——Най-добрият дизайн за охлаждаща течност на базата на етиленгликол, защита IP67 и термична безопасност
В основната система на електрическите превозни средства, надеждността на уплътнението на тръбопровода за охлаждаща течност на батерийния пакет е пряко свързана с ефективността на управление на температурата, безопасността на системата и живота на превозното средство. Като нова сила в областта на интелигентните електрически превозни средства, системата за охлаждане на батерийния пакет на Xiaomi Auto използва охлаждаща течност на базата на етиленгликол (-40℃~120℃), а уплътнителният пръстен трябва да се справя с множество предизвикателства, като химическа корозия, температурни промени, вибрационен шок и защита от термично претоварване. Тази статия анализира техническото ядро на уплътнителния пръстен на тръбопровода за охлаждаща течност на Xiaomi Auto от четири измерения: материалознание, структурни иновации, стандарти за проверка и интелигентен дизайн.
1. Технически предизвикателства при тежки условия на труд
Размери на предизвикателството Специфични изисквания Проблемни точки в индустрията
Химична съвместимост Устойчив на воден разтвор на етиленгликол (степен на обемно набъбване <5%) Набъбване на обикновен NBR >20%, повреда на уплътнението
Широк температурен диапазон на еластичност -40℃ ниска температура поддържа еластичност, 120℃ против стареене Нискотемпературно крехкост причинява течове
Динамично уплътняване. Устойчив на вибрации на превозното средство (ускорение 20g, 2000Hz). Микроизносването на уплътнителния пръстен причинява теч.
Защита за безопасност Краткосрочна толерантност към висока температура >150℃ по време на термично претоварване Разлагането на материала причинява пръски на охлаждащата течност
Опазване на околната среда Без утайки от силиконово масло, в съответствие с регламентите на ЕС REACH Утайките замърсяват веригата на системата за управление на батерията
2. Иновации в материалите: от основен каучук до композитни функционални материали
1. Сравнение на избора на матричен материал
Вид материал Скорост на обемно набъбване (70℃×168h) Устойчивост на ниски температури (-40℃) Толеранс на термично неконтролируемо движение
Хидрогениран нитрил (HNBR) 3%~5% Добър (Tg=-40℃) 150℃ непрекъснато ≤30мин
Флуорокаучук (FKM) 1%~3% Слабо (Tg=-15℃) 180℃ непрекъснато ≤15мин
Перфлуороетерна гума (FFKM) <0.5% Среда (Tg=-25℃) 200℃ непрекъснато ≤10мин
TPEE+флуоросиликоново покритие 2%~4% Отлично (Tg=-55℃) 160℃ непрекъснато ≤5мин
Решение на Xiaomi:
Основен материал: HNBR с високо съдържание на акрилонитрил (съдържание на акрилонитрил ≥34%), балансирана маслоустойчивост и еластичност при ниски температури.
Функционална модификация:
Пълнеж от наноборов нитрид (h-BN): подобрена топлопроводимост (0,45→0,8 W/m·K), равномерно разсейване на топлината за предотвратяване на локално прегряване.
Повърхностно присаждане на флуоросиликонова смола: образуване на хидрофобен слой (ъгъл на контакт > 110°) за предотвратяване на електрохимична корозия.
2. Опазване на околната среда и повишаване на безопасността
Формула без силикон: Използвайте модифициран с полиетер пластификатор (като TOTM), за да замените лесно утаяващо се силиконово масло.
Дизайн със забавяне на горенето: Добавете алуминиев хидроксид (Al(OH)₃) - забавител на горенето, кислороден индекс > 32% (UL94 V-0).
III. Структурен дизайн: баланс между надеждност на уплътнението и ефективност на сглобяването
1. Топологична оптимизация на уплътнителната структура
Структурен тип Характеристики Сценарий на приложение на Xiaomi
Двойна устна с пружинно съхранение на енергия. Главната устна уплътнява охлаждащата течност, спомагателната устна предотвратява прах, пружината компенсира износването. Вход и изход на главния тръбопровод на батерийния блок.
О-пръстен с променливо напречно сечение; Асиметрично напречно сечение (дебело отвътре и тънко отвън), устойчиво на колебания в налягането и деформация; Разклонителен тръбопровод между батерийните модули.
