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动力锂电池自动检测及精确定位控制方法分析

发表时间：2021/9/10 来源：《时代建筑》4月上作者：肖俊

[导读] 新时期，环境恶化与能源消耗问题日渐突出，新能源产生受到了社会各界的广泛关注，世界各国都致力于加强对绿色能源的研究。

深圳市铂纳特斯自动化科技有限公司肖俊 440402198705****10 广东省深圳市 518000

摘要：新时期，环境恶化与能源消耗问题日渐突出，新能源产生受到了社会各界的广泛关注，世界各国都致力于加强对绿色能源的研究。在这个过程中，新能源汽车的动力锂电池自动检测，是推动电动汽车产业发展的一项关键技术，在当前已经引起了世界各国的高度重视。基于此，本文重点对动力锂电池自动检测以及精准定位的控制方法进行研究和分析。
关键词：动力锂电池；自动检测；精准定位；控制方法
        引言：随着节能环保理念的提出，我国逐渐加强了对环境保护的力度，尤其是在产业发展的过程中，积极倡导节约资源，在这个过程中，电动汽车的稳定性与安全性逐渐成为了社会关注的焦点，所以对动力锂电池进行检测是非常重要的一个环节。从目前的情况来看，国内动力锂电池检测，主要以人工操作为主，由工作人员操作充放电测试设备开展相关检测工作，这种方式不仅无法保证检测的安全性，同时检测的精度也达不到设计要求。因此设计一套完善的动力锂电池自动检测系统是很有必要的。
        一、动力锂电池检测系统概述
        （一）检测系统描述
        动力锂电池检测系统，主要由功率电抗器、DC/AC模块、DC/DC模块、功率变压器、CAN接口、散热系统等部分构成。该系统具有多通道检测的功能，同时检测系统与电网隔离，可以提高系统运行的稳定性。其中，DC/AC模块主要采用空间矢量调制技术，DC/DC模块主要采用的是PID调节技术，能够确保系统中相关设备运行的稳定性[1]。CAN为通信接口，能够接入电池包BMS数据，能够实时将数据上传上位机，便于在充放电状态下掌握电池包的实时状态。
        （二）动力锂电池检测系统分类
        1、EOL检测系统
        电池包EOL检测系统，是一种自动化的检测平台，主要是对电池包进行检测，具体包括了充放电测试和安规则测试。其中，安规则测试是能够在充放电之前进行采集的测试项，包括了BMS通讯、绝缘测试、气密性测试、耐压测试等方面的内容。电池包EOL检测系统可以通过控制开关的方式，通过画面的形式利用软件集成的方式将众多测试项反映出来，最终形成可供保存的文件。电池PACK的条码可以和检测系统检测项进行绑定，便于及时发现产品存在的缺陷，通过查询条码的方式吗，也可以实现对产品的追溯。
        2、DOD检测系统
        DOD表示电池的放电深度。站在理论的角度考虑，电池在满电状态下其DOD值为零，而在完全放电的状态下电池的DOD值为。所以在实际检测过程中，电池的DOD值大致处于0~1之间。电池的剩余电量可以用SOC表示，其与DOD的关系可以用公式SOC+DOD=1来表示。在实际检测过程中，电池通常不允许出现过放或者过充的情况，所以在充放电过程中电池的剩余容量有一个极限值。比如在充放电过程中超出的极限值，主电路会迅速切断回路，从而停止检测，所以在实践操作过程中，电池的SOC通常不会处于0的状态。DOD检测主要是通过充电放电进行检测的方式，同时还需要利用高低压线束通过数据采集与数据计算的方式，对电池包的性能进行判断。
        二、动力锂电池自动检测系统结构设计
        （一）自动测试系统设计要求和难点
        实现对动力锂电池的自动检测和精准定位，主要通过设计动力锂电池自动检测系统的方式来实现，这就赋予了动力锂电池检测智能化与自动化的特征。动力锂电池的自动检测，通常需要在高度集成、稳定和智能的状态下进行，同时还需要保证检测环境的安全性和密闭性。自动检测系统需要将电池包高度压插孔精准性和安全性，能够自动与充放电设备和数据采集电路进行连接，同时还可以满足双通道测试的要求。同时，还需要确保检测数据可以及时上传上位机，并按相关要求对检测结果进行计算和整理。

