基于锂电池卷绕机张力控制系统

游林儒，杨秀春
华南理工大学自动化系，广东广州

摘　　　要：由于传统方型卷绕机采用恒定角速度的控制策略，使得料带线速度呈正弦曲线变化，无法实现料带的恒张力控制，引起锂电池内部张力不一致，从而导致锂电池电芯变形，影响锂电池的使用寿命。以半自动方型卷绕机为实验载体，ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为控制器；通过剖析卷绕张力系统的结构，得到张力系统的动力学方程，找出张力与卷绕速度之间的关系；通过方形卷针的角速度辨识模型，得到恒定卷绕线速度的数学表达式。在传统张力控制系统的基础上，提出了恒定线速度、变角速度的控制策略，实现对方型锂电池卷绕机的恒定张力控制。根据Ｍａｔｌａｂ仿真以及半自动卷绕机的实际运行效果，显示张力的变化明显减小，锂电池的合格率也大大提高。

关　键　词：方型锂电池；卷绕机；张力控制；变角速度

１　引　言
锂离子电池以其重量轻、容量高、工作电压高、寿命长且无污染等特点在全球范围内得到了普遍的应用。但目前国内的大多数锂离子电池存在电芯变型、致密性、使用寿命等指标比较低的问题，难以满足生产和生活需求［１］。本文以方型锂离子电池半自动卷绕机为研究对象，着手解决电芯变形的问题，提出了恒定张力、恒定线速度、变转速的控制策略。

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