CN116000469A - 切卷速度控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切卷速度控制方法和装置，对于卷绕机卷绕每个极片的总卷绕时间进行计算，基于总卷绕时间确定第一主驱运行速度和第二主驱速度，最后根据第一主驱速度和切直线速度来控制第一主驱的运行速度，根据第二主驱速度来控制第二主驱的运行速度，实现了根据卷绕工作节拍对贴胶速度和激光切割速度的规划，避免了切卷一体机因运行节拍不对应导致卡顿的缺陷，解决了现有技术缺少对切卷一体机的贴胶速度和激光速度进行规划的方法，导致切卷一体机切卷效率低下的技术问题。

Description

切卷速度控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电芯加工工艺技术领域，尤其涉及一种切卷速度控制方法和装置。

背景技术

电芯极片切卷一体机在激光切割工位先膜切好极片，经过路径贴胶，在卷绕工位进行极芯卷绕成型。在切卷一体机运行过程中，卷绕部分切换工位需要启停，贴胶部分也需要贴胶启停，但是激光模切部分为保证切割品质，需要匀速走带，这就需要根据卷绕的工作节拍对贴胶速度和激光速度进行规划，以使得切卷一体机高效完成极芯切卷工作。目前未有针对切卷一体机的贴胶速度和激光速度进行规划，以使得切卷一体机激光模切部分匀速走带的有效方法。

发明内容

本发明提供了一种切卷速度控制方法和装置，用于解决现有技术缺少对切卷一体机的贴胶速度和激光速度进行规划的方法，导致切卷一体机切卷效率低下的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种切卷速度控制方法，包括：

根据单个电芯的卷绕时间和卷绕辅助时间，计算单个电芯的总卷绕时间；

根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度；

控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

可选地，单个电芯的卷绕时间包括卷绕加速时间和卷绕减速时间，或包括卷绕加速时间、卷绕匀速时间和卷绕减速时间。

可选地，单个电芯的卷绕时间包括预卷加速时间、预卷匀速时间、正常卷绕加速时间、正常卷绕匀速时间、正常卷绕减速时间、追切匀速时间和追切减速时间。

可选地，卷绕辅助时间包括收尾时间、并膜时间、穿针时间和切隔膜时间。

可选地，根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度，包括：

根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的第一主驱速度；

根据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间；

根据贴胶运行时间计算第二主驱速度；

控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

可选地，根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的第一主驱速度，包括：

根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的理论速度；

根据激光切割的理论速度计算激光切割的第一主驱速度。

可选地，激光切割的理论速度的计算公式为：

其中，V₁为激光切割的理论速度，L为单个极片的片长，T为单个极片的总卷绕时间；

激光切割的第一主驱速度的计算公式为：

V₂＝V₁×K₁

K₁＝1-(PrePos1-Modpos1)×0.03

其中，V₂为激光切割的第一主驱速度，K₁为第一速度自适应系数，PrePos1为放卷缓存浮动辊当前位置，Mpdpos1为放卷缓存浮动辊中间位置，0.03为比例常数。

可选地，根据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间，包括：

判断单个电芯的目标贴胶数量，若单个电芯的目标贴胶数量为一道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₄

其中，T₃为单个电芯的贴胶运行时间，T为单个电芯的总卷绕时间，T₄为贴胶时间；

若单个电芯的目标贴胶数量为两道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₅-T₆-T₇

其中，T₅为贴第一道胶的时间，T₆为从第一道胶位置到第二道胶位置的时间，T₇为贴第二道胶的时间。

可选地，根据贴胶运行时间计算第二主驱速度，包括：

根据贴胶运行时间计算第二主驱理论速度；

根据第二主驱理论速度计算第二主驱速度。

可选地，第二主驱速度的计算公式为：

V₆＝V₅×K₂

K₂＝1-(PrePos2-Modpos2)×0.0003

其中，V₆为第二主驱速度，V₅为第二主驱理论速度，K₂为第二速度自适应系数，PrePos2为第二缓存区浮动辊当前位置，Modpos2为第二缓存区浮动辊中间位置，0.0003为比例常数。

