CN116618870B - 基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及定温监控技术领域。本发明涉及基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统。其包括温度采集单元、裁切定位单元以及区域控温单元；温度采集单元用于采集隔热棉温度数据；裁切定位单元用于在裁切前，使温度采集单元根据隔热棉的裁切路径采集温度，判断隔热棉不同位置对应的裁切条件；区域控温单元用于根据裁切路径对隔热棉分布区域，并输出分布区域对应的裁切条件，根据裁切调节控制加热器对隔热棉温控，保持隔热棉被激光裁切过程中温度的恒定；通过采用分步区域控温，可以实现对动力电池隔热棉裁切过程中的温度进行精确控制，确保激光裁切设备裁切过程中与隔热棉产生的温度保持在稳定的范围内。

Description

基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统

技术领域

本发明涉及定温监控技术领域，具体地说，涉及基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统。

背景技术

电池隔热棉是一种多孔的石棉制品，常用于保护电池及其他电子电器，使其避免受潮、温度过高或者过低而影响其性能。该石棉制品具有良好的隔热性能，可抵御冷暖；优异的保护性能，可有效防止电池及其他电子电器产生。

水分、水汽、催化剂及油垢等；优异的耐火性能，可有效抑制火灾抑制。电池隔热棉在进行加工过程中，需要经过多次裁切，以适应不同使用场合，现有的电池隔热棉裁切大多数通过激光进行裁切，通过激光释放的高温瞬间融化裁切路径，实现电池隔热棉的裁切工作，然而目前的电池隔热棉内部的不同位置厚度不同，由于厚度较高会影响空气流通效率，导致越厚的位置温度越高，而在进行裁切时，由于不同温度的隔热棉位置需要对应的激光温度进行裁切，统一的激光温度会造成隔热棉受力不同出现变形，导致裁切路径偏移，由于调节温度需要时间进行加热，导致激光裁切装置跟随位置不同调节温度较为麻烦，鉴于此，提出基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统。

发明内容

本发明的目的在于提供基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，包括温度采集单元、裁切定位单元以及区域控温单元；

所述温度采集单元用于采集隔热棉温度数据；

所述裁切定位单元用于在裁切前，使温度采集单元根据隔热棉的裁切路径采集温度，判断隔热棉不同位置对应的裁切适应温度；

所述区域控温单元用于根据裁切路径对隔热棉分布区域，并输出分布区域对应的裁切条件，根据裁切调节控制加热器对隔热棉温控，保持隔热棉被激光裁切过程中温度的恒定。

作为本技术方案的进一步改进，所述温度采集单元采集隔热棉温度数据采用内部温度传感器。

作为本技术方案的进一步改进，所述温度采集单元还包括信号控制模块，所述信号控制模块用于实时采集隔热棉内部的温度，直至温度在等待时长阈值内保持不变，发出切割信号至激光裁切机。

