WO2011029113A1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ENERGIEUMWANDLUNG SOWIE SCHWEIßGERÄT - Google Patents

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ENERGIEUMWANDLUNG SOWIE SCHWEIßGERÄT Download PDF

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WO2011029113A1
WO2011029113A1 PCT/AT2010/000323 AT2010000323W WO2011029113A1 WO 2011029113 A1 WO2011029113 A1 WO 2011029113A1 AT 2010000323 W AT2010000323 W AT 2010000323W WO 2011029113 A1 WO2011029113 A1 WO 2011029113A1
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current
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arc
welding
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PCT/AT2010/000323
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Christian Magerl
Jürgen Binder
Walter Stieglbauer
Bernhard Artelsmair
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Fronius International Gmbh
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    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]

Definitions

  • the invention relates to a method for converting the energy of an energy store for operating an arc, wherein for energy conversion, a power unit and an input and / or output device for adjusting the current are used to operate the arc.
  • the invention relates to a device for conversion
  • the invention also relates to a welding device with egg ⁇ nem energy storage, a burner for forming an arc of an input and / or output device, and a device for converting the energy of the energy storage for operating the arc.
  • US 2005/0109748 A1 describes a welding apparatus with an energy store for generating the welding energy or the arc.
  • the voltage of the energy store is transformed with a boost converter to an intermediate voltage, which in turn is reduced by a downstream step-down converter to the voltage required for the arc.
  • the energy storage can be charged with a charger.
  • the charger forms an independent unit, which is either in the Welding device integrated or can be connected as an external unit with the Ener ⁇ gie Grande.
  • the disadvantage here is that the energy for the arc is generated in two steps, whereby switching losses occur both in the boost converter and in the buck converter, and thereby the efficiency is lowered.
  • the step-down converter must convert the highly-transformed intermediate voltage to the arc voltage, so that the switching losses are increased due to the larger voltage difference.
  • JP 10-272563 A and JP 2003-028939 A describe portable battery-powered welding equipment are provided in which relevant to the user information about the charge capacity of the Bat ⁇ terie.
  • the object of the present invention is to provide an above-mentioned method and the above-mentioned Prior ⁇ direction by which the user can be informed about the state of Ener ⁇ gie Boulevards. Disadvantages known
  • a further object of the invention is to provide a welding apparatus and a method executable therewith, by means of which the user can be provided with optimal power management for utilizing the limited energy of the energy store.
  • the object of the invention is achieved by a method mentioned above, in which, as a function of a determined capacity of the energy store and a value set for the current at the input and / or output device, the remaining time for the operation of the arc is calculated and displayed with the set current becomes.
  • this parameter would be the remaining welding time, which is still the time that the welder has with the current set is available. It is advantageous here that the user already gets the first information when starting up, how long the energy storage can still be used, ie how long you can still weld.
  • this is a calculated value on basie ⁇ -saving information during the operation of the arc, that is, during the energy consumption, adapted or projected and displayed.
  • Another advantage is the use of energy storage with controllers, which increases the accuracy of the calculations.
  • the inventive object is also achieved by an above-mentioned apparatus, said means for calculating ei ⁇ nes value of the remaining time for the operation of the arc in dependence on a determined capacitance of the energy storage and a set of the input and / or output device value for the current for operating the arc and a display for displaying the calculated value of the remaining time are provided.
  • a device for charging the energy ⁇ memory is provided so that depending on the information transmitted to the user can be done quickly and conveniently a charge of the energy storage.
  • a light emitting diode for displaying the state of charge of the energy storage device can be provided.
  • an adjusting device for switching the charging device on and off can also be provided on the input and / or output device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a welding apparatus
  • Fig. 2 is a schematic block diagram of an apparatus for
  • Fig. 3 is a circuit diagram of such a switching device.
  • FIGS. 4 and 5 are schematic representations of an input and / or output device of a welding device designed according to the invention.
  • FIG. 1 shows a device 1 which comprises at least one energy store 2, a power unit 3, a control device 4 and an input and / or output device 5.
  • the device 1 is designed to form an arc 6, which is controlled by the control device 4.
  • the device 1 can be used for example as a welding device, cutting device, cleaning device or soldering machine. Details of such devices 1, such as the cooling of a burner 7, will not be discussed in detail, since this is generally known from the prior art
  • the current for the arc 6 is between an arranged in the burner 7 and held with an electrode holder electrical de 32 and a workpiece 8 constructed.
  • the workpiece 8 which is formed of several parts, is also connected to the device 1 for this purpose.
  • the power from the power unit 3 is provided, which is supplied by the energy storage 2.
  • the current and optionally further parameters can be set or regulated at the input and / or output device 5.
  • the input and / or output device 5 is connected to the control device 4.
  • the power unit 3 is provided at the output with terminals or sockets, via which the burner 7 and the workpiece 8 can be connected.
  • the power unit 3 converts the energy stored in the energy storage ⁇ 2 such that, for example, a welding process can be performed, as will be described in the following embodiment.
  • the arc 6 is provided by a power converter 3 is used for operating the arc 6 as the power part and the ümschaltvorêt relieved at least one connected to the energy storage 2 switch 9 of the buck converter be performed.
  • a discharge circuit 10 for performing relieved switching operations is integrated into the buck converter.
  • the power section 3 with the integrated discharge circuit 10 will now be described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the basic components of the buck converter are the switches 9 and 11 and the throttle 12. This is also referred to as a synchronous converter, which is used as a synchronous deepset divider.
  • the switch 9 is connected to the relief circuit 10 in such a way that both a switch-on relief during the switch-on processes and a switch-off relief result in the switch-off processes , As a result, very little energy is converted into heat and it is therefore only a minimal cooling of the
  • the unloading circuit 10 is realized with memory components such as capacitors and chokes, as well as diodes.
  • the diodes regulate the current directions, whereby the energy of the energy store 2 can be converted into the energy required for the arc 6 of a welding process, cutting process or cleaning process with minimal switching losses in the switching operations of at least the switch 9.
  • the switch-off is divided into two circuits, wherein a first wiring is formed by the throttle 13 in series with the switch 9 and a second circuit through the capacitor 14 and the diode 15 is made.
  • the second circuit is actively controlled by a control unit 16.
  • the first wiring is actively controlled indirectly via the second wiring, resulting in an active turn-on discharge.
  • the control unit 16 is formed in its simplest form by a switch 17 which, like the switch 9, is connected on the input side to the energy store 2. In this case, the switch 17 is relieved accordingly. Specifically, via the capacitor 18 and the diode 19, a switch-off relief and the chokes 20 and 21 a switch-off.
  • the switch-off relief for the switch 9 is similar to that for the switch 17 via the capacitor 22 and the diode 23. In this case prevents the diode 23 during the switched switch 9 an uncontrolled charge of the capacitor 22 via the switch. 9
  • Relief for the switch 11 is not required, since this automatically results from the basic operating principle of the synchronous setting converter, as is generally known from the prior art.
