本發(fā)明涉及電焊機領(lǐng)域，特別是涉及一種基于便攜式鋰電池包的電焊機用逆變弧焊系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)電焊機工作時，需要連接交流電源，在野外、停電等情況下使用非常不便，通常需要搬運燃油發(fā)電機或駕駛移動電力車等大型發(fā)電設(shè)備來供應(yīng)電源。此類方法不僅耗費大量人力物力，而且攜帶、搬運極其不便，在救災(zāi)、搶修、搶險、急救等應(yīng)急場所將會延誤時間，造成生命財產(chǎn)損失。

現(xiàn)有技術(shù)提出了一種可充電式的電焊機，無需外接交流電源。但此類設(shè)備供電電壓過低，導(dǎo)致焊接手感差、容易斷弧，而且焊接時功率開關(guān)承受電流過大，很容易燒壞功率開關(guān)，不能長時間工作，穩(wěn)定性與可靠性都不達標(biāo)，難以實現(xiàn)產(chǎn)品化。

現(xiàn)有技術(shù)還提出了一種采用高壓鋰電池包作為供電電源的便攜式電焊機的設(shè)計方案，也無需外接交流電源，達到了便攜性的要求。但此種方案在鋰電池充電技術(shù)上采用多組并聯(lián)充電，存在硬件電路復(fù)雜、可靠性低、體積大、成本高、接線困難等缺點；同時這種設(shè)計導(dǎo)致鋰電池組充電電流不一致，帶來電池不均衡問題，縮短電池壽命，存在安全隱患。此外，此種方案在鋰電池包放電時也缺乏保護機制，鋰電池安全性得不到保障。由此導(dǎo)致整個設(shè)備成本高昂，充電和焊接過程都缺乏安全保護措施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于便攜式鋰電池包的電焊機用逆變弧焊系統(tǒng)，提高電焊機的便攜性和移動供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保鋰電池的使用穩(wěn)定性和安全性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種基于便攜式鋰電池包的電焊機用逆變弧焊系統(tǒng)，包括：鋰電池包和逆變系統(tǒng)，所述鋰電池包的輸出端連接所述逆變系統(tǒng)的輸入端而使得逆變系統(tǒng)的輸出端輸出直流焊接電源，所述逆變系統(tǒng)包括逆變電路和整流濾波電路，所述逆變電路包括電子開關(guān)電路和中頻變壓器，所述電子開關(guān)電路的輸入端連接所述鋰電池包的輸出端，所述中頻變壓器的輸入端與電子開關(guān)電路的輸出端相連接，所述整流濾波電路的輸入端與所述中頻變壓器的輸出端連接。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述逆變系統(tǒng)還包括反饋系統(tǒng)和驅(qū)動/控制電路，所述反饋系統(tǒng)包括連接所述逆變電路輸出端正極的第一輸入端以及連接所述整流濾波電路輸出端正極的第二輸入端，所述反饋系統(tǒng)輸出端與所述驅(qū)動/控制電路相連接用于將采集的電力參數(shù)送至所述驅(qū)動/控制電路，所述驅(qū)動/控制電路與所述電子開關(guān)電路相連接。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述驅(qū)動/控制電路將經(jīng)過計算、分析、處理獲得的電力參數(shù)輸出PWM驅(qū)動信號至所述電子開關(guān)電路。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述鋰電池包的輸入端連接DC12V-DC42V供電電源，用于給所述鋰電池包充電。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述鋰電池包包括電池管理系統(tǒng)、高壓鋰電池組和放電保護裝置，所述電池管理系統(tǒng)的輸出端正極連接所述高壓鋰電池組的正極，電池管理系統(tǒng)輸出端負(fù)極連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極；所述放電保護裝置的輸入端分別連接所述高壓鋰電池組的正極和負(fù)極，輸出端為鋰電池包的電源輸出。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述電池管理系統(tǒng)包括充/放電控制電路和被動均衡系統(tǒng)，所述充/放電控制電路的輸入端連接DC12V-DC42V直流電源，所述充/放電控制電路的輸出端正極連接所述高壓鋰電池組的正極，充/放電控制電路的輸出端負(fù)極連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極；所述充/放電控制電路還和所述被動均衡系統(tǒng)連接；

