CN110541937A - 抽真空的控制方法及其控制系统以及真空阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抽真空的控制方法，涉及锂离子电池制造工艺技术领域。本发明通过控制阀或开关装置的开合度大小或者空气流通截面大小，从而在分阶段中的每一个阶段精准实现抽真空操作，其通过真空腔体的真空度大小，缓慢调节开合度或空气流通截面，使开合度或流通截面减小到预设值；然后在真空腔体真空度到达预设值时，瞬间调节开合度或流通截面至0；其能快速将真空腔体与抽真空装置的连通断开，以实现关闭动作，保证真空腔体内平稳的真空度；其能满足抽真空工艺要求，提升抽气装置的可靠性。

Description

抽真空的控制方法及其控制系统以及真空阀
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造工艺技术领域，具体涉及一种抽真空的控制方法及其控制系统以及真空阀。
背景技术
软包电池在化成过程中会产生气体，因此在终封工序，需将该软包电池电芯放入真空腔体，经过多个阶段抽真空来完成封袋；而每个阶段里均在真空腔体内部对电芯气袋进行刺破、抽真空、封袋等操作。
现有技术中在抽真空过程中，每个阶段均是采用电磁阀来控制真空阀的开闭，以完成抽真空的开始以及停止；在电磁阀的控制下，真空阀只有开和关两种状态，如果腔体达到设定真空度后，然后控制真空阀由打开的状态调整至闭合状态，该方式存在响应速度慢和控制精度低的问题。
发明内容
本发明公开了一种抽真空的控制方法，在每个阶段的抽真空操作中，精确控制切断抽真空操作，解决切断抽真空操作过程中的响应速度慢和控制精度低的问题。
为了解决上述技术问题，采用的技术方案为：一种抽真空的控制方法，利用抽真空装置对软包电池电芯所处真空腔体进行抽真空操作；其利用开关装置控制抽真空操作中空气流通截面的大小；所述控制方法包括缓动作和关闭动作；
其中，缓动作包括：利用预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线来调节空气流通截面；将当前空气流通截面按照曲线，根据当前真空度调节空气流通截面；然后再次按照曲线使调节后的空气流通截面减小至预设空气流通截面；
关闭动作包括：在真空腔体真空度到达预设真空度时，直接关闭开关装置而使得空气流通截面从预设空气流通截面减小到0。
进一步的技术方案在于，在所述预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线中，随着真空腔体真空度提高，空气流通截面逐渐降低。
采用的另一个技术方案为：一种抽真空的控制方法，利用抽真空装置对软包电池电芯所处真空腔体进行抽真空操作；其利用开合度可调节的阀控制抽真空操作中空气流通截面的大小；所述控制方法包括缓动作和关闭动作；
其中，缓动作包括：利用预设的真空腔体真空度—阀开合度曲线来调节阀开合度，将当前阀开合度按照曲线，根据当前真空度调节阀开合度，然后再次按照曲线使调节后的阀开合度减小至预设开合度；
关闭动作包括：在真空腔体真空度到达预设真空度时，阀直接从预设开合度减小至0。
进一步地技术方案在于，所述阀为蝶阀。
进一步地技术方案在于，在所述预设的真空腔体真空度—阀开合度曲线中，随着真空腔体真空度提高，阀开合度逐渐减小。
本发明公开了一种真空阀，旨在每个阶段的抽真空操作中，能够精确执行阀开合度调节的动作，解决切断抽真空操作过程中的响应速度慢和控制精度低的问题。
为了解决上述技术问题，采用的技术方案为：一种真空阀，其包括蝶阀，以及驱动蝶阀调节开合度的驱动机构；所述驱动机构固定在安装座上，所述安装座上设置支撑座，所述蝶阀固定在支撑座上；所述蝶阀包括设有通孔的阀体，在通孔内通过旋转调节通孔开合度的活动部件；所述活动部件的转轴一端依次贯穿阀体、支撑座，然后与驱动机构连接，另一端与阀体转动连接。
进一步地技术方案在于，所述安装座内侧设置固定限位块，所述转轴设置旋转限位块，所述固定限位块与旋转限位块配合对转轴的转动范围进行限定。
