——Ultimátní design chladicí kapaliny na bázi ethylenglykolu, krytí IP67 a tepelná bezpečnost
V základním systému elektromobilů je spolehlivost těsnění chladicího potrubí bateriového bloku přímo úměrná účinnosti tepelného řízení, bezpečnosti systému a životnosti vozidla. Jako nová síla v oblasti inteligentních elektromobilů používá chladicí systém bateriového bloku chladivo na bázi ethylenglykolu (-40℃~120℃) a těsnicí kroužek se musí vypořádat s řadou problémů, jako je chemická koroze, teplotní změny, vibrační rázy a ochrana proti tepelnému úniku. Tento článek analyzuje technické jádro těsnicího kroužku chladicího potrubí Xiaomi Auto ze čtyř hledisek: materiálová věda, strukturální inovace, ověřovací standardy a inteligentní design.
1. Technické výzvy v náročných pracovních podmínkách
Rozměry výzev Specifické požadavky Problematická místa v odvětví
Chemická kompatibilita Odolný vůči vodnému roztoku ethylenglykolu (objemová míra bobtnání <5 %) Bobtnání běžného NBR >20 %, selhání těsnění
Široký teplotní rozsah elasticity -40℃ nízká teplota udržuje elasticitu, 120℃ proti stárnutí křehnutí při nízkých teplotách způsobuje netěsnost
Dynamické těsnění Odolné vůči vibracím vozidla (zrychlení 20 g, 2000 Hz) Mikroopotřebení těsnicího kroužku způsobuje netěsnost
Bezpečnostní ochrana Krátkodobá tolerance vůči vysokým teplotám >150℃ během tepelného úniku Rozklad materiálu způsobuje stříkání chladicí kapaliny
Ochrana životního prostředí Nedochází k vysrážení silikonového oleje, v souladu s nařízením EU REACH Sraženiny kontaminují obvod systému správy baterií
2. Materiálové inovace: od základní pryže až po kompozitní funkční materiály
1. Porovnání výběru matricového materiálu
Typ materiálu Objemová rychlost bobtnání (70℃×168h) Odolnost proti nízkým teplotám (-40℃) Tolerance tepelného úniku
Hydrogenovaný nitril (HNBR) 3 % ~ 5 % Dobrý (Tg = -40 ℃) 150 ℃ nepřetržitý ≤ 30 min
Fluorový kaučuk (FKM) 1 %~3 % Špatný (Tg=-15 ℃) 180 ℃ nepřetržitě ≤15 min
Perfluoroetherový kaučuk (FFKM) <0,5% Médium (Tg=-25℃) 200℃ nepřetržitě ≤10min
TPEE + fluorosilikonový povlak 2 % ~ 4 % Vynikající (Tg = -55 ℃) 160 ℃ nepřetržitě ≤ 5 min
Řešení od Xiaomi:
Hlavní materiál: HNBR s vysokým obsahem akrylonitrilu (obsah akrylonitrilu ≥34 %), vyvážená odolnost vůči olejům a elasticita za nízkých teplot.
Funkční úprava:
Výplň z nano nitridu boru (h-BN): zlepšená tepelná vodivost (0,45→0,8 W/m·K), rovnoměrný odvod tepla, aby se zabránilo lokálnímu přehřátí.
Povrchové roubování fluorosilikonové pryskyřice: vytvoření hydrofobní vrstvy (kontaktní úhel > 110°) pro zabránění elektrochemické korozi.
2. Ochrana životního prostředí a zvýšení bezpečnosti
Bezsilikonové složení: Použijte polyetherem modifikovaný plastifikátor (například TOTM) jako náhradu snadno srážejícího se silikonového oleje.
Provedení s nehořlavou úpravou: Přidejte hydroxid hlinitý (Al(OH)₃), nehořlavou látku, kyslíkový index > 32 % (UL94 V-0).
III. Konstrukční návrh: rovnováha mezi spolehlivostí těsnění a efektivitou montáže
1. Topologická optimalizace těsnicí struktury
Strukturální typ Vlastnosti Scénář aplikace Xiaomi
Dvojitý břit s pružinovým akumulátorem energie Hlavní břit těsní chladicí kapalinu, pomocný břit zabraňuje vniknutí prachu, pružina kompenzuje opotřebení Vstup a výstup hlavního potrubí bateriového bloku
O-kroužek s proměnným průřezem Asymetrický průřez (tlustý uvnitř a tenký vně), odolný vůči kolísání tlaku a deformaci Odbočné potrubí mezi bateriovými moduly
Kovová kostra s vloženým skeletem SUS316L zvyšuje odolnost proti protlačování (odolnost proti tlaku > 5 MPa) Přírubové připojení čerpadla chladicí kapaliny
2. Lehký a integrovaný design
Tenkostěnný: Tloušťka těsnicího kroužku se zmenšila z 2,5 mm na 1,8 mm (metoda konečných prvků ověřuje rovnoměrné rozložení napětí).
