锂电池卷绕机张力控制系统的结构与原理

为了控制张力，需要构成张力控制系统。因为张力只能在两个（或两个以上）具有驱动（或制动）力矩的工艺设备间形成，所以张力控制系统是在两个传动控制系统基础上构成的。其中一个传动控制系统作为张力控制系统的速度基准，称为速度基准系统，而另一个传动控制系统按张力要求建立负载，形成张力，实质是对速度基准系统按要求张力进行速度跟随，称为张力可控的速度跟随系统。张力控制的任务一般多放在后一系统上，所以人们习惯地只将后者称为张力控制系统。本文为大家介绍锂电池卷绕机张力张力控制系统。

锂电池卷绕机张力控制系统的结构

张力控制系统由放卷机构，收卷机构，张力检测机构，线速度检测机构组成。锂电池原材料通过放卷机构引出，收卷机构将锂电池原材料收卷为电池，但是在收卷过程中，由于收卷速度和放卷速度不一致，造成锂电池材料的张力发生变化，因此需要张力检测机构检测出料带张力的大小，控制放卷机构的放卷速度，形成一个张力控制系统的闭环。线速度检测机构的作用是检测传送带的线速度。系统结构如下图所示。

锂电池材料通过直流电机控制的放卷机构引出，由伺服电机控制的收卷机构卷成一个电池。放卷速度和收卷速度不一致时，张力辊将偏离平衡位置，当收卷速度大于放卷速度时，张力辊向右方向偏转，当收卷速度小于放卷速度时，张力辊向左方向偏转。

控制器周期性的检测张力辊的位置，计算出张力大小，通过特定的算法（如PID算法），计算出放卷机构的放卷速度，最后输出到直流电机。所以放卷机构是闭环控制的系统，而收卷机构则是开环系统，是放卷跟随收卷的系统。

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锂电池卷绕机张力控制系统原理

简单地说就是通过控制放卷电机的线速度来控制张力辊位置，使之处于平衡状态，实现系统的恒张力控制。由于收卷线速度和放卷线速度的不同步，通过张力传感器检测到张力值的变化，将此变化作为系统的前馈控制，通过调节放卷电机的转速，使其线速度达到与实际收卷的线速度一致，保证张力的恒定。但是放料电机线速度不能跟随上卷针的线速度，引起材料带的一张一弛运动。内部张力的时大时小，表现为料带的一张一弛，不仅引起了锂电池电芯变形，而且大大降低了卷绕出来的电芯成品的整齐度，这也是方型锂离子电池卷绕机成品率低下的主要原因。