CN116637548B - 一种电池浆料搅拌方法及搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池浆料搅拌方法，包括以下步骤：一次性加入粉体、液体；在变频器的控制单元预设n组设定扭矩、与设定扭矩一一对应的n组目标转速以及与设定扭矩一一对应的n个设定阶段；按照n个设定阶段的先后顺序，在每个设定阶段的时长内以对应的设定扭矩且以对应的目标转速作为初始转速进行搅拌作业；在每个设定阶段的时长内，根据变频器的反馈获知实时扭矩值T，将T与对应的设定扭矩进行比较，若T不大于对应的设定扭矩，则工作转速保持目标转速；若T大于对应的设定扭矩，则减小工作转速直至T不大于对应的设定扭矩。还公开了能够执行上述搅拌方法的搅拌装置。应用本发明能够在避免驱动电机过载的前提下以较大的转速进行搅拌。
Description
技术领域
本发明涉及搅拌设备技术领域，具体涉及一种电池浆料搅拌方法及搅拌装置。
背景技术
锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子动力电池已应用到乘用车、电动巴士、特种车辆、储能等众多民用及军事领域。干法快速匀浆技术是目前动力电池的比较先进工艺技术，现有干法快速匀浆方式为将所有粉料加入设备中，通过加入液体比例设定设备转速来完成工艺流程，但此技术设计不好，就会造成搅拌线速度低，设备功率高，经常出现设备电流报警现象，搅拌不均匀、固含低，工艺流程时间长，效率低，严重影响工作效率及产品质量，并且对设备能力要求高，设备使用寿命低。现有技术中为解决上述技术问题一般采用正反转切换或多次投料或两者结合的方式，例如中国公开专利CN115945086A公开了一种锂离子电池干法快速匀浆的制备方法，其通过正反转切换和多次投料的方式在提高搅拌速度的同时降低设备功率以解决上述问题。但采用该种方案因为需要多次投料而浪费较多时间，另外，由于搅拌速度在不同阶段为定值，并不能够保证搅拌桨搅拌时的负载一定低于驱动电机的最大扭矩，还是会出现过载现象而影响驱动电机的使用寿命。工作人员在搅拌作业前设置每个阶段的转速时也存在这样的问题：将转速设置的较高时，过载现象发生的概率就很大；将转速设置的较低时，使得搅拌效率低、耗时长。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供了一种电池浆料搅拌方法及搅拌装置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电池浆料搅拌方法，应用搅拌装置实现，所述搅拌装置包括驱动电机和与所述驱动电机电连接的变频器，所述变频器具有控制单元，该搅拌方法包括以下步骤：一次性加入粉体、液体；在变频器的控制单元预设n组设定扭矩、与所述设定扭矩一一对应的n组目标转速以及与所述设定扭矩一一对应的n个设定阶段；按照n个设定阶段的先后顺序，在每个设定阶段的时长内控制驱动电机以对应的设定扭矩且以对应的目标转速作为初始转速进行搅拌作业；根据两者的比较结果对驱动电机的工作转速进行调节；若T在工作转速为目标转速时不大于对应的设定扭矩，则工作转速保持目标转速；若T在工作转速为目标转速时大于对应的设定扭矩，则控制驱动电机减小工作转速直至对应的实时扭矩值T不大于对应的设定扭矩。
应用本发明具有以下有益效果：通过设置不同的阶段，每个阶段预设设定扭矩，搅拌作业时通过将反馈的实时扭矩值与设定扭矩相比较，若实时扭矩值大于设定扭矩，则通过降低转速的方式来把实时扭矩值降低，直至实时扭矩值小于设定扭矩。通过上述方式保证驱动电机不过载。通过在每个阶段预设目标转速，在保证驱动电机不过载的前提下，工作转速趋向目标转速，尽可能地以较高的转速进行搅拌，以提升搅拌效率。
可选的，在每个设定阶段的时长内，每经过第一设定时长将T与对应的设定扭矩进行一次比较，所述第一设定时长为1min至3min之间的选定值。
可选的，控制驱动电机减小工作转速直至对应的实时扭矩值T不大于对应的设定扭矩包括以下步骤：
