エネルギー貯蔵液体冷却パックの液密性の潜在的な故障には、漏れ、腐食と堆積、結露水、その他の故障モードなど、複数の側面が関係します。

1- 流体の相互接続と構成

エネルギー貯蔵液体冷却システムでは、流体相互接続がさまざまなコンポーネント間で冷却剤を移動させる役割を果たします。効果的な流体相互接続により、冷却剤がシステム内で効率的に循環し、バッテリーの充電および放電プロセス中に発生する余分な熱が除去されます。

密閉性の高いシステムは、冷却剤の漏れを効果的に防ぐことができます。漏れがあると、冷却剤が失われ、頻繁に補充が必要になるだけでなく、システムの放熱性能と安定性にも影響します。エネルギー貯蔵では、冷却剤の漏れによりバッテリーの短絡が発生し、安全上の問題が発生する可能性があります。

2-流体相互接続システムの液密設計

流体相互接続システムの液密設計は、システムが密閉を維持し、さまざまな動作条件下で流体の漏れを防ぐための重要なリンクです。

図1: エネルギー貯蔵液体冷却システムの典型的な展開

（１）システム内の漏洩の可能性のある源とリスクポイントを分析する。

l 液体冷却アセンブリの自己シール特性。たとえば、液体冷却チャネル システムとパック ボックスの統合設計では、コンポーネントは溶接によって接続されます。溶接品質の欠陥、溶接不良、気孔、亀裂などはすべて、液体の浸透の問題につながる可能性があります。

l 構造設計が不合理です。例えば、液体冷却ボックスの位置決め穴やネジ穴が流路に近すぎるため、溶接不良の部分が液体の浸出経路になりやすくなります。

l 接続部品: 液体冷却システムのパイプ接続、バルブ、ジョイントは、漏れが発生しやすい箇所です。接続構造が適切に設計されていなかったり、製造プロセスが洗練されていない場合、ジョイント内部に小さな欠陥が生じ、そこから冷却剤が漏れることもあります。

l 不適切な取り付け、材料の老朽化や損傷などにより生じた漏れ。

（２）シール構造設計：

l 液冷式パックは、乾湿分離型冷却板冷却方式を採用しています。通常の作業条件下では、バッテリーセルは冷却剤と接触しないため、バッテリーセルの正常な動作を確保できます。エネルギー貯蔵液体冷却器の1つの解決策は、押し出し加工で形成し、冷却板に直接流路を統合し、機械加工で冷却循環経路を開くことです。このプロセスでは、適切な溶接プロセスを選択することが、密閉を確保するための重要なステップです。詳細については、「エネルギー貯蔵用下部ボックスの溶接プロセスの設計」を参照してください。

l 液体冷却パイプラインは、主に液体冷却源と機器の間、機器間、機器とパイプラインの間の移行的なソフト（ハード）パイプ接続に使用されます。主な接続方法は次のとおりです。

クイック接続: エネルギー貯蔵液体冷却システムの接続方法の 1 つは、VDA または CQC クイック接続を使用することです。

ねじ接続：接続構造の両端はパイプでスライド接続され、内部のねじリングとねじスリーブ間のねじ接続により、接続の堅牢性が向上します。

制限管とナットの接続：パイプの一端に接続管を締め付け、接続管の両側に制限管を固定して取り付けます。制限管の内側にはゴムワッシャーと凸リングが固定されており、接続管の頭の表面には制限リング溝が開けられています。ナットは制限管の上部に回転可能に接続され、ねじを介して制限管に回転可能に接続されています。