作为本技术方案的进一步改进，所述裁切定位单元包括移动设备和条件计算模块；

所述包括移动设备用于带动温度采集单元沿着裁切路径移动，使温度采集单元对不同位置的温度进行采集；

所述条件计算模块用于对比多不同位置上的多个温度，输出最高的温度值作为恒定标准，将不同位置上的温度与恒定标准比对，判断后续升温的数值。

作为本技术方案的进一步改进，所述裁切定位单元还包括路径矫正模块，所述路径矫正模块用于采集隔热棉材质变形数据，并根据隔热棉变形数据对裁切路径进行更新。

作为本技术方案的进一步改进，所述区域控温单元包括区域分布模块和资源分配模块；

所述区域分布模块用于根据裁切路径在隔热棉内部进行区域划分，区域包括正极区域，负极区域以及边缘区域；

所述资源分配模块用于根据区域分布模块获取的区域数据设置不同加热器数量，并根据区域数据在隔热棉内部分配对应的加热器，使得隔热棉内部区域温度达到恒定标准。

作为本技术方案的进一步改进，所述资源分配模块在隔热棉内部分配对应的加热器为正极区域获取数量最多，负极区域获取数量小于正极区域大于边缘区域，边缘区域获取数量最低。

作为本技术方案的进一步改进，所述激光裁切机的裁切路径部署为先切边缘区域至正极区域再到负极区域。

作为本技术方案的进一步改进，所述区域控温单元采用温度控制器进行温度控制，同时温度控制器和温度传感器为交叉阵列排放在隔热棉内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统中，通过采用分步区域控温，可以实现对动力电池隔热棉裁切过程中的温度进行精确控制，确保激光裁切设备裁切过程中与隔热棉产生的温度保持在稳定的范围内，再通过分布区域控温精准控制温度可以有效避免温度过高或过低对隔热棉材料的损坏或变形，从而保证裁切质量和一致性，确保温度控制的准确性和稳定性，可以减少生产过程中的偏差和变异，提高产品的质量和可靠性，同时根据隔热棉的材质对激光裁切路径进行校正，避免在在激光切割时出现质量偏差，造成电池隔热棉裁切路径出现偏移，导致电池面裁切失误。

附图说明

图1为本发明的整体结构原理图。

图中各个标号意义为：

10、温度采集单元；20、裁切定位单元；30、区域控温单元。

具体实施方式

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。

实施例1：请参阅图1所示，本实施例目的在于，提供了基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，包括温度采集单元10、裁切定位单元20以及区域控温单元30；

温度采集单元10用于采集隔热棉温度数据；

温度采集单元10采集隔热棉温度数据采用内部温度传感器。内部温度传感器包括热电偶和热敏电阻，热电偶适用于高温环境，而热敏电阻适用于较低温度范围；

热电偶的工作原理：它由两个不同材料通常是金属的导线焊接点组成，这个焊接点被称为热电接头。当热电接头处于不同温度的环境中时，两个不同材料产生的电动势也称为热电势会产生电压信号。这个电压信号与热电偶接头的温度差成正比。通过测量这个电压信号，可以计算出接头和环境的温度差，从而得到环境的温度。

热敏电阻原理：它通常由金属、半导体或陶瓷材料制成。当环境温度发生改变时，热敏电阻的电阻值会相应地发生变化，这种变化可以通过电阻的测量来获取温度信息。

当裁切加工点和物料存储仓库内部温度不同时，隔热棉从储存仓库移动至裁切加工点时，隔热棉内部温度会跟随裁切加工点的温度进行改变，温度改变过程需要时间，直接裁切会出现需要将加热器跟随隔热棉内部温度改变持续调节，导致裁切效率降低，所以需要将隔热棉先进行放置，达到隔热棉内部温度数据稳定，因此，温度采集单元10还包括信号控制模块，信号控制模块用于实时采集隔热棉内部的温度，直至温度在等待时长阈值内保持不变，发出切割信号至激光裁切机。步骤如下：

设定一个固定的时间间隔，比如每隔1秒钟进行一次温度采样；

使用温度传感器或其他合适的设备实时采集隔热棉内部的温度数据；

将连续的温度数据进行比较，判断温度是否在预设的等待时长阈值内保持不变。可以使用以下公式进行比较：

；

其中，表示两次采样的温度变化，/>表示当前采样的温度，/>表示前一次采样的温度，通过计算两次采样的温度变化，取绝对值后与等待时长阈值进行比较，可以判断温度是否在阈值内保持不变，如果/>预设的等待时长阈值，表示温度稳定不变，然后向激光裁切机器发出切割信号至激光裁切机。

