基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法技术

本发明专利技术提供基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法

【技术实现步骤摘要】
基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法、装置和设备


[0001]本专利技术涉及锂电池生产领域，具体涉及基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法
、
装置和设备
。

技术介绍

[0002]涂布在锂电池生产过程中处于前段工序，如果相关的涂布质量控制不当，返工会造成原材料的浪费，不合格的涂布卷流入下游，会对批次质量产生较大影响，因此，涂布质量对电芯质量影响十分显著，比如面密度过大或导致电芯超重，涂布不均可能会导致容量异常等
。
如何对锂电池生产过程中涂布质量进行预警控制显得尤为必要
。
[0003]锂电池涂布工艺涉及的关键参数繁多，诸如，环境温度
、
环境湿度
、
空气洁净度
、
磁通量
、
烘箱温度
、
单面面密度
、
双面面密度
、
涂布宽度
、
边缘留白宽度
、
对称错位
、
剥离强度
、
极片水分等，每一项控制参数超过规格限制都会导致不合格产品的产生，流式生产过程中，对于加工参数异常提前发出预警，方便现场人员及时捕捉问题，减少不合格产品的产生
。
[0004]公布号为
CN115701851A
的现有专利技术专利申请文献
《
一种软包锂离子电池厚度预测方法
》
，该方法包括以下步骤：创建粒子滤波器并建立软包锂离子电池的厚度模型；设置软包锂离子电池的预测起点的充放电循环次数，计算出厚度模型的模型参数，从而确认软包锂离子电池的充放电循环次数与包锂离子电池的满电厚度之间的关系；通过厚度模型预测软包锂离子电池的满电厚度，记录软包锂离子电池的充放电循环次数并将其作为软包锂离子电池的使用寿命
。
前述现有质量控制方法采取离线分析
、
训练，无法对生产加工过程中的流式数据实时分析
。
过程质量控制图离线绘制，预警信息不及时，容易导致不合格的产品流入下游工序，导致产品质量问题放大
。
以及公布号为
CN115876589A
的现有专利技术专利申请文献
《
一种锂电池极片柔韧性的简便评估方法
》
，该方法包括如下步骤：
(1)
将正极活性材料
、
导电剂
、
粘结剂与溶剂匀浆分散成均匀稳定的正极浆料；
(2)
按照双面面密度
340
～
400g/m2
的载量将正极浆料涂布在箔材的表面；
(3)
使用小型辊压机辊压，得到一定厚度的成品电极膜片；
(4)
按照常规
A5
纸尺寸规格，裁切出四方界面平整的电极膜片
A1、A2、A3、A4
平整地放置于平滑玻璃板上，使用塞规对电极膜片
A1、A2、A3、A4
进行间隙测厚
Δ
H1、AH2、
Δ
H3、AH4
，并在辊压方向上记录
15
个数据，使用
minitab
软件绘制箱线图
。
前述现有技术无法自定义配置质量判异规则，
minitab
等质量管理工具无法结合现有的质量判异规则自定义动态校验规则进行质量预警控制
。
因此，需要一种简单
、
快速
、
有效的质量预警方法，实时监测生产加工过程参数，提升涂布质量
。
[0005]综上，现有技术存在预警信息实时性差
、
质量异常判据无法自定义的技术问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中预警信息实时性差
、
质量异常判据无法自定义的技术问题
。
[0007]本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法包括：确认涂布工序控制参数；采集关键控制参数的过程数据，传输过程数据至高性能存储单元；根据过程数据，获取不同的控制参数配置情况，从不少于2个
SPC
过程质量预警模型中，选取适用预警模型；针对适用预警模型，选择相应预警判据；对过程数据中的涂布工序控制状态数据进行预处理校验，以得到控制参数校验数据；利用
Flink
大数据计算框架，根据对应预警判据对控制参数校验数据进行窗口计算，以得到关键参数实时预警信息；分析处理关键参数实时预警信息，以得到涂布工序控制数据，据以控制涂布工序关键控制参数处于适用范围
。
[0009]第二方面，本专利技术实施例提供的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警系统包括：参数确定模块，用以确认涂布工序控制参数；过程数据采集存储模块，用以采集关键控制参数的过程数据，传输过程数据至高性能存储单元，过程数据采集存储模块与参数确定模块连接；模型选择模块，用以根据过程数据，获取不同的控制参数配置情况，据以从不少于2个
SPC
过程质量预警模型中，选取适用预警模型，模型选择模块与过程数据采集存储模块连接；预警规则选择模块，用以针对适用预警模型，选择对应预警判据，预警规则选择模块与模型选择模块连接；控制状态数据校验模块，用以对过程数据中的涂布工序控制状态数据进行预处理校验，以得到控制参数校验数据，控制状态数据校验模块与过程数据采集存储模块连接；实时预警信息求取模块，用以利用
Flink
大数据计算框架，根据对应预警判据对控制参数校验数据进行窗口计算，以得到关键参数实时预警信息，实时预警信息求取模块与控制状态数据校验模块及预警规则选择模块连接；工序控制模块，用以分析处理关键参数实时预警信息，以得到涂布工序控制数据，据以控制涂布工序关键控制参数处于适用范围，工序控制模块与实时预警信息求取模块连接
。
[0010]第三方面，本专利技术实施例提供的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警设备包括存储器
、
处理器
、
通信接口和总线
。
其中，存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器
。
举例来说而非限制，存储器可包括
HDD、
软盘驱动器
、
闪存
、
光盘
、
磁光盘
、
磁带或通用串行总线
(USB)
驱动器或者两个或更多个以上这些的组合