Proces předběžného nanášení povlaku: Těsnicí kroužek je předběžně potažen tepelně vytvrzujícím epoxidovým lepidlem (aktivovaným při 120 ℃) a doba instalace se zkrátí o 70 %.
Struktura odolná proti chybám: Integrovaný těsnicí kroužek jednosměrného ventilu (číslo patentu CN202310456789.X), samosvorný diferenciál zpětného tlaku.
IV. Systém ověřování extrémních podmínek
1. Zkouška chemické snášenlivosti
Podmínky: 50% vodný roztok ethylenglykolu, cyklus 120 °C × 1000 hodin
Požadavky:
Míra změny objemu: -3 % ~ +5 % (ISO 1817)
Míra zachování pevnosti v tahu: >80 % (interní kontrolní standard Xiaomi)
2. Ověření vibrací a tepelných šoků
Zkušební položky Podmínky Kritéria přijetí
Mechanické vibrace 20~2000Hz, vibrace osy XYZ po dobu 50 hodin. Únik <0,1g/h (héliový test).
Střídání teplot -40℃ (2h) →120℃ (2h), 100 cyklů Trvalá deformace v tlaku ≤20%
Simulace tepelného úniku Lokální ohřev při 150 ℃, test teplotního gradientu těsnicího kroužku 10 mm od zdroje tepla <130 ℃
3. Ověření krytí IP67
Zkouška ponořením do vody: hloubka 1 m, ponoření po dobu 30 minut, bez vnitřního úniku (GB/T 4208).
Vyrovnání tlaku vzduchu: Těsnicí kroužek má zabudovanou mikropropustnou membránu (ePTFE) pro vyrovnání tlakového rozdílu a zabránění deformaci v důsledku vakuové adsorpce.
5. Inteligentní inovace a inovace v oblasti sledovatelnosti
Vestavěný senzor
Mikrotenzometr: monitoruje tlakové napětí těsnicího kroužku a data jsou přenášena do BMS (systému správy baterií) přes BLE.
Logika upozornění na poruchu: spustí připomenutí údržby, když napětí klesne o >15 % (již použito v modelu Xiaomi SU7).
Systém sledovatelnosti blockchainu
Každý těsnicí kroužek je laserově kódován jedinečným identifikačním číslem pro zaznamenání šarže materiálu, parametrů vulkanizace a zkušebních dat.
Uživatelé si mohou prostřednictvím aplikace zjistit stav životnosti těsnicího kroužku (například kumulativní integrál pracovní teploty a času).
VI. Benchmarking v odvětví a kontrola nákladů
Parametry Řešení Xiaomi v odvětví Porovnání cen mainstreamových řešení
Cena materiálu HNBR + nano plnivo 8,5 jüanů/kus FKM 12 jüanů/kus -29 %
Životní cyklus 8 let/240 000 km 6 let/180 000 km +33 %
Montáž Pracovní doba 15 sekund/kus (provedení s předem naneseným lepidlem) 45 sekund/kus (provedení s ručně naneseným lepidlem) -67 %
Závěr
Design těsnicího kroužku chladicí kapaliny v automobilových bateriích Xiaomi odráží hlubokou integraci materiálových inovací, strukturální přesnosti a inteligentního internetu věcí. Od HNBR modifikovaného nano-nitridem boru až po předem nanesené lepidlo odolné proti chybám, každý detail přímo poukazuje na problematická místa těsnění elektromobilů – udržení elasticity v extrémních mrazech -40 °C, blokování rizik tepelného úniku při 150 °C a dosažení „nulového úniku“ během 10letého životního cyklu. V budoucnu, s popularizací technologie ultrarychlého nabíjení polovodičových baterií, může teplota chladicí kapaliny překročit 150 °C a těsnicí materiály se budou vyvíjet směrem ke kompozitům z keramických vláken/FFKM. Akumulace Xiaomi v oblasti inteligentního monitorování se může stát jejím technickým příkopem pro definování příští generace standardů těsnění.
Čas zveřejnění: 3. června 2025