CN112916327B - 极片涂布控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种极片涂布控制系统及方法，本发明的极片涂布控制系统用于具有顺次布置的第一面涂布单元和第二面涂布单元的双面涂布系统，且所述双面涂布系统中，于所述第一面涂布单元和所述第二面涂布单元的上游分别设有第一纠偏单元和第二纠偏单元；所述极片涂布控制系统包括图像检测单元、面密度检测单元和控制单元。本发明所述的极片涂布控制系统，能够实现对极片涂布过程的自动调整，有利于提高极片涂布质量。

Description

极片涂布控制系统及方法

技术领域

本发明涉及极片涂布技术领域，特别涉及一种极片涂布控制系统，同时，本发明也涉及基于该系统的极片涂布控制方法。

背景技术

在使用传统能源作为动力供给的汽车工业环境下，环境污染问题已引起人们对环境保护和资源利用的重视。积极发展新能源汽车，实现汽车工业的电气化，已经成为是全球各大车企的奋斗目标。

锂离子电池技术是新能源汽车，特别是电动汽车发展的关键技术。在目前的锂离子电池制备中，极片涂布是其中的关键环节之一。 现有的极片涂布设备，在涂布期间一般为依靠人工进行调整，容易导致各种因素造成的小范围不良产品不能有效识别、剔除，而不良品流转至后续生产环节，就容易造成电池质量下降，进而在电池能量密度、循环次数以及电池安全等方面出现问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种极片涂布控制系统，以能够提高极片涂布质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种极片涂布控制系统，用于具有顺次布置的第一面涂布单元和第二面涂布单元的双面涂布系统，且所述双面涂布系统中，于所述第一面涂布单元和所述第二面涂布单元的上游分别设有第一纠偏单元和第二纠偏单元；所述极片涂布控制系统包括图像检测单元、面密度检测单元和控制单元；其中，

所述图像检测单元包括第一图像检测部和第二图像检测部，所述面密度检测单元包括第一面密度检测部和第二面密度检测部；

所述第一图像检测部和所述第一面密度检测部相邻于所述第一面涂布单元，依次布置于所述第一面涂布单元的下游；

所述第二图像检测部和所述第二面密度检测部相邻于所述第二面涂布单元，依次布置于所述第二面涂布单元的下游；

所述控制单元与所述第一图像检测部和所述第二图像检测部，以及所述第一面密度检测部和所述第二面密度检测部分别相连，且所述控制单元与所述第一面涂布单元、所述第二面涂布单元，以及所述第一纠偏单元和所述第二纠偏单元相连接。

进一步的，所述第一面涂布单元包括第一面涂布部，以及相邻于所述第一面涂布部，布置于所述第一面涂布部下游的第一烘干部；

所述第二面涂布单元包括第二面涂布部，以及相邻于所述第二面涂布部，布置于所述第二面涂布部下游的第二烘干部。

进一步的，所述第一烘干部采用单层烘箱，所述第二烘干部采用双层烘箱。

进一步的，所述第一图像检测部和所述第二图像检测部均采用CCD相机。

进一步的，所述面密度检测单元包括第三面密度检测部，所述第三面密度检测部相邻于所述第一面涂布单元，布置于所述第一面涂布单元的上游。

进一步的，所述第一面密度检测部、第二图像检测部和所述第三面密度检测部均采用面密度检测仪。

进一步的，所述第一面涂布单元和所述第二面涂布单元中均采用螺杆泵进行涂布供料；所述第一面涂布单元和所述第二面涂布单元中的涂布模头中均设有间隙调节单元，所述间隙调节单元用于对所述涂布模头的出料间隙进行调节；

所述控制单元分别与第一面涂布单元和所述第二面涂布单元中的所述螺杆泵及所述间隙调节单元相连。

进一步的，所述间隙调节单元具有调节块和驱动部，且在所述驱动部的驱使下，所述调节块于所述涂布模头中滑动，而可对所述涂布模头的出料间隙进行调节。

进一步的，所述驱动部包括设于所述涂布模头上的步进电机，以及设于所述步进电机和所述调节块之间的传动结构；所述传动结构由所述步进电机驱使而带动所述调节块滑动，以对所述涂布模头的出料间隙进行调节。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明的极片涂布控制系统，通过具有第一图像检测部和第二图像检测部的图像检测单元，具有第一面密度检测部和第二面密度检测部的面密度检测单元，以及控制单元的设置，能够利用图像检测单元和面密度检测单元的实时检测，经由控制单元对两个涂布单元，以及两个纠偏单元的工作状态进行实时调整，由此可实现对涂布过程的闭环控制，从而有利于提高极片涂布质量。

