[实用新型]一种方形锂电池卷绕机张力控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及锂电池卷绕技术领域，具体涉及一种方形锂电池卷绕机张力控制系统。

背景技术

锂离子电池被公认是目前世界上最先进的商品化二次电池，随着各种电子产品的发展，对锂离子电池的需求量呈现迅速增长态势，对锂电池生产设备的性能和生产效率提出了更高的要求，锂离子电池电芯的卷绕是锂离子电池制作的关键环节之一，其卷绕张力控制精度、卷绕速度、成品率等指标直接决定了电池性能，对于方形锂离子电池卷绕设备，一般采用长方形或菱形的卷针结构，同圆柱形卷针结构相比，在长方形卷针恒角速转动时，在极片的行进方向上将产生类似正弦曲线的速度分量，造成了电池极片和隔膜卷绕过程中的张力波动，不仅影响了电池卷绕过程中张力一致性指标，而且为防止大范围的张力波动造成电池卷绕过程中极片的拉断，不得不限制了电池卷绕速度，从而影响了方形锂离子电池的生产效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种方形锂电池卷绕机张力控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种方形锂电池卷绕机张力控制系统，所述方形锂电池卷绕机张力控制系统包括卷针、传动机构、卷针电机、传送装置、张力臂、角度传感器、控制器、放卷电机和料卷，所述卷针电机连接有传动机构，所述传动机构连接有卷针，所述卷针通过传送装置和料卷连接，所述传送装置设有张力臂，所述角度传感器连接有控制器，所述控制器连接有放卷电机。

在上述方案基础上优选，所述张力臂连接有角度传感器，张力臂和角度传感器形成一个张力检测系统。

在上述方案基础上优选，所述放卷电机和料卷通过皮带相连接。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：本实用新型提高了方形锂离子电池卷绕设备张力控制精度，避免了电池极片和隔膜卷绕过程中的张力波动，防止了大范围的张力波动造成电池卷绕过程中极片的拉断,加快了电池卷绕速度，提高了方形锂电池的生产效率。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图中标号为：1-卷针；2-传动机构；3-卷针电机；4-传送装置；5-张力臂；6-角度传感器；7-控制器；8-放卷电机；9-料卷；10-张力检测系统；11-皮带。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1可知，一种方形锂电池卷绕机张力控制系统，所述方形锂电池卷绕机张力控制系统包括卷针1、传动机构2、卷针电机3、传送装置4、张力臂5、角度传感器6、控制器7、放卷电机8和料卷9，所述卷针电机3连接有传动机构2，所述传动机构2连接有卷针1，所述卷针1通过传送装置4和料卷9连接，所述传送装置4设有张力臂5，所述角度传感器6连接有控制器7，所述控制器7连接有放卷电机8。

在上述实施例上优选，所述张力臂5连接有角度传感器6，张力臂5和角度传感器6形成一个张力检测系统10。

在上述实施例上优选，所述放卷电机8和料卷9通过皮带11相连接。

本实用新型张力检测臂和与之相连的角度传感器构成了一个间接张力检测系统，张力臂的位置变化将间接体现张力的变化，放卷时，控制器将根据张力检测电压值与平衡位置的给定电压值的偏差，控制直流伺服电动机带动料卷的线速度，实现放卷过程的张力控制，基于前馈+反馈的张力控制器是利用欧姆龙CP1H系列PLC实现的，前馈控制器采用了10段直线线性插补拟合近似正弦曲线形状的前馈模型，欧姆龙的CP1H系列PLC所提供的PID算法只用于单向的控制，因此在反馈控制器实现上重新编写了PID控制算法，采用PLC作为控制器，其采样周期受PLC扫描周期限制约十几ms，在高速卷绕时，该周期过大，在实现卷绕前馈模型时不可避免引入模型误差，为实现更高精度的卷绕张力控制，建议采用专用控制器实现卷绕张力控制器。