进一步地技术方案在于，还包括检测蝶阀开合度的光电传感器；所述光电传感器安装于安装座内，所述光电传感器包括固定在安装座内表面的光电元件，以及固定在转轴上的遮光感应片；所述光电元件为光电耦合器；所述遮光感应片随转轴旋转时穿过光电耦合器的凹槽。
进一步地技术方案在于，所述转轴与驱动机构之间还依次连接了减速机和联轴器；所述减速机和联轴器均安装在安装座内。
进一步地技术方案在于，所述活动部件四周设置第一密封圈，所述转轴与阀体之间设置第二密封圈。
进一步地技术方案在于，所述通孔径向截面为圆形；所述活动部件为圆盘状，其边缘设置第一密封圈；所述转轴从阀体一侧沿通孔径向截面的圆形直径深入阀体内部，并插入阀体的另一侧；所述活动部件固定在转轴上，随转轴转动，对开合度进行调节；所述转轴插入阀体的一端与阀体转动密封；所述转轴中部与阀体之间设置密封转动部；所述密封转动部为多个交替套设在转轴上的垫圈和第二密封圈。
本发明公开了一种抽真空的控制系统，旨在能够按照预定控制方法在每个阶段的抽真空操作中，能够精确完成阀开合度调节的动作，解决真空阀响应速度慢和控制精度低的问题，最终完成软包电池抽真空操作。
为了解决上述技术问题，采用的技术方案为：一种抽真空的控制系统，其包括抽真空装置以及放置软包电池电芯的真空腔体，其还包括真空阀、控制器和压力传感器；所述真空阀包括蝶阀和驱动蝶阀调节开合度的驱动机构；所述蝶阀一端与抽真空装置连接，另一端与真空腔体连接；所述压力传感器用于检测真空腔体的真空度；所述控制器与压力传感器连接，并接收压力传感器传来的电信号；所述控制器控制驱动机构；控制方法为利用预设的真空腔体真空度—阀开合度曲线来调节阀开合度；将当前阀开合度按照曲线，根据当前真空度调节阀开合度；然后再次按照曲线使调节后的阀开合度减小至预设开合度；在真空腔体真空度到达预设真空度时，直接关闭真空阀而使得阀开合度从预设开合度减小到0。
采用本发明所述技术方案，具有的有益效果为：本发明通过控制阀或开关装置的开合度大小或者空气流通截面大小，从而在分阶段中的每一个阶段精准实现抽真空操作的关闭动作；其通过真空腔体的真空度大小，缓慢调节开合度或空气流通截面，使开合度或流通截面减小到预设值；然后在真空腔体真空度到达预设值时，瞬间调节开合度或流通截面至0；其能快速将真空腔体与抽真空装置的连通断开，以实现关闭动作，保证真空腔体内平稳的真空度；其能满足抽真空工艺要求，提升抽气装置的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中软包电池终封工序示意图；
图2是本发明真空阀的主视图；
图3是本发明真空阀的侧视图；
图4是本发明真空阀的俯视图；
图5是图4的B-B剖视图，其为通孔处于打开状态；
图6是图4的A-A剖视图，其为通孔处于关闭状态；
图7是图5的部分放大图。
其中，1、抽真空装置；2、真空阀；3、控制器；4、压力传感器；5、软包电池电芯；6、真空腔体；7、第一通孔；8、第二通孔；9、固定限位块；10、旋转限位块；11、活动部件；12、第一密封圈；13、阀体；14、第二密封圈；15、垫圈；16、转轴；17、支撑座；18、遮光感应片；19、光电元件；20、安装座；21、联轴器；22、减速机；23、驱动机构。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置或方法步骤的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本实施例提供了一种抽真空的控制方法，可用于控制如图1所示的一种抽真空的控制系统，利用抽真空装置1对软包电池电芯5所处真空腔体6进行抽真空操作；利用开关装置控制抽真空操作中空气流通截面的大小；所述控制方法包括缓动作和关闭动作；
其中，缓动作包括：利用预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线来调节空气流通截面；将当前空气流通截面按照曲线，根据当前真空度调节空气流通截面；然后再次按照曲线使调节后的空气流通截面减小至预设空气流通截面；
关闭动作包括：在真空腔体真空度到达预设真空度时，直接关闭开关装置而使得空气流通截面从预设空气流通截面减小到0。