所述高壓鋰電池組包括數(shù)個依次串聯(lián)的子鋰電池組，每個子鋰電池組由數(shù)個單節(jié)鋰電池通過串聯(lián)、并聯(lián)組合而成；所述電池管理系統(tǒng)還連接所述高壓鋰電池組中每一串電池的正極和負(fù)極；

所述被動均衡系統(tǒng)包括數(shù)組與子鋰電池組分別對應(yīng)的被動均衡電路，被動均衡電路之間依次串聯(lián)連接，每一組被動均衡電路用于管理一個對應(yīng)的子鋰電池組，所述被動均衡電路連接對應(yīng)子鋰電池組中的每一串鋰電池的正極和負(fù)極。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述充/放電控制電路包括PTC、第三可控開關(guān)、全橋DC/DC升壓電路、第二可控開關(guān)、溫度監(jiān)測電路、放電檢測電路和第一控制器，所述PTC的第一端連接DC12V-DC42V直流電源的正極，第二端連接所述全橋DC/DC升壓電路的正極；

所述第三可控開關(guān)的第一端連接DC12V-DC42V直流電源的負(fù)極，第二端連接所述全橋DC/DC升壓電路的負(fù)極；所述第三可控開關(guān)的控制端連接所述第一控制器，用于接收所述第一控制器發(fā)出的控制信號，接通或斷開DC12V-DC42V直流電源的負(fù)極和所述全橋DC/DC升壓電路的負(fù)極；

所述全橋DC/DC升壓電路的輸出端正極連接所述高壓鋰電池組的正極，輸出端負(fù)極連接所述第二可控開關(guān)第一端，所述全橋DC/DC升壓電路對所述高壓鋰電池組整體串聯(lián)充電；

所述第二可控開關(guān)的第二端連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極，所述第二可控開關(guān)的控制端連接所述被動均衡系統(tǒng)的輸出端，用于接通或斷開所述全橋DC/DC升壓電路的輸出端負(fù)極和所述高壓鋰電池組的負(fù)極；

所述溫度監(jiān)測電路的輸出端連接所述第一控制器的輸入端，用于監(jiān)測所述高壓鋰電池組的溫度數(shù)據(jù)，并將其輸出至所述第一控制器，由所述第一控制器進行分析處理，執(zhí)行相應(yīng)動作；

所述放電檢測電路的輸出端連接所述第一控制器的輸入端，用于檢測所述高壓鋰電池組放電時的電流、電壓等信息，并將其輸出至所述第一控制器，由所述第一控制器進行分析處理，執(zhí)行相應(yīng)動作；

所述第一控制器包括數(shù)組串口通信1端口，分別和所述被動均衡電路連接，用于傳輸所述高壓鋰電池組的電壓、電流、電量和溫度等信息，綜合數(shù)據(jù)分析、管理；

所述第一控制器還包括串口通信0端口，引出此端口用于鋰電池包與鋰電池包之外的控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述被動均衡電路包括電壓監(jiān)測電路、第二控制器和多組電阻耗能電路，所述電壓監(jiān)測電路的輸入端經(jīng)過RC網(wǎng)絡(luò)連接對應(yīng)子鋰電池組中每一串鋰電池的正極和負(fù)極，用于監(jiān)測每一串鋰電池的電壓；所述電壓監(jiān)測電路的輸出端與所述第二控制器連接，用于輸出每一串鋰電池的電壓；

所述電壓監(jiān)測電路的輸出端還連接所述第二可控開關(guān)的控制端，用于控制接通或關(guān)斷所述第二可控開關(guān)；

所述第二控制器的輸出端依次與所述電阻耗能電路的輸入端連接，用于根據(jù)輸入端接收到的每一串鋰電池的電壓信息，控制每一組電阻耗能電路打開或關(guān)閉；

所述第二控制器還包括串口通信1’端口，與所述第一控制器的1組串口通信1端口連接，用于數(shù)據(jù)傳輸。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述電阻耗能電路均包括第一電阻、光耦、第二電阻、第三電阻和三極管，所述第一電阻的兩端分別連接所述光耦的陽極和所述第二控制器的一個輸出端，所述光耦的陰極接地；