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在整合检测流程中，需要有巧妙的结构设计，保证充放电过程的安全性，只有在这样的情况下，上位机才可以迅速相应并完成相应的检测数据处理工作[2]。从动力锂电池自动检测系统的操作于要求来看，在实际操作的过程中，我们还需要解决以下几点问题：（1）动力锂电池的几何形状比较复杂，采用多通道检测的方法，必须保证高压充放电的安全性；（2）在自动检测系统内部，设备之间执行误差会出现累积的情况，在这样的情况下可能会出现对接失败的情况，所以在具体设计的过程中，还需要对精准定位进行设计，或者可以通过定位补偿的方式实现对累积误差的矫正；（3）充放电过程中，针对BMS上传数据的读取，加入无法满足实际生产的检测项指标，还需要研究并开发标准化的上位机集成监控软件，同时需要结合测试项要求进行计算。
        （二）动力锂电池自动检测平台构成
        1、物流系统
        在动力锂电池自动检测平台中，物流系统是重要的构成部分。通常情况下，物流系统主要利用AGV小车对电池包进行搬运，同时还起到对电池包的支撑和固定作用。AGV置于下料区域，可以使用搬运机械手将电池包放置在AGV小车上，小车就可以根据PLC信息交互以及调度分配将电池包运输到制定检测位置，在完成检测之后，AGV小车还可以将电池包重新送回下料区域[3]。
        2、定位系统
        定位系统通常有视觉补偿系统和AGV定位系统构成。该系统的主要目的在于，实现对高低压对接插头的柔性对接。AGV定位充分实现了精准定位，且定位误差较小，而视觉补偿定位常用于工装的设计、安装以及AGV定位所导致的累积误差补偿。
        3、上位机
        上位机主要是将在PLC获得的数据信息通过画面的形式展现出来，并且具有传达指令的效果，能够通过手动控制的方式对设备运行进行干预。上位机还可以利用CAN通讯实现对检测数据的实时监测和控制。
        （三）精确定位策略
        对于每一个工位的工作来说，合理的工位定位方式是开展工作的先决条件，一套完整的精准定位策略，对于实现整合系统的自动检测功能来说是非常重要的。工装定位装置主要包括了机器人固定架、电池包定位装置、气缸等部分构成。其中，电池包定位装置主要是使用AGV台面上的五根圆柱型定位稍进行支撑固定，气缸需要垂直在测试架的横梁支架上，其会带动高低压直接作用于插头，从而产生升降动作。采用M型结构设置铝材固定架，符合双通道电池包测试的要求。在AGV到达的时候，能够直接上下结构定位对接[4]。同时分别需要在高低压连接板上安装两根40mm的导向轴，气缸在带动高低压插头进行上下动作的时候，因为插座是固定在AGV台面支座上的，导向轴需要先与定位孔进行对空，使用高低压检测装置的导向轴与AGB天面定位销孔进行机械定位，从而完成插座和插头的对接工作。AGV定位有效实现了精准对位的目标，主要由上机位调度系统实现对下层电机和磁感应设备的控制，同时控制AGV小车行走，如果AGV小车所读取的磁卡信息为停止信号的时候，小车会停止。
        结语：
        综上所述，当前在我国新能源汽车产业不断发展的过程中，动力锂电池也进入了高速发展的阶段。动力锂电池的质量、安全以及稳定性，直接影响新能源汽车产业的发展，所以本文重点对动力锂电池自动检测系统以及精准定位控制方法进行了研究和分析，设计了一套自动化的动力锂电池检测系统。本文进一步明确了动力锂电池自动检测系统的设计要求以及设计的难点，同时对动力锂电池自动检测平台的构成进行了阐述，并对自动检测平台的精准定位策略进行了分析。集中解决了动力锂电池检测精度要求高的问题，还实现了对动力锂电池的自动化检测，进一步提高了自动检测系统的智能化水平，为我国新能源汽车产业的发展不断夯实了基础。
参考文献
[1]陈元丽,赵振东,陈素娟,张广辉.动力锂电池SOC估算方法综述[J].汽车科技,2019(05):65-69.
[2]马玉菲. 电动汽车动力锂电池SOC估算[D].青岛大学,2019.
[3]郭羽佳. 面向通信系统的动力锂电池梯次利用模块化电源研究[D].北京交通大学,2019.
[4]张晓. 动力锂电池自动检测及精确定位控制方法研究[D].机械科学研究总院,2018.