シールリング接続：シールリングは強力な接着剤でねじスリーブの内壁に接着され、シールリングの内壁はパイプの外面に可動に接続され、使用中の漏れを防止します。

（３）PACK液冷プレート、キャビンインターフェース、キャビンパイプライン等は、共通の冷却剤、共通の温度、流量条件下での長期腐食防止設計となっており、腐食のない長期運転を保証します。運転条件による液密性への影響：

l 温度。高温の影響：温度が上昇すると、液体の粘度は一般的に低下し、液体のシール性能が低下し、液密性に影響を及ぼします。たとえば、特定のシール材は高温で変形または劣化し、漏れを引き起こす可能性があります。低温の影響：低温環境では、液体が粘性になり、流れにくくなる可能性がありますが、シール材の性能が向上し、液密性がある程度向上する可能性もあります。

l 圧力。高圧環境：高圧下では、液体の密度と粘度が増加し、液体の密封性能が向上する可能性があります。ただし、過度の圧力はシール材を損傷し、漏れを引き起こす可能性もあります。低圧環境：低圧下では、液体の密封性能が比較的弱くなる可能性があり、特にシール材自体に欠陥があったり、老朽化している場合は、漏れが発生する可能性が高くなります。

l 流量。高流量: 液体が高速で流れると、シール面に大きな衝撃力が生じ、シール材の摩耗や変形を引き起こし、液密性に影響を及ぼします。低流量: 低流量では、液体のシール性能は比較的良好ですが、軽微な材料欠陥などの潜在的なシールの問題が隠れてしまうこともあります。

3-腐食と堆積の問題

l ブロックによる機密性への影響:

冷却剤、堆積物、またはボイラーの成長により、内部の詰まり、冷却剤の流れの悪化、冷却効率の低下が発生する可能性があります。

汚れとスケール: 長期間の使用後、冷却剤内のミネラルがパイプの内壁に堆積することがあります。これを「スケール」と呼びます。汚れは、固体粒子の沈殿、結晶化、腐食、微生物の活動によっても形成されることがあります。これらの汚れはパイプやコールドプレートを詰まらせ、流れの抵抗を増やし、熱伝達効率を低下させます。

泡の問題：液体冷却システムで泡が発生することがあります。泡は冷却プレートの表面に付着し、熱伝達効果が低下し、システム動作時の抵抗が増加し、ポンプなどにキャビテーション腐食を引き起こし、機器を損傷する可能性があります。

l 渦電流が気密性に与える影響：

流体がパイプや隙間を流れるとき、速度の変化によって渦が形成されることがあります。特に、流体が狭い部分や障害物を通過するときに、渦が形成されやすくなります。流体の粘度と密度も渦の発生に影響します。粘度の高い流体は渦を形成しやすく、密度の高い流体は渦の形成を弱める可能性があります。

漏れ経路: 渦電流は接触面に渦を形成し、隙間や不規則な表面に小さな漏れ経路を形成し、ガスや液体の漏れを引き起こす可能性があります。

表面の摩耗: 渦流は、特に高速流の状態で接触面の摩耗を引き起こす可能性があります。摩耗した表面では新たな漏れ経路が形成される可能性が高くなるため、この摩耗により気密性がさらに低下する可能性があります。

熱の影響: 渦電流により熱が発生し、接触面の材料が変形したり熱膨張したりして、特に温度変化が大きいシステムでは気密性に影響を及ぼします。

4-結露水の問題

特定の条件下では、液体冷却ラインに結露が発生し、機器が損傷したり、効率が低下したりする可能性があります。 断熱不良：パイプの断熱材が損傷したり老朽化したりすると、熱が失われ、冷却効果に影響します。特に低温環境では、断熱不良によりパイプ表面に霜や氷が形成される可能性があります。 凍結割れ：寒冷環境では、適切な凍結防止対策を講じないと、パイプ内の冷却剤が凍結してパイプが破裂する可能性があります。

ソリューション

l 密閉対策: 外部の湿った空気がバッテリー コンパートメント内に入らないように、液体冷却パイプラインの入口と出口が完全に遮断されていることを確認します。

l 除湿装置：除湿エアコンを設置するか、除湿機能を使用してバッテリー室内の湿度を適切な範囲に維持します。

l 温度制御: 空調または換気システムを設置することで、エネルギー貯蔵キャビネットが設置されている環境の温度と湿度を制御できます。たとえば、温度を 20 ～ 25 ℃ に保ち、相対湿度を 40% ～ 60% に制御できます。

l 隔離対策: 空のバッテリー ラックを単純に隔離して、バッテリー クラスターを含むコンパートメントに湿気が入るのを防ぎます。

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