隨著碳達(dá)峰、碳中和成為全球共識(shí)，新能源在整個(gè)能源體系中的比重將快速增加，帶動(dòng)鋰電池需求提升。根據(jù)預(yù)測(cè)，2025年全球動(dòng)力電池需求量接近1TWh，中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)市場(chǎng)占比有望達(dá)到60%以上。從應(yīng)用場(chǎng)景上看，儲(chǔ)能領(lǐng)域市場(chǎng)將出現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)；消費(fèi)領(lǐng)域，3C電池產(chǎn)品需求仍將保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，電動(dòng)工具市場(chǎng)增長(zhǎng)提速；電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域，消費(fèi)升級(jí)與環(huán)保需求繼續(xù)推動(dòng)鉛酸電池向鋰電轉(zhuǎn)型，鋰電池將在更多融合性場(chǎng)景發(fā)揮作用。

完整的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈包含鋰、鈷、石墨等原材料資源的開(kāi)采加工，鋰電池四大材料及輔料的生產(chǎn)制造，電芯制造及組裝，終端應(yīng)用以及廢舊鋰電池回收等環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)形成了一個(gè)專(zhuān)業(yè)化程度高、分工明晰的產(chǎn)業(yè)鏈體系。

就鋰電池生產(chǎn)工藝而言，主要涵蓋電極制作的攪拌涂布階段（前段）、電芯合成的卷繞注液階段（中段），以及化成封裝的包裝檢測(cè)階段（后段）。所涉及到的生產(chǎn)設(shè)備種類(lèi)繁多，對(duì)設(shè)備的可靠性、控制精度、生產(chǎn)效率及靈活性要求很高。

在鋰電池產(chǎn)能提升、單位KWh售價(jià)下降形勢(shì)下，鋰電池生產(chǎn)廠(chǎng)家和鋰電設(shè)備制造商所面臨的競(jìng)爭(zhēng)都日趨加劇。如何進(jìn)一步提高產(chǎn)品的良率和生產(chǎn)效率，同時(shí)有效控制成本，成為整個(gè)行業(yè)要思考的問(wèn)題。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)作為鋰電設(shè)備的核心，對(duì)鋰電行業(yè)的降本增效至關(guān)重要，主要包括運(yùn)動(dòng)控制總線(xiàn)，伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制器。

PART-01

運(yùn)動(dòng)控制總線(xiàn)

鋰電行業(yè)大部分伺服驅(qū)動(dòng)器都是基于EtherCAT通訊接口的，尤其是軸數(shù)較多的卷繞機(jī)和疊片機(jī)。EtherCAT總線(xiàn)以其通訊周期短，數(shù)據(jù)容量大，同步精度高（DC時(shí)間同步），并且協(xié)議對(duì)外開(kāi)放，迅速贏得了市場(chǎng)眾多伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制器廠(chǎng)家的青睞。目前高創(chuàng)旗下CDHD 高性能伺服驅(qū)動(dòng)器、CDHD2 高性能伺服驅(qū)動(dòng)器、CDHDE 伺服驅(qū)動(dòng)器、BDHDE 伺服驅(qū)動(dòng)器、softMC301 緊湊型運(yùn)動(dòng)控制器、softMC703高性能多軸控制器均支持EtherCAT作為其運(yùn)動(dòng)控制總線(xiàn)。

PART-02

伺服驅(qū)動(dòng)器

伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)產(chǎn)品，作為設(shè)備的核心部件，用量巨大。伺服產(chǎn)品的性能、穩(wěn)定性、易用性和經(jīng)濟(jì)性都是選擇的重要因素：普通工位傾向于選擇簡(jiǎn)單易用的伺服方案、高要求工位則對(duì)伺服方案性能要求較高。以電芯卷繞機(jī)為例：

普通工位

電芯卷繞機(jī)普通工位伺服性能要求以位置、速度、簡(jiǎn)單扭矩控制為主，不要求過(guò)高響應(yīng)速度和精度。例如糾偏、牽引、緩存、貼膠、焊接、插拔針等工位的電機(jī)，通常選擇穩(wěn)定可靠、簡(jiǎn)單易用的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)。一如高創(chuàng)BDHDE驅(qū)動(dòng)器+PH2旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，定位通用型旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)應(yīng)用，滿(mǎn)足鋰電設(shè)備中大多數(shù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的應(yīng)用需求，調(diào)試簡(jiǎn)單方便。

高要求工位

在電芯卷繞機(jī)中，卷針控制、張力電機(jī)控制、插片和裁切等關(guān)鍵工位對(duì)驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)、控制精度和開(kāi)放性有較高要求。

No.1卷針控制

作為卷繞機(jī)的核心，楔形卷針采用凸輪算法控制，要求卷繞線(xiàn)速度恒定，一般采用直驅(qū)電機(jī)來(lái)直接驅(qū)動(dòng)卷針。高創(chuàng)CDHD伺服驅(qū)動(dòng)器憑借出色的性能，良好的開(kāi)放性很好的匹配卷針控制應(yīng)用場(chǎng)景，不僅能夠兼容多種反饋類(lèi)型和電機(jī)，且CDHD驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)快，跟隨誤差小，讓復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制化繁為簡(jiǎn)并且確?？?、準(zhǔn)、穩(wěn)地完成卷針控制。

