东崎温控模块在热铆热压工艺中的创新应用
2025-11-25
一、应用行业：锂电池行业
二、使用产品：T620A系列十六路温控模块
三、行业简述
背景：汽车锂电池加热用热铆热压工艺的核心挑战
热压热铆作为新能源汽车电池模组信号传输的关键工艺，其热压合工艺对温度控制精度要求苛刻。在传统生产过程中面临三大核心挑战：
1、材料特性带来的温控难题
PCB基材热压温度需严格控制在180-220℃区间，温度波动超过±3℃即会导致基材焊点焊接不良。同时，多层PCB压合时，硅胶缓冲层与铜箔的热传导差异易造成局部温度梯度不平稳，传统PID控制温度波动大难以实现动态补偿。
2、工艺复杂性要求精准温控曲线
热压过程需经历T1升温（10℃/s速率）→ T2预热（150℃保温30s）→ T3升温（5℃/s速率至200℃）→ T4恒温（200℃±2℃保持60s）→ T5降温五个阶段，传统分段控温方式存在超调量过大（达8-12℃）、恒温阶段波动频繁等问题，直接影响产品良率。
3、规模化生产的一致性挑战
常规工厂配备多条生产线，不同设备的热压头老化程度、设备稳定性控制工艺差异导致同批次产品良品率波动达7%-12%，传统人工参数调整难以满足新能源汽车电子组件的质量标准。
四、温控模块应用介绍
1．客户需求
设备公司需求：K型热电偶测量，精度高，有1位小数点分辨率0.1℃，具有RS485串口通讯与HMI连接，控温波动稳定性小于1℃，每台设备需要几十路控制。控制温度工艺要求在20-30秒时间内升温到目标温度并稳定，以提高热压质量和稳定性。
2．实现方案
T620A系列温控模块，搭载24位ADC采样芯片，具有高精度，高分辨率，快速采集的优点，高达0.2%FS测量精度。具有十六路热电偶测量输入，十六路NPN晶体管控制输出，通信功能可选ModbusRTU、ModbusTCP、EtherCAT、ProfiNET等协议。
3．调试内容
首先需要满足客户对快速采样的需求，升级采样算法，将采样速度提高到16通道100ms高速轮询采样；其次优化控制算法，提高动态输出响应速度，在原有模糊PID算法结构基础上增加二自由度算法结构，将设定值跟踪（Setpoint Tracking）和扰动抑制（Disturbance Rejection）两个控制目标解耦，通过独立设计两个控制器（或控制通道）分别优化这两个目标，从而同时提升系统对输入指令的响应速度和对外部干扰的抵抗能力，实现了控制系统动态性能与鲁棒性的协同优化。与传统的“单自由度控制”（如常规PID控制）相比，二自由度算法更灵活地平衡动态性能（如超调量、响应时间）和抗干扰能力，抑制外部扰动（如负载变化、噪声）对系统输出的影响，确保稳定性和鲁棒性。
效果如下图：
PID算求法优化前，升温时间长，波动大
PID算求法优化后，升温时间快，波动小
五、东崎温控模块应用优势
1．技术核心优势“TPID微分先知引擎”
具有自主知识产权的东崎“TPID微分先知引擎”的微分先行模糊PID算法，是智能温控模块的技术核心，以微分先行的模糊推理控制算法，具有响应速度快，抑制超调，控制稳定性高，适应对象广等特点。在此项目中东崎公司创新应用了传统PID与模糊算法结合，优化了二自由度算法结构，构建了“快速实时采集-高精度测量--模糊PID动态调节-快速输出响应”的闭环控制，在快速响应的应用中得到了较好的控制效果。
T620A温控模块安装现场
2．高精度采集与测量
采样电路搭载24位专用ADC芯片，通过对数字波滤、低温漂、低功耗及低发热等创新技术应用，实现了16通道最快100mS每通道的较快采样，和0.2%的高精度测量。
六、应用成效：从温度控制优化到价值创造
热压头位置
该系统自2025年3月在1条主力生产线应用以来，取得显著成效：
1. 产品质量跃升
热压过程温度波动从±5℃降至±0.2℃，压接空洞率由1.8%降至0.35%
测试（10万次）合格率提高23%
2. 生产效率提升
热压周期从180s缩短至150s，单日产能提升16.7%。设备调试时间从4小时/台降至1.5小时/台，换型效率提升62.5%。
3. 管理效能优化
通过温度曲线大数据分析，推动良品率持续提升，实现工艺参数的数字化管理。
七、技术创新启示
实践表明，东崎PID智能温控产品在热压工艺中的应用，不仅是简单的设备升级，更是控制算法的系统性创新。通过将模糊PID算法与热压工艺深度融合，公司实现了从"经验驱动"到"算法创新"的质量控制转型，为新能源汽车电子组件的精密制造提供了可复制的技术方案。未来，随着AI大模型与自适应控制的进一步结合，PID控制算法有望实现"零稳定性"的控制目标。
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