转换器指的是一种功率转换器，这种功率转换器从其输入至其输出使电压逐级下降(例如，同时使电流逐级上升)。

图1是示例焊接型功率系统100的框图。示例性的功率系统100包括发动机102，该发动机102连接到向输出106(例如，功率插座)供电的发电机104。储能装置108也可以连接到输出106，其可以向负载112提供功率。在一个例子中，功率输出106针对特定类型的连接(例如，焊接型焊炬电缆)被配置，而在其它例子中，功率输出106可以被改型以接纳多种类型的连接器。在图1的例子中，输出106可以配置为具有多个连接输出，和/或一个或多个适配器，以适应各种负载112(例如，焊接型焊炬、可充电电池、120伏功率线等)。

控制器110连接到发动机102、发电机104、输出106和储能装置108中的一个或多个。控制器110被配置为确定来自发动机102和/或储能装置108中的每一个的比例贡献，并相应地对输出作出命令。例如，发动机102通过发电机104可以产生第一功率输出114到输出插座106，而储能装置提供第二功率输出116。第一和第二功率输出114和116被组合成总功率输出118，以向负载112供电。

来自发动机102和储能装置108的每个输出的比例可以由操作人员(例如，通过用户界面，图4)、通过趋势分析、通过确定的操作模式等来确定。控制器110可以自动命令发动机102和/或储能装置108基于功率需求(例如，总功率输出118)和每个功率源的确定的比例输出来输出功率。在一个例子中，例如通过在输出106处连接或激活设备(例如，负载112)所导致的功率需求的改变，由控制器110生成自动响应以激活发动机102(例如，接通、提高速度等)和/或从储能装置108获取功率。

焊接型功率系统100可以向各种负载112提供功率，例如向焊接型焊炬(例如，MIG、TIG、GMAW、FCAW、等离子切割机等)提供焊接型功率，向辅助装置(例如，预热装置、送线器、研磨器、照明等)提供功率，以及提供电池级功率以给电池充电。例如，可以通过与输出106相关联的反馈信号来识别各种负载。因此，反馈信号可以告知控制器110存在什么负载，识别相应的操作模式等。例如，当负载112是焊接型焊炬时，控制器110可以确定与预期的测得的功率提取相关联的负载类型(例如，与焊接操作模式相关联)。作为附加或替代，可充电电池或辅助型工具可以连接到输出106，以使控制器110确定负载的类型和操作模式(例如，电池充电模式、120V输出等)。

一些发动机可能具有特定的输出范围(例如，与操作速度、温度曲线等相关联)，在该范围内，燃料效率处于峰值。发动机102的效率还可能受到发动机上的负载的影响(例如，随着转动连接部件的扭矩量的增加)。例如，发动机102可以驱动发电机104，其可能需要额外的扭矩以产生更高的功率输出114。作为附加或替代，发动机102可以驱动空气压缩机，其可以增加来自发动机102的转速和/或扭矩以操作所连接的部件。

例如，传统发动机在怠速至约1,800转/分的发动机转速范围内具有约40％的效率。因此，每输入100个单位的能量，作为输出传递40个单位。剩余的能量作为热量从排气管排出，作为机械声能排出，或由电动机消耗(例如，通过摩擦，通过气缸壁或气缸盖的热量，以及用于转动发动机设备的作功)。在一些例子中，由于机械损失和泵送损失的增加，随着速度的增加而消耗更多的燃料。这样的信息可以加到控制器102中以确定期望的操作效率，基于期望的效率确定发动机102的输出比例，并相应地对发动机102操作作出命令。

在一些示例中，储能装置108是可充电电池组(例如，锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池等)。在其它示例中，能量存储装置108是混合电池模块、电容器、超级电容器或任何其它类型的合适的存储装置，或可充电电池组和混合电池模块的组合。

在示例中，储能装置108的使用寿命可以是性能和寿命的度量，其可以通过几种方式来量化。例如，控制器110可以基于对制造所得的额定值的估计将满充电时的运行持续时间确定为直到使用寿命结束前剩余的放电/充电循环次数，和/或每个放电/充电事件的深度。

能量存储装置108拥有的能量的量是以容量来衡量。容量是决定储能装置108的有用寿命的先决指标。储能装置108的有用寿命可以参照剩余循环次数来描述。例如，锂基和镍基可充电电池在容量降至80％以下之前提供300至500个完全放电/充电循环。