  • Switch 9 open; Switch 11 closed; Capacitors 14, 18 and 22 and the chokes 20, 21 and 13 discharged.
  • the output current Ia or the welding energy is supplied via the circuit formed by the switch 11 and the Dros ⁇ sel 12, wherein the voltage at the switch 11 is substantially zero. Accordingly, the throttle 12 is discharged. So that in the next step, the throttle 12 is recharged, the switch 9 is turned on and the switch 11 is relieved off.
  • Throttle 13 This causes the voltage at the node Kl time-delayed and continuously or slowly up to the supply voltage - ie the voltage of the energy storage 2 - increases.
  • the switch 17 is turned on.
  • the first possible time for activating the control unit 16 is that when the supply voltage is present at the node K1.
  • the switch 17 remains turned on until the capacitor 14, half the supply voltage is applied.
  • the capacitors 22 and 18, which are smaller than the capacitor 14, are fully charged via the reactor 21 and the diode 24 during this time.
  • This inductor 21 and diode 24 are arranged between the capacitor 18 and the capacitor 22, so that both capacitors 18, 22 are charged with the same charging current IL2.
  • the throttle 21 regulates the charging time of the capacitors 18 and 22 of equal size, so that they are charged simultaneously and identically to the supply voltage.
  • the capacitors 18 and 22 are charged at most in a time which is required to reach half the supply voltage to the capacitor 14.
  • the dimensioning of the throttle 21 takes place. Furthermore, the throttle 21 and the diode 24 cause that when charging the capacitors 18 and 22, these are connected in series. In order to fulfill the switch-off relief, however, the capacitor 18 and the diode 19 and the capacitor 22 and the diode 23 operate independently.
  • the capacitor 14 With the switching off of the switch 17, the capacitor 14 is charged with the stored energy in the throttle 20 to the supply voltage. This is done via the circuit formed by the inductor 20, the capacitor 14 and the diode 25.
  • the inductor 20 is dimensioned such that during the switch-on time of the switch 17 enough energy is stored to charge the capacitor 14 to the supply voltage when the switch 17 is switched off.
  • the poten tial ⁇ at node K2 and the output side of the switch 9 wherein said potential at node K2 is held by the diode 26 after the discharge of the capacitor 22 is substantially zero.
  • the negative voltage-time surface on the throttle 13 thereby causes the current resulting from the discharge of the throttle 13 is supplied to the output.
  • the energy of the throttle 13 and the capacitor 14 is supplied to the output current Ia substantially without losses.
  • the switch-on relief for the next switch-on of the switch 9 is available again. Accordingly, with the switching off of the switch 9, in turn, the switch 11 is turned on, so that the output current Ia is not interrupted. Specifically, this takes place when at the node Kl, the voltage has dropped substantially to zero.
  • the Einniallastung is given. Accordingly, the initial situation is restored. Accordingly, this is repeated as long as welding power is needed.
  • Welding energy from an energy storage 2 is used, the user is according to the capacity of the energy storage 2 limited energy available.
  • the available energy or derived therefrom parameters on a display 27 according to the Fig. 4 and 5 at the input and / or output device 5 is ⁇ shows.
  • a time is preferably calculated from the capacity of the energy store 2 and the current set for setting up the electric arc 6 with the adjusting member 28, for how long the energy for this current is sufficient.
  • the calculation of a Parame ⁇ ters, especially the time available, so the rest period, for example, as described below.
  • SOC state of charge
  • SOH state of health
  • Capacity of the energy storage 2 is strongly dependent on the stress depen ⁇ gig.
  • the load corresponds to the set current. For example, in a weld with high welding current, the capacity of the energy storage 2 is exhausted faster, as in a weld with a medium or low welding current. Thus, the capacity of the energy storage device 2 and the current for operating the electric arc 6 serve as the basis for the calculation.
  • the remaining time For example, when starting up the device 1 from current and capacity that time, how long can be worked with this set current, calculated and displayed on the display 27. This is referred to as a remaining time or, in the case of a welding device, by a so-called residual welding time. If the current for operating the arc 6, in particular the welding current, changed, the remaining welding time is corrected accordingly. Since no welding process was carried out when a welding machine was commissioned, the indicated residual welding time serves only as a guideline. The actual energy consumption is not taken into account. This is particularly dependent on the length of the arc 6, the welding electrode 32 used, the corresponding welding application, etc.
  • the control Device 4 due to the actual values of welding current and welding voltage or current and voltage of the energy storage 2, the actual energy consumption over a certain time. Due to this previous energy consumption can be extrapolated to the future energy consumption and thus the remaining welding time, how long can still be welded, corrected and the new value displayed on the display 27. This can be done at regular intervals, such as every five, thirty or sixty seconds, during the operation of the arc 6. On the display 27, the last calculated remaining welding time is preferably displayed until a new
  • At least the last calculated value can be stored, so that this value is displayed on the display 27 at the next startup.
  • the actual values recorded at regular time intervals are stored during a welding process. After the welding process can thus during the
  • Welding current is assigned during the welding process. Will now enter several times with the same set welding current
  • a library can be created in which, for example, for a large number of possible settings of the welding current, an average value of the energy consumption over a defined time is stored. In this case, such a library can be updated accordingly with each welding process carried out. In this way it is achieved that when commissioning the welding device 1 or when changing the
  • Welding current caused by the set welding current energy consumption from experience from the library is essentially known. From the capacity of the energy storage 2 and the energy consumption per welding process stored in the library can thus be calculated, how many welding processes can be carried out with the set welding current and the available capacity of the energy store 2. Since the corresponding welding time is stored in the library in accordance with the energy consumption, the remaining welding time can be calculated and displayed on the display 27.
  • the remaining welding time is thus calculated or determined iteratively, since the energy still available and the current energy consumption are taken into account at regular time intervals.
  • the displayed on the display 27 remaining welding time is adjusted regularly, so that a relatively accurate information about the energy storage 2 is available.
  • the described indication of the residual welding time can also be used for similar functions. Specifically, this is the case when the energy storage 2 is not combined with a module for welding, but for example with an inverter module or a tool module.
  • a synchronizer setter is used as the power unit 3, it can also be used to charge the energy storage unit 2 by operating the synchronous converter as a boost converter.
  • the synchronous step-down converter is operated in the reverse direction by reversing the input and output.
  • the switch 11, the throttle 12 and the diode 28 is important. If the function of the diode 28 is replaced by a switch, it is called a synchronous boost converter.
  • the switch 11 is used in both modes of the synchronous converter, so that a different control is required for each mode.
  • control of the switch 11 is activated for operation as a step-up converter, by activating a charge mode (charge) with an adjustment member 30 according to FIGS. 4 and 5 at the input and / or output device 5.
  • the activated charging mode for example, with a light emitting diode 31 marked.