本发明的另一目的在于提出一种极片涂布控制方法，所述极片涂布控制方法基于上述的极片涂布控制系统，并包括：

通过所述第一图像检测部对所述第一面涂布单元涂布后的极片进行图像检测，以及，通过所述第二图像检测部对所述第二面涂布单元涂布后的极片进行图像检测；

通过所述第一面密度检测部对所述第一面涂布单元涂布后的极片进行面密度检测，以及，通过所述第二面密度检测部对所述第二面涂布单元涂布后的极片进行面密度检测；

根据检测的图像信息和面密度检测信息，所述控制单元对所述第一面涂布单元、所述第二面涂布单元，以及所述第一纠偏单元和所述第二纠偏单元的工作状态进行调整。

本发明的极片涂布控制方法能够实现对涂布过程的闭环控制，有利于提高极片涂布质量，而有着很好的实用性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的极片涂布控制系统的构成示意图；

图2为本发明实施例所述的间隙调节单元的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的极片涂布控制方法的流程图；

附图标记说明：

1、放卷单元；2、第三面密度检测部；3、第一纠偏单元；4、第一面涂布部；5、第一烘干部；6、第一图像检测部；7、第一面密度检测部；8、第二纠偏单元；9、第二面涂布部；10、第二烘干部；11、第二图像检测部；12、第二面密度检测部；13、收卷单元；14、控制单元；15、涂布模头；151、出料间隙；16、调节块；17、步进电机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种极片涂布控制系统，其用于具有顺次布置的第一面涂布单元和第二面涂布单元的双面涂布系统，并且结合于图1中所示的，该双面涂布系统中，于第一面涂布单元和第二面涂布单元的上游也分别设有第一纠偏单元3和第二纠偏单元8。而除了上述的两个涂布单元与纠偏单元，本实施例涉及的双面涂布系统中亦具有放卷单元1和收卷单元13。

其中，放卷单元1用于进行待涂布的极片的放卷，收卷单元13则用于进行涂布完毕的极片的收卷，在具体实施时，该放卷单元1和收卷单元13均采用现有极片涂布系统中的常规结构便可。

第一面涂布单元和第二面涂布单元即用于对极片的两侧表面分别进行涂布，为便于描述，极片的两侧表面称之为第一面和第二面，第一面涂布单元和第二面涂布单元也便分别用于第一面及第二面的涂布。

具体实施时，上述第一面涂布单元包括有第一面涂布部4，以及相邻于第一面涂布部4，布置于该第一面涂布部4下游的第一烘干部5。与第一面涂布单元类似的，第二面涂布单元包括有第二面涂布部9，以及相邻于第二面涂布部9，布置于该第二面涂布部9下游的第二烘干部10。

第一面涂布部4和第二面涂布部9采用现有锂电池极片涂布领域的常规涂布设备即可。不过，需要指出的是，正如下文中所述的，本实施例在现有涂布设备的基础上，特别的，第一面涂布部4和第二面涂布部9中均为采用螺杆泵进行涂布供料，且该两个涂布部中的涂布模头15中也均设有间隙调节单元。所述的间隙调节单元具体用于对涂布模头15的出料间隙151进行调节，其具体结构设置将在下文中进行说明。

本实施例中，为提升极片的涂布质量，在第一烘干部5与第二烘干部10的设置上，也使得第一烘干部5采用单层烘箱，第二烘干部10则采用双层烘箱。而以上单层烘箱与双层烘箱也均采用现有设备便可。

上述第一纠偏单元3和第二纠偏单元8即用于对极片进行位置纠偏调整，以使得极片两面涂布的对齐度满足要求。具体实施时，该第一纠偏单元3与第二纠偏单元8也采用现有锂电池极片涂布领域的常规纠偏结构便可。而本实施例的控制单元14在具体实施时，通常采用安装有相应程序的计算机或PLC等工控机即可。

本实施例除了以上介绍的各部分结构，双面涂布系统中的其它辅助结构等，则可参见现有锂电池极片双面涂布系统。而且基于上述对双面涂布系统的描述，本实施例的极片涂布控制系统整体上包括图像检测单元、面密度检测单元和控制单元14。

具体来说，仍如图1中所示，上述图像检测单元包括第一图像检测部6和第二图像检测部11，面密度检测单元则包括第一面密度检测部7和第二面密度检测部12。而且第一图像检测部6和第一面密度检测部7相邻于第一面涂布单元，依次布置于第一面涂布单元的下游，第二图像检测部11和第二面密度检测部12相邻于第二面涂布单元，依次布置于第二面涂布单元的下游。