所述光耦的集電極連接對應(yīng)子鋰電池組中一串鋰電池的正極，所述光耦的發(fā)射極連接所述三極管的基極；

所述第二電阻的第一端連接所述三極管的基極，第二端連接所述子鋰電池組中一串鋰電池的負(fù)極；

所述第三電阻的第一端連接對應(yīng)子鋰電池組中一串鋰電池的正極，第二端連接所述三極管的集電極；

所述三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)子鋰電池組中一串鋰電池的負(fù)極。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述放電保護裝置包括過流保護裝置和第一可控開關(guān)，所述過流保護裝置的第一端連接所述高壓鋰電池組的正極，過流保護裝置的第二端為鋰電池包輸出端的正極；

所述第一可控開關(guān)的第一端連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極，第一可控開關(guān)的第二端為鋰電池包輸出端的負(fù)極，所述第一可控開關(guān)的控制端連接所述第一控制器的輸出端，用于接收所述第一控制器發(fā)出的控制信號，接通或斷開所述高壓鋰電池組的負(fù)極。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明指出的一種基于便攜式鋰電池包的電焊機用逆變弧焊系統(tǒng)，可以反復(fù)充電使用，制成的焊機在焊接時無需外接交流電源（AC220V或AC110V），具有體積小、重量輕、功率大、攜帶方便等優(yōu)點，特別適合在救災(zāi)、搶修、搶險、等應(yīng)急場所及高空、野外等無交流電供電的場所使用，鋰電池包輸出高壓直流電，使后級電子開關(guān)電路承受電流小、工作穩(wěn)定可靠、不容易損壞，可長時間使用，輸出電壓穩(wěn)定、波動范圍小，使得電子電路能得到很好的保護，同時也使電子開關(guān)控制更加平穩(wěn)，焊接手感佳、焊縫美觀成型好，采用將鋰電池包替換掉傳統(tǒng)逆變弧焊焊機中的交流供電電源，無需額外增加電子電路，極大增強了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，此種設(shè)計也具有極好的可移植性，也可用于其他用電設(shè)備如點焊機、交流移動電源、空氣等離子切割機等電動工具中，通過替換交流供電電源，組成一種新的便攜式用電設(shè)備，高壓鋰電池組采用整體串聯(lián)充電，與現(xiàn)有的低壓分組充電方案相比，具有電路簡單、成本低、接線容易、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，同時全橋DC/DC升壓電路能夠保證高壓鋰電池組的充電電流、時長一致，避免由充電導(dǎo)致電池不均衡帶來的安全隱患，大大延長電池使用壽命，對高壓鋰電池組充、放電采用多級保護，對高壓鋰電池組中的每一串鋰電池都進行全過程的均衡管理，顯著提高了鋰電池的安全性，延長鋰電池的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明一種基于便攜式鋰電池包的電焊機用逆變弧焊系統(tǒng)一較佳實施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是圖1中鋰電池包的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是圖2中電池管理系統(tǒng)和高壓鋰電池組的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是圖3中充/放電控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1至圖4，本發(fā)明實施例包括：

一種基于便攜式鋰電池包的電焊機用逆變弧焊系統(tǒng)，包括：鋰電池包和逆變系統(tǒng)，圖1所示，所述鋰電池包的輸出端連接所述逆變系統(tǒng)的輸入端而使得逆變系統(tǒng)的輸出端輸出直流焊接電源，所述逆變系統(tǒng)包括逆變電路和整流濾波電路，所述逆變電路包括電子開關(guān)電路和中頻變壓器，所述電子開關(guān)電路的輸入端連接所述鋰電池包的輸出端而將鋰電池包輸出的高壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓中頻電，所述中頻變壓器的輸入端與電子開關(guān)電路的輸出端相連接將電子開關(guān)電路輸出的高壓中頻電轉(zhuǎn)換成低壓中頻電，所述整流濾波電路的輸入端與所述中頻變壓器的輸出端連接而將低壓中頻電整流、濾波而輸出直流焊接電源，體積小巧，攜帶方便，方便焊槍的工作，層層降壓，確保焊接供電的電壓穩(wěn)定性，并避免電壓過低而產(chǎn)生斷弧問題。

