锂电池激光振镜切割系统的软硬件协同设计与实现
新能源汽车在资源限制和减排压力的双重推动下势必逐渐替代传统燃油车，而动力汽车的“心脏”—-电池系统一直是制约电动汽车大规模进入市场的瓶颈。目前，锂电池由于具有重量轻、容量高、寿命长、无污染等优点而成为理想的电动汽车能源系统。动力锂电池的研制因此成为当前的热点。但是锂离子电池生产中的关键设备—-锂离子极耳成型设备，在我国仍以冲切和超声波焊接为主。其制成品精度低、毛刺大、使用寿命短等缺点，难以满足生产和生活的需求，已经不能适应现代工业对其高精度、高速率的要求。 本文针对传统锂电池极耳成型方式所面临的精度不高和效率低下等问题，引入激光振镜系统到锂电池设备行业，实现动态切割，以取代传统的极耳成型设备。针对这个目标，文章采用两种设计与实现方法，具体方式如下：1.工控PC机+运动控制卡，即采用传统的运动控制解决方案。2.采用软硬件协同设计的系统。经过实践测试验证，证实第二种设计方法由于采用了软硬可以可裁剪、具有专用性强，可靠性高等特点而在开发中占据优势。软硬件协同设计强调软件和硬件设计开发是一个并行和相互反馈的过程，使软硬件相互作用和整合的效率达到最高，从而使最终产品最大限度满足客户与市场的需求，并且同时达到成本和性能的均衡。软件方面，我们利用了硬件抽象层封装各个模块，而这些模块以软件构件的形式存在以实现界面管理、轨迹插补、位置控制、实时计算以及I/O管理功能。硬件方面，我们采用x86架构的工业PC104和FPGA多功能扩展电路为核心器件，完成了主控电路、数字振镜驱动电路、I/O扩展电路及编码器电路的设计，并进行了大量的调试工作。 其次分析了振镜及其光学系统在工作过程中产生的误差模型，并就此尝试了一种校正算法。将其应用到实际软件系统里面，经检验在场镜85mm×85mm范围可以到达0.02mm的精度，并将其应用到动态切割系统中，现产品已实际生产。
锂电池;激光振镜切割系统;软硬件协同设计;新能源汽车
哈尔滨工业大学
硕士
控制科学与工程
李衍杰;冯庆枝
2010
中文
U463.633
87
2013-03-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）