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锂离子动力电池套管机关键机构及控制系统设计与研究

锂离子动力电池套管机关键机构及控制系统设计与研究

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作者：梁凯恩华南理工大学

学位级别：硕士

锂离子动力电池作为一种具有高能、放电特性良好、无污染等特点的新型储能电源，是电动汽车的理想电源。锂离子动力电池套管机是将一层具有保护和装饰作用的塑胶热缩胶管套在电池裸品外，并通过加热使热缩管紧紧套在锂离子电池外的设备... 详细信息

锂离子动力电池作为一种具有高能、放电特性良好、无污染等特点的新型储能电源，是电动汽车的理想电源。锂离子动力电池套管机是将一层具有保护和装饰作用的塑胶热缩胶管套在电池裸品外，并通过加热使热缩管紧紧套在锂离子电池外的设备。目前国内的锂离子电池套管设备多为手动和半自动化设备，生产效率较低、产品质量和一致性较差，而且仅适合于普通电池，难以满足锂离子电池的生产要求。本文结合锂离子动力电池的套管工艺，通过采用理论分析、有限元数值模拟相结合的方法，对套管机关键机构进行了设计和优化，并对设备的自动控制系统进行了设计，实现了套管设备的自动控制。本文的具体研究内容和结论如下：（1）以18650型圆柱形锂离子动力电池套管机为研究对象，分析了各个机构的结构和功能以及整个套管流程，并提出了控制系统的总体设计方案，为锂离子电池套管设备的关键机构和控制系统的设计奠定了基础。（2）针对套胶管工艺流程，利用UG软件完成了套胶管机构的设计，包括套胶管装置、切胶管装置和校正夹等，利用有限元软件MARC对送胶过程进行了数值模拟和对中心导柱进行了结构优化，根据优化结果建立了套管机构的三维模型;并利用软件ADAMS对机构进行了运动仿真，验证了机构的合理性。（3）根据设备各机构的控制要求，完成了锂离子电池套管机控制系统硬件部分的设计;设计了电气与气动控制系统，实现了各机构的驱动;确定了各传感器的分布情况，并利用光电传感技术和光纤传感技术，对电池上料、套胶管、放置垫片等情况进行检测，将检测信号发送给控制系统，由控制系统驱动套管机各个部件及不良品排除机构推出废品;选择了PLC的型号，并对PLC的输入输出分配进行了设计。（4）结合传感器、编码器、磁性开关等检测信号，设计了PLC控制系统的控制流程，对伺服电机、调速电机、三相异步电机、触摸屏、气缸等进行控制;利用GX Developer软件对程序进行了编写;并设计了人机界面，可方便地对设备进行监控和参数的输入。

关键词：锂离子电池自动套管热缩胶管套管机构控制系统

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