  • the energy storage device With activated charging mode so the basic requirement is contraindicated ⁇ ben that the energy storage device can be loaded. 2
  • a corresponding voltage source This is done at the output of Synchrontiefsetzstellers, which serves as the input of the synchronous Hochsetzstellers in this case.
  • the output is the welding bushes when the power unit 3 is used in a welding machine.
  • a voltage source for example, the battery of a vehicle can be used.
  • a polarity protection can be provided so that the power unit 3 is protected when the voltage source is connected.
  • the voltage of the voltage source must be lower than the voltage of the energy storage device 2.
  • the switch 11 is driven such that the voltage of the voltage source is set to the voltage of the energy storage device 2.
  • the charging current for the energy storage device 2 flows through the diode 28 to the energy storage device 2, the above-mentioned possible SOC and / or SOH controllers ensuring a uniform charge of individual cells of the energy storage device 2.
  • the state of charge is monitored by the SOC and / or SOH controllers and communicated to the control device 4.
  • the state of charge can be displayed in percent.
  • the charging process is automatically terminated by the control device 4 as soon as the energy storage device 2 is completely charged.
  • the light emitting diode 31 shines red when the energy storage 2 has to be charged, or green when the
  • Energy storage 2 is fully charged.
  • the welding device can also have a corresponding connection, via which the energy store 2 can be charged with a charger. In this case, the
  • a low-voltage socket is arranged on the device 1, in particular Sch Strukturge ⁇ advises an additional output in the form, which is preferably parallel to the
  • Welding outputs or welding sockets is connected to the power section 3, that is, that on the welding device 1 an output for Ver ⁇ provide additional consumers is arranged.
  • other consumers such as lamps, neon tubes, cutters, especially Flex modules, glue guns, drills or
  • Drilling modules, jigsaws or jigsaw modules, etc. are connected.
  • a boost converter and a DC / AC module can be arranged in the device 1 or welding device and thus the additional output as an AC voltage output, in particular as a 240V socket, be formed.
  • one or more low-voltage outputs and an AC output on the device 1, in particular welding device are arranged, and thus more devices that are operated with appropriate voltage, are connected directly to the device 1. If such accessories are connected and used, then, as described above, their energy consumption can be determined and displayed. For this purpose, it is possible that there is a general indication of the energy still available and / or an indication of the duration of one or more welding operations, so that the user can optimally use the available energy.
  • Welding device is that now the user a
  • Welding device for connecting materials has available, where in addition to other devices for further work, such as the separation of materials, can be connected, with a common power supply is available.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung der Energie eines Energiespeichers (2) zum Betreiben eines Lichtbogens (6), wobei zur Energieumwandlung ein Leistungsteil (3) und eine Ein- und/oder Ausgabevorrichtung (5) zur Einstellung des Stroms zum Betreiben des Lichtbogens (6) verwendet wird, sowie ein entsprechendes Schweißgerät. Um dem Benutzer eine Information über den Zustand des Energiespeichers (2) geben zu können, ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit einer ermittelten Kapazität des Energiespeichers und eines an der Ein und/oder Ausgabevorrichtung (5) eingestellten Werts für den Strom die Restzeit für das Betreiben des Lichtbogens (6) mit dem eingestellten Strom berechnet und an einer entsprechenden Anzeige (27) angezeigt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Enerqieumwandlunq
sowie Schweißgerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung der Energie eines Energiespeichers zum Betreiben eines Lichtbogens, wobei zur Energieumwandlung ein Leistungsteil und eine Ein- und/oder Ausgabevorrichtung zur Einstellung des Stroms zum Betreiben des Lichtbogens verwendet werden.
Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Umwandlung
"ίΐ>3 der Energie eines Energiespeichers zum Betreiben eines Lichtbogens, mit einem Leistungsteil zur Energieumwandlung und einer Ein- und/oder Ausgabevorrichtung zur Einstellung des Stroms zum Betreiben des Lichtbogens.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Schweißgerät mit ei¬ nem Energiespeicher, einem Brenner zur Bildung eines Lichtbogens einer Ein- und/oder Ausgabevorrichtung, und einer Vorrichtung zur Umwandlung der Energie des Energiespeichers zum Betreiben des Lichtbogens.
Um die Mobilität zu erhöhen, ist es allgemein bekannt, als
Stromversorgung Energiespeicher zur Versorgung der Elektronik bzw. Leistungselektronik eines entsprechenden Geräts mit elektronischer Energie zu verwenden, sodass die Anwendung mit dem Gerät ausgeführt werden kann. Durch die begrenzte Energie des Energiespeichers muss dieser regelmäßig aufgeladen werden.
Der Einsatz von Energiespeichern bei Geräten zur Metallbearbeitung, wie bei Schweißgeräten, ist beispielsweise aus den Dokumenten DE 26 50 522 AI und GB 2 316 244 A bekannt.
Die US 2005/0109748 AI beschreibt ein Schweißgerät mit einem Energiespeicher zur Erzeugung der Schweißenergie bzw. des Lichtbogens. Die Spannung des Energiespeichers wird mit einem Hochsetzsteller auf eine Zwischenspannung transformiert, welche wiederum durch einen nachgeschalteten Tiefsetzsteller auf die für den Lichtbogen erforderliche Spannung herabgesetzt wird. Der Energiespeicher kann mit einem Ladegerät geladen werden. Das Ladegerät bildet eine eigenständige Einheit, welche entweder im Schweißgerät integriert oder als externe Einheit mit dem Ener¬ giespeicher verbunden werden kann. Nachteilig ist hierbei, dass die Energie für den Lichtbogen in zwei Schritten erzeugt wird, wodurch Schaltverluste sowohl im Hochsetzsteller als auch im Tiefsetzsteller auftreten, und dadurch der Wirkungsgrad gesenkt wird. Zusätzlich muss der Tiefsetzsteller die hochtransformierte Zwischenspannung auf die Lichtbogenspannung umwandeln, sodass aufgrund des größeren Spannungsunterschieds die Schaltverluste erhöht werden.
Die US 2009/008374 AI und die US 2007/181547 beschreiben tragba¬ re batteriebetriebene Schweißgeräte, bei welchen der Ladungszu¬ stand der Batterie angezeigt wird.
Auch die JP 10-272563 A und die JP 2003-028939 A beschreiben tragbare batteriebetriebene Schweißgeräte bei welchen für die Benutzer relevante Informationen über die Ladekapazität der Bat¬ terie zur Verfügung gestellt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines oben genannten Verfahrens und einer oben genannten Vor¬ richtung, durch welche der Benutzer über den Zustand des Ener¬ giespeichers informiert werden kann. Nachteile bekannter
Verfahren oder Vorrichtungen sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Schweißgeräts und eines damit ausführbaren Verfahrens, durch welche dem Benutzer eine optimale Energieverwaltung zur Nutzung der begrenzten Energie des Energiespeichers zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein oben genanntes Verfahren gelöst, bei dem in Abhängigkeit einer ermittelten Kapazität des Energiespeichers und eines an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung eingestellten Werts für den Strom die Restzeit für das Betreiben des Lichtbogens mit dem eingestellten Strom berechnet und angezeigt wird. Im Falle des Betriebs des Lichtbogens für ein Schweißgerät wäre dieser Parameter die Restschweißzeit, das ist jene Zeit welche dem Schweißer bei eingestelltem Strom noch zur Verfügung steht. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Benutzer bei Inbetriebnahme bereits die erste Information bekommt, wie lange der Energiespeicher noch genutzt werden kann, also wie lange man noch schweißen kann.