所述逆變系統(tǒng)還包括反饋系統(tǒng)和驅(qū)動/控制電路，所述反饋系統(tǒng)包括連接所述逆變電路輸出端正極的第一輸入端以及連接所述整流濾波電路輸出端正極的第二輸入端，所述反饋系統(tǒng)輸出端與所述驅(qū)動/控制電路相連接用于將采集的電力參數(shù)送至所述驅(qū)動/控制電路，所述驅(qū)動/控制電路與所述電子開關(guān)電路相連接，所述驅(qū)動/控制電路經(jīng)過計算、分析、處理獲得的電力參數(shù)，輸出PWM驅(qū)動信號至所述電子開關(guān)電路以控制所述電子開關(guān)電路的工作模式，提高工作穩(wěn)定性。

所述鋰電池包的輸入端連接DC12V-DC42V供電電源，用于給所述鋰電池包充電，充電完成后，可以與焊機的基體一起移動進行焊接工作，體積小巧，移動靈活性高。

如圖2所示，所述鋰電池包包括電池管理系統(tǒng)、高壓鋰電池組和放電保護裝置，所述電池管理系統(tǒng)的輸出端正極連接所述高壓鋰電池組的正極，電池管理系統(tǒng)輸出端負(fù)極連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極，為充電提供保護；所述放電保護裝置的輸入端分別連接所述高壓鋰電池組的正極和負(fù)極，輸出端為鋰電池包的電源輸出，為放電提供保護。

如圖3所示，所述電池管理系統(tǒng)包括充/放電控制電路和被動均衡系統(tǒng)，所述充/放電控制電路的輸入端連接DC12V-DC42V直流電源，便于充電工作，所述充/放電控制電路的輸出端正極連接所述高壓鋰電池組的正極，充/放電控制電路的輸出端負(fù)極連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極；所述充/放電控制電路還和所述被動均衡系統(tǒng)連接；

所述高壓鋰電池組包括數(shù)個依次串聯(lián)的子鋰電池組，每個子鋰電池組由數(shù)個單節(jié)鋰電池通過串聯(lián)、并聯(lián)組合而成；所述電池管理系統(tǒng)還連接所述高壓鋰電池組中每一串電池的正極和負(fù)極，管理每一串電池的工作；

所述被動均衡系統(tǒng)包括數(shù)組與子鋰電池組分別對應(yīng)的被動均衡電路，被動均衡電路之間依次串聯(lián)連接，每一組被動均衡電路用于管理一個對應(yīng)的子鋰電池組，所述被動均衡電路連接對應(yīng)子鋰電池組中的每一串鋰電池的正極和負(fù)極，用于監(jiān)測、均衡每一串鋰電池的電壓。

如圖4所示，所述充/放電控制電路包括PTC、第三可控開關(guān)、全橋DC/DC升壓電路、第二可控開關(guān)、溫度監(jiān)測電路、放電檢測電路和第一控制器，所述PTC的第一端連接DC12V-DC42V直流電源的正極，第二端連接所述全橋DC/DC升壓電路的正極，用于提供充電時過流、過溫的一級保護功能；

所述第三可控開關(guān)的第一端連接DC12V-DC42V直流電源的負(fù)極，第二端連接所述全橋DC/DC升壓電路的負(fù)極；所述第三可控開關(guān)的控制端連接所述第一控制器，用于接收所述第一控制器發(fā)出的控制信號，接通或斷開DC12V-DC42V直流電源的負(fù)極和所述全橋DC/DC升壓電路的負(fù)極，在充電產(chǎn)生異常時提供二級保護功能；

所述全橋DC/DC升壓電路的輸出端正極連接所述高壓鋰電池組的正極，輸出端負(fù)極連接所述第二可控開關(guān)第一端，所述全橋DC/DC升壓電路對所述高壓鋰電池組整體串聯(lián)充電，保證鋰電池組的充電電流、時長一致，避免由充電導(dǎo)致電池不均衡帶來的安全隱患，大大延長電池使用壽命；