可选地，还包括：

获取切直线速度，其中，切直线速度为电芯极片料带中的接带经过激光切割位置时的第一主驱运行速度；

当电芯极片料带的接带经过激光切割位置时，控制第一主驱按切直线速度运行。

可选地，控制第二主驱按第二主驱速度运行包括：

判断贴胶定位点距离贴胶位置是否在50mm以内，若是，则判断第二主驱是否停止驱动；

若第二主驱停止驱动，则控制第二主驱在重启后的以50mm/s的速度运行，直至到达贴胶位置；

若第二主驱未停止驱动，则控制第二主驱按第二主驱速度运行。

本发明第二方面提供了一种切卷速度控制装置，包括：

卷绕时间计算模块，用于根据单个电芯的卷绕时间和卷绕辅助时间，计算单个电芯的总卷绕时间；

主驱速度计算模块，用于根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度；

控制模块，用于控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的切卷速度控制方法和装置具有以下优点：

本发明提供的切卷速度控制方法，对于卷绕机卷绕每个极片的总卷绕时间进行计算，基于总卷绕时间确定第一主驱运行速度和第二主驱速度，最后根据第一主驱速度和切直线速度来控制第一主驱的运行速度，根据第二主驱速度来控制第二主驱的运行速度，实现了根据卷绕工作节拍对贴胶速度和激光切割速度的规划，避免了切卷一体机因运行节拍不对应导致卡顿的缺陷，解决了现有技术缺少对切卷一体机的贴胶速度和激光速度进行规划的方法，导致切卷一体机切卷效率低下的技术问题。

本发明提供的切卷速度控制装置，用于执行本发明提供的切卷速度控制方法，其原理和所取得的技术效果与本发明提供的切卷速度控制方法相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中提供的一种切卷速度控制方法的流程示意图；

图2为本发明中提供的电芯极片切卷一体机的结构示意图；

图3为本发明中提供的卷绕机处理单个电芯的周期示意图；

图4为本发明中提供的一种切卷速度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种切卷速度控制方法的实施例，包括：

步骤101、根据单个电芯的卷绕时间和卷绕辅助时间，计算单个电芯的总卷绕时间。

需要说明的是，电芯极片切卷一体机的结构如图2所示，由放卷电机放卷，经过放卷缓存、第一主驱控制激光切割、第一缓存区、极片贴胶、第二缓存区、第三缓存区、第三主驱、张力摆杆、测长编码器、送片、然后到达卷针进行卷绕。放卷电芯极片料带在放卷电机的作用下在激光切割的过程中恒线速度放卷，经过放卷缓存到达激光切割位置进行极片切割成型，激光切割速度由第一主驱控制，为保证激光切割效果，激光切割的第一主驱线速度必须稳定。激光切割完成后经过第一缓存区进行储片，第一缓存区的目的是在前面极片贴胶停顿的时候，仍然可以激光切割。第二主驱为控制贴胶速度的主驱，第二主驱按照规划速度进行定位，贴胶定位时间和贴胶时间的总和为单个电芯的节拍时间，为解决在贴胶过程中不影响卷针卷绕，设计了第二缓存区。在卷绕的过程中，为保证缓存稳定性，尽量保持节拍一致，需要卷针(即卷绕头)完成换工位的时候同步贴胶，还设计了第三缓存区用来调节片长。卷绕部分的第三主驱、张力摆杆可更好的控制卷绕线速度和卷绕张力。测长编码器用来检测卷绕材料的长度和速度。送片机构负责将材料送到卷针进行卷绕。过程纠偏1、2和3用来保证材料在移动的过程中能够保持在一定的位置不偏移。

卷绕机处理单个电芯的时间包括卷绕时间和卷绕辅助时间，卷绕辅助时间包括收尾时间、并膜时间、穿针时间和切隔膜时间等，如卷绕机的卷绕头不止一个工位，则卷绕辅助时间还应包括换工位时间。卷绕时间依据具体的应用场景确定，通常包括卷绕加速时间和卷绕减速时间，还可能会包括卷绕匀速时间，优选地，如图3所示，单个电芯的卷绕时间包括预卷加速时间、预卷匀速时间、正常卷绕加速时间、正常卷绕匀速时间、正常卷绕减速时间、追切匀速时间和追切减速时间，因此，单个电芯的卷绕时间的计算公式为：