控制单元14具体与第一图像检测部6和第二图像检测部11，以及第一面密度检测部7和第二面密度检测部12分别相连，与此同时，该控制单元14也与极片双面涂布系统中的第一面涂布单元、第二面涂布单元，以及第一纠偏单元3和第二纠偏单元8相连接。

其中，在具体实施时，上述第一图像检测部6和第二图像检测部11均采用CCD相机，且第一图像检测部6和第二图像检测部11处的CCD相机一般也均为设置多台。而第一图像检测部6和第二图像检测部11所检测的图像则由控制单元14进行处理分析，以能够获得极片涂布后的相关信息。该相关信息一般即包括极片各面的涂布宽度，以及两面对应涂布位置间的对齐度等。

本实施例中，除了以上所述的第一面密度检测部7和第二面密度检测部12，面密度检测单元还进一步包括有第三面密度检测部2。该第三面密度检测部2相邻于第一面涂布单元，布置于第一面涂布单元的上游，以用于对涂布前的极片进行初始检测。在具体实施时，上述第一面密度检测部7、第二面密度检测部12和第三面密度检测部2均采用面密度检测仪即可，各面密度检测部的面密度检测信息输送至控制单元14。

对应于前述对第一面涂布单元和第二面涂布单元的说明，本实施例的控制单元14具体即分别与第一面涂布单元和第二面涂布单元中的螺杆泵及间隙调节单元相连。此时，结合于图2所示的，作为间隙调节单元的一种示例性结构，其具有调节块16和驱动部，并且在驱动部的驱使下，调节块16可于涂布模头15中滑动，以实现对涂布模头15的出料间隙151的调节。

通过调节块16对出料间隙151进行调节，便能够在对螺杆泵速度调整的基础上，进一步实现对极片涂布的面密度的精细控制，以使得涂布面密度达到工艺要求。而在具体实施中，调节块16的移动距离一般可设计在0-1.5mm之间，且其也可根据涂布模头15中垫片的厚度不同进行调整。

本实施例中，针对于上述的驱动部，其一种示例性设置方式可为使得该驱动部包括步进电机17和传动结构。其中，步进电机17设于涂布模头15上，传动结构则设于步进电机17和调节块16之间，以传递步进电机17的驱动力，实现调节块16在涂布模头15中的滑动，进而对涂布模头15的出料间隙151进行调节。

在具体实施时，以上传动结构例如可采用与步进电机17连接的丝杠，以及导向滑动于涂布模头15内的滑块，丝杠螺接于滑块中，滑块则与调节块16相连。由此，在步进电机17转动时，滑块导向滑动也即能够带动调节块16滑动。该采用丝杠及滑块的传动结构，形式上较为简单，且便于在涂布模头15中的设置，当然除了采用步进电机17和相匹配的传动结构，本实施例的驱动部也能够采用其它可进行精确位移控制的驱动结构。

基于上述对极片涂布控制系统的介绍，在工作时，该系统涉及的极片涂布控制方法可结合图3所示，且其具体包括如下的步骤：

步骤101、通过第一图像检测部6对第一面涂布单元涂布后的极片进行图像检测，以及，通过第二图像检测部11对第二面涂布单元涂布后的极片进行图像检测；

步骤102、通过第一面密度检测部7对第一面涂布单元涂布后的极片进行面密度检测，以及，通过第二面密度检测部12对第二面涂布单元涂布后的极片进行面密度检测；

步骤103、根据检测的图像信息和面密度检测信息，控制单元14对第一面涂布单元、第二面涂布单元，以及第一纠偏单元3和第二纠偏单元8的工作状态进行调整。

在上述步骤中，通过第一图像检测部6和第二图像检测部11的图像检测，控制单元14处理获得极片涂布宽度尺寸，根据获得的尺寸数据与预设目标数据的比较，控制单元14便可控制第一面涂布部4或第二面涂布部9调整模头间隙，也即调节涂布模头15和与之对应的背辊之间的间隙，由此实现涂布宽度的调节。

此外，同样通过第一图像检测部6和第二图像检测部11的图像检测，当控制单元14处理分析后，若发现极片两面涂布的对齐度数据不符合预设的目标数据，则控制单元14可控制第一纠偏单元3或第二纠偏单元8动作，以调整极片位置，使极片涂布对齐度满足要求。

而通过第一面密度检测部7和第二面密度检测部12的面密度检测，控制单元14将收到的面密度数据和预设面密度数据进行比较，若两者不符，则控制单元14先通过调整第一面涂布部4或第二面涂布部9中螺杆泵的速度，使涂布面密度达到接近预设目标值范围，接着，控制单元14再通过控制步进电机17动作，调整调节块16的位置对涂布模头15的涂布进行精细调整，由此使得涂布面密度达到工艺要求。