所述第二可控開關(guān)的第二端連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極，所述第二可控開關(guān)的控制端連接所述被動均衡系統(tǒng)的輸出端，用于接通或斷開所述全橋DC/DC升壓電路的輸出端負(fù)極和所述高壓鋰電池組的負(fù)極，提供充電時的三級保護功能，層層保護，確保高壓鋰電池組的安全性。

所述溫度監(jiān)測電路的輸出端連接所述第一控制器的輸入端，用于監(jiān)測所述高壓鋰電池組的溫度數(shù)據(jù)，并將其輸出至所述第一控制器，由所述第一控制器進行分析處理，執(zhí)行相應(yīng)動作；

所述放電檢測電路的輸出端連接所述第一控制器的輸入端，用于檢測所述高壓鋰電池組放電時的電流、電壓等信息，并將其輸出至所述第一控制器，由所述第一控制器進行分析處理，執(zhí)行相應(yīng)動作；

所述第一控制器包括數(shù)組串口通信1端口，分別和所述被動均衡電路連接，用于傳輸所述高壓鋰電池組的電壓、電流、電量和溫度等信息，綜合數(shù)據(jù)分析、管理；

所述第一控制器還包括串口通信0端口，引出此端口用于鋰電池包與鋰電池包之外的控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信，便于焊機的設(shè)置和操作。

所述被動均衡電路包括電壓監(jiān)測電路、第二控制器和多組電阻耗能電路，所述電壓監(jiān)測電路的輸入端經(jīng)過RC網(wǎng)絡(luò)連接對應(yīng)子鋰電池組中每一串鋰電池的正極和負(fù)極，用于監(jiān)測每一串鋰電池的電壓；所述電壓監(jiān)測電路的輸出端與所述第二控制器連接，用于輸出每一串鋰電池的電壓；所述電壓監(jiān)測電路的輸出端還連接所述第二可控開關(guān)的控制端，用于控制接通或關(guān)斷所述第二可控開關(guān)；

所述第二控制器的輸出端依次與所述電阻耗能電路的輸入端連接，用于根據(jù)輸入端接收到的每一串鋰電池的電壓信息，控制每一組電阻耗能電路打開或關(guān)閉；

所述第二控制器還包括串口通信1’端口，與所述第一控制器的1組串口通信1端口連接，用于數(shù)據(jù)傳輸。

所述電阻耗能電路均包括第一電阻、光耦、第二電阻、第三電阻和三極管，所述第一電阻的兩端分別連接所述光耦的陽極和所述第二控制器的一個輸出端，所述光耦的陰極接地，所述光耦的集電極連接對應(yīng)子鋰電池組中一串鋰電池的正極，所述光耦的發(fā)射極連接所述三極管的基極，所述第二電阻的第一端連接所述三極管的基極，第二端連接所述子鋰電池組中一串鋰電池的負(fù)極，所述第三電阻的第一端連接對應(yīng)子鋰電池組中一串鋰電池的正極，第二端連接所述三極管的集電極，所述三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)子鋰電池組中一串鋰電池的負(fù)極，均衡每一串鋰電池的充放電工作。

所述放電保護裝置包括過流保護裝置和第一可控開關(guān)，所述過流保護裝置的第一端連接所述高壓鋰電池組的正極，過流保護裝置的第二端為鋰電池包輸出端的正極，過流保護裝置為不可恢復(fù)保險絲或PTC保險絲，提升系統(tǒng)安全性。

所述第一可控開關(guān)的第一端連接所述高壓鋰電池組的負(fù)極，第一可控開關(guān)的第二端為鋰電池包輸出端的負(fù)極，所述第一可控開關(guān)的控制端連接所述第一控制器的輸出端，用于接收所述第一控制器發(fā)出的控制信號，接通或斷開所述高壓鋰電池組的負(fù)極，提升系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，特別是鋰電池放電時的安全性與可靠性，顯著降低了風(fēng)險等級。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。