Vorteilhafterweise wird diese auf einem berechneten Wert basie¬ rende Information während des Betreibens des Lichtbogens, also während des Energieverbrauchs, angepasst bzw. hochgerechnet und angezeigt .
Wenn die Anpassung des Werts der Restzeit in definierten Zeitabständen durchgeführt wird und der jeweilige Wert der Restzeit gespeichert wird, kann bei Inbetriebnahme bzw. Veränderung des Stroms zum Betreiben des Lichtbogens aufgrund der gespeicherten Werte eine wesentlich genauere Berechnung erfolgen.
Von Vorteil ist auch die Verwendung von Energiespeichern mit Controllern, wodurch die Genauigkeit der Berechnungen erhöht wird .
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Vorrichtung, wobei eine Einrichtung zur Berechnung ei¬ nes Werts der Restzeit für das Betreiben des Lichtbogens in Abhängigkeit einer ermittelten Kapazität des Energiespeichers und eines an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung eingestellten Werts für den Strom zum Betreiben des Lichtbogens und eine Anzeige zum Anzeigen des berechneten Werts der Restzeit vorgesehen sind. Die sich daraus ergebenden und weitere Vorteile können aus den bereits beschriebenen Vorteilen und der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden.
Vorteilhafterweise ist eine Einrichtung zum Laden des Energie¬ speichers vorgesehen, sodass in Abhängigkeit der dem Benutzer übermittelten Information rasch und bequem eine Aufladung des Energiespeichers erfolgen kann.
An der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung kann eine Leuchtdiode zur Anzeige des Ladezustandes des Energiespeichers vorgesehen sein . Weiters kann an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung auch ein Einstellorgan zum Ein- und Ausschalten der Ladeeinrichtung vorgesehen sein.
Schließlich wird die erfindungsgemäße .Aufgabe auch durch ein oben genanntes Schweißgerät, welches zur Durchführung eines oben genannten Verfahrens ausgebildet ist bzw. eine oben genannte Vorrichtung aufweist, gelöst.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schweißgeräts;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur
Umwandlung der Energie eines Energiespeichers zum Betreiben eines Lichtbogens;
Fig. 3 ein Schaltbild einer derartigen Umschaltvorrichtung; und
Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen einer Ein- und/oder Ausgabevorrichtung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schweißgeräts .
Einführend wird festgehalten, dass gleiche Teile des Ausführungsbeispiels mit gleichen Bezugszeichen versehen werden.
In Fig. 1 ist ein Gerät 1 gezeigt, welches zumindest einen Energiespeicher 2, einen Leistungsteil 3, eine Steuervorrichtung 4 und eine Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 5 umfasst. Das Gerät 1 ist zur Bildung eines Lichtbogens 6 ausgebildet, welcher von der Steuervorrichtung 4 geregelt wird. Somit kann das Gerät 1 beispielsweise als Schweißgerät, Schneidgerät, Reinigungsgerät oder Lötgerät eingesetzt werden. Auf Details derartiger Geräte 1, wie beispielsweise die Kühlung eines Brenners 7, wird nicht näher eingegangen, da dies allgemein aus dem Stand der Technik bekannt
Der Strom für den Lichtbogen 6 wird zwischen einer im Brenner 7 angeordneten bzw. mit einem Elektrodenhalter gehaltenen Elektro- de 32 und einem Werkstück 8 aufgebaut. Das Werkstück 8, welches aus mehreren Teilen gebildet ist, ist dazu ebenfalls mit dem Gerät 1 verbunden. Entsprechend wird der Strom vom Leistungsteil 3 zur Verfügung gestellt, welcher vom Energiespeicher 2 versorgt wird. Des Weiteren kann der Strom und gegebenenfalls weitere Parameter an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 5 eingestellt bzw. geregelt werden. Dazu ist die Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 5 mit der Steuervorrichtung 4 verbunden. Bevorzugt ist der Leistungsteil 3 am Ausgang mit Anschlüssen bzw. Buchsen versehen, über welche der Brenner 7 bzw. das Werkstück 8 verbunden werden kann. Somit wandelt der Leistungsteil 3 die im Energie¬ speicher 2 gespeicherte Energie derart um, dass beispielsweise ein Schweißprozess durchgeführt werden kann, wie im folgenden Ausführungsbeispiel beschrieben wird.
Erfindungsgemäß wird die durch den Energiespeicher 2 begrenzt zur Verfügung stehende Energie mit minimalen Schaltverlusten dem Lichtbogen 6 zur Verfügung gestellt, indem als Leistungsteil 3 ein Tiefsetzsteller zum Betreiben des Lichtbogens 6 verwendet wird und die ümschaltvorgänge zumindest eines mit dem Energiespeicher 2 verbundenen Schalters 9 des Tiefsetzstellers entlastet durchgeführt werden. Dazu wird in den Tiefsetzsteller eine Entlastungsschaltung 10 zur Durchführung entlasteter Umschaltvorgänge integriert.
Der Leistungsteil 3 mit der integrierten Entlastungsschaltung 10 wird nun im Folgenden anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben. Die Grundkomponenten des Tiefsetzstellers sind die Schalter 9 und 11 und die Drossel 12. Dabei spricht man auch von einem Synchronwandler, welcher als Synchrontiefsetzsteiler eingesetzt wird. Um damit effizient, also mit einem Wirkungsgrad im Bereich von 99%, die Energie für den Lichtbogen 6 erzeugen zu können, wird der Schalter 9 derart mit der Entlastungsschaltung 10 beschaltet, dass sowohl eine Einschaltentlastung bei den Einschaltvorgängen als auch eine Ausschaltentlastung bei den Ausschaltvorgängen resultiert. Dadurch wird äußerst wenig Energie in Wärme umgewandelt und es ist daher lediglich eine minimale Kühlung der
Elektronik des Leistungsteils 3 erforderlich. Somit wird auch der Platzbedarf des Leistungsteils 3 auf ein Minimum reduziert. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Entlastungsschaltung 10 mit Speicherkomponenten, wie Kondensatoren und Drosseln, sowie Dioden realisiert. Allgemein regeln die Dioden die Stromrichtungen, wodurch die Energie des Energiespeichers 2 mit minimalen Schaltverlusten bei den Umschaltvorgängen zumindest des Schalters 9, in die für den Lichtbogen 6 eines Schweißprozesses, Schneidprozesses oder Reinigungsprozesses erforderliche Energie umgewandelt werden kann.