S100：控制工作转速按照设定比例减小，并在以减小后的工作转速运行第二设定时长后将T与对应的设定扭矩进行比较，所述设定比例为5%至20%之间的选定值，所述第二设定时长为1min至3min之间的选定值；
S200：若T大于对应的设定扭矩，则重新进行步骤S100；若T小于对应的设定扭矩，则进行步骤S300；
S300：继续保持减小后的工作转速运行，且在第二设定时长后将实时扭矩值T与对应的设定扭矩进行比较；
S400：若T大于对应的设定扭矩，则重新进行步骤S100；若T小于对应的设定扭矩，则进行步骤S300。
可选的，n为4至25之间的选定值。
可选的，每组所述设定扭矩为所述驱动电机的额定扭矩的40%至150%之间的选定值，并且n组所述设定扭矩中至少有两组不相同。
可选的，每组所述目标转速为100rpm至1480rpm之间的选定值，并且n组所述目标转速中至少有两组不相同。
可选的，每个设定阶段的时长为5min至120min之间的选定值。
可选的，每组所述设定扭矩具有对应的最大输出转速，与每组所述设定扭矩对应的目标转速不大于对应的最大输出转速。
可选的，所述驱动电机具有额定扭矩，当所述设定扭矩大于额定扭矩时，若实时扭矩值T大于设定扭矩超过第三设定时长，则控制驱动电机暂停并发出报警提示，所述第三设定时长为15s至25s的选定值。
此外，本发明还提供了一种电池浆料搅拌装置，包括：罐体，其内部形成有容腔；搅拌桨，其伸入至所述容腔内且用于对投放至容腔内的浆料进行搅拌；驱动电机，其用于驱动所述搅拌桨转动；以及，变频器，其与所述驱动电机电连接；所述变频器具有控制单元，所述控制单元被配置为能够执行如上述技术方案中任一项所述电池浆料搅拌方法。本发明所提供的搅拌装置与前述搅拌方法的有益效果推理过程相似，在此不再赘述。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例提供的一种电池浆料搅拌方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。基于实施方式中的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本申请公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
实施例：本实施例提供了一种电池浆料搅拌方法，该搅拌方法应用搅拌装置实现，搅拌装置包括驱动电机和与驱动电机电连接的变频器，变频器具有控制单元。如图1中所示，该搅拌方法包括以下步骤：
一次性加入粉体、液体；
在变频器的控制单元预设n组设定扭矩、与设定扭矩一一对应的n组目标转速以及与设定扭矩一一对应的n个设定阶段；
按照n个设定阶段的先后顺序，在每个设定阶段的时长内控制驱动电机以对应的设定扭矩且以对应的目标转速作为初始转速进行搅拌作业；
在每个设定阶段的时长内，根据变频器的反馈获知实时扭矩值T，将T与对应的设定扭矩进行比较，根据两者的比较结果对驱动电机的工作转速进行调节；
若T在工作转速为目标转速时不大于对应的设定扭矩，则工作转速保持目标转速；若T在工作转速为目标转速时大于对应的设定扭矩，则控制驱动电机减小工作转速直至对应的实时扭矩值T不大于对应的设定扭矩。
发明人将该方案简称为“扭矩阶梯给定调速控制模式”，通过对变频器的控制单元预先设定参数及控制程序，通过应用变频器的V/F速度控制模式，利用其能够控制驱动电机的转速与扭矩呈反比的特性，在阶梯给定扭矩的前提下，根据实时扭矩值的反馈对转速进行调节，使得实时扭矩值不会超出给定的对应扭矩，从而避免过载。具体的如上述方法，通过设置不同的阶段，每个阶段预设设定扭矩，搅拌作业时通过将反馈的实时扭矩值与设定扭矩相比较，若实时扭矩值大于设定扭矩，则通过降低转速的方式来把实时扭矩值降低，直至实时扭矩值小于设定扭矩。通过上述方式保证驱动电机不过载。通过在每个阶段预设目标转速，在保证驱动电机不过载的前提下，工作转速趋向目标转速，尽可能地以较高的转速进行搅拌，以提升搅拌效率。
