В системата за термично управление на електрическите превозни средства, уплътняването на тръбопроводите за хладилен агент е основната технология, която осигурява ефективност на термопомпата, пробег и екологична безопасност. Xiaomi Automobile използва усъвършенствана система с двоен хладилен агент с въглероден диоксид (R744) и R1234yf. Уплътнението на тръбопроводите трябва да постигне нулеви течове през целия живот в температурния диапазон от -40℃ до 150℃ и максимално свръхкритично налягане от 300 бара. Тази статия анализира задълбочено технологичния пробив на Xiaomi в уплътняването на тръбопроводите за хладилен агент от четири измерения: материалознание, структурни иновации, интелигентен мониторинг и технология на производствената линия.
1. Екстремни предизвикателства на хладилните уплътнения
1. Характеристики на средата и условия на работа
Параметри Система R1234yf Проблеми с уплътняването на система R744 (CO₂)
Работно налягане 35 бара (газообразно състояние) 100 бара (свръхкритично състояние) Традиционни уплътнения Отказ от екструдиране
Молекулен диаметър 0,42 nm 0,33 nm Висока степен на проникване Риск от изтичане (особено CO₂)
Изисквания за опазване на околната среда GWP=1 GWP=1 Годишен процент на течове <0,5 г/година (стандарт на ЕС)
Температурно изменение -40℃~120℃ -40℃~150℃ Крехкост на материалите при ниски температури/стареене при висока температура
2. Проблемни точки в индустрията
Ефект на подуване на R1234yf: Причинява разширяване на обема на нитрилния каучук (NBR) >30%, повреда на уплътнението.
CO₂ Свръхкритична пропускливост: Пропускливостта е 10 пъти по-голяма от тази на R134a при налягане от 100 бара.
Умора от термичен шок: Температурната разлика се променя внезапно по време на бързо зареждане (-30℃→120℃/мин), което води до разширяване на гумените пукнатини.
2. Материална система: дизайн на молекулярна бариера
1. Избор на матричен материал
Материал R1234yf Скорост на набъбване Пропускливост на CO₂ (g·mm/m²·d) Температурна устойчивост Решение на Xiaomi
HNBR +18% 1200 -40℃~150℃ ✘ Елиминиран
FKM (стандартен тип) +8% 850 -20℃~200℃ ✘ Нискотемпературно крехкост
Перфлуороетерна гума (FFKM) +0.5% 90 -25℃~300℃ ✔ Уплътнение на главния тръбопровод
Композитен слой TPEE/PTFE +2% 45 -60℃~200℃ ✔ Бързо освобождаващо се уплътнение на фуги
2. Нано-подобрена технология
Графенов бариерен слой: 1,5 тегл.% функционализиран графен е диспергиран във FFKM, а пропускливостта е намалена с още 40%.
MOF молекулярно ситово покритие: върху повърхността се отглежда метална органична рамка (като ZIF-8) с размер на порите 0,34 nm
III. Структурна иновация: от статично уплътняване до динамична устойчивост на вибрации
1. Структура за уплътняване под високо налягане
Структурен тип Устойчивост на налягане Място на приложение на Xiaomi Точка на иновации
Метално уплътнение на челната страна 300Bar Фланец за изход на компресор Фрикционна двойка с керамично покритие (Al₂O₃)
Троен композитен устнен пръстен 150Bar Интерфейс за електронен разширителен вентил Главен устнен пръстен (FFKM) + пружина за съхранение на енергия + удароустойчив спомагателен устнен пръстен
Самозатягаща се скоба 100Bar Бърз конектор за алуминиева тръба Пръстен за предварително затягане от сплав с памет на формата (NiTi)
2. Дизайн против износване
Текстуриране на повърхността: Лазерно гравирани микровдлъбнатини (диаметър 50μm, дълбочина 10μm) за съхранение на смазочен филм от хладилен агент.
Асиметричен силфон: Ъгълът на гофриране на тръбопроводния компенсатор е 45°, а вибрационното напрежение е намалено с 35% (действително измерване на NVH).
IV. Интелигентно производство и контрол на процесите
1. Процес на производство на уплътнителни части
Технология Process Key Прецизен контрол
Смесване Вътрешен контрол на температурата на смесителя ±1℃ (дисперсия на графена) Дисперсия на пълнителя > 95%
Вулканизация чрез формоване Вулканизация с променлива температура (170℃×5 мин→200℃×2 ч) Толеранс на размерите ±0,03 мм
Повърхностна обработка Плазмено флуориране (CF₄ газ) Повърхностна енергия ≤18mN/m
Онлайн откриване Машинно зрение + разпознаване на дефекти с изкуствен интелект Честота на дефектите <50ppm
2. Процес на сглобяване на тръбопровод
Технология на предварително покритие: Уплътнителният пръстен е предварително покрит с термореактивен флуоросиликон (активиран при 120℃), за да замени залепването на място.
Мониторинг на ъгъла на въртящия момент: Електрическият пистолет за затягане осигурява обратна връзка в реално време за напрежението в сглобката, за да се предотврати деформация от свръхналягане.
V. Интелигентна система за наблюдение на течове
1. Многостепенна архитектура за мониторинг
Ниво Техническо решение Разрешаване на течове
Тяло на уплътнителния пръстен Вграден тънкослоен пиезорезистивен сензор Колебание на налягането 0,1 бара
Инфрачервен абсорбционен спектър на тръбопроводен възел (детектиране на характерен пик на R1234yf) концентрация 5 ppm
Системно ниво Сравнение на масовия разходомер на хладилен агент Проследим годишен теч <2g
2. Логика на предупрежденията за облака
Диаграма
Код
VI. Стандарти за проверка и конкурентни продукти
1. Тест за екстремни условия
Топъл и студен шок: -40℃ (30 мин) → 150℃ (30 мин), 1000 цикъла, процент на течове <0,5 г/година.
Бластиране с високо налягане: тест за водно налягане 450 бара (3 пъти работното налягане), без екструдиране на уплътнения.
Вибрации на пътя: стендът симулира 300 000 километра пътен спектър, дълбочина на микроизносване <0,05 мм.
2. Показател за ефективност на индустрията
Параметри Решение на Xiaomi Решение на Tesla Средно за индустрията
Пропускливост на CO₂ 45g·mm/m²·d 68g·mm/m²·d ＞300g·mm/m²·d
Време за сглобяване 18 секунди/фуга 32 секунди/фуга 45 секунди/фуга
Процент на течове от системата 0,3 г/година 0,8 г/година 2,5 г/година
Заключение
Технологията за уплътняване на тръбопроводи за автомобилни хладилни агенти на Xiaomi постига доживотно уплътняване при свръхкритични условия на CO₂ чрез молекулярна бариера от перфлуороетерна гума, MOF бионично покритие и тройна композитна структура на устните. Техническите бариери са не само във формулата на материала, но и в затворения цикъл на интелигентно производство и интелигентно наблюдение – данните за налягането на всеки уплътнителен пръстен се качват в облака в реално време, в комбинация с инфрачервена спектроскопия и многократна проверка на разходомери, рискът от теч се пресича в зародиш.
Време на публикуване: 04 юни 2025 г.