Die Einschaltentlastung ist dabei in zwei Beschaltungen unterteilt, wobei eine erste Beschaltung durch die Drossel 13 in Serie zum Schalter 9 gebildet ist und eine zweite Beschaltung durch den Kondensator 14 und die Diode 15 besteht. Die zweite Beschaltung wird von einer Steuereinheit 16 aktiv geregelt. Die erste Beschaltung wird indirekt über die zweite Beschaltung aktiv geregelt, sodass in Summe eine aktive Einschaltentlastung resultiert .
Die Steuereinheit 16 wird in ihrer einfachsten Form durch einen Schalter 17 gebildet, welcher wie der Schalter 9 eingangsseitig mit dem Energiespeicher 2 verbunden ist. In diesem Fall wird auch der Schalter 17 entsprechend entlastet. Konkret erfolgt über den Kondensator 18 und die Diode 19 eine Ausschaltentlastung und über die Drosseln 20 und 21 eine Einschaltentlastung.
Die Ausschaltentlastung für den Schalter 9 erfolgt ähnlich wie für den Schalter 17 über den Kondensator 22 und die Diode 23. Dabei verhindert die Diode 23 während des eingeschalteten Schalters 9 eine unkontrollierte Ladung des Kondensators 22 über den Schalter 9.
Eine Entlastung für den Schalter 11 ist nicht erforderlich, da dies automatisch aus dem grundsätzlichen Funktionsprinzip des Synchrontiefsetzstellers resultiert, wie allgemein aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Funktion der Einschalt- und Ausschaltentlastung bei den Umschaltvorgängen, welche von der Steuervorrichtung 4 des Schweißgeräts 1 gemäß der Regelung des Synchronwandlers aktiv geregelt werden, wird ausgehend von folgender Ausgangssituation im Detail beschrieben :
Schalter 9 offen; Schalter 11 geschlossen; Kondensatoren 14, 18 und 22 sowie die Drosseln 20, 21 und 13 entladen.
Gemäß dieser Ausgangssituation wird der Ausgangsstrom Ia bzw. die Schweißenergie über den durch den Schalter 11 und die Dros¬ sel 12 gebildeten Stromkreis geliefert, wobei die Spannung am Schalter 11 im Wesentlichen Null ist. Demnach wird die Drossel 12 entladen. Damit im nächsten Schritt die Drossel 12 wieder geladen wird, wird der Schalter 9 eingeschaltet und der Schalter 11 entlastet ausgeschaltet.
Beim Einschalten des Schalters 9 wirkt erfindungsgemäß die Einschaltentlastung, sodass im Einschaltaugenblick nur die Eigenkapazität des Schalters 9 umgeladen werden muss. Somit resultieren lediglich geringe, fast vernachlässigbare Einschaltverluste. Er¬ reicht wird dies durch die in Serie zum Schalter 9 geschaltete Drossel 13, welche den Stromanstieg im Einschaltaugenblick der¬ art begrenzt, dass der Stromanstieg kontinuierlich entsprechend der Dimensionierung der Drossel 13 erfolgt. Somit werden die minimalen Schaltverluste nur durch einen Bruchteil des Ausgangsstroms Ia verursacht.
Dieser Stromanstieg setzt sich solange fort, bis der Strom durch die Drossel 13 so groß wie der Ausgangsstrom Ia ist. Das heißt, dass der Ausgangsstrom Ia durch die Strombegrenzung zeitverzögert vollständig durch den Schalter 9 zum Ausgang fließt. Somit fließt kein Strom mehr über eine parallel zum Schalter 11 geschaltete Diode 15 zum Ausgang, sodass eine Kapazität 14 parallel zum Schalter 11 umgeladen wird. Im einfachsten Fall sind diese Diode 15 und diese Kapazität 14 Teil eines Leistungstransistors, welcher den Schalter 11 bildet. Dabei erfolgt die Umladung über die in Serie zu dieser Kapazität 14 geschaltete
Drossel 13. Dies bewirkt, dass die Spannung am Knotenpunkt Kl zeitverzögert und kontinuierlich bzw. langsam bis zur Versorgungsspannung - also der Spannung des Energiespeichers 2 - ansteigt .
Durch diese langsame Spannungserhöhung werden des Weiteren so- wohl am Schalter 9 als auch am Schalter 11 Spannungsspitzen ver¬ mieden, sodass ein kurzzeitiges, ungewolltes Umschalten des Schalters 9 bzw. 11 verhindert wird. Insbesondere wird verhindert, dass bei eingeschaltetem Schalter 9 auch der Schalter 11 eingeschaltet wird. Hierbei wird von einer sogenannten „Leitend- Phase" gesprochen, in welcher die Schweißenergie direkt vom Energiespeicher 2 geliefert wird. Dies ist der Fall, wenn am Knotenpunkt Kl die Versorgungsspannung anliegt.
Während der „Leitend-Phase" müssen entsprechende Vorbereitungen für die folgende Ausschaltentlastung und ebenso für die nächste Einschaltentlastung getroffen werden. In einer während der „Lei- tend-Phase" stattfindenden „Auflade-Phase" werden die Kondensa¬ toren 14, 18 und 22 geladen, indem die Steuereinheit 16
aktiviert, also der Schalter 17 eingeschaltet wird. Der erste mögliche Zeitpunkt zur Aktivierung der Steuereinheit 16 ist jener, wenn am Knotenpunkt Kl die Versorgungsspannung anliegt. Der Schalter 17 bleibt solange eingeschaltet, bis am Kondensator 14 die halbe Versorgungsspannung anliegt. Des Weiteren werden die kleiner als der Kondensator 14 dimensionierten Kondensatoren 22 und 18 während dieser Zeit über die Drossel 21 und die Diode 24 vollständig geladen. Diese Drossel 21 und Diode 24 sind zwischen dem Kondensator 18 und dem Kondensator 22 angeordnet, sodass beide Kondensatoren 18, 22 mit dem selben Ladestrom IL2 geladen werden. Dabei regelt die Drossel 21 die Ladezeit von den gleich großen Kondensatoren 18 und 22, sodass diese gleichzeitig und identisch auf die Versorgungsspannung geladen werden. Die Kondensatoren 18 und 22 werden dabei höchstens in einer Zeit geladen, welche zum Erreichen der halben Versorgungsspannung am Kondensator 14 erforderlich ist. Dementsprechend erfolgt die Dimensionierung der Drossel 21. Des Weiteren bewirken die Drossel 21 und die Diode 24, dass beim Laden der Kondensatoren 18 und 22 diese in Serie geschaltet sind. Zur Erfüllung der Ausschaltentlastung arbeiten hingegen der Kondensator 18 und die Diode 19 bzw. der Kondensator 22 und die Diode 23 unabhängig voneinander.