在示例中，放电/充电循环是对储能装置108进行充电和放电以向负载供电，并对装置108进行再充电的过程。一个循环指的是已充电电池被放电然后再充电的动作序列。一个完整的动作序列构成一个循环。该过程可以是储能装置108剩余使用寿命和/或容量的一个指标，因为放电/充电循环的数量相比单纯的时间流逝更大程度地影响使用寿命。

此外，每个放电事件的深度可以是确定储能装置108的剩余使用寿命的一个因素。例如，如果在任何给定的时间内放电不超过20％的容量，则与完全耗尽储能装置108的较小数量的放电/充电事件相比，即使较多的放电/充电事件对有用寿命的影响也相对有限。例如，在80％的放电深度下，电池可能估计剩余约400个循环。对于100％的放电深度，电池可以估计剩余约320个循环。

另外或替代地，控制器110可以基于能够影响储能装置108的使用寿命的制造规范来执行分析，包括所使用电池的类型、数量和/或质量。

除循环事件外，其它因素也会造成容量损失。例如，将电池保持在较高的温度下会引起电池中的部件的应力。例如，在约40℃的温度下存储的完全充电的锂离子电池可能在一年内损失约35％的容量即使从未发生循环。关于能量存储装置的存储的信息也可以包括在关于该装置的剩余使用寿命的确定中，并因此总功率输出118的比例应当从能量存储装置108提取。

因此，控制器110被配置为监视和控制何时以及如何使用储能装置108来增加输出106处的焊接功率输出116。例如，来自储能装置108的功率可以补充来自发动机102的完全工作功率，以提供比额定发动机输出更大的功率输出。在此示例中，可通过经由转换器调节功率输出114来执行诸如清除短部或熔刮操作的高功率活动。

图2是焊接型功率系统200的示例框图。如本文所提供，系统200可以被配置为与针对系统100所公开的一个或全部特征协同运作。示例性的功率系统200包括连接到发电机204的发动机202，以提供功率输出214，该功率输出214具有足以为焊接型工具供电的电压，该输出被引导到焊接输出206a、电池充电输出206b和/或辅助功率输出206c。在一些示例中，转换器212可用于将电池充电输出206b和/或辅助输出206c的功率进行转换(例如，为了向诸如送线器、压缩空气系统等的辅助功率部件供电)。

系统传感器220监测多个特征，这些特征与发动机202操作参数(例如，操作时间、温度、燃料消耗等)、储能装置208参数(例如，放电/充电事件的数量、充电深度、操作时间等)以及与总功率输出218和功率需求(例如，电压、电流、温度、电阻、阻抗等)相关联的一个或多个参数相对应。由传感器220提供给控制器210的信息用于确定发动机202和储能装置208何时被用以输出功率、输出功率多长时间、以什么水平输出功率等。

控制器210可以被配置为微控制器，或包括处理器222，以执行为可编程逻辑电路(例如，效率电路234)、片上系统、可编程逻辑器件和/或任何其它类型的逻辑电路。在一些示例中，控制器210可以包括存储装置228、能量存储装置226、传感器224、网络接口230和/或用户界面232。

效率电路234可以在硬件和/或软件中实现，并且可以被配置为接收关于总功率输出218、发动机202的期望效率和储能装置208的剩余目标寿命的信息。这些信息可以对应于例如发动机操作参数、储能装置参数、其它传感器数据、用户输入，以及与趋势分析相关的数据、阈值、与特定操作模式相关的概要等，可以存储在存储器228内的对比图、列表、库等中。

在示例中，可以分析和存储基于监测信号的关于系统使用趋势的信息(例如，存储在存储器228中)。这些存储的趋势可用于预测控制器210何时应控制发动机202启动、停止和/或调整转速，和/或激活储能装置208，以响应功率需求的变化和/或确定的模式。使用趋势可以是特定于系统100、200的，或者被加载到存储器228上(通过界面230、232)以反映其它系统的使用趋势。

基于相关信息，效率电路234确定来自发动机202的功率输出214以及来自能量存储装置208的功率输出216的比例值。可以基于表示第一功率输出214和第二功率输出116的贡献的功率需求信号，将比例值相加以构成加到输出206a、206b和206c中的一个或多个的总功率输出218。作为附加或替代，控制器可以周期性地发送测试信号以监测输出206a、206b和206c(例如，以确定何时存在焊接型焊炬，或可充电电池已满额充电)。

