—— El disseny definitiu per a refrigerant a base d'etilenglicol, protecció IP67 i seguretat per remoció tèrmica
En el sistema central dels vehicles elèctrics, la fiabilitat del segellat de la canonada de refrigerant de la bateria està directament relacionada amb l'eficiència de la gestió tèrmica, la seguretat del sistema i la vida útil del vehicle. Com a nova força en el camp dels vehicles elèctrics intel·ligents, el sistema de refrigeració de la bateria de Xiaomi Auto utilitza refrigerant a base d'etilenglicol (-40 ℃ ~ 120 ℃), i l'anell de segellat ha de fer front a múltiples reptes com la corrosió química, els canvis de temperatura, els xocs de vibració i la protecció contra la fugida tèrmica. Aquest article analitza el nucli tècnic de l'anell de segellat de la canonada de refrigerant de Xiaomi Auto des de quatre dimensions: ciència de materials, innovació estructural, estàndards de verificació i disseny intel·ligent.
1. Reptes tècnics en condicions de treball dures
Dimensions del repte Requisits específics Punts febles de la indústria
Compatibilitat química Resistent a la solució aquosa d'etilenglicol (taxa d'inflamació volumètrica <5%) Inflor de NBR ordinari >20%, fallada del segellat
Elasticitat a l'àmplia gamma de temperatures -40 ℃ baixa temperatura manté l'elasticitat, 120 ℃ antienvelliment La fragilització a baixa temperatura provoca fuites
Segellat dinàmic Tolerant a la vibració del vehicle (acceleració de 20 g, 2000 Hz) El desgast per micromoviment de l'anell de segellat provoca fuites
Protecció de seguretat Tolerància a curt termini a temperatures elevades >150 ℃ durant la fuga tèrmica La descomposició del material provoca esquitxades de refrigerant
Protecció mediambiental Sense precipitació d'oli de silicona, d'acord amb la normativa REACH de la UE. Els precipitats contaminen el circuit del sistema de gestió de la bateria.
2. Innovació en materials: del cautxú bàsic als materials funcionals compostos
1. Comparació de la selecció de materials matricials
Tipus de material Taxa d'inflamació volumètrica (70 ℃ × 168 h) Resistència a baixa temperatura (-40 ℃) Tolerància a la fugida tèrmica
Nitril hidrogenat (HNBR) 3%~5% Bo (Tg=-40℃) 150℃ continu ≤30min
Fluorocautxú (FKM) 1%~3% Deficient (Tg=-15℃) 180℃ continu ≤15min
Goma de perfluoroèter (FFKM) <0,5% Mitjà (Tg = -25 ℃) 200 ℃ continu ≤10 min
Recobriment de TPEE + fluorosilicona 2% ~ 4% Excel·lent (Tg = -55 ℃) 160 ℃ continu ≤5 min
Solució de Xiaomi:
Material principal: HNBR amb alt contingut d'acrilonitril (contingut d'acrilonitril ≥34%), resistència equilibrada a l'oli i elasticitat a baixa temperatura.
Modificació funcional:
Farciment de nano nitrur de bor (h-BN): millora la conductivitat tèrmica (0,45 → 0,8 W/m·K), dissipació uniforme de la calor per evitar el sobreescalfament local.
Empelt superficial de resina de fluorosilicona: forma una capa hidrofòbica (angle de contacte > 110°) per evitar la corrosió electroquímica.
2. Protecció del medi ambient i millora de la seguretat
Fórmula sense silicona: utilitzeu un plastificant modificat amb polièter (com ara TOTM) per substituir l'oli de silicona que precipita fàcilment.
Disseny ignífug: afegiu hidròxid d'alumini (Al(OH)₃), ignífug, índex d'oxigen > 32% (UL94 V-0).
III. Disseny estructural: equilibri entre la fiabilitat del segellat i l'eficiència del muntatge
1. Optimització topològica de l'estructura de segellat
Tipus estructural Característiques Escenari d'aplicació Xiaomi
Doble llavi amb emmagatzematge d'energia de molla. El llavi principal segella el refrigerant, el llavi auxiliar evita la pols i la molla compensa el desgast. Entrada i sortida del paquet de bateries. Canonada principal.
Junta tòrica de secció transversal variable. Secció transversal asimètrica (gruixuda a l'interior i prima a l'exterior), resistent a la deformació per fluctuació de pressió. Canalització derivada entre mòduls de bateria.