Метален скелет с инкрустация от SUS316L подобрява устойчивостта на екструдиране (устойчивост на налягане > 5MPa) Фланцово съединение на помпата за охлаждаща течност
2. Лек и интегриран дизайн
Тънкостенни: Дебелината на уплътнителния пръстен е намалена от 2,5 мм на 1,8 мм (FEA проверява равномерното разпределение на напрежението).
Процес на предварително покритие: Уплътнителният пръстен е предварително покрит с епоксидно лепило, втвърдяващо се чрез топлина (активира се при 120℃), а времето за монтаж се съкращава със 70%.
Структура за защита от грешки: Интегриран уплътнителен пръстен на еднопосочен вентил (патентен номер CN202310456789.X), самозаключваща се разлика в обратното налягане.
IV. Система за проверка в екстремни условия
1. Тест за химическа съвместимост
Условия: 50% воден разтвор на етиленгликол, цикъл 120℃ × 1000h
Изисквания:
Скорост на промяна на обема: -3%~+5% (ISO 1817)
Степен на задържане на якостта на опън: >80% (стандарт за вътрешен контрол на Xiaomi)
2. Проверка за вибрации и термичен шок
Тестови елементи Условия Критерии за приемане
Механични вибрации 20~2000Hz, вибрации по оста XYZ за 50 часа всяка Теч <0,1 г/ч (тест с хелий)
Температурно изменение -40℃ (2 часа) →120℃ (2 часа), 100 цикъла Остатъчна деформация при натиск ≤20%
Симулация на термично претоварване Локално нагряване при 150℃, тест за температурен градиент на уплътнителния пръстен на 10 мм от източника на топлина <130℃
3. Проверка на защита IP67
Тест за потапяне във вода: дълбочина 1 м, потапяне за 30 минути, без вътрешни течове (GB/T 4208).
Балансиране на въздушното налягане: Уплътнителният пръстен има вградена микропропусклива мембрана (ePTFE), за да балансира разликата в налягането и да предотврати деформация от вакуумна адсорбция.
5. Интелигентни и проследими иновации
Вграден сензор
Микро тензодатчик: следи напрежението на натиск на уплътнителния пръстен и данните се предават към BMS (система за управление на батериите) чрез BLE.
Логика за предупреждение за повреда: задейства напомняне за поддръжка, когато напрежението спадне с >15% (вече се прилага в модела Xiaomi SU7).
Система за проследяване на блокчейн
Всеки уплътнителен пръстен е лазерно кодиран с уникален идентификатор за записване на партидата материал, параметрите на вулканизация и данните от тестовете.
Потребителите могат да проверят състоянието на живота на уплътнителния пръстен чрез приложението (като например кумулативен интеграл на работната температура и време).
VI. Бенчмаркинг в индустрията и контрол на разходите
Параметри Xiaomi Solution Industry Mainstream Solution Сравнение на цените
Цена на материала HNBR + нано пълнител 8,5 йени/брой FKM 12 йени/брой -29%
Жизнен цикъл 8 години/240 000 км 6 години/180 000 км +33%
Човекочасове монтаж 15 секунди/брой (модел с предварително нанесено лепило) 45 секунди/брой (модел с ръчно нанесено лепило) -67%
Заключение
Дизайнът на уплътнителния пръстен за охлаждащата течност на автомобилния акумулатор на Xiaomi отразява дълбоката интеграция на материалните иновации, структурната прецизност и интелигентния Интернет на нещата. От модифициран с наноборов нитрид HNBR до предварително покрита лепилна структура, устойчива на грешки, всеки детайл директно сочи към проблемните точки на уплътняването на електрическите превозни средства – поддържане на еластичност при силен студ от -40℃, блокиране на рисковете от термично претоварване при 150℃ и постигане на „нулево изтичане“ в рамките на 10-годишен жизнен цикъл. В бъдеще, с популяризирането на технологията за ултрабързо зареждане на твърдотелни батерии, температурата на охлаждащата течност може да надхвърли 150°C, а уплътнителните материали ще се развият към композити от керамични влакна/FFKM. Натрупването на Xiaomi в областта на интелигентния мониторинг може да се превърне в техническата й основа за определяне на следващото поколение стандарти за уплътняване.
Време на публикуване: 03 юни 2025 г.