No.2張力電機(jī)控制

卷繞機(jī)的入卷張力控制是典型的閉環(huán)低張力控制，張力控制難度較大。張力控制容易影響電芯卷繞質(zhì)量，為了提高張力控制精度，一般采用音圈電機(jī)來(lái)控制，高創(chuàng)CDHD伺服驅(qū)動(dòng)器支持多種類(lèi)型反饋，非常適合驅(qū)動(dòng)第三方電機(jī)，例如音圈、直驅(qū)電機(jī)和直線(xiàn)電機(jī)，滿(mǎn)足張力控制對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器性能和兼容性的高要求。

No.3插片和裁切工位

裁切一般采用飛鋸算法控制，要求兩軸同步控制。高創(chuàng)CDHD伺服驅(qū)動(dòng)器采用先進(jìn)的HD控制算法。HD算法是高創(chuàng)的專(zhuān)利技術(shù)，可以做到更快的響應(yīng)，更小的跟隨誤差和更小的整定時(shí)間，從而使得整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)精度更高，響應(yīng)更快，更穩(wěn)定。

PART-03

運(yùn)動(dòng)控制器

鋰電設(shè)備機(jī)型眾多，部分鋰電設(shè)備控制十分復(fù)雜，往往伴隨有軸數(shù)多、復(fù)雜的同步運(yùn)動(dòng)控制、張力控制和視覺(jué)算法等難點(diǎn)，且程序代碼量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還要求有非常短（低至0.5-1ms）的運(yùn)動(dòng)控制掃描周期。另外鋰電設(shè)備有一定非標(biāo)屬性，機(jī)型變種多，一般允許的調(diào)試周期比較短。總而言之，這些難點(diǎn)都對(duì)鋰電設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制器提出了高要求：

No.1性能強(qiáng)悍

極端要求在0.5ms運(yùn)動(dòng)控制周期驅(qū)動(dòng)多達(dá)幾十個(gè)甚至上百個(gè)軸。

No.2成熟穩(wěn)定

一個(gè)穩(wěn)定的控制平臺(tái)對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性和縮短開(kāi)發(fā)周期至關(guān)重要。

No.3編程友好

為應(yīng)對(duì)巨大的程序開(kāi)發(fā)量和苛刻的開(kāi)發(fā)調(diào)試周期，需配備一款編程友好，且便于結(jié)構(gòu)化代碼設(shè)計(jì)和代碼重用的編程軟件。

基于對(duì)自動(dòng)化控制軟件發(fā)展趨勢(shì)的判斷，近年高創(chuàng)控制器也開(kāi)始集成Codesys內(nèi)核，采用符合IEC61131-3和PLC OPEN規(guī)范的編程語(yǔ)言，編程更加友好，便于程序的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、代碼重用和移植。

同時(shí)高創(chuàng)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域有著深厚的技術(shù)積累和研發(fā)優(yōu)勢(shì)，充分結(jié)合體系內(nèi)資深工程師的優(yōu)質(zhì)研發(fā)資源，全面開(kāi)發(fā)專(zhuān)屬于高創(chuàng)的程序框架和行業(yè)應(yīng)用庫(kù)：

No.1

針對(duì)鋰電行業(yè)的張力控制的應(yīng)用難點(diǎn)，基于團(tuán)隊(duì)多年張力控制經(jīng)驗(yàn)，高創(chuàng)開(kāi)發(fā)了功能完善的張力控制算法，包括多種卷徑計(jì)算功能、基于速度或扭矩的張力控制功能、基于對(duì)加速度、慣量、摩擦力補(bǔ)償?shù)墓δ軌K等。

No.2

針對(duì)鋰電設(shè)備涉及伺服驅(qū)動(dòng)器數(shù)量多，種類(lèi)多，伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試麻煩的痛點(diǎn)，高創(chuàng)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)器類(lèi)型自動(dòng)識(shí)別參數(shù)批量讀寫(xiě)的功能塊。

No.3

針對(duì)鋰電行業(yè)設(shè)備普遍交期時(shí)間短，調(diào)試壓力大的特點(diǎn)，高創(chuàng)基于 Codesys平臺(tái)打造程序框架，最大程度幫助客戶(hù)減少程序開(kāi)發(fā)的工作量和調(diào)試時(shí)間。

立足市場(chǎng)，聚焦行業(yè)，美的工業(yè)技術(shù)旗下高創(chuàng)始終堅(jiān)持“高速度，高精度，高性能”，不斷打磨產(chǎn)品，構(gòu)建高性能運(yùn)動(dòng)控制整體解決方案，深化鋰電行業(yè)應(yīng)用，共啟數(shù)智鋰電新篇章。

審核編輯：郭婷