T₁＝t₁₁+t₁₂+t₁₃+t₁₄+t₁₅+t₁₆+t₁₇

其中，T₁为单个电芯的卷绕时间，t₁₁为预卷加速时间，t₁₂为预卷匀速时间，t₁₃为正常卷绕加速时间，t₁₄为正常卷绕匀速时间，t₁₅为正常卷绕减速时间，t₁₆为追切匀速时间，t₁₇为追切减速时间。

卷绕辅助时间可用T₂表示。

因此，单个电芯的总卷绕时间T即为：T＝T₁+T₂。

步骤102、根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度。

需要说明的是，根据步骤101计算得到的单个电芯的总卷绕时间T可计算出激光切割的理论速度。具体地，设定单个电芯的片长为L，则可计算激光切割的理论速度V₁为：

为消除第一缓存区在运行中的累积偏差，往往会叠加一个速度自适应系数，记为第一速度自适应系数K₁，第一速度自适应系数K₁的计算公式为：

K₁＝1-(PrePos1-Modpos1)×0.03

第一主驱速度记为V₂，第一主驱速度V₂的计算公式为：

V₂＝V₁×K₁。

控制第一主驱按第一主驱速度V₂运行。

由于实际应用场景中的电芯极片料带中会有接带部分，当接带经过激光切割位置时，需要激光加大功率并降速运行切断接带边，因此，在检测到接带时，往往还需要切换切直线速度，切直线速度设定为V₃＝300mm/s，即当电芯极片料带的接带经过激光切割位置时，控制第一主驱按切直线速度V₃＝300mm/s运行。

第二主驱速度也可根据根据单个电芯的总卷绕时间来获得。具体地，先根据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间，再根据贴胶运行时间计算第二主驱速度。

需要说明的是，贴胶可能有两种情况：一种是只需要贴一道胶，另一种是需要贴两到胶。因此，针对两种贴胶情况，分别依据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间。

具体地，若单个电芯的目标贴胶数量为一道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₄

其中，T₃为单个电芯的贴胶运行时间，T为单个电芯的总卷绕时间，T₄为贴胶时间。

若单个电芯的目标贴胶数量为两道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₅-T₆-T₇

其中，T₅为贴第一道胶的时间，T₆为从第一道胶位置到第二道胶位置的时间，T₇为贴第二道胶的时间。

对于第二主驱速度，可依据贴胶运行时间计算得到。具体地，先根据贴胶运行时间计算第二主驱理论速度V₅，再根据第二主驱理论速度V₅计算第二主驱速度V₆。第二主驱理论速度V₅可依据单个电芯的片长L和单个电芯的贴胶运行时间T₃，使用欧姆龙HC_HighSpeedcontro功能模块计算第二主驱理论速度V₅。为消除第二缓存区在运行中的累积偏差，也会叠加一个速度自适应系数，记为第二速度自适应系数K₂，第二速度自适应系数K₂的计算公式为：

K₂＝1-(PrePos2-Modpos2)×0.0003

其中，PrePos2为第二缓存区浮动辊当前位置，Modpos2为第二缓存区浮动辊中间位置，0.0003为比例常数。

因此，第二主驱速度V₆的计算公式为：

V₆＝V₅×K₂。

步骤103、控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

需要说明的是，在得到以单个电芯的总卷绕时间T计算的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度之后，对于第一主驱，控制第一主驱按第一主驱速度运行。第一主驱速度运行可针对接带位置和非接带位置两种情况来确定，在电芯极片料带的非接带位置按第一主驱速度V₂运行，在接带位置按切直线速度V₃＝300mm/s运行。对于第二主驱，则按第二主驱速度V₆运行。

本发明提供的切卷速度控制方法，对于卷绕机卷绕每个极片的总卷绕时间进行计算，基于总卷绕时间确定第一主驱运行速度和第二主驱速度，最后根据第一主驱速度和切直线速度来控制第一主驱的运行速度，根据第二主驱速度来控制第二主驱的运行速度，实现了根据卷绕工作节拍对贴胶速度和激光切割速度的规划，避免了切卷一体机因运行节拍不对应导致卡顿的缺陷，解决了现有技术缺少对切卷一体机的贴胶速度和激光速度进行规划的方法，导致切卷一体机切卷效率低下的技术问题。