Während dieser Zeit wird ebenso in der in Serie zum Schalter 17 geschalteten Drossel 20 entsprechend dem Ladestrom ILl des Kondensators 14 Energie gespeichert. Der Schalter 17 wird ausgeschaltet, nachdem die Kondensatoren 18 und 22 vollständig geladen wurden und am Kondensator 14 die halbe Versorgungsspannung anliegt. Der geladene Kondensator 18 und die Diode 19 dienen dabei als Ausschaltentlastung für den Schalter 17, da durch den Kondensator 18 im Schaltaugenblick die Versorgungsspannung auch ausgangsseitig des Schalters 17 anliegt und dadurch der Schalter 17 im Wesentlichen spannungsfrei bzw. ohne Potentialunterschied ausgeschaltet bzw. geöffnet werden kann. Die vollständige Entladung des Kondensators 18 erfolgt anschließend über die Drossel 20 zum Kondensator 14 bzw. zum Ausgang. Somit geht durch die Drossel 21, die Diode 19 und die Diode 25 diese zwischengespeicherte Energie nicht verloren. Der Kondensator 18 wird entladen, während der Kondensator 22 weiterhin auf der Versorgungsspannung gehalten wird.
Mit dem Ausschalten des Schalters 17 wird der Kondensator 14 mit der in der Drossel 20 gespeicherten Energie bis zur Versorgungsspannung aufgeladen. Dies erfolgt über den durch die Drossel 20, den Kondensator 14 und die Diode 25 gebildeten Stromkreis. Die Drossel 20 ist derart dimensioniert, dass während der Einschaltzeit des Schalters 17 genügend Energie gespeichert wird, um bei ausgeschaltetem Schalter 17 den Kondensator 14 auf die Versorgungsspannung aufzuladen.
Schließlich ist mit dem Erreichen der Versorgungsspannung am Kondensator 14 auch die „Auflade-Phase" während der „Leitend- Phase" beendet. Somit kann auch die „Leitend-Phase" beendet werden, da die Ausschaltentlastung für den Schalter 9 gewährleistet ist. Zusätzlich ist auch die Entnahme der Energie aus der Drossel 13 gewährleistet, sodass im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Ausschalten des Schalters 9 auch die Einschaltentlastung für den nächsten Einschaltvorgang des Schalters 9 zur Verfügung steht .
Beim Ausschalten des Schalters 9 erfolgt die Ausschaltentlastung wie beim Schalter 17, indem durch den geladenen Kondensator 22 und über die Diode 23 auch ausgangsseitig am Schalter 9 bzw. am Knotenpunkt K2 die Versorgungsspannung zur Verfügung steht, sodass im Wesentlichen kein Spannungsabfall bzw. Potentialunterschied am Schalter 9 resultiert und dieser daher nahezu verlustfrei ausgeschaltet werden kann.
Somit fließt auch kein Strom mehr vom Energiespeicher 2 über den Schalter 9 in die Drossel 13, sodass auch die darin gespeicherte Energie im Wesentlichen vollständig entladen werden kann. Dies erfolgt derart, dass durch das vollständige Entladen des Konden¬ sators 22 die Spannung am Knotenpunkt K2 kontinuierlich über die Diode 23 zum Ausgang sinkt. Ebenso wird mit dem Ausschalten des Schalters 9 auch der Kondensator 14 entladen, welcher die Spannung am Knotenpunkt Kl beeinflusst. Dabei sinkt die Spannung am Knotenpunkt Kl durch den gegenüber dem Kondensator 22 größeren Kondensator 14 langsamer als am Knotenpunkt K2. Dadurch wird auf der Drossel 13 eine sogenannte negative Spannungs-Zeit-Fläche aufgebracht, wodurch der Strom durch die Drossel 13 sinkt, da sich die Polarität der Spannung an der Drossel 13 aufgrund des früher entladenen Kondensators 22 umkehrt. Somit ist das Poten¬ tial am Knotenpunkt K2 bzw. ausgangsseitig des Schalters 9 nach dem Entladen des Kondensators 22 im Wesentlichen Null, wobei dieses Potential am Knotenpunkt K2 durch die Diode 26 gehalten wird. Die negative Spannungs-Zeit-Fläche an der Drossel 13 bewirkt dabei, dass der aus der Entladung der Drossel 13 resultierende Strom dem Ausgang zugeführt wird. Somit wird die Energie der Drossel 13 und des Kondensators 14 im Wesentlichen ohne Verluste dem Ausgangsstrom Ia zugeführt. Somit steht die Einschaltentlastung für den nächsten Einschaltvorgang des Schalters 9 wieder zur Verfügung. Entsprechend wird mit dem Ausschalten des Schalters 9 wiederum der Schalter 11 eingeschaltet, sodass der Ausgangsstrom Ia nicht unterbrochen wird. Konkret erfolgt dies, wenn am Knotenpunkt Kl die Spannung im Wesentlichen auf Null gesunken ist. Somit ist die Einschaltentlastung gegeben. Demnach ist wieder die Ausgangssituation hergestellt. Entsprechend wiederholt sich dies, solange Schweißenergie benötigt wird.
Da der Leistungsteil 3 insbesondere zur Bereitstellung von
Schweißenergie aus einem Energiespeicher 2 eingesetzt wird, steht dem Anwender gemäß der Kapazität des Energiespeichers 2 eine begrenzte Energie zur Verfügung.
Erfindungsgemäß wird daher die zur Verfügung stehende Energie bzw. davon abgeleitete Parameter an einer Anzeige 27 gemäß den Fig. 4 und 5 an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 5 ange¬ zeigt. Bevorzugt wird dazu aus der Kapazität des Energiespeichers 2 und dem mit dem Einstellorgan 28 eingestellten Strom für den Aufbau des Lichtbogens 6 eine Zeit berechnet, wie lange die Energie für diesen Strom ausreicht. Die Berechnung eines Parame¬ ters, insbesondere der zur Verfügung stehenden Zeit, also der Restzeit, erfolgt beispielsweise wie im Folgenden beschrieben.
In Energiespeichern 2 gemäß dem Stand der Technik sind häufig sogenannte „State of Charge" (SOC)- und/oder „State of Health" ( SOH) -Controller integriert. Diese Controller liefern entspre¬ chend der Steuervorrichtung 4 des Geräts 1 insbesondere den ak¬ tuellen Ladezustand, welcher im Wesentlichen der Kapazität des Energiespeichers 2 entspricht. Des Weiteren ist der Steuervorrichtung 4 auch der eingestellte Strom für den Lichtbogen 6 bekannt. Dieser ist erforderlich, da die effektiv nutzbare
Kapazität des Energiespeichers 2 stark von der Belastung abhän¬ gig ist. Die Belastung entspricht dabei dem eingestellten Strom. Beispielsweise ist bei einer Schweißung mit hohem Schweißstrom die Kapazität des Energiespeichers 2 schneller erschöpft, als bei einer Schweißung mit einem mittleren bzw. niedrigen Schweißstrom. Somit dienen die Kapazität des Energiespeichers 2 und der Strom zum Betreiben des Lichtbogens 6 als Grundbasis für die Berechnung .