在此实施例中，通过实时检测真空腔体真空度，调节空气流通截面的大小，使其在抽真空操作时就进行缓慢关闭抽真空装置1和真空腔体6的连接；使整个控制方法在触发关闭动作时，其关闭动作用时极短，其用时远小于从最大空气流通截面直接调至0所用时间；通过缩短关闭动作时间以提高开关装置的控制精度，保证了抽气装置的可靠性。
在此实施例中，开关装置可以是任意一个可以调节空气流通截面的阀；也可以是对软管挤压以缩小流通截面的装置；比如对软管施压的夹板；也可以是一些类似闸门的装置，当然只要能起到调节空气流通截面且是可以调节到0的装置均可以用于此实施例。
在此实施例中，在预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线中，随着真空腔体真空度提高，空气流通截面逐渐降低。
在另一个实施例中，缓动作中，可以预先经过相关实验确定，任何一个真空腔体真空度对应一个空气流通截面，如此，将收集到的数值：真空腔体真空度和空气流通截面，在笛卡尔直角坐标系以真空腔体真空度为x轴，以空气流通截面为y轴，或以真空腔体真空度为y轴，以空气流通截面为x轴，以此形成真空腔体真空度—空气流通截面曲线图；也可以人为的对此曲线图进行简单调整；以使其符合现阶段的生产要求。
在另一个实施例中，开关装置用阀来控制空气流通截面的大小；对于阀可以通过开合度来侧面反映空气流通截面的情况，因此在这里，将相应的真空腔体真空度—空气流通截面曲线图转化为真空腔体真空度—阀开合度曲线图，并将真空腔体真空度—阀开合度曲线图用于控制方法中，以完成抽真空操作。
在此实施例中，阀采用可以连续控制的比例阀或伺服阀；来达到一个连续控制的过程；以此来完成缓动作操作，并能在关闭动作进行瞬间关闭抽真空装置1与真空腔体6之间的连通；同样，此实施例中，阀还可以采用蝶阀。
在此实施例中，在预设的真空腔体真空度—阀开合度曲线中，随着真空腔体真空度提高，阀开合度逐渐减小。
另一个实施例中，如图2-7所示，公开了一种真空阀2，以替代上述实施例中的开关装置或阀，并用于抽真空的控制方法中，完成抽真空操作中空气流通截面的控制；其包括蝶阀和驱动蝶阀调节开合度的驱动机构23。
在另一个实施例中，真空阀2还包括检测蝶阀开合度的光电传感器。
在此实施例中，此真空阀2包括固定在安装座20上的驱动机构23，驱动机构23的输出轴在安装座20内其依次与减速机22、联轴器21连接，安装座20上设置支撑座17，蝶阀固定在支撑座17上；蝶阀包括设有通孔的阀体13，在通孔内通过旋转调节通孔开合度的活动部件11；活动部件11的转轴16一端依次贯穿阀体13、支撑座17，然后与联轴器21连接，另一端与阀体13转动连接。
在此实施例中，驱动机构23可以采用步进电机、伺服电机等可以驱动活动部件11旋转的装置，以此来控制蝶阀的开合度。
在此实施例中，光电传感器安装于安装座20内；光电传感器包括固定在安装座20内表面的光电元件19，以及固定在转轴16上的遮光感应片18；光电元件19为光电耦合器；遮光感应片18随转轴16旋转时穿过光电耦合器的凹槽。通过遮光感应片18随转轴16转动，光电元件19感知遮光感应片18的移动，来感知转轴16的转动，进而感知蝶阀的开合度大小。
在此实施例中，遮光感应片18为扇形，扇形角为90°；正好可以感知活动部件11从开合度最大90°旋转到开合度为0；其可以用来辅助驱动机构23找到阀开合度的调节起点；当然也可以进行任意角度的测量，也可以将测量数据进行反馈。
在此实施例中，所述安装座20内侧设置固定限位块9，所述转轴16设置旋转限位块10，所述固定限位块9与旋转限位块10配合对转轴16的转动范围进行限定；避免阀开合度变为0后，随着转轴16的惯性，超越了预定位置而导致密封性差的问题。
在此实施例中，活动部件11四周设置第一密封圈12，在活动部件11边缘与阀体13接触时，第一密封圈12可以严格密封两者之间的缝隙；转轴16与阀体13之间设置第二密封圈14；可以保证阀体13内部的密封性，避免转轴16与阀体13之间的气密性差的问题。
