本書從動力電池的電化學原理入手，介紹動力電池的性能指標，同時針對定制化條件下訂單分解的工程需求，面向動力電池的前、中、后三段生產工序，將定制化產線重組問題描述為動力電池制造過程重調度科學問題，設計編碼解碼器和粒子群算法，介紹定制化條件下的制造重組技術；針對動力電池的化成和配組工藝，介紹一種新的全維度動力電池生產工藝能力分析方法；進而設計一種循環(huán)神經網絡和強化學習機制，分析動力電池在定制化條件下的制造能力預測問題；最后，給出動力電池定制化制造智能工廠設計方案和智能管控平臺設計思路，介紹平臺架構和模塊開發(fā)設計內容。本書相關研究成果已在國內某大型動力電池制造企業(yè)實施，并取得較為顯著的應用效果。
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動力電池先進制造與智能管控關鍵技術研發(fā)及產業(yè)化, 江蘇省輕工協會科技進步一等獎, 2021年, 排名第1
目錄
前言
第1章 鋰電池概述1
1.1 鋰電池的構成1
1.1.1 鋰電池正極材料2
1.1.2 鋰電池負極材料2
1.1.3 鋰電池電解液3
1.1.4 鋰電池隔膜5
1.2 鋰電池的分類6
1.3 鋰電池的電化學原理8
1.4 鋰電池的發(fā)展10
1.4.1 國外鋰電池的研究進展11
1.4.2 國內鋰電池的研究進展12
1.5 鋰電池的特點及應用13
1.5.1 鋰電池的特點13
1.5.2 鋰電池的應用13
1.6 本章小結15
參考文獻16
第2章 鋰電池定制化生產流程17
2.1 前段生產工藝17
2.1.1 正負極制漿工藝17
2.1.2 涂布工藝21
2.1.3 輥壓和分切工藝21
2.1.4 烘烤工藝23
2.2 中段生產工藝24
2.2.1 疊片工藝25
2.2.2 入殼工藝27
2.2.3 焊接工藝28
2.2.4 烘烤工藝28
2.2.5 注液工藝29
2.2.6 封口焊接工藝30
2.2.7 清洗干燥工藝30
2.2.8 對齊噴碼工藝31
2.3 后段生產工藝32
2.3.1 化成與老化工藝33
2.3.2 分容工藝34
2.3.3 檢測與入庫工藝35
2.4 本章小結35
參考文獻35
第3章 鋰電池定制化產線重組37
3.1 鋰電池定制化產線重組問題描述37
3.2 常用鋰電池定制化產線重組算法39
3.2.1 群智能算法39
3.2.2 規(guī)則調度算法40
3.2.3 數據驅動算法40
3.3 無故障狀態(tài)下的鋰電池定制化產線重組41
3.4 故障狀態(tài)下的鋰電池定制化產線重組44
3.5 鋰電池定制化產線重組案例45
3.6 本章小結50
參考文獻50
第4章 鋰電池定制化生產工藝52
4.1 鋰電池定制化生產工藝分析52
4.2 鋰電池化成工藝分析53
4.2.1 化成原理53
4.2.2 化成特性55
4.2.3 化成流程55
4.2.4 DC/DC化成器的建模56
4.3 鋰電池配組工藝常用算法58
4.3.1 單參數配組法58
4.3.2 多參數配組法59
4.3.3 動態(tài)特性配組法59
4.3.4 聚類算法59
4.4 鋰電池配組工藝分析62
4.4.1 基于鋰電池雙參數的K均值聚類配組一致性分析算法62
4.4.2 基于雙編碼動態(tài)培育遺傳聚類的電池定制化配組65
4.4.3 電池定制化配組工程案例78
4.5 鋰電池定制化生產工藝分析案例84
4.6 本章小結92
參考文獻92
第5章 鋰電池定制化制造能力預測95
5.1 鋰電池定制化制造能力預測問題描述95
5.2 常用預測算法96
5.2.1 時間序列平滑預測算法96
5.2.2 回歸分析預測算法97
5.2.3 灰色預測算法98
5.2.4 人工神經網絡預測算法98
5.3 循環(huán)神經網絡算法99
5.3.1 RNN模型99
5.3.2 LSTM神經網絡模型102
5.3.3 GRU神經網絡模型105
5.4 數據預處理算法105
5.4.1 經驗模態(tài)分解106
5.4.2 變分模態(tài)分解107
5.4.3 滑動窗口算法108
5.5 強化學習機制109
5.5.1 強化學習109
5.5.2 Q-learning算法110
5.6 鋰電池定制化制造能力預測案例110
5.6.1 基于強化學習的鋰電池定制化制造能力預測110
5.6.2 基于三層強化學習的鋰電池定制化制造能力變權重組合預測117
5.7 本章小結130
參考文獻130
第6章 鋰電池定制化制造智能工廠132
6.1 鋰電池定制化制造智能工廠設計方案132
6.2 智能工廠端級架構設計方案136
6.2.1 端級生產信息點采集136
6.2.2 智能工廠設備布局與選型153
6.2.3 智能工廠數據采集與通信159
6.3 智能工廠管級架構設計方案167
6.3.1 鋰電池制造5G+互聯網專網設計167
6.3.2 服務器與工作站的分布設計171
6.3.3 工業(yè)控制網絡設計173
6.4 智能工廠云級架構設計方案178
6.4.1 云級智能管控平臺設計178
6.4.2 電子商務平臺179
6.4.3 云級數據中心182
6.5 鋰電池定制化制造智能工廠設計效益187
6.6 本章小結190
參考文獻191
第7章 鋰電池定制化制造智能管控平臺193
7.1 平臺架構193
7.2 數字孿生模塊194
7.2.1 數字孿生平臺概述194
7.2.2 數字孿生的應用195
7.2.3 數字孿生平臺實現效果197
7.3 設備/工藝監(jiān)控模塊198
7.3.1 生產設備故障監(jiān)控和診斷198
7.3.2 生產工藝波動監(jiān)控202
7.4 生產工藝能力分析模塊205
7.4.1 生產工藝能力分析模塊概述205
7.4.2 生產工藝變更和生產線重組207
7.5 制造能力預測模塊211
7.6 本章小結214
參考文獻214
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