裁切定位单元20用于在裁切前，使温度采集单元10根据隔热棉的裁切路径采集温度，判断隔热棉不同位置对应的裁切条件；

裁切定位单元20包括移动设备21和条件计算模块22；

包括移动设备用于带动温度采集单元10沿着裁切路径移动，使温度采集单元10对不同位置的温度进行采集；步骤如下：

设计移动机构：设计一个适合的机械结构，使其能够在裁切区域内自由移动，覆盖到需要采集温度的不同位置。可以使用导轨、电机和控制系统等组件来实现；

安装温度传感器：将温度传感器固定在移动设备上，确保它能够准确地接触到需要测量的表面。可以使用夹具或支架来固定传感器，并确保传感器与被测物体之间有良好的热接触；

控制移动设备：使用控制系统（如微控制器或PLC）来控制移动设备的运动。根据预先设置的裁切路径，控制移动设备按照指定的速度和方向移动，以确保温度传感器能够覆盖到所需的位置。

条件计算模块用于对比多不同位置上的多个温度，输出最高的温度值作为恒定标准，将不同位置上的温度与恒定标准比对，判断后续升温的数值。表达式如下：

比较温度值：

假设有n个位置上的温度值，分别为 ；

计算最高温度值：

；

与恒定标准比对：

假设恒定标准温度为；

进行比对：

如果 ，表示温度超过或达到恒定标准；

如果 ，表示温度低于恒定标准。

裁切定位单元20还包括路径矫正模块，路径矫正模块用于采集隔热棉材质变形数据，并根据隔热棉变形数据对裁切路径进行更新；步骤如下：

变形数据采集：使用合适的传感器或设备来采集隔热棉材质的变形数据。常用的方法包括应变测量、位移测量或压力测量等。这些数据可以表征隔热棉材质的形变情况；采集方法如下：