在此实施例中，通孔径向截面为圆形；活动部件11为圆盘状，其边缘设置第一密封圈12；转轴16从阀体13一侧沿通孔径向截面的圆形直径深入阀体13内部，并插入阀体13的另一侧；活动部件11固定在转轴16上，随转轴16转动，对开合度进行调节；转轴16插入阀体13的一端与阀体13转动密封；转轴16中部与阀体13之间设置密封转动部；密封转动部为多个交替套设在转轴16上的垫圈15和第二密封圈14。
在此实施例中，通孔由第一通孔7和第二通孔8构成，其中第一通孔7与第二通孔8直径不相等，第一通孔7与第二通孔8之间通过圆弧连接。
在此实施例中，利用步进电机或伺服电机连接减速机22，并由减速机22输出轴来控制阀开合度，该开合度可以从零度(闭合状态，如图6所示)调整至90度(完全打开状态，如图5所示)，并可在该区间任何角度停留，该步进电机或伺服电机能根据真空腔体6内真空度及时调整减速机22输出轴的旋转角度，如当真空腔体6内真空度快达到设定真空度后，该开合度也随之调整至接近零度，当真空腔体6真空度达到设定值后，开合度能快速、瞬间、直接调整至零度，从而解决真空阀2响应速度慢和控制精度低的问题，保证真空腔体6内的真空度稳定。
本实施例示出了一种抽真空的控制系统，如图1所示，其包括抽真空装置1以及放置软包电池电芯5的真空腔体6，还包括真空阀2、控制器3以及压力传感器4；蝶阀一端与抽真空装置1连接，另一端与真空腔体6连接；压力传感器4用于检测真空腔体6的真空度；控制器3与压力传感器4连接，并接收压力传感器4传来的电信号；控制器3控制驱动机构23；控制方法为利用预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线(或者真空腔体真空度—阀开合度曲线)来调节空气流通截面(或者阀开合度)，将当前空气流通截面(或者阀开合度)按照曲线，根据当前真空度调节空气流通截面(或者阀开合度)；然后再次按照曲线使调节后的空气流通截面(或者阀开合度)减小至预设空气流通截面(或者预设开合度)；在真空腔体真空度到达预设真空度时，直接关闭真空阀2而使得空气流通截面从预设空气流通截面减小到0。
在此实施例中，通过一个缓动作，在不影响抽真空操作的情况下，缩小了空气流通截面或阀开合度，使得在关闭动作时缩小了关闭时间，提高了真空阀2的控制精度，保证了抽气装置的可靠性。
另一个实施例中，抽真空的控制系统，如图1所示，其包括抽真空装置1以及放置软包电池电芯5的真空腔体6，还包括上述实施例中的真空阀2；还包括控制器3、压力传感器4；蝶阀一端与抽真空装置1连接，另一端与真空腔体6连接；压力传感器4用于检测真空腔体6的真空度；控制器3与压力传感器4连接，并接收压力传感器4传来的电信号；控制器3与光电传感器连接，并接收光电传感器传来的电信号；控制器3控制驱动机构23；控制方法为利用预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线(或者真空腔体真空度—阀开合度曲线)来调节空气流通截面(或者阀开合度)，将当前空气流通截面(或者阀开合度)按照曲线，根据当前真空度调节空气流通截面(或者阀开合度)；然后再次按照曲线使调节后的空气流通截面(或者阀开合度)减小至预设空气流通截面(或者预设开合度)；在真空腔体真空度到达预设真空度时，直接关闭真空阀2而使得空气流通截面从预设空气流通截面减小到0。
在此实施例中，通过一个缓动作，在不影响抽真空操作的情况下，缩小了空气流通截面或阀开合度，而且在缓动作过程中，可以通过光电传感器时刻感知开合度或空气流通截面的大小，以便准确调整开合度或空气流通截面；使得整个控制系统精准度更高；另外还使得在关闭动作时缩小了关闭时间，提高了真空阀2的控制精度，保证了抽气装置的可靠性。
综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明通过控制阀或开关装置的开合度大小或者空气流通截面大小，从而在分阶段中的每一个阶段精准实现抽真空操作，其通过真空腔体的真空度大小，缓慢调节开合度或空气流通截面，使开合度或流通截面减小到预设值；然后在真空腔体真空度到达预设值时，瞬间调节开合度或流通截面至0；其能快速将真空腔体6与抽真空装置1的连通断开，以实现关闭动作，保证真空腔体内平稳的真空度；其能满足抽真空工艺要求，提升抽气装置的可靠性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种抽真空的控制方法，利用抽真空装置对软包电池电芯所处真空腔体进行抽真空操作；其特征在于，利用开关装置控制抽真空操作中空气流通截面的大小；所述控制方法包括缓动作和关闭动作；