。
在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除
(
或固定
)
的介质
。
在合适的情况下，存储器可在确定电池工作电压曲线的设备的内部或外部
。
在特定实施例中，存储器是非易失性固态存储器...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、
确认涂布工序控制参数；
S2、
采集所述关键控制参数的过程数据，传输所述过程数据至高性能存储单元；
S3、
根据所述过程数据，获取不同的控制参数配置情况，从不少于2个
SPC
过程质量预警模型中，选取适用预警模型；
S4、
针对所述适用预警模型，选择相应预警判据；
S5、
对所述过程数据中的涂布工序控制状态数据进行预处理校验，以得到控制参数校验数据；
S6、
利用
Flink
大数据计算框架，根据所述对应预警判据对所述控制参数校验数据进行窗口计算，以得到关键参数实时预警信息；
S7、
分析处理所述关键参数实时预警信息，以得到涂布工序控制数据，据以控制所述涂布工序关键控制参数处于适用范围
。2.
根据权利要求1所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，确认涂布工序关键控制参数的方法包括：专家打分法
、FMEA
以及历史问题统计分析法
。3.
根据权利要求1所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述步骤
S2
中的过程数据采集方法包括：设备自动上报
、IOT
平台
。4.
根据权利要求1所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述步骤
S3
中，所述
SPC
过程质量预警模型包括：均值
‑
极差控制图
、
均值
‑
标准差控制图
、
单值
‑
移动极差控制图
、
合格率图
、
直方图以及推移图
。5.
根据权利要求4所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述均值
‑
极差控制图中，利用下述逻辑计算子组样本均值组间均值样本极差
Ri
以及极差均值极差均值极差均值
R
i
＝
max{X
i
}
‑
min{X
i
}
；利用下述逻辑计算均值图的控制上限
UCL、
中心线
CL
以及控制下限
LCL
：：
利用下述逻辑计算极差
R
图的控制上限
UCL、
中心线
CL
以及控制下限
LCL
：：：式中，
D4、D3、A2
是随着样本容量变化的常数，
n
为组内样本量，
m
为抽样组数
。6.
根据权利要求4所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述均值
‑
标准差控制图中，利用下述逻辑，计算子组样本均值组间均值子组标准偏差
S
i
、
标准差均值标准偏差
σ
：：：：：利用下述逻辑，计算均值控制图的上限
UCL、
中心线
CL、
下限
LCL
：：：利用下述逻辑，计算标准差
S
控制图的上限
UCLs、
中心线
CLs
以及下限
LCLs
：：：式中，
B4、B3、A3
是随着样本容量变化的常数
。
7.
根据权利要求4所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述单值
‑
移动极差控制图中，利用下述逻辑，计算极差均值控制上限
UCL
X
、
中心线
CL、
控制下限
LCL
X
、
移动极差
MR
i
、
移动极差均值移动极差控制上限
UCL
MR
、
移动极差中心线
CL、
移动极差控制下限：移动极差控制下限：移动极差控制下限：移动极差控制下限：移动极差控制下限：移动极差控制下限：移动极差控制下限：移动极差控制下限：移动极差控制下限：式中，
D4、D3、E2
是用来对计算移动极差进行分组
。8.
根据权利要求1所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述步骤
S3
包括：
S31、
收集预置数目的涂布工序控制数据样本；
S32、
求取所述涂布工序控制数据样本的样本极大值
、
样本极小值以及样本极差；
S33、
确定所述涂布工序控制数据样本的组数及组距；
S34、
确定所述涂布工序控制数据样本的小组边界；
S35、
按照预置统计频率，根据所述样本极大值
、
所述样本极小值
、
所述样本极差
、
组数
、
组距以及小组边界绘制直方图
。9.
根据权利要求8所述的基于锂电池涂布设备关键参数质量预警方法，其特征在于，所述步骤
S33
中，利用下述逻辑确定所述组数及所述组距：
K
＝
1+3.322*lqg(N)
式中，
N
代表样本数量，
K
是分组数量
。10.
基于锂电池涂布设备关键参数质量预警装置，其特征在于，所述装置包括：参数确定模块，用以确认涂布工序控制参数；过程数据采集存储模块，用以采集所述关键控制参数的过程数据，传输所述过程数据至高性能存储单元，所述过程数据采集存储模块与所述参数确定模块连接；
模型选择模块，用以根据所述过程数据，获取不同的控制参数配置情况，据以从不少于2个
SPC
过程质量预警模型中，选取适用预警模型，所述模型选择模块与所述过程数据采集存储模块连接；预警规则选择模块，用以针对所述适用预警模型，选择对应预警判据，所述预警规则选择模块与所述模型选择模块连接；控制状态数据校验模块，用以对所述过程数据中的涂布工序控制状态数据进行预处理校验，以得到控制参数校验数据，所述控制状态数据校验模块与所述过程数据采集存储模块连接；实时预警信息求取模块，用以利用
Flink
大数据计算框架，根据所述对应预警判据对所述控制参数校验数据进行窗口计算，以得到关键参数实时预警信息，所述实时预警信息求取模块与所述控制状态数据校验模块及所述预警规则选择模块连接；工序控制模块，用以分析处理所述关键参数实时预警信息，以得到涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昴，徐嘉文，徐永健，秦天，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：