CN104655371A - 高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统 - Google Patents

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罗云飞
辛宇光
赵宏伟
郭忠伟
王庆军
李惠芬
许志伟
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Abstract

本发明涉及一种高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统，包括检测室，经管路通入检测室的显示标称漏率通道、测试通道和放气通道，其特点是：显示标称漏率通道包括第四隔断阀和标准氢漏孔；放气通道包括放气阀；测试通道包括一端并联的第一隔断阀、第二隔断阀和第三隔断阀；第一隔断阀另一端经管路连接到第二机械泵；第二隔断阀另一端由管路经分子泵连接到第一机械泵；第三隔断阀另一端经管路连接到低温泵。本发明采用被测高压氢镍蓄电池内部的氢气作为示踪气体，由四极质谱计和标准氢漏孔测量和记录数据，通过Q=Qsp×(I-I0)/(Isp-I0)公式计算，筛选出不合格的电池，确保了高压氢镍蓄电池真实工作条件下的安全性和可靠性。

Description

高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统
技术领域
本发明属于高压氢镍蓄电池检测技术领域，特别是涉及一种高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统。
背景技术
高压氢镍蓄电池具有比能量高、寿命长、耐过充过放电等优点。由于高压氢镍电池内部工作介质为氢气，工作时内部压力最高可达50个大气压，兼作电池壳体的压力容器的密封性能直接影响电池的安全和寿命。因此为防止电池工作时由于泄漏导致电池无法正常工作，保证电池的安全性能，在电池交付使用前，均需对压力容器及电池整体的密封性能进行定量测试，以电池漏率优于1.0E-7Pa·m3/s为标准，筛选区分出漏率合格的电池和漏率不合格的电池。
目前，高压氢镍蓄电池压力容器的密封性能采用氦质谱进行电池漏率测试，即电池封口前通过注液管向电池内部充入氦气，通过使用氦质谱检漏仪，以氦气作为示踪气体，对电池的密封性能进行氦质谱测试。该方法测试精度较高，但是由于测试是在电池封口前进行的，电池封口后、内部介质为氢气的真实工作条件下的电池漏率无法得到检测；并且氦质谱电池漏率检测时采用的示踪气体为氦气，而电池内部工作气体介质为氢气，两种气体的差异也使得之前的氦质谱测试方法无法真实有效的定量检测电池真实工作条件下的整体密封性能，最终影响电池真实工作条件下的安全性和可靠性。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种高压氢镍电池封口后真实工作条件下电池漏率能够得到检测，并且不影响电池真实工作条件下的电池整体密封性能的测试，确保电池真实工作条件下安全性和可靠性的高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统。
本发明采取的技术方案是：
高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统，包括密封放置高压氢镍蓄电池的检测室，所述检测室外部有经管路密封通入检测室的显示标称漏率通道、测试通道和放气通道，其特点是：所述显示标称漏率通道包括一端通过管路密封通入到检测室中的第四隔断阀和连接到第四隔断阀另一端的标准氢漏孔；所述放气通道包括经管路密封通入到检测室中的放气阀；所述测试通道包括第一隔断阀、第二隔断阀和第三隔断阀一端并联后经管路密封通入到检测室中；第一隔断阀另一端经管路连接到第二机械泵；第二隔断阀另一端由管路经分子泵连接到第一机械泵；第三隔断阀另一端经管路连接到低温泵。
本发明还可以采用如下技术方案：
