En el sistema de gestió tèrmica dels vehicles elèctrics, el segellat de les canonades de refrigerant és la tecnologia bàsica per garantir l'eficiència de la bomba de calor, l'autonomia de conducció i la seguretat ambiental. Xiaomi Automobile utilitza una bomba de calor de diòxid de carboni avançada (R744) i un sistema de refrigerant dual R1234yf. El segellat de les canonades ha d'aconseguir fuites zero per a tota la vida en el rang de temperatura de -40 ℃ a 150 ℃ i una pressió supercrítica màxima de 300 bar. Aquest article analitza en profunditat l'avenç tecnològic del segellat de les canonades de refrigerant de Xiaomi des de quatre dimensions: ciència de materials, innovació estructural, monitorització intel·ligent i tecnologia de línia de producció.
1. Reptes extrems dels segells de refrigerant
1. Característiques del medi i condicions de funcionament
Paràmetres R1234yf Sistema R744 (CO₂) Reptes de segellat del sistema
Pressió de treball 35 bar (estat gasós) 100 bar (estat supercrític) Fallada d'extrusió de segells tradicionals
Diàmetre molecular 0,42 nm 0,33 nm Alt risc de fuites per permeació (especialment CO₂)
Requisits de protecció ambiental GWP=1 GWP=1 Taxa de fuites anual <0,5 g/any (estàndard de la UE)
Alternança de temperatura -40 ℃ ~ 120 ℃ -40 ℃ ~ 150 ℃ Fragilitat dels materials a baixa temperatura / Envelliment a alta temperatura
2. Punts problemàtics de la indústria
Efecte d'inflamació del R1234yf: Provoca una expansió del volum del cautxú de nitril (NBR) >30%, fallada del segellat.
Permeació supercrítica de CO₂: la permeabilitat és 10 vegades superior a la del R134a a una pressió de 100 bar.
Fatiga per xoc tèrmic: la diferència de temperatura canvia sobtadament durant la càrrega ràpida (-30 ℃ → 120 ℃/min), cosa que fa que les esquerdes de la goma s'expandeixin.
2. Sistema de materials: disseny de barrera molecular
1. Selecció del material matricial
Material R1234yf Taxa d'inflamació Permeabilitat al CO₂ (g·mm/m²·d) Resistència a la temperatura Solució Xiaomi
HNBR +18% 1200 -40℃~150℃ ✘ Eliminat
FKM (tipus estàndard) +8% 850 -20℃~200℃ ✘ Fragilització a baixa temperatura
Goma de perfluoroèter (FFKM) +0,5% 90 -25 ℃ ~ 300 ℃ ✔ Segellat de la canonada principal
Capa composta de TPEE/PTFE +2% 45 -60℃~200℃ ✔ Segellat de juntes de ràpida separació
2. Tecnologia nanomillorada
Capa de barrera de grafè: un 1,5% en pes de grafè funcionalitzat es dispersa en FFKM i la permeabilitat es redueix en un altre 40%.
Recobriment de tamís molecular MOF: es fa créixer una estructura orgànica metàl·lica (com ara ZIF-8) a la superfície, amb una mida de porus de 0,34 nm
III. Innovació estructural: del segellat estàtic a la resistència dinàmica a les vibracions
1. Estructura de segellat d'alta pressió
Tipus estructural Resistència a la pressió Lloc d'aplicació Xiaomi Punt d'innovació
Segellat metàl·lic de la cara final 300 bar Brida de sortida del compressor Parell de fricció amb recobriment ceràmic (Al₂O₃)
Anell de llavi triple compost 150Bar Interfície de vàlvula d'expansió electrònica Llavi principal (FFKM) + molla d'emmagatzematge d'energia + llavi auxiliar resistent als cops
Brida autoapretable de 100 bar Conector ràpid de tub d'alumini Anell de pre-apretament d'aliatge amb memòria de forma (NiTi)
2. Disseny anti-desgast
Texturitzat superficial: Microforats gravats amb làser (diàmetre 50 μm, profunditat 10 μm) per emmagatzemar la pel·lícula lubricant de refrigerant.
Manxa asimètrica: l'angle de corrugació del compensador de la canonada és de 45° i la tensió de vibració es redueix en un 35% (mesura real NVH).
IV. Fabricació intel·ligent i control de processos
1. Procés de producció de peces de segellat
Tecnologia clau de procés Control de precisió
Mescla Control de temperatura del mesclador intern ±1 ℃ (dispersió de grafè) Dispersió de farciment > 95%
Vulcanització per emmotllament Vulcanització a temperatura variable (170 ℃ × 5 min → 200 ℃ × 2 h) Tolerància de dimensió ± 0,03 mm
Tractament superficial Fluoració per plasma (gas CF₄) Energia superficial ≤18 mN/m
Detecció en línia Visió artificial + reconeixement de defectes per IA Taxa de defectes <50 ppm
2. Procés de muntatge de canonades
Tecnologia de pre-revestiment: l'anell de segellat està pre-revestit amb fluorosilicona termoestable (activada a 120 ℃) per substituir l'encolat in situ.
Monitorització de parell i angle: la pistola d'apretament elèctrica proporciona informació en temps real de la tensió del muntatge per evitar la deformació per sobrepressió.
V. Sistema intel·ligent de control de fuites
1. Arquitectura de monitorització multinivell
Nivell Solució tècnica Resolució de fuites
Cos de l'anell de segellat Sensor piezoresistiu de pel·lícula fina integrat Fluctuació de pressió de 0,1 bar
Espectre d'absorció infraroja del node de la canonada (detecció del pic característic de R1234yf) concentració de 5 ppm
Comparació del cabal màssic de refrigerant a nivell de sistema Fuita anual <2 g rastrejable
2. Lògica d'alerta al núvol
Gràfic
Codi
VI. Estàndards de verificació i productes competitius
1. Prova d'entorn extrem
Xoc de calor i fred: -40 ℃ (30 min) → 150 ℃ (30 min), 1000 cicles, taxa de fuites <0,5 g/any.
Granallat a alta pressió: prova de pressió d'aigua de 450 bar (3 vegades la pressió de treball), sense extrusió de segells.
Vibració de la carretera: el banc de proves simula 300.000 quilòmetres d'espectre de carretera, profunditat de microdesgast <0,05 mm.
2. Referència de rendiment de la indústria
Paràmetres Solució Xiaomi Solució Tesla Mitjana de la indústria
Permeabilitat al CO₂ 45 g·mm/m²·d 68 g·mm/m²·d >300 g·mm/m²·d
Temps de muntatge 18 segons/junta 32 segons/junta 45 segons/junta
Taxa de fuites del sistema 0,3 g/any 0,8 g/any 2,5 g/any
Conclusió
La tecnologia de segellat de canonades de refrigerant per a automòbils de Xiaomi aconsegueix un segellat de per vida en condicions supercrítiques de CO₂ mitjançant una barrera molecular de cautxú perfluoroèter, un recobriment biònic de MOF i una estructura de triple llavi compost. Les seves barreres tècniques no només es troben en la fórmula del material, sinó també en el circuit tancat complet de fabricació intel·ligent i monitorització intel·ligent: les dades de pressió de cada anell de segellat es carreguen al núvol en temps real, combinades amb espectroscòpia d'infrarojos i verificació múltiple de cabalímetres, el risc de fuites s'elimina d'arrel.
Data de publicació: 04-06-2025