锂电池卷绕机张力控制系统介绍

来源:电子发烧友整理 作者:2018年01月31日 09:50

为了控制张力,需要构成张力控制系统。因为张力只能在两个(或两个以上)具有驱动(或制动)力矩的工艺设备间形成, 所以张力控制系统是在两个传动控制系统基础上构成的。其中一个传动控制系统作为张力控制系统的速度基准,称为速度基准系统,而另一个传动控制系统按张力要求建立负载,形成张力,实质是对速度基准系统按要求张力进行速度跟随, 称为张力可控的速度跟随系统。张力控制的任务一般多放在后一系统上, 所以人们习惯地只将后者称为张力控制系统。本文为大家介绍锂电池卷绕机张力张力控制系统。

锂电池卷绕机张力控制系统的结构

张力控制系统由放卷机构,收卷机构,张力检测机构,线速度检测机构组成。锂电池原材料通过放卷机构引出,收卷机构将锂电池原材料收卷为电池,但是在收卷过程中,由于收卷速度和放卷速度不一致,造成锂电池材料的张力发生变化,因此需要张力检测机构检测出料带张力的大小,控制放卷机构的放卷速度,形成一个张力控制系统的闭环。线速度检测机构的作用是检测传送带的线速度。系统结构如下图 所示。

锂电池卷绕机张力控制系统介绍

锂电池材料通过直流电机控制的放卷机构引出,由伺服电机控制的收卷机构卷成一个电池。放卷速度和收卷速度不一致时,张力辊将偏离平衡位置,当收卷速度大于放卷速度时,张力辊向右方向偏转,当收卷速度小于放卷速度时,张力辊向左方向偏转。

控制器周期性的检测张力辊的位置,计算出张力大小,通过特定的算法(如PID算法),计算出放卷机构的放卷速度,最后输出到直流电机。所以放卷机构是闭环控制的系统,而收卷机构则是开环系统,是放卷跟随收卷的系统。

锂电池卷绕机张力控制系统原理

张力控制系统的原理结构如下图

锂电池卷绕机张力控制系统介绍

从上图可以看出张力控制系统本质上是一个线速度伺服跟踪系统。简单地说就是通过控制放卷电机的线速度来控制张力辊位置,使之处于平衡状态,实现系统的恒张力控制。由于收卷线速度和放卷线速度的不同步,通过张力传感器检测到张力值的变化,将此变化作为系统的前馈控制,通过调节放卷电机的转速,使其线速度达到与实际收卷的线速度一致,保证张力的恒定。但是放料电机线速度不能跟随上卷针的线速度,引起材料带的一张一弛运动。内部张力的时大时小,表现为料带的一张一弛,不仅引起了锂电池电芯变形,而且大大降低了卷绕出来的电芯成品的整齐度,这也是方型锂离子电池卷绕机成品率低下的主要原因。

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