所述分子泵与第一机械泵之间经三通连接有一个电阻规。
所述第三隔断阀两端经管路并联有一个限流阀；第三隔断阀和低温泵之间的管路上经三通连接有一个复合真空计，所述复合真空计下面和低温泵之间的管路上经三通连接有一个四极质谱计。
所述密封放置高压氢镍蓄电池的检测室由不锈钢检测室门与不锈钢检测室密封构成。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明采用密封置于检测室中的被测高压氢镍蓄电池内部的氢气作为示踪气体，采用四极质谱计的分压力测量和高分辨率功能进行检测室中的氢工质漏率测试，测量和记录了氢离子流信号的强度I，通过标准氢漏孔显示标称漏率Qsp和四极质谱计测量到的氢离子流强度Isp，以I0作为标准的氢离子流信号的强度，通过Q=Qsp×(I-I0)/(Isp-I0)公式计算，筛选出不合格的电池，确保了高压氢镍蓄电池真实工作条件下的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统示意图。
图中，1-四极质谱计，2-低温泵，3-复合真空计，4-放气阀，5-限流阀，6-第三隔断阀，7-第一隔断阀，8-图拉特真空计，9-检测室，10-第二隔断阀，11-第四隔断阀，12-分子泵，13-标准氢漏孔，14-电阻规，15-第二机械泵，16-第一机械泵，17-管路，18-高压氢镍蓄电池，19-检测室门，20-显示标称漏率通道，21-测试通道，22-放气通道。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统，包括密封放置高压氢镍蓄电池的检测室，所述检测室外部有经管路密封通入检测室的显示标称漏率通道、测试通道和放气通道。
本发明的创新点在于：
所述显示标称漏率通道包括一端通过管路密封通入到检测室中的第四隔断阀和连接到第四隔断阀另一端的标准氢漏孔；所述放气通道包括经管路密封通入到检测室中的放气阀；所述测试通道包括第一隔断阀、第二隔断阀和第三隔断阀一端并联后经管路密封通入到检测室中；第一隔断阀另一端经管路连接到第二机械泵；第二隔断阀另一端由管路经分子泵连接到第一机械泵；第三隔断阀另一端经管路连接到低温泵。
本发明的创新点还包括：
所述分子泵与第一机械泵之间经三通连接有一个电阻规。
所述第三隔断阀两端经管路并联有一个限流阀；第三隔断阀和低温泵之间的管路上经三通连接有一个复合真空计，所述复合真空计下面和低温泵之间的管路上经三通连接有一个四极质谱计。
所述密封放置高压氢镍蓄电池的检测室由不锈钢检测室门与不锈钢检测室密封构成。
实施例：
如图1所示，用加厚不锈钢板制作放置被测高压氢镍蓄电池18用的检测室9和与检测室密封固定的检测室门19；用防油橡胶管作为连接成通道用的管路17；检测室底部外面经管路密封通入到检测室内部的显示标称漏率通道20、测试通道21和放气通道22；
所述的显示标称漏率通道包括一端经管路密封通入到检测室中的第四隔断阀11，第四隔断阀的另一端连接标准氢漏孔13；
所述的放气通道包括经管路密封通入到检测室中的放气阀4；
所述的测试通道包括第一隔断阀7、第二隔断阀10和第三隔断阀6一端由四通（图中未标注）并联后经管路密封通入到检测室中；第一隔断阀通入到检测室的管路之间由三通并联一个图拉特真空计8，第一隔断阀另一端经管路连接到第二机械泵15；第二隔断阀另一端由管路经分子泵12连接到第一机械泵16，分子泵与第一机械泵之间经三通连接有一个电阻规14；第三隔断阀两端经管路并联有一个限流阀5，第三隔断阀另一端经管路连接到低温泵2，第三隔断阀和低温泵之间的管路上经三通连接有一个复合真空计，所述复合真空计3下面和低温泵之间的管路上经三通连接有一个四极质谱计1，制成如图1所示的高压氢镍蓄电池氢工质漏率的测试系统。
本发明高压氢镍蓄电池氢工质漏率的测试的工作过程：
经管路17由外向内密封通入检测室9有三条通道，分别为显示标称漏率通道20、测试通道21和放气通道22；将待测的高压氢镍蓄电池18置入不锈钢检测室中，不锈钢封闭检测室门19；测试过程包括以下步骤：