其中，缓动作包括：利用预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线来调节空气流通截面；将当前空气流通截面按照曲线，根据当前真空度调节空气流通截面；然后再次按照曲线使调节后的空气流通截面减小至预设空气流通截面；
关闭动作包括：在真空腔体真空度到达预设真空度时，直接关闭开关装置而使得空气流通截面从预设空气流通截面减小到0。
2.根据权利要求1所述的抽真空的控制方法，其特征在于，在所述预设的真空腔体真空度—空气流通截面曲线中，随着真空腔体真空度提高，空气流通截面逐渐降低。
3.一种抽真空的控制方法，利用抽真空装置对软包电池电芯所处真空腔体进行抽真空操作；其特征在于，利用开合度可调节的阀控制抽真空操作中空气流通截面的大小；所述控制方法包括缓动作和关闭动作；
其中，缓动作包括：利用预设的真空腔体真空度—阀开合度曲线来调节阀开合度，将当前阀开合度按照曲线，根据当前真空度调节阀开合度，然后再次按照曲线使调节后的阀开合度减小至预设开合度；
关闭动作包括：在真空腔体真空度到达预设真空度时，阀直接从预设开合度减小至0。
4.根据权利要求3所述的抽真空的控制方法，其特征在于，所述阀为蝶阀。
5.根据权利要求3或4所述的抽真空的控制方法，其特征在于，在所述预设的真空腔体真空度—阀开合度曲线中，随着真空腔体真空度提高，阀开合度逐渐减小。
6.一种真空阀，其特征在于，其包括蝶阀，以及驱动蝶阀调节开合度的驱动机构；所述驱动机构固定在安装座上，所述安装座上设置支撑座，所述蝶阀固定在支撑座上；所述蝶阀包括设有通孔的阀体，在通孔内通过旋转调节通孔开合度的活动部件；所述活动部件的转轴一端依次贯穿阀体、支撑座，然后与驱动机构连接，另一端与阀体转动连接。
7.根据权利要求6所述的真空阀，其特征在于，所述安装座内侧设置固定限位块，所述转轴设置旋转限位块，所述固定限位块与旋转限位块配合对转轴的转动范围进行限定。
8.根据权利要求6所述的真空阀，其特征在于，还包括检测蝶阀开合度的光电传感器；所述光电传感器安装于安装座内，所述光电传感器包括固定在安装座内表面的光电元件，以及固定在转轴上的遮光感应片；所述光电元件为光电耦合器；所述遮光感应片随转轴旋转时穿过光电耦合器的凹槽。
9.根据权利要求6所述的真空阀，其特征在于，所述转轴与驱动机构之间还依次连接了减速机和联轴器；所述减速机和联轴器均安装在安装座内。
10.根据权利要求6-9任一项权利要求所述的真空阀，其特征在于，所述活动部件四周设置第一密封圈，所述转轴与阀体之间设置第二密封圈。
11.根据权利要求6-9任一项权利要求所述的真空阀，其特征在于，所述通孔径向截面为圆形；所述活动部件为圆盘状，其边缘设置第一密封圈；所述转轴从阀体一侧沿通孔径向截面的圆形直径深入阀体内部，并插入阀体的另一侧；所述活动部件固定在转轴上，随转轴转动，对开合度进行调节；所述转轴插入阀体的一端与阀体转动密封；所述转轴中部与阀体之间设置密封转动部；所述密封转动部为多个交替套设在转轴上的垫圈和第二密封圈。
12.一种抽真空的控制系统，其包括抽真空装置以及放置软包电池电芯的真空腔体，其特征在于，还包括真空阀、控制器和压力传感器；所述真空阀包括蝶阀和驱动蝶阀调节开合度的驱动机构；所述蝶阀一端与抽真空装置连接，另一端与真空腔体连接；所述压力传感器用于检测真空腔体的真空度；所述控制器与压力传感器连接，并接收压力传感器传来的电信号；所述控制器控制驱动机构；控制方法为利用预设的真空腔体真空度—阀开合度曲线来调节阀开合度；将当前阀开合度按照曲线，根据当前真空度调节阀开合度；然后再次按照曲线使调节后的阀开合度减小至预设开合度；在真空腔体真空度到达预设真空度时，直接关闭真空阀而使得阀开合度从预设开合度减小到0。
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