基于一个或多个测量参数(例如，电压变化、电流变化、温度变化等)以及历史数据，控制器210可以确定功率提取的类型和/或操作模式。例如，如果控制器210确定正在执行快速切割操作，则控制器210可以激活转换器212，并从储能装置208中提取功率以满足功率需求的短暂增加，而不用调整发动机202的转速。类似地，清除短部或熔刮操作可以通过用来自储能装置208的功率补充功率输出来执行。

然而，如果控制器210确定功率需求的更显著增加(例如，开始特定焊接类型的操作)，则控制器210可以确定发动机202的转速应该增加。控制器210继续监视功率需求，并将相应地调整发动机202的转速以及能量存储装置108的激活和/或停用。

如果发动机202达到适当的工作转速以满足测得的功率需求，控制器210将禁用/关闭转换器212，并因此停止用来自储能装置208的功率进行补充。然后，储能装置208可以通过转换器212连接到发动机202，以便在发动机202以正常工作转速转动时进行充电。在一些示例中，转换器212可以是降压转换器。在一些例子中，转换器212是升压转换器和/或双向转换器。

在任何情况下，控制器210可以选择性地控制提供给每个输出的功率。与所公开的示例一致，输出206a、206b、206c中的每一个可以提供相同水平的功率(例如，各自操作在焊接模式或电池再充电模式下)，或者提供不同水平的功率。在这个例子中，输出206a可以在焊接模式下操作，并且输出206b可以为可充电电池供电。在另一个例子中，输出206c独立于焊接操作过程或与焊接操作过程同时地提供辅助的115或220VAC功率，以给例如灯、研磨机、电池充电器等供电。

在一些例子中，功率输出216贡献于总功率输出218，以向焊接输出206a提供焊接功率。这样，转换器212用于调节适合于焊接型功率的功率216a。在其它示例中，功率输出214和/或功率输出216由转换器212调节以向电池输出206b和辅助输出206c提供功率输出218。在示例中，效率电路234确定两个电源中只有一个将被激活。在这种场景下，总输出218等于功率输出214或功率输出216。

系统200可以包括用户界面232(例如，开关、计算机输入设备等)，以提供选项供操作人员控制系统200的功率源和/或输出的功能，例如指定功率源输出214和216的比例值。作为附加或替代，用户界面232可以包括具有一组已知参数的操作列表，或者对应于已学习的操作的操作列表。因此，在特定操作期间的已知的或历史动作和条件将有助于确定何时启动、停止或调整发动机202的转速，以及何时从储能装置208中提取功率以补充或代替来自发动机202的功率输出214。

在一些示例中，控制器210包括被配置为向远程设备(例如，远程计算机、云计算环境等)发送和/或从远程设备接收信息的网络接口230。可以通过网络接口230执行和/或更新计算、确定、比较、分析、存储数据等。

在一些示例中，一个或多个部件可以与另一个部件直接通信，例如，各种系统部件中的一个或多个(如，控制器210)可以直接与其它部件(如发电机204、转换器212、传感器220等)中的任何一个或多个连接以方便通信。

图3是示出操作焊接型功率系统的示例方法300的流程图，例如，图1的焊接型功率系统100和图2的焊接型功率系统200。图3的方法300可以由控制器(例如，控制器110、210)通过执行机器可读指令，例如存储在非暂时性机器可读存储设备(例如，存储器228)上的指令来实现。

在方法300的方框302处，生成功率需求信号，该信号表示来自发动机(例如，发动机102、202)和储能装置(例如，储能装置108、208)中的每一个的功率输出的比例贡献。例如，功率需求信号可以从用户界面，例如选择器开关产生。在其它示例中，功率需求信号由基于与存储和/或联网的信息相关联的使用趋势的操作概要生成。在这一个或两个场景中，比例贡献可以基于目标发动机操作效率值和储能装置的剩余目标寿命。

在方框304处，焊接型功率系统(例如，系统100、200)的控制器接收控制信号，以向焊接型输出(例如，输出106、206a)或辅助型输出(例如，输出106、206c)中的至少一个提供总功率输出(例如，总功率输出218)。在方框306处，控制器基于功率需求信号和控制信号确定合计为总功率输出的第一功率输出和第二功率输出的比例值。