在一个实施例中，当贴胶定位点距离贴胶位置50mm以内时，如果存在由于报警等原因导致第二主驱停止运行，则第二主驱在下次启动时，将运行速度限制在50mm/s，直到料带走到贴胶位置。因此，对于第二主驱的运行速度控制，可以先判断贴胶定位点距离贴胶位置是否在50mm以内，若是，则判断第二主驱是否停止驱动，若第二主驱停止驱动，则控制第二主驱在重启后的以50mm/s的速度运行，直至到达贴胶位置，若第二主驱未停止驱动，则控制第二主驱按第二主驱速度运行。

为了便于理解，请参阅图4，本发明中提供了一种切卷速度控制装置，包括：

卷绕时间计算模块，用于根据单个电芯的卷绕时间和卷绕辅助时间，计算单个电芯的总卷绕时间；

主驱速度计算模块，用于根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度；

控制模块，用于控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

还包括预处理模块；

预处理模块用于：

计算单个电芯的卷绕时间和卷绕辅助时间。

单个电芯的卷绕时间包括卷绕加速时间和卷绕减速时间。

单个电芯的卷绕时间还包括卷绕匀速时间。

单个电芯的卷绕时间包括预卷加速时间、预卷匀速时间、正常卷绕加速时间、正常卷绕匀速时间、正常卷绕减速时间、追切匀速时间和追切减速时间。

卷绕辅助时间包括收尾时间、并膜时间、穿针时间和切隔膜时间。

主驱速度计算模块具体用于：

根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的第一主驱速度；

根据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间；

根据贴胶运行时间计算第二主驱速度；

控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的第一主驱速度，包括：

根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的理论速度；

根据激光切割的理论速度计算激光切割的第一主驱速度。

激光切割的理论速度的计算公式为：

其中，V₁为激光切割的理论速度，L为单个极片的片长，T为单个极片的总卷绕时间；

激光切割的第一主驱速度的计算公式为：

V₂＝V₁×K₁

K₁＝1-(PrePos1-Modpos1)×0.03

其中，V₂为激光切割的第一主驱速度，K₁为第一速度自适应系数，PrePos1为放卷缓存浮动辊当前位置，Mpdpos1为放卷缓存浮动辊中间位置，0.03为比例常数。

根据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间，包括：

判断单个电芯的目标贴胶数量，若单个电芯的目标贴胶数量为一道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₄

其中，T₃为单个电芯的贴胶运行时间，T为单个电芯的总卷绕时间，T₄为贴胶时间；

若单个电芯的目标贴胶数量为两道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₅-T₆-T₇

其中，T₅为贴第一道胶的时间，T₆为从第一道胶位置到第二道胶位置的时间，T₇为贴第二道胶的时间。

根据贴胶运行时间计算第二主驱速度，包括：

根据贴胶运行时间计算第二主驱理论速度；

根据第二主驱理论速度计算第二主驱速度。

第二主驱速度的计算公式为：

V₆＝V₅×K₂

K₂＝1-(PrePos2-Modpos2)×0.0003

其中，V₆为第二主驱速度，V₅为第二主驱理论速度，K₂为第二速度自适应系数，PrePos2为第二缓存区浮动辊当前位置，Modpos2为第二缓存区浮动辊中间位置，0.0003为比例常数。

控制模块还用于：

获取切直线速度，其中，切直线速度为电芯极片料带中的接带经过激光切割位置时的第一主驱运行速度；

当电芯极片料带的接带经过激光切割位置时，控制第一主驱按切直线速度运行。

控制第二主驱按第二主驱速度运行包括：

判断贴胶定位点距离贴胶位置是否在50mm以内，若是，则判断第二主驱是否停止驱动；

若第二主驱停止驱动，则控制第二主驱在重启后的以50mm/s的速度运行，直至到达贴胶位置；

若第二主驱未停止驱动，则控制第二主驱按第二主驱速度运行。

本发明提供的切卷速度控制装置，用于执行本发明提供的切卷速度控制方法，其原理和所取得的技术效果与本发明提供的切卷速度控制方法相同，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种切卷速度控制方法，其特征在于，包括：