在整个涂布过程中，控制单元14通过图像检测单元和面密度检测单元的检测，实时对各涂布单元及纠偏单元进行控制，以此能够实现对涂布过程的闭环控制，进而能够提升极片的涂布质量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种极片涂布控制系统，用于具有顺次布置的第一面涂布单元和第二面涂布单元的双面涂布系统，且所述双面涂布系统中，所述第一面涂布单元的上游设有相邻布置的第一纠偏单元（3），所述第二面涂布单元的上游设有相邻布置的第二纠偏单元（8），其特征在于：

所述极片涂布控制系统包括图像检测单元、面密度检测单元和控制单元（14）；其中，

所述图像检测单元包括第一图像检测部（6）和第二图像检测部（11），所述面密度检测单元包括第一面密度检测部（7）、第二面密度检测部（12）和第三面密度检测部（2）；

所述第一图像检测部（6）和所述第一面密度检测部（7）相邻于所述第一面涂布单元，依次布置于所述第一面涂布单元的下游，所述第二图像检测部（11）和所述第二面密度检测部（12）相邻于所述第二面涂布单元，依次布置于所述第二面涂布单元的下游，所述第三面密度检测部（2）相邻于所述第二纠偏单元（8），布置于所述第二纠偏单元（8）的上游；

所述控制单元（14）与所述第一图像检测部（6）和所述第二图像检测部（11），以及所述第一面密度检测部（7）和所述第二面密度检测部（12）分别相连，且所述控制单元（14）与所述第一面涂布单元、所述第二面涂布单元，以及所述第一纠偏单元（3）和所述第二纠偏单元（8）相连接；

所述第一面涂布单元和所述第二面涂布单元中均采用螺杆泵进行涂布供料，所述第一面涂布单元和所述第二面涂布单元中的涂布模头（15）中均设有间隙调节单元，所述间隙调节单元用于对所述涂布模头（15）的出料间隙（151）进行调节，所述控制单元（14）分别与第一面涂布单元和所述第二面涂布单元中的所述螺杆泵及所述间隙调节单元相连；

所述间隙调节单元具有调节块（16）和驱动部，所述调节块（16）滑动设于所述涂布模头（15）中，且在所述驱动部的驱使下，所述调节块（16）于所述涂布模头（15）中滑动，而可对所述涂布模头（15）的出料间隙（151）进行调节；

所述调节块（16）的滑动距离在0-1.5mm之间，或者根据所述涂布模头（15）中垫片的厚度进行调整，所述驱动部包括设于所述涂布模头（15）上的步进电机（17），以及设于所述步进电机（17）和所述调节块（16）之间的传动结构，所述控制单元（14）根据所述面密度检测单元的检测控制所述螺杆泵和所述步进电机（17），所述传动结构由所述步进电机（17）驱使而带动所述调节块（16）滑动，以对所述涂布模头（15）的出料间隙（151）进行调节。

2.根据权利要求1所述的极片涂布控制系统，其特征在于：

所述第一面涂布单元包括第一面涂布部（4），以及相邻于所述第一面涂布部（4），布置于所述第一面涂布部（4）下游的第一烘干部（5）；

所述第二面涂布单元包括第二面涂布部（9），以及相邻于所述第二面涂布部（9），布置于所述第二面涂布部（9）下游的第二烘干部（10）。

3.根据权利要求2所述的极片涂布控制系统，其特征在于：所述第一烘干部（5）采用单层烘箱，所述第二烘干部（10）采用双层烘箱。

4.根据权利要求1所述的极片涂布控制系统，其特征在于：所述第一图像检测部（6）和所述第二图像检测部（11）均采用CCD相机。

5.根据权利要求1所述的极片涂布控制系统，其特征在于：所述第一面密度检测部（7）、第二面密度检测部（12）和所述第三面密度检测部（2）均采用面密度检测仪。

6.一种极片涂布控制方法，其特征在于，所述极片涂布控制方法基于权利要求1所述的极片涂布控制系统，并包括：

通过所述第一图像检测部（6）对所述第一面涂布单元涂布后的极片进行图像检测，以及，通过所述第二图像检测部（11）对所述第二面涂布单元涂布后的极片进行图像检测；

通过所述第一面密度检测部（7）对所述第一面涂布单元涂布后的极片进行面密度检测，以及，通过所述第二面密度检测部（12）对所述第二面涂布单元涂布后的极片进行面密度检测；

根据检测的图像信息和面密度检测信息，所述控制单元（14）对所述第一面涂布单元、所述第二面涂布单元，以及所述第一纠偏单元（3）和所述第二纠偏单元（8）的工作状态进行调整。

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