Beispielsweise wird bei Inbetriebnahme des Geräts 1 aus Strom und Kapazität jene Zeit, wie lange mit diesem eingestellten Strom gearbeitet werden kann, berechnet und an der Anzeige 27 angezeigt. Dabei spricht man von einer Restzeit bzw. bei einem Schweißgerät von einer sogenannten Restschweißzeit. Wird der Strom zum Betreiben des Lichtbogens 6, insbesondere der Schweißstrom, verändert, wird auch die Restschweißzeit entsprechend korrigiert. Da bei Inbetriebnahme eines Schweißgeräts noch kein Schweißprozess durchgeführt wurde, dient die angezeigte Restschweißzeit nur als Richtwert. Der tatsächliche Energieverbrauch ist dabei noch nicht berücksichtigt. Dieser ist insbesondere von der Länge des Lichtbogens 6, der verwendeten Schweißelektrode 32, der entsprechenden Schweißanwendung, usw. abhängig.
Wird nun ein Schweißprozess durchgeführt, berechnet die Steuer- Vorrichtung 4 aufgrund der Istwerte von Schweißstrom und Schweißspannung bzw. Strom und Spannung des Energiespeichers 2 den tatsächlichen Energieverbrauch über eine bestimmte Zeit. Aufgrund dieses bisherigen Energieverbrauchs kann auf den zukünftigen Energieverbrauch hochgerechnet werden und somit die Restschweißzeit, wie lange noch geschweißt werden kann, korrigiert und der neue Wert an der Anzeige 27 angezeigt werden. Dies kann in regelmäßigen Zeitabständen, wie alle fünf, dreißig oder sechzig Sekunden, während des Betreibens des Lichtbogens 6 erfolgen. An der Anzeige 27 wird die zuletzt berechnete Restschweißzeit bevorzugt solange angezeigt, bis ein neuer
Schweißprozess gestartet, der Schweißstrom verändert oder das Gerät 1 ausgeschaltet wird.
Weiters kann zumindest der letzte berechnete Wert gespeichert werden, sodass bei der nächsten Inbetriebnahme dieser Wert an der Anzeige 27 angezeigt wird.
Um die Berechnung der Restschweißzeit noch genauer durchführen zu können, werden beispielsweise die in regelmäßigen Zeitabständen erfassten Istwerte während eines Schweißprozesses gespeichert. Nach dem Schweißprozess kann somit die während des
Schweißprozesses verbrauchte Energie daraus berechnet werden, wobei dieser Wert des Energieverbrauchs dem eingestellten
Schweißstrom während des Schweißprozesses zugeordnet wird. Wird nun mehrmals mit demselben eingestellten Schweißstrom ein
Schweißprozess durchgeführt, kann ein Mittelwert des Energieverbrauchs gebildet werden. Da entsprechend auch zu jedem durchgeführten Schweißprozess die dafür benötigte Schweißzeit
gespeichert wird, kann auch diese gemittelt werden. Auf diese Weise kann sozusagen eine Bibliothek angelegt werden, in welcher beispielsweise zu einer Vielzahl von möglichen Einstellungen des Schweißstroms ein Mittelwert des Energieverbrauchs über eine definierte Zeit gespeichert ist. Dabei kann eine derartige Bibliothek mit jedem durchgeführten Schweißprozess entsprechend aktualisiert werden. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei Inbetriebnahme des Schweißgeräts 1 bzw. bei Veränderung des
Schweißstroms der durch den eingestellten Schweißstrom bedingte Energieverbrauch aus Erfahrungswerten aus der Bibliothek im Wesentlichen bekannt ist. Aus der Kapazität des Energiespeichers 2 und dem in der Bibliothek gespeicherten Energieverbrauch pro Schweißprozess kann somit berechnet werden, wieviele Schweißprozesse mit dem eingestellten Schweißstrom und der zur Verfügung stehenden Kapazität des Energiespeichers 2 durchgeführt werden können. Da in der Bibliothek entsprechend zum Energieverbrauch auch die dazugehörige Schweißzeit gespeichert wird, kann die Restschweißzeit berechnet und an der Anzeige 27 angezeigt werden .
Die Restschweißzeit wird also iterativ berechnet bzw. ermittelt, da die noch zur Verfügung stehende Energie und der aktuelle Energieverbrauch in regelmäßigen Zeitabständen berücksichtigt werden. Somit wird auch die an der Anzeige 27 angezeigte Restschweißzeit regelmäßig angepasst, sodass eine relativ genaue Information über den Energiespeicher 2 zur Verfügung steht.
Selbstverständlich kann die beschriebene Anzeige der Restschweißzeit auch für ähnliche Funktionen eingesetzt werden. Speziell ist dies der Fall, wenn der Energiespeicher 2 nicht mit einem Modul zum Schweißen kombiniert wird, sondern beispielsweise mit einem Wechselrichtermodul oder einem Werkzeugmodul.
Von Vorteil ist es weiters, wenn eine Möglichkeit des Ladens des Energiespeichers 2 besteht. Wenn als Leistungsteil 3 ein Synchrontiefsetzsteller eingesetzt wird, kann dieser auch zum Laden des Energiespeichers 2 eingesetzt werden, indem der Synchronwandler als Hochsetzsteller betrieben wird. Der Synchrontief- setzsteller wird dabei in umgekehrter Richtung betrieben, indem Eingang und Ausgang vertauscht werden. Somit sind für den Betrieb des Hochsetzstellers gemäß Fig. 2 der Schalter 11, die Drossel 12 und die Diode 28 von Bedeutung. Wird die Funktion der Diode 28 durch einen Schalter ersetzt, spricht man von einem Synchronhochsetzsteller . Somit wird der Schalter 11 bei beiden Betriebsarten des Synchronwandlers eingesetzt, sodass für die jeweilige Betriebsart eine unterschiedliche Steuerung erforderlich ist. Beispielsweise wird die Steuerung des Schalters 11 zum Betrieb als Hochsetzsteller aktiviert, indem an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 5 ein Lademodus (Charge) mit einem Einstellorgan 30 gemäß den Fig. 4 und 5 aktiviert wird. Der aktivierte Lademodus wird beispielsweise mit einer Leuchtdiode 31 gekennzeichnet .
Bei aktiviertem Lademodus ist also die Grundvoraussetzung gege¬ ben, dass der Energiespeicher 2 geladen werden kann. Dazu ist es erforderlich, eine entsprechende Spannungsquelle anzuschließen. Dies erfolgt am Ausgang des Synchrontiefsetzstellers, welcher in diesem Fall als Eingang des Synchronhochsetzstellers dient. Konkret handelt es sich beim Ausgang um die Schweißbuchsen, wenn der Leistungsteil 3 in einem Schweißgerät eingesetzt wird. Als Spannungsquelle kann beispielsweise die Batterie eines Fahrzeugs herangezogen werden. Im Bereich der Schweißbuchsen kann ein Ver- polschutz vorgesehen sein, sodass der Leistungsteil 3 beim An- schluss der Spannungsquelle geschützt wird.
