动力锂电池自动检测及精确定位控制方法研究

动力锂电池自动检测及精确定位控制方法研究

周三元

大成精密设备有限公司 广东东莞 523000

摘要 近年来随着可持续发展不断推进，环保和能源消耗问题成为社会关注的重点。新能源汽车作为减少城市能源消耗的重要技术，是国家推进绿色能源以及相关产业发展的重要立足点。本文针对新能源汽车的动力锂电池自动测试系统以及精准定位控制方法进行研究，相关内容如下所述。

关键词：动力锂电池；自动检测；精确定位；控制方法

近年来，我国的电动汽车产业发展迅速，电动汽车的安全性和稳定性也成为业内关注的重难点。锂电池检测对保障电动汽车的运行至关重要。目前电池PACK检测大多采用充放电测试技术，存在测试面狭窄，缺乏安全保障的问题，且测量的计算精度和产能节能结果无法满足现代生产的综合需求。本文针对动力锂电池的相关特点以及其自动检测、精准定位功能进行研究，希望能够为我国的能源生产，动力锂电池产业建设奠定基础。

1.简述动力锂电池的特点以及发展情况

在环境压力日益增大的背景下，动力锂电池是新能源汽车供能的关键，其可以有效代替石油开发，是未来汽车的重要发展方向。现有研究表示，锂电池可以作为动力能源代替汽车油料，是未来城市建设的重要方向。

从锂电池的使用特点来看，动力电池为方向的锂电池分为正负两极，其中正极材料为钴酸锂、磷酸铁钾等；负极材料包括钛酸锂、预锂等。动力电池的制造工艺和电池的材质、生产需求有直接关系。随着现代三元体系建设、材料技术不断发展，液态电解液电池技术发展迅速，动力电池的电解液也有固态、半固态等多种新形式。我国的动力锂电池开发基于新能源汽车的实际生产需求，在提倡锂离子电车性能升级的前提下大力发展智能指导、共性等等技术，突破了锂电池的传统工艺技术。如今我国的新能源汽车发展也开始走向了便捷化、低成本和高性能的方向。

2.简述锂电池的自动检测系统

锂电池检测系统是由动力电池组节能测设备所组成，主要负责动力电池的充放电西能测试已经相关数据检验。在综合性能的测试要求下可以验证电池管理系统的充放电深度、能量状况以及管理单元的通信情况等，可以为电池PACK装车后进行科学、有效管理。

通过数据采集系统，可完成充放电测试，进而检测电池的总电流、电压源自己内阻、电池容量等基本指标。

从系统的分类需求来看，针对检测系统的功能特点，其需要满足高精度的电流以及采样控制，以此来满足电压和电流的控制响应，最终满足模拟汽车的电能工作电流电压实际的波动的需求。针对系统测试的项目需求不同可以将其分为FOL系统以及DOD检测系统。

EOL检测系统是以自动化标准所研发的测试平台，可针对电池包进行针对性测试，测试的内容有充放电墙的短路测试、绝缘测试、耐压测试等；此外还能够检测CAN报文功能。该系统主要由智能化仪器构成，属于非标准化测试系统。值得注意的是电池包EOL综合测试系统可以通过开关进行调控，操作人员利用人软件集成可以显示测试的换面，并形成测试文件，保存上传。此外检测系统的项和电池PACK条码是绑定在一起的，可以通过条码查询产品的质量，并检查产品品质。该测试系统可代替传统人工检测，因为检测的信息量大且内容多，传统的人工采集的手段也有所差异无法满足产品测试的实际需求，这也会导致产品存在一定的安全隐患。而EOL测试系统教育可以满足PACK质量检测的多个环境，具有稳定性强、效率高的综合优势。

DOD系统即为电池放电深度检测，其中存在多个指标，SOC为剩余电量、DOD为完全放电深度。在实际的生产中，电池包不允许出现过充电或者过放电的问题，电池包充放电过程若超过极限值主电路就会自动切断，停止测试。 DOD系统可采集电池包的相关数据，经过计算后可判断其综合性能。

整体来看，自动测试平台控制系统设计需要做好系统配置、流程控制、通信分配、控制调试、软件平台管控几个方面工作。第一，系统配置时候可采用S7-1500CPU作为主站，同时采用模块化设计系统，物流系统采用AGV车体集成系统，视觉系统采用康耐视集成系统；第二，流程控制时，可以让动力电池PACK自动测试待检测电池，通过AGV从装配线转移到密闭测试房，并在高低测试架上安装对接接头进行自动化对接，进行流程控制；第三确定通信方式，现多采CAN总线、以太网进行通信布设，结合不同的生产需求配置即可；第四设置控制平台，可基于LAB开发平台集成，将测试设备和PLC之间建立稳定的通信体制，构成完整的协同工作模式。系统分为两层，上层连接PC机和MES系统；下层以PLC控制器为核心，可通过充放电启停；第五是进行软件平台设计，可采用win7系统，可联合微软、西门子集成开发编程语言完成通信平台开发。可将测试结果传输给采集BMS系统中，在监控系统下计算并生产结果报表，最终上传MES系统中。

3.对自动测试系统平台的定位精准度分析

自动测试平台的定位精准度和视觉系统的进度，自动机器人的操作有关。为了满足AGV重复定位以及加工要求，可通过以下方式。

视觉系统重复获取精度，通过视觉系统连续拍摄同一对象可获得均差，影响或可与光源位置、照明、图片预留、算法等因素有关，这种重复获取精度的结果有明显偏差。

AGV重复定位为小车重复抵达同一工位的位置偏差，系统采用激光定位的方式，精度值参考信息为反光板的放射位置；考虑到反射板的几何形状不一，在重复定位时候可能受到环境、板面尺寸影响。AGV 比较常用的定位算法中有三角定位法和三边定位法，但需要依靠GPS，不适合在室内操作。三角定位常用的有有迭代搜索法、相交圆法、几何三角法等。

机器人重复定位结果主要和机器人的操作指令反应程度有关，精准定位系统运行基于机器人多次重复执行统一命令；操作时候需要设定机器人完成同一动作下记录数据的平均值，一般四轴机器人重复定位的进度为0.05mm，但是每次操作的结果不同，也可能存在示教误差。建议操作时候采用精密探针或者是精密仪器来控制风险。

视觉系统矫正定位误差方式常见，多用于拍摄工件的最终定为。操作时候需要设置为工件加工的进度和工件定位进度。定位误差因素包括了安装、加工、 AGV定位进度、机器人的重复定位误差和预留的公差。定位误差时候需要结合自动化测试平台的实际要求做好哦自动化系统结构的研究和控制设计，可采用上下层统一的开环控制模式，比呢结合控制模式完成流程设计。在自动测试系统的定位进度下，加强机器人重复获取进度、视觉重复获取等定位，最终实现视觉系统矫正定位误差的目标。

4.结语

综上所述，锂电池快速发展背景下，其电池PACK装配技术也得到了大众的广泛关注，本文针对锂电池PACK检测技术的自动化、高效、稳定性需求进行分析，结合国内外的相关文献和参考资料予以研究，对自动测试系统的构建、定位精度问题展开了论述，希望能够为相关单位提供参考借鉴。

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