根据单个电芯的卷绕时间和卷绕辅助时间，计算单个电芯的总卷绕时间；

根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度；

控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

2.根据权利要求1所述的切卷速度控制方法，其特征在于，单个电芯的卷绕时间包括卷绕加速时间和卷绕减速时间，或包括卷绕加速时间、卷绕匀速时间和卷绕减速时间。

3.根据权利要求2所述的切卷速度控制方法，其特征在于，单个电芯的卷绕时间包括预卷加速时间、预卷匀速时间、正常卷绕加速时间、正常卷绕匀速时间、正常卷绕减速时间、追切匀速时间和追切减速时间。

4.根据权利要求1所述的切卷速度控制方法，其特征在于，卷绕辅助时间包括收尾时间、并膜时间、穿针时间和切隔膜时间。

5.根据权利要求1所述的切卷速度控制方法，其特征在于，根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度，包括：

根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的第一主驱速度；

根据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间；

根据贴胶运行时间计算第二主驱速度；

控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

6.根据权利要求5所述的切卷速度控制方法，其特征在于，根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的第一主驱速度，包括：

根据单个电芯的总卷绕时间计算激光切割的理论速度；

根据激光切割的理论速度计算激光切割的第一主驱速度。

7.根据权利要求6所述的切卷速度控制方法，其特征在于，激光切割的理论速度的计算公式为：

其中，V₁为激光切割的理论速度，L为单个极片的片长，T为单个极片的总卷绕时间；

激光切割的第一主驱速度的计算公式为：

V₂＝V₁×K₁

K₁＝1-(PrePos1-Modpos1)×0.03

其中，V₂为激光切割的第一主驱速度，K₁为第一速度自适应系数，PrePos1为放卷缓存浮动辊当前位置，Mpdpos1为放卷缓存浮动辊中间位置，0.03为比例常数。

8.根据权利要求5所述的切卷速度控制方法，其特征在于，根据单个电芯的总卷绕时间计算贴胶运行时间，包括：

判断单个电芯的目标贴胶数量，若单个电芯的目标贴胶数量为一道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₄

其中，T₃为单个电芯的贴胶运行时间，T为单个电芯的总卷绕时间，T₄为贴胶时间；

若单个电芯的目标贴胶数量为两道胶，则贴胶运行时间的计算公式为：

T₃＝T-T₅-T₆-T₇

其中，T₅为贴第一道胶的时间，T₆为从第一道胶位置到第二道胶位置的时间，T₇为贴第二道胶的时间。

9.根据权利要求5所述的切卷速度控制方法，其特征在于，根据贴胶运行时间计算第二主驱速度，包括：

根据贴胶运行时间计算第二主驱理论速度；

根据第二主驱理论速度计算第二主驱速度。

10.根据权利要求9所述的切卷速度控制方法，其特征在于，第二主驱速度的计算公式为：

V₆＝V₅×K₂

K₂＝1-(PrePos2-Modpos2)×0.0003

其中，V₆为第二主驱速度，V₅为第二主驱理论速度，K₂为第二速度自适应系数，PrePos2为第二缓存区浮动辊当前位置，Modpos2为第二缓存区浮动辊中间位置，0.0003为比例常数。

11.根据权利要求1所述的切卷速度控制方法，其特征在于，还包括：

获取切直线速度，其中，切直线速度为电芯极片料带中的接带经过激光切割位置时的第一主驱运行速度；

当电芯极片料带的接带经过激光切割位置时，控制第一主驱按切直线速度运行。

12.根据权利要求5所述的切卷速度控制方法，其特征在于，控制第二主驱按第二主驱速度运行包括：

判断贴胶定位点距离贴胶位置是否在50mm以内，若是，则判断第二主驱是否停止驱动；

若第二主驱停止驱动，则控制第二主驱在重启后的以50mm/s的速度运行，直至到达贴胶位置；

若第二主驱未停止驱动，则控制第二主驱按第二主驱速度运行。

13.一种切卷速度控制装置，其特征在于，包括：

卷绕时间计算模块，用于根据单个电芯的卷绕时间和卷绕辅助时间，计算单个电芯的总卷绕时间；

主驱速度计算模块，用于根据单个电芯的总卷绕时间确定激光切割的第一主驱速度和贴胶的第二主驱速度；

控制模块，用于控制第一主驱按第一主驱速度运行，第二主驱按第二主驱速度运行。

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