具体的，控制驱动电机减小工作转速直至对应的实时扭矩值T不大于对应的设定扭矩包括以下步骤：
S100：控制工作转速按照设定比例减小，并在以减小后的工作转速运行第二设定时长后将T与对应的设定扭矩进行比较；
S200：若T大于对应的设定扭矩，则重新进行步骤S100；若T小于对应的设定扭矩，则进行步骤S300；
S300：继续保持减小后的工作转速运行，且在第二设定时长后将实时扭矩值T与对应的设定扭矩进行比较；
S400：若T大于对应的设定扭矩，则重新进行步骤S100；若T小于对应的设定扭矩，则进行步骤S300。
本实施例中，在每个设定阶段的时长内，每经过第一设定时长将T与对应的设定扭矩进行一次比较，根据不同的浆料特性以及单次搅拌浆料量来选择第一设定时长的大小。一般情况下，第一设定时长为1min至3min之间的选定值。第二设定时长的设置一般会参考第一设定时长和设定阶段的时长进行设置，一般第二设定时长可设置为与第一设定时长相等。因此，一般第二设定时长为1min至3min之间的选定值。而设定比例在预设时一般会考虑目标转速的值以及设定阶段的数量，一般情况下设定比例为5%至20%之间的选定值。
该搅拌方法中的其它参数针对不同的产品、搅拌量经过大量的实验得出参考范围，一般情况下，每组设定扭矩为驱动电机的额定扭矩的40%至150%之间的选定值，并且n组设定扭矩中至少有两组不相同；每组目标转速为100rpm至1480rpm之间的选定值，并且n组目标转速中至少有两组不相同；每个设定阶段的时长为5min至120min之间的选定值；n为4至25之间的选定值。
本实施例提供的搅拌方法与现有技术中采用的搅拌方法具有共性：在针对不同的产品和不同的单次搅拌量进行搅拌作业时，需要通过实验或者长期实际工作中带来的经验预先进行搅拌转速参数设定。本实施例提供的该搅拌方法的优势在于：即使设定的搅拌转速与理想情况存在较大差异，也可以通过实时扭矩值与设定扭矩的比较结果进行调整。因此，在实际应用中，采用本实施例提供的搅拌方法时，操作人员可依照经验尽可能大的设定初始搅拌速度（也即目标转速），而无需担心在后续搅拌作业中因搅拌速度多大同时负载过大造成过载（因为按照该控制方法可以根据扭矩反馈对转速再进行调整）。而采用现有技术中的方案时，出于对过载问题的担忧，在预先设定搅拌转速时就会偏保守。
还需要说明的是，每组设定扭矩具有对应的最大输出转速，与每组设定扭矩对应的目标转速不大于对应的最大输出转速，这样可保证驱动电机不发生过载现象，以延长驱动电机的使用寿命。另外，驱动电机具有额定扭矩，当设定扭矩大于额定扭矩时（容易理解的，操作人员在预设设定扭矩的值时必然将其设置为小于最大扭矩），若实时扭矩值T大于设定扭矩超过第三设定时长，则控制驱动电机暂停并发出报警提示，第三设定时长为15s至25s的选定值，一般情况下，设定扭矩越大，第三设定时长越短。上述两方面的约束限制，可避免驱动电机发生过载现象。
以制备负极石墨浆料产品进行实验为例，制备负极石墨浆料产品需要投放的粉体为MAG-TL3负极主料、液体为CMC胶液，投放质量分别为MAG-TL3负极主料（15kg）、CMC胶液（10.3kg/纯1.5kg）。应用该搅拌方法控制搅拌装置进行搅拌作业，预先设置n个设定阶段，再分别设置每个设定阶段的设定扭矩、目标转速、第一设定时长、第二设定时长、设定比例以及第三设定时长等参数值。其中，设定扭矩一般按照驱动电机的额定扭矩的比例进行设置。搅拌作业过程如下：
一次性投放粉体、液体；
预先设置各个参数值，参数值设置如下表：
开机进行搅拌作业直至结束。
应用本实施例提供的该控制方法时，搅拌装置可以是现有技术中的搅拌装置，对其进行改进即可。现有的搅拌装置一般包括以下部件：罐体、搅拌桨、驱动电机和变频器，其中，罐体内部形成有容腔，搅拌桨伸入至容腔内且用于对投放至容腔内的浆料进行搅拌，驱动电机用于驱动搅拌桨转动，变频器与驱动电机电连接。变频器具有控制单元，本实施例的改进在于在控制单元预设有参数值和控制程序，具体的，就是通过预设参数值和控制程序使得控制单元能够执行本实施例提供的该搅拌方法。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (8)
