本发明公开了一种基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法以及监测系统，属于新能源汽车动力电池电解铜箔技术领域；其技术要点在于：包括：电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块、存储模块、铜箔厚度计算模块；其中，铜箔厚度计算模块根据电流监测模块、阴极辊转速监测、液位高度模块的检测数据来计算电解铜箔的断面厚度。采用本申请的一种基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法以及监测系统，可以有效的提升电解铜箔的生产品质。
1.一种监测系统，用于监测生箔机的铜箔厚度，其特征在于，包括：电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块、存储模块、铜箔厚度计算模块；
其中，阴极辊转速监测模块用于检测不同时刻的阴极辊角速度；
其中，液位高度模块用于检测不同时刻的电解液的液位高度；
其中，存储模块用于存储电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块的检测数据，用于存储铜箔厚度计算模块的计算结果；
其中，所述铜箔厚度计算模块根据电流监测模块、阴极辊转速监测、液位高度模块的结果来计算电解铜箔的断面厚度。
2.根据权利要求1所述的一种监测系统，其特征在于，电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块取得任意时刻Tm的阴极辊电流值Im、阴极辊角速度wm、液位高度hm；
对于Tm时刻进入电解液的断面而言，采用下述步骤来计算Tm时刻进入电解液的断面的电解厚度Dm：步骤1，Tm+1时刻时，该断面是否出液；
当 则断面已出液，计算下式且退出程序：当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤2；
其中，ρ铜表示铜的密度，r阴极辊表示阴极辊的半径，B阴极辊表示阴极辊的幅宽；K表示二阶铜离子的电化当量；dL为Tm+L‑1至Tm+L时间段内铜箔的电解厚度。
3.根据权利要求1所述的一种监测系统，其特征在于，还包括：报警模块，所述报警模块用于根据所述铜箔厚度计算模块计算得到的电解铜箔的断面厚度来进行报警。
4.基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法，其特征在于：基于电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块取得任意时刻Tm的阴极辊电流值Im、阴极辊角速度wm、液位高度hm，上述数据采用矩阵表达为：利用上述矩阵数据，计算任意时刻Tm时刻刚进入电解液的断面的铜箔的电解厚度。
5.根据权利要求4所述的基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法，其特征在于：对于Tm时刻进入电解液的断面而言，采用下述步骤来计算Tm时刻进入电解液的断面的电解厚度Dm：步骤1，Tm+1时刻时，该断面是否出液；
当 则断面已出液，计算下式且退出程序：当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤2；
其中，ρ铜表示铜的密度，r阴极辊表示阴极辊的半径，B阴极辊表示阴极辊的幅宽；K表示二阶铜离子的电化当量；dL为Tm+L‑1至Tm+L时间段内铜箔的电解厚度。
6.根据权利要求5所述的基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法，其特征在于：对于T1、T2、……Ty时刻进入电解液的断面的铜箔厚度的最大值与最小值<阈值，即不报警；若最大值与最小值≥阈值，即报警。
7.根据权利要求6所述的基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法，其特征在于：所述阈值为1.02～1.05。
基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法以及监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电解铜箔生箔机这一技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法以及监测系统。
背景技术
[0002] CN110158120A提出了一种生箔机在线监测系统及其监测方法，CPU通过特定的算法，实时计算出所生产的铜箔当前厚度。当铜箔厚度超过预定范围时，即触发报警器。
[0003] 铜箔的当前厚度为：
[0004]
[0005] 上述方法是从铜箔的整体生产入手来进行计算，即取0～T内的平均厚度D来作为铜箔厚度是否超预定范围来进行判断。
[0006] 但是，上述判断方式，在T时间较长时，D很难有较大的波动(基数过大)。
[0007] 而若取相同的△T来进行监测，铜箔在生产时，W宽为铜箔阴极辊幅宽，为定值；L长为阴极辊在w阴极辊r阴极辊△T也基本为定值(阴极辊角速度w阴极辊基本不变)；而铜箔的密度P密度不变；因此，按照前述CN110158120A的方案，直接监测电流即可，并不需要再换算成D值。