Gemäß der allgemein bekannten Funktion eines Hochsetzstellers muss die Spannung der Spannungsquelle niedriger als die Spannung des Energiespeichers 2 sein.
Nachdem der Lademodus aktiviert und die Spannungsquelle ange¬ schlossen wurde, wird der Energiespeicher 2 geladen. Dazu wird der Schalter 11 derart angesteuert, dass die Spannung der Spannungsquelle auf die Spannung des Energiespeichers 2 hochgesetzt wird. Der Ladestrom für den Energiespeicher 2 fließt entsprechend über die Diode 28 zum Energiespeicher 2, wobei die oben erwähnten allfälligen SOC- und/oder SOH-Controller eine gleichmäßige Ladung einzelner Zellen des Energiespeichers 2 gewährleisten. Der Ladezustand wird von den SOC- und/oder SOH- Controllern überwacht und der Steuervorrichtung 4 mitgeteilt. Somit kann beispielsweise an der Anzeige 27 der Ladezustand in Prozent angezeigt werden. Demzufolge wird der Ladevorgang automatisch von der Steuervorrichtung 4 beendet, sobald der Energiespeicher 2 vollständig geladen ist. Dies wird an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 5 der Anzeige 27 oder mittels einer der Leuchtdioden 31 (Energy) entsprechend angezeigt. Beispielsweise leuchtet die Leuchtdiode 31 (Energy) rot, wenn der Energiespeicher 2 geladen werden muss, bzw. grün, wenn der
Energiespeicher 2 vollständig geladen ist. Somit kann mit dem Einstellorgan 30 vom Lademodus beispielsweise wieder in den Schweißmodus ( IG od. ELE) gewechselt werden. Selbstverständlich kann das Schweißgerät auch einen entsprechenden Anschluss aufweisen, über den der Energiespeicher 2 mit einem Ladegerät geladen werden kann. In diesem Fall ist die
Betriebsart des Synchronwandlers als Hochsetzsteller nicht erforderlich .
Weiters ist es möglich, dass am Gerät 1, insbesondere Schweißge¬ rät ein zusätzlicher Ausgang in Form einer Niederspannungssteckdose angeordnet ist, die bevorzugt parallel zu den
Schweißausgängen bzw. Schweißbuchsen am Leistungsteil 3 angeschlossen ist, d.h. dass am Schweißgerät 1 ein Ausgang zum Ver¬ sorgen zusätzlicher Verbraucher angeordnet ist. Somit können weitere Verbraucher, wie Lampen, Neonröhren, Trennschleifer, insbesondere Flex-Module, Klebepistolen, Bohrmaschinen bzw.
Bohr-Module, Stichsägen bzw. Stichsäge-Module usw. angeschlossen werden.
Selbstverständlich kann im Gerät 1 bzw. Schweißgerät ein Hochsetzsteller und ein DC/AC-Modul angeordnet sein und somit der zusätzliche Ausgang als Wechselspannungsausgang, insbesondere als eine 240V- Steckdose, ausgebildet sein. Dabei können ein oder mehrere Niederspannungsausgänge und ein Wechselspannungsausgang am Gerät 1, insbesondere Schweißgerät, angeordnet werden und somit weitere Geräte, die mit entsprechender Spannung betrieben werden, direkt am Gerät 1 angeschlossen werden. Werden derartige Zusatzgeräte angeschlossen und verwendet, so kann, wie zuvor beschrieben, auch deren Energieverbrauch ermittelt und dargestellt werden. Hierzu ist es möglich, dass eine allgemeine Anzeige für die noch zur Verfügung stehende Energie und/oder eine Anzeige für die Zeitdauer eines oder mehrerer Schweißvorgänge vorhanden ist, sodass der Benutzer optimal die vorhandene Energie nützen kann.
Der Vorteil einer derartigen Ausstattung des Geräts 1 bzw.
Schweißgeräts liegt darin, dass nunmehr der Benutzer ein
Schweißgerät zum Verbinden von Materialien zur Verfügung hat, wo noch zusätzlich weitere Geräte für weitere Arbeiten, wie das Trennen von Materialien, angeschlossen werden können, wobei eine gemeinsame Stromversorgung vorhanden ist.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Umwandlung der Energie eines Energiespeichers (2) zum Betreiben eines Lichtbogens (6), wobei zur Energieumwandlung ein Leistungsteil (3) und eine Ein- und/oder Ausgabe¬ vorrichtung (5) zur Einstellung des Stroms zum Betreiben des Lichtbogens (6) verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit einer ermittelten Kapazität des Energiespeichers (2) und eines an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung (5) eingestellten Werts für den Strom die Restzeit für das Betreiben des Lichtbogens (6) mit dem eingestellten Strom berechnet und angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Rest zeit während des Betreibens des Lichtbogens (6) an- gepasst und angezeigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Werts der Restzeit in definierten Zeitabständen durchgeführt wird und der jeweilige Wert der Restzeit gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Restzeit in Abhängigkeit gespeicherter Werte des Energieverbrauchs für den eingestellten Strom berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des Energiespeichers (2) durch Ab¬ rufen zumindest eines Controllers des Energiespeichers (2) ermittelt wird.
6. Vorrichtung zur Umwandlung der Energie eines Energiespeichers
(2) zum Betreiben eines Lichtbogens (6), mit einem Leistungsteil
(3) zur Energieumwandlung und einer Ein- und/oder Ausgabevorrichtung (5) zur Einstellung des Stroms zum Betreiben des Licht¬ bogens (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Berechnung eines Werts der Restzeit für das Betreiben des Lichtbogens (6) in Abhängigkeit einer ermittelten Kapazität des Energiespeichers (2) und eines an der Ein- und/oder
Ausgabevorrichtung (5) eingestellten Werts für den Strom und eine Anzeige ^(27 ) zum Anzeigen des berechneten Werts der Restzeit vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung zur Berechnung des Werts der Restzeit in definierten Zeitabständen ausgebildet ist und ein Speicher zum Speichern der jeweiligen Werte der Restzeit vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Controller des Energiespeichers (2) vorgesehen ist, welcher zur Ermittlung der Kapazität des Energiespeichers (2) verwendbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Laden des Energiespeichers (2) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung (5) eine Leuchtdiode (31) zur Anzeige des Ladezustandes des Energiespeichers (2) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung (5) ein Einstellorgan (30) zum Ein- und Ausschalten der Ladeeinrichtung vorgesehen ist .
12. Schweißgerät mit einem Energiespeicher (2), einem Brenner (7) zur Bildung eines Lichtbogens (6), einer Ein- und/oder Ausgabevorrichtung (5), und einer Vorrichtung zur Umwandlung der Energie des Energiespeichers (2) zum Betreiben des Lichtbogens (6), welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
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