在方框308，控制器基于比例值确定是否需要来自发动机的第一功率输出。如果是，则进程前至方框310，其中控制器基于第一功率输出值控制发动机以调整转速。如果不是，则该方法返回方框306进行进一步分析。

在方框312处，控制器基于比例值确定是否需要从储能装置提供第二功率输出。如果是，则进程前至方框314，其中控制器控制来自储能装置的连接(例如，转换器212)以基于第二功率输出值提供第二功率输出。如果不是，则该方法返回到方框306以进一步分析。

图4示出了用于提供所选的贡献的图形表示的示例界面400。界面400可以被配置为具有一体式触摸屏功能的显示器，或者反映通过单独的旋钮、遥控、无线命令等进行的改变。在一些示例中，界面400显示操作参数，该操作参数反映来自执行一个或多个算法或逻辑例程的确定结果(例如，来自控制器110、210的分析的结果)。例如，旋钮可以是单个旋钮式选择器，其具有跨越效率图谱的比例值范围，该效率图谱与目标储能容量重叠。换言之，完全转动到第一位置将命令系统最大限度地提高发动机效率，而完全转动到第二位置(例如，与第一位置相反)将最大限度地提高能量存储容量。基于本公开，发动机效率和能量存储容量可以由控制器基于传感器数据、用户输入、操作概要等确定。

如所示，界面400在项目402中显示关于总输出贡献的信息。其中，提供了总功率输出值409(例如，对应于总功率输出118、218)，以及对各比例的参照，如图形、直方图或其它可视化方式，显示在404中。在这个例子中，图形404示出了来自发动机的25％的贡献，以及来自储能装置的75％的贡献。因此，合计起来是总功率输出409(例如3500瓦特)的100％。选择器406和408可以提供滚动特征和/或允许调整比例值。

项目412示出发动机的贡献和效率值。例如，发动机的操作效率可以在414以图形方式显示(例如，40％)。发动机对输出的贡献可以在420处以数字、图形等方式显示。选择器416和418可以允许用户调整发动机的贡献比例，和/或期望的效率水平。

项目422示出了储能装置的贡献和该装置的剩余寿命(例如，容量)。以类似于屏幕部分412的方式，可以以图形424显示储能装置的剩余寿命(例如，80％)。可以在430显示储能装置对输出的贡献。选择器426和428可以允许用户调整储能装置的贡献比例，和/或期望的剩余寿命。

如本文所述，该系统和方法提供了改进的电弧启动，特别是在使用高安培电极时，并提供了在焊接的同时进行短路清除的优势。而且，采用一体的储能装置来增加系统的功率输出是改善发动机驱动的电弧启动的成本效益高的解决方案。

本方法和系统可以用硬件、软件和/或硬件和软件的组合来实现。实施例包括专用集成电路和/或可编程控制电路。

如本文所使用的，术语"电路"和"电路系统"指物理电子元件(即硬件)和任何软件和/或固件("代码")，其可配置硬件，由硬件执行，或以其它方式与硬件相关联。如本文所用的，例如，特定处理器和存储器在执行第一一行或多行代码时可构成第一"电路"，并且在执行第二一行或多行代码时可构成第二"电路"。如本文所使用的，"和/或"意味着由"和/或"连接的列表中的任何一个或多个项目。作为一个例子，"x和/或y"意味着三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，"x和/或y"表示"x和y中的一个或两个"。作为另一个例子，"x，y，和/或z"意味着七元素集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。换言之，"x、y和/或z"意味着"x、y和z中的一个或多个"。如本文所使用的，术语"示例"意味着作为非限制性的例子、实例或说明。如本文所使用的，术语"例如"和"比如给出一个或多个非限制性例子、实例或说明的列表。如本文所使用的，只要电路包含执行某一功能所必需的硬件和代码(如果有必要的话)，电路就"可操作"以执行该功能，无论该功能的执行是否被禁用或未启用(例如，通过用户可配置的设置、工厂调整等)。