[0008] 因此，直接采用法拉第电解定律作为监测方法，实用性与准确性欠缺。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法。
[0010] 本发明的另一目的在于提供一种监测系统。
[0011] 一种监测系统，用于监测生箔机的铜箔厚度，包括：电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块、存储模块、铜箔厚度计算模块；
[0012] 其中，电流监测模块用于检测不同时刻的电流；
[0013] 其中，阴极辊转速监测模块用于检测不同时刻的阴极辊角速度；
[0014] 其中，液位高度模块用于检测不同时刻的电解液的液位高度；
[0015] 其中，存储模块用于存储电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块的检测数据，用于存储铜箔厚度计算模块的计算结果；
[0016] 其中，所述铜箔厚度计算模块根据电流监测模块、阴极辊转速监测、液位高度模块的结果来计算电解铜箔的断面厚度。
[0017] 进一步，还包括：报警模块，所述报警模块用于根据所述铜箔厚度计算模块计算得到的电解铜箔的断面厚度来进行报警。
[0018] 基于电解电流的离散化铜箔厚度监测方法，基于电流监测模块、阴极辊转速监测模块、液位高度模块取得任意时刻Tm的阴极辊电流值Im、阴极辊角速度wm、液位高度hm，上述数据采用矩阵表达为：
[0019]
[0020] 利用上述矩阵数据，计算任意时刻Tm时刻刚进入电解液的断面的铜箔的电解厚度。
[0021] 进一步，对于Tm时刻进入电解液的断面而言，采用下述步骤来计算计算Tm时刻进入电解液的断面的电解厚度Dm：
[0022] 步骤1，Tm+1时刻时，该断面是否出液；
[0023] 当 则断面已出液，计算下式且退出程序：
[0024]
[0025] 当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤2；
[0026]
[0027] 步骤2，Tm+2时刻时，该断面是否出液；
[0028] 当 则断面已出液，计算下式且退出程序；
[0029]
[0030] 当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤3；
[0031]
[0032] ……
[0033] 步骤L，Tm+L时刻时，该断面是否出液；
[0034] 当 则断面已出液，计算下式且退出程序；
[0035]
[0036] 当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤L+1；
[0037]
[0038] ……
[0039] 直至计算得到断面出液。
[0040] 进一步，对于T1、T2、……Ty时刻进入电解液的断面的铜箔厚度的最大值与最小值<阈值，即不报警；若最大值与最小值≥阈值，即报警。
[0041] 进一步，所述阈值为1.02～1.05。
[0042] 本申请的有益效果在于：
[0043] 本申请的发明点在于：本申请提出了“基于电解过程的铜箔厚度求解方式”：对于任意一断面的铜箔厚度，考察其电解过程：
[0044] 第一阶段：在阴极辊浸入‑离开电解液的过程中，该断面不断的开始累积电解铜；
[0045]
[0046] 第二阶段：而对于任意ti‑1～ti时间段内，基于法拉第电解定律可知：
[0047] mi＝KIiΔti
[0048] mi为ti‑1～ti时间段的电解质量，k表示铜(二价)的电化当量，取值：1.186g/(A.H)，Ii表示ti‑1～ti时间段的电流，△ti表示ti‑1～ti时间段的时间。
[0049] 对于ti‑1～ti时间段的电解质量，做如下分析：
[0050] 在ti‑1～ti时间段的液位高度为hi，所述液位高度为电解液高度与阴极辊圆心的竖向距离；则可知：
[0051] 在ti‑1～ti时间段的浸入电解液的阴极辊的面积Si为：
[0052]
[0053] B阴极辊表示阴极辊的幅宽。
[0054] 假定m是均匀分布在Sx上的，则可得：
[0055]
[0056] 第二，本申请的第二个发明点在于：““基于电解过程的铜箔厚度求解方式”与“已有的监测数据结果”并不直接匹配。两者如何协调起来，是本申请在实施过程中遇到的一个难题。
附图说明
[0057] 下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
[0058] 图1是本申请的电解铜箔厚度增加的示意图。
[0059] 图2是本申请的监测系统的设计示意图。
具体实施方式
[0060] <实施例一:生箔机的监测系统>
[0061] 生箔机的监测系统，包括：电流监测模块100、阴极辊转速监测模块200、液位高度模块300、存储模块400、铜箔厚度计算模块500、报警模块600；
[0062] 其中，电流监测模块100用于检测不同时刻的电流；
[0063] 其中，阴极辊转速监测模块200用于检测不同时刻的阴极辊角速度；
[0064] 其中，液位高度模块300用于检测不同时刻的电解液的液位高度；
[0065] 其中，存储模块400用于存储电流监测模块100、阴极辊转速监测模块200、液位高度模块300、铜箔厚度计算模块500的检测数据；
[0066] 其中，所述铜箔厚度计算模块500用于计算电解铜箔的断面厚度；
[0067] 所述报警模块600(读取存储模块400的存储结果)用于根据所述铜箔厚度计算模块计算得到的电解铜箔的断面厚度来进行报警.