应变测量：使用应变计或应变传感器来测量隔热棉材质的应变。应变计可以贴附在隔热棉的表面或内部，通过测量伸缩或形变引起的电阻、电容或电感的变化来获取应变信息；

位移测量：使用位移传感器来测量隔热棉的位移或形变。例如，可使用位移传感器（如激光位移传感器、光栅尺、压电传感器等）通过测量隔热棉材质的位移量来获取变形数据；

压力测量：使用压力传感器来测量隔热棉的内部或外部压力变化。通过测量压力的变化，可以推断出隔热棉材质的形变情况。

数据处理：对采集到的变形数据进行处理和分析，以获取有关隔热棉材质的信息。可能需要使用滤波算法去除噪声并得到准确的变形结果；

裁切路径更新：根据变形数据更新裁切路径。根据预设的策略进行路径调整。例如，如果隔热棉的变形较大，可以通过调整裁切路径来适应变形，确保裁切的准确性和效果。

区域控温单元30用于根据裁切路径对隔热棉分布区域，并输出分布区域对应的裁切条件，根据裁切调节控制加热器对隔热棉温控，保持隔热棉被激光裁切过程中温度的恒定。

区域控温单元30包括区域分布模块和资源分配模块；

区域分布模块用于根据裁切路径在隔热棉内部进行区域划分，区域包括正极区域，负极区域以及边缘区域；

正极区域：该区域位于动力电池的正极侧，负责覆盖和保护正电极。该区域可能需要更高的隔热性能和保温性能；

负极区域：该区域位于动力电池的负极侧，负责覆盖和保护负电极。与正极区域类似，该区域也需要较好的隔热和保温性能；

边缘区域：该区域位于动力电池隔热棉的边缘，用于固定和封装隔热棉，确保其与电池壳体之间的隔热效果。

激光裁切机的裁切路径部署为先切边缘区域至正极区域再到负极区域。

资源分配模块用于根据区域分布模块获取的区域数据设置不同加热器数量，并根据区域数据在隔热棉内部分配对应的加热器，使得隔热棉内部区域温度达到恒定标准。

资源分配模块在隔热棉内部分配对应的加热器为正极区域获取数量最多，负极区域获取数量小于正极区域大于边缘区域，边缘区域获取数量最低。不同区域加热器数量的情况如下：

正极区域通常需要较高的温度控制和保护，因为正极是电池中生成热量较高的区域，加热器分配给正极区域占整个隔热棉的 30% 至 50%；

负极区域通常也需要温度控制和保护，但由于负极产生的热量相对较低，加热器分配给负极区域占整个隔热棉的20% 至 30%；

边缘区域作为隔热棉与电池壳体之间的接触区域，对隔热的要求较高，加热器分配给边缘区域占整个隔热棉的10% 至 20%。

区域控温单元30采用温度控制器进行温度控制，同时温度控制器和温度传感器为交叉阵列排放在隔热棉内部。有益效果如下：

均匀控制温度：通过交叉排放温度控制器和温度传感器，可以更加均匀地控制隔热棉内部的温度。由于温度传感器可以实时监测不同位置的温度，控制器可以根据传感器的反馈信号来调节加热器或冷却器的输出，以保持温度的均匀性；

实时反馈和调节：交叉排放的温度传感器可以提供准确的实时温度反馈。这使得温度控制器能够根据传感器的反馈信号及时调节控制参数，确保隔热棉内部的温度始终在目标范围内；

提高温度调节精度：由于温度传感器和温度控制器紧密交互，并在整个隔热棉内部进行交叉排放，可以提高温度调节的精度。通过实时的温度监测和反馈，在不同位置上准确控制加热器或冷却器的输出，可以更好地控制温度的变化和波动，提高温度调节的稳定性和精确性；

节约能源消耗：通过交叉排放的温度控制器和传感器，可以更有效地控制隔热棉的内部温度，避免过度加热或降温。这有助于节约能源消耗，提高系统的能效性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，其特征在于：包括温度采集单元（10）、裁切定位单元（20）以及区域控温单元（30）；

所述温度采集单元（10）用于采集隔热棉温度数据；

所述裁切定位单元（20）用于在裁切前，使温度采集单元（10）根据隔热棉的裁切路径采集温度，判断隔热棉不同位置对应的裁切适应温度；

所述区域控温单元（30）用于根据裁切路径对隔热棉分布区域，并输出分布区域对应的裁切条件，根据裁切调节控制加热器对隔热棉温控，保持隔热棉被激光裁切过程中温度的恒定；

所述温度采集单元（10）还包括信号控制模块，所述信号控制模块用于实时采集隔热棉内部的温度，直至温度在等待时长阈值内保持不变，发出切割信号至激光裁切机；

所述裁切定位单元（20）包括移动设备（21）和条件计算模块（22）；

所述包括移动设备用于带动温度采集单元（10）沿着裁切路径移动，使温度采集单元（10）对不同位置的温度进行采集；

所述条件计算模块用于对比多个不同位置上的多个温度，输出最高的温度值作为恒定标准，将不同位置上的温度与恒定标准比对，判断后续升温的数值；

所述裁切定位单元（20）还包括路径矫正模块，所述路径矫正模块用于采集隔热棉材质变形数据，并根据隔热棉变形数据对裁切路径进行更新；

所述激光裁切机的裁切路径部署为先切边缘区域至正极区域再到负极区域。

2.根据权利要求1所述的基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，其特征在于：所述温度采集单元（10）采集隔热棉温度数据采用内部温度传感器。

3.根据权利要求1所述的基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，其特征在于：所述区域控温单元（30）包括区域分布模块和资源分配模块；

所述区域分布模块用于根据裁切路径在隔热棉内部进行区域划分，区域包括正极区域，负极区域以及边缘区域；

所述资源分配模块用于根据区域分布模块获取的区域数据设置不同加热器数量，并根据区域数据在隔热棉内部分配对应的加热器，使得隔热棉内部区域温度达到恒定标准。

4.根据权利要求3所述的基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，其特征在于：所述资源分配模块在隔热棉内部分配对应的加热器为正极区域获取数量最多，负极区域获取数量小于正极区域大于边缘区域，边缘区域获取数量最低。

5.根据权利要求1所述的基于分步定温监控的动力电池隔热棉激光裁切温控系统，其特征在于：所述区域控温单元（30）采用温度控制器进行温度控制，同时温度控制器和温度传感器为交叉阵列排放在隔热棉内部。