虽然已经参照某些实施例描述了本方法和/或系统，但本领域的技术人员将理解，在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下，可以做出各种改变，并且可以用等价物替代。例如，所公开的实施例的方框和/或部件可以被组合、分割、重新排列和/或以其它方式修改。此外，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导而不偏离其范围。因此，本方法和/或系统不限于所公开的特定实施例。相反，本方法和/或系统将包括落在所附权利要求范围内的所有实施例，无论是从字面上看还是基于等同原则。

Claims (20)

1.一种焊接型功率系统，包括：

发动机，被配置成驱动发电机以提供第一功率输出；

储能装置，用于提供第二功率输出；和

控制器，被配置为：

接收一个或多个控制信号，以向焊接型输出或辅助型输出中的至少一个提供总功率输出；

基于表示第一功率输出和第二功率输出的贡献的功率需求信号，确定合计为总功率输出的第一功率输出和第二功率输出的比例值；

基于所述第一功率输出值控制发动机调整转速；

控制来自所述储能装置的连接，以基于所述第二功率输出值向所述焊接型输出提供所述第二功率输出。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率需求信号是响应来自用户界面的命令而生成的。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述用户界面包括用于基于目标发动机工作效率值和所述储能装置的剩余目标寿命的贡献的输入的选择器。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，发动机操作效率基于发动机转速、温度、燃油消耗或总操作时间。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

计算所述储能装置已执行的放电循环次数；

基于所述已执行的放电循环次数，确定所述储能装置的剩余放电循环次数；和

基于所述确定的剩余放电循环次数计算所述功率需求信号。

6.如权利要求1所述的系统，进一步包括被配置为测量所述储能装置的特征的传感器，所述控制器还被配置为：

接收来自所述传感器的所述测量特征；和

基于所述特征确定所述储能装置的剩余目标寿命。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述特征包括电压、温度、电流、总使用时间或在每个放电循环中耗尽的储能容量的百分比。

8.如权利要求1所述的系统，所述控制器被配置为：

将所述总功率输出与所述储能装置的功率输出容量进行比较；和

当所述总功率输出小于所述储能装置的所述功率输出容量时，调整所述第二功率输出值以满足所述总功率输出。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述总功率输出大于所述发电机的功率输出容量。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，组合的发电机和储能装置的功率输出容量大于单独的所述发电机或所述储能装置的各自的功率输出容量。

11.权利要求1所述的系统，进一步包括配置成为所述焊接系统的功率输入提供能量的燃料电池。

12.一种焊接型功率系统，包括：

发动机，被配置成驱动发电机以提供第一功率输出；

储能装置，用于提供第二功率输出；

传感器，用于监测所述储能装置的特征；和

控制器，被配置为：

接收所述监测的特征并将所述特征存储在存储设备中；

基于与所述存储的特征相关联的使用趋势生成操作概要；

基于所述操作概要确定合计为总功率输出的所述第一功率输出和所述第二功率输出的比例值；

控制所述发动机调节转速，以响应所述第一功率输出值向所述焊接型输出提供所述第一功率输出；和

控制来自所述储能装置的连接，以响应于所述第二功率输出值向所述焊接型输出提供所述第二功率输出。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述操作概要包括分别基于发动机操作效率和所述储能装置的剩余目标寿命的所述第一功率输出与所述第二功率输出之比。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置为当所述能量存储装置的所述剩余目标寿命低于阈值时生成警报。

15.如权利要求12所述的系统，其特征在于，第一焊接操作对应于第一操作概要，第二焊接操作对应于第二操作概要。

16.如权利要求15的系统，其特征在于，所述第一操作或所述第二操作对应于电弧焊操作、熔刮操作、MIG焊接操作、辅助输出或电池充电操作。

17.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述连接包括升压转换器，所述升压转换器将所述储能装置连接至所述焊接型输出，并转换来自所述储能装置的功率以将所述第二功率输出提供给所述焊接型输出。

18.如权利要求12的系统，其特征在于，所述连接包括降压转换器，以响应表示所述储能装置充电低于第一阈值水平的信号，将所述储能装置连接到所述焊接型输出。

19.如权利要求18的系统，其特征在于，所述控制器被配置为控制降压转换器，以响应表示所述储能装置充电高于第二阈值水平的信号，断开所述储能装置与所述焊接型输出的连接。

20.如权利要求12的系统，其特征在于，所述储能装置包含铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池、电容器、超级电容器中的一者或多者或其任何组合。

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