（1）测试前，在第二隔断阀10和第三隔断阀6及限流阀5关闭状态下，开启第一机械泵16、分子泵12以及低温泵2；用电阻规14测量分子泵和第一机械泵之间的真空度；
（2）开启第二机械泵15和通过管路连接在第二机械泵的第一隔断阀7，对检测室进行抽真空；用图拉特真空计8测量检测室的真空度；
（3）待检测室真空大于10Pa时，关闭第一隔断阀，开启第二隔断阀，改由分子泵对检测室继续抽真空；
（4）待检测室真空度为2.0E-3Pa，关闭第二隔断阀，开启第三隔断阀6，连通低温泵，用复合真空计3测量管路中的真空度；
（5）开启四极质谱计1，以高压氢镍蓄电池内部的氢气作为示踪气体，用四极质谱计测量并收集检测室内的氢离子流信号的强度I，单位为A；
（6）打开连接有型号为CL002标准氢漏孔13的第四隔断阀11，标准氢漏孔显示出标称漏率Qsp以及四极质谱计测量到的氢离子流强度Isp；
（7）以I0作为标准电池氢离子流信号的强度；
（8）采用公式Q=Qsp×(I-I0)/(Isp-I0)，分别将标准氢漏孔的标称漏率Qsp、四极质谱计测量到的氢离子流强度Isp、被测电池氢离子流信号的强度I和标准电池氢离子流信号的强度I0带入公式，即计算出检测室中高压氢镍蓄电池的氢工质漏率值Q；
（9）当漏率值Q≤1.0E-7Pa·m3/s时，判定高压氢镍蓄电池整体密封为合格；当漏率值Q＞1.0E-7Pa·m3/s时，高压氢镍蓄电池整体密封为不合格；
（10）关闭第一隔断阀、第二隔断阀、第三隔断阀、第四隔断阀，打开放气阀4，通过管路将检测室内的压力放气至1.0E5Pa的常压，取出电池，完成本发明高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试过程。
本发明的工作原理：
本发明在高压氢镍蓄电池密封性能测试中引入氢工质漏率测试，在高压氢镍蓄电池封口、完成筛选，充电至规定状态之后，将高压氢镍蓄电池置于系统的检测室内，通过使用机械泵、分子泵对系统抽真空，开启检测阀门，利用四极质谱计，分别对检测室内部和检测室接入标准氢漏孔两种状态下的氢离子流强度进行收集和测量，然后经过数据计算，得出高压氢镍电池的氢工质漏率。该方法，检测到高压氢镍蓄电池气体漏率水平优于1.0×10-7Pa·m3/s，高压氢镍蓄电池的密封性能得到有效量化检测，有效提高了高压氢镍蓄电池真实工作条件下的安全性和可靠性。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统，包括密封放置高压氢镍蓄电池的检测室，所述检测室外部有经管路密封通入检测室的显示标称漏率通道、测试通道和放气通道，其特征在于：所述显示标称漏率通道包括一端通过管路密封通入到检测室中的第四隔断阀和连接到第四隔断阀另一端的标准氢漏孔；所述放气通道包括经管路密封通入到检测室中的放气阀；所述测试通道包括第一隔断阀、第二隔断阀和第三隔断阀一端并联后经管路密封通入到检测室中；第一隔断阀另一端经管路连接到第二机械泵；第二隔断阀另一端由管路经分子泵连接到第一机械泵；第三隔断阀另一端经管路连接到低温泵。
2.根据权利要求1所述的高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统，其特征在于：所述分子泵与第一机械泵之间经三通连接有一个电阻规。
3.根据权利要求1所述的高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统，其特征在于：所述第三隔断阀两端经管路并联有一个限流阀；第三隔断阀和低温泵之间的管路上经三通连接有一个复合真空计，所述复合真空计下面和低温泵之间的管路上经三通连接有一个四极质谱计。
4.根据权利要求1所述的高压氢镍蓄电池氢工质漏率测试系统，其特征在于：所述密封放置高压氢镍蓄电池的检测室由不锈钢检测室门与不锈钢检测室密封构成。
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