1.一种电池浆料搅拌方法，应用搅拌装置实现，所述搅拌装置包括驱动电机和与所述驱动电机电连接的变频器，所述变频器具有控制单元，其特征在于，该搅拌方法包括以下步骤：
一次性加入粉体、液体；
在变频器的控制单元预设n组设定扭矩、与所述设定扭矩一一对应的n组目标转速以及与所述设定扭矩一一对应的n个设定阶段；
按照n个设定阶段的先后顺序，在每个设定阶段的时长内控制驱动电机以对应的设定扭矩且以对应的目标转速作为初始转速进行搅拌作业；
在每个设定阶段的时长内，根据变频器的反馈获知实时扭矩值T，将T与对应的设定扭矩进行比较，根据两者的比较结果对驱动电机的工作转速进行调节；
若T在工作转速为目标转速时不大于对应的设定扭矩，则工作转速保持目标转速；若T在工作转速为目标转速时大于对应的设定扭矩，则控制驱动电机减小工作转速直至对应的实时扭矩值T不大于对应的设定扭矩，以能够在保证驱动电机不过载的前提下使得工作转速趋近目标转速进而提升搅拌效率；
其中，每组所述设定扭矩为所述驱动电机的额定扭矩的40%至150%之间的选定值，并且n组所述设定扭矩中至少有两组不相同；
每组所述设定扭矩具有对应的最大输出转速，与每组所述设定扭矩对应的目标转速不大于对应的最大输出转速。
2.如权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，在每个设定阶段的时长内，每经过第一设定时长将T与对应的设定扭矩进行一次比较，所述第一设定时长为1min至3min之间的选定值。
3.如权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，控制驱动电机减小工作转速直至对应的实时扭矩值T不大于对应的设定扭矩包括以下步骤：
S100：控制工作转速按照设定比例减小，并在以减小后的工作转速运行第二设定时长后将T与对应的设定扭矩进行比较，所述设定比例为5%至20%之间的选定值，所述第二设定时长为1min至3min之间的选定值；
S200：若T大于对应的设定扭矩，则重新进行步骤S100；若T小于对应的设定扭矩，则进行步骤S300；
S300：继续保持减小后的工作转速运行，且在第二设定时长后将实时扭矩值T与对应的设定扭矩进行比较；
S400：若T大于对应的设定扭矩，则重新进行步骤S100；若T小于对应的设定扭矩，则进行步骤S300。
4.如权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，n为4至25之间的选定值。
5.如权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，每组所述目标转速为100rpm至1480rpm之间的选定值，并且n组所述目标转速中至少有两组不相同。
6.如权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，每个设定阶段的时长为5min至120min之间的选定值。
7.如权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，所述驱动电机具有额定扭矩，当所述设定扭矩大于额定扭矩时，若实时扭矩值T大于设定扭矩超过第三设定时长，则控制驱动电机暂停并发出报警提示，所述第三设定时长为15s至25s的选定值。
8.一种电池浆料搅拌装置，包括：
罐体，其内部形成有容腔；
搅拌桨，其伸入至所述容腔内且用于对投放至容腔内的浆料进行搅拌；
驱动电机，其用于驱动所述搅拌桨转动；以及，
变频器，其与所述驱动电机电连接；
其特征在于，所述变频器具有控制单元，所述控制单元被配置为能够执行如权利要求1至7中任一项所述电池浆料搅拌方法。
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