Esquelet metàl·lic incrustat amb esquelet SUS316L que millora la resistència a l'extrusió (resistència a la pressió > 5MPa) Connexió de brida de la bomba de refrigerant
2. Disseny lleuger i integrat
Paret fina: el gruix de l'anell de segellat es redueix de 2,5 mm a 1,8 mm (l'anàlisi de elements finits verifica una distribució uniforme de tensions).
Procés de pre-revestiment: l'anell de segellat està pre-revestit amb cola epoxi de curat tèrmic (activada a 120 ℃) i el temps d'instal·lació es redueix en un 70%.
Estructura a prova d'errors: anell de segellat integrat amb vàlvula de flux unidireccional (número de patent CN202310456789.X), autobloqueig de diferència de pressió inversa.
IV. Sistema de verificació d'entorns extrems
1. Prova de compatibilitat química
Condicions: solució aquosa d'etilenglicol al 50%, cicle de 120 ℃ × 1000 h
Requisits:
Taxa de canvi de volum: -3%~+5% (ISO 1817)
Taxa de retenció de la resistència a la tracció: >80% (estàndard de control intern de Xiaomi)
2. Verificació de vibracions i xocs tèrmics
Elements de prova Condicions Criteris d'acceptació
Vibració mecànica 20~2000Hz, vibració de l'eix XYZ durant 50 hores cadascuna Fuita <0.1g/h (prova d'heli)
Alternança de temperatura -40 ℃ (2 h) → 120 ℃ (2 h), 100 cicles Deformació permanent per compressió ≤ 20%
Simulació de fuga tèrmica Escalfament local a 150 ℃, prova de gradient de temperatura de l'anell de segellat a 10 mm de distància de la font de calor <130 ℃
3. Verificació de protecció IP67
Prova d'immersió en aigua: 1 m de profunditat, immersió durant 30 minuts, sense fuites internes (GB/T 4208).
Equilibri de la pressió de l'aire: l'anell de segellat té una membrana micropermeable (ePTFE) integrada per equilibrar la diferència de pressió i evitar la deformació per adsorció al buit.
5. Innovació intel·ligent i de traçabilitat
Sensor integrat
Microextensiòmetre: controla la tensió de compressió de l'anell de segellat i les dades es transmeten al BMS (sistema de gestió de bateries) mitjançant BLE.
Lògica d'advertència d'error: activa un recordatori de manteniment quan la tensió baixa >15% (ja s'aplica al model Xiaomi SU7).
Sistema de traçabilitat de blockchain
Cada anell de segellat està codificat amb làser amb un ID únic per registrar el lot de material, els paràmetres de vulcanització i les dades de prova.
Els usuaris poden consultar l'estat de vida útil de l'anell de segellat a través de l'aplicació (com ara la integral acumulada de temperatura de treball-temps).
VI. Anàlisi comparativa de la indústria i control de costos
Paràmetres Xiaomi Solution Industry Mainstream Solution Comparison Cost
Cost del material HNBR + Nano farciment 8,5 ￥/unitat FKM 12 ￥/unitat -29%
Cicle de vida 8 anys/240.000 km 6 anys/180.000 km +33%
Muntatge Hores-home 15 segons/peça (disseny amb cola pre-revestida) 45 segons/peça (cola recoberta manualment) -67%
Conclusió
El disseny de l'anell de segellat del refrigerant de la bateria d'automòbils de Xiaomi reflecteix la profunda integració de la innovació en materials, la precisió estructural i la Internet intel·ligent de les coses. Des de l'HNBR modificat amb nano-nitrur de bor fins a l'estructura a prova d'errors amb cola pre-recoberta, cada detall apunta directament als punts febles del segellat dels vehicles elèctrics: mantenir l'elasticitat en el fred intens de -40 ℃, bloquejar els riscos de fuga tèrmica a 150 ℃ i aconseguir "fuites zero" en un cicle de vida de 10 anys. En el futur, amb la popularització de la tecnologia de càrrega ultraràpida de bateries d'estat sòlid, la temperatura del refrigerant podria superar els 150 °C, i els materials de segellat evolucionaran cap a compostos de fibra ceràmica/FFKM. L'acumulació de Xiaomi en el camp de la monitorització intel·ligent podria convertir-se en el seu fossat tècnic per definir la propera generació d'estàndards de segellat.
Data de publicació: 03 de juny de 2025