[0068] <基于电解过程的铜箔厚度求解机理>
[0069] 对于任意一断面的铜箔厚度，考察其电解过程：
[0070] 第一阶段：在阴极辊浸入‑离开电解液的过程中，该断面不断的开始累积电解铜；
[0071] 如图1所示，该断面的铜箔：在分成X个时间段：0～t1、t1～t2、……tx‑1～tx个时间段内完成上述电解铜的累计；
[0072] 也即：求出该断面在0～t1、…ti‑1～ti、…tx‑1～tx内的电镀厚度增量d1、…di…dx，即可求解出该断面的厚度D；
[0073]
[0074] 第二阶段：而对于任意ti‑1～ti时间段内，基于法拉第电解定律可知：
[0075] mi＝KIiΔti
[0076] mi为ti‑1～ti时间段的电解质量，k表示铜(二价)的电化当量，取值：1.186g/(A.H)，Ii表示ti‑1～ti时间段的电流，△ti表示ti‑1～ti时间段的时间。
[0077] 对于ti‑1～ti时间段的电解质量，做如下分析：
[0078] 在ti‑1～ti时间段的液位高度为hi，所述液位高度为电解液高度与阴极辊圆心的竖向距离；则可知：
[0079] 在ti‑1～ti时间段的浸入电解液的阴极辊的面积Si为：
[0080]
[0081] B阴极辊表示阴极辊的幅宽。
[0082] 假定m是均匀分布在Sx上的，则可得：
[0083]
[0084] <监测方法的实用性设计>
[0085] 本申请的监测系统，得到的数据矩阵为：
[0086]
[0087] Tm表示时刻；wm、Im、hm表示对应于Tm时刻的阴极辊转速、电流、液位高度。
[0088] 上述得到的数据，如何与“基于电解过程的铜箔厚度求解机理”联系起来，是一个难题。
[0089] 本申请的方法是：
[0090] 离散化计算：
[0091] 即计算T1时刻刚进入电解液的断面、计算T2时刻刚进入电解液的断面…计算Tm时刻刚进入电解液的断面。
[0092] 而对于Tm时刻进入电解液的断面而言，采用下述步骤来计算计算Tm时刻进入电解液的断面的出液时间Tm‑出液以及该断面的电解厚度Dm：
[0093] 步骤1，Tm+1时刻时，该断面是否出液；
[0094] 当 则断面已出液，计算下式且退出程序：
[0095]
[0096] 当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤2；
[0097]
[0098] 步骤2，Tm+2时刻时，该断面是否出液；
[0099] 当 则断面已出液，计算下式且退出程序；
[0100]
[0101] 当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤3；
[0102]
[0103] ……
[0104] 步骤L，Tm+L时刻时，该断面是否出液；
[0105] 当 则断面已出液，计算下式且退出程序；
[0106]
[0107] 当 则断面未出液，计算下式后且进入步骤L+1；
[0108]
[0109] ……
[0110] 直至计算得到断面出液。
[0111] 需要说明的是：k表示铜(二价)的电化当量，取值：1.186g/(A.H)；电流的单位对应采用A，时间的单位采用H(小时)。
[0112] 需要说明的是，上述方法在运行到计算第Ty(即当前实时时刻)对应的Dy时，上述方案也适用，此时仅需等待矩阵数据不断更新数据即可；
[0113] 对于T1、T2、……Ty时刻进入电解液的断面的铜箔厚度的最大值(即max(D1、D2、D3……))与最小值(即min(D1、D2、D3……))<1.02(该阈值主要用于锂电铜箔，对于其他类型铜箔根据实际需要进行调整)，即不报警；若最大值与最小值≥1.02，即报警。
[0114] 以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
