En el sistema de gestión térmica de vehículos eléctricos, el sellado de las tuberías de refrigerante es la tecnología clave para garantizar la eficiencia de la bomba de calor, la autonomía y la seguridad ambiental. Xiaomi Automobile utiliza una bomba de calor de dióxido de carbono (R744) y un sistema dual de refrigerante R1234yf. El sellado de sus tuberías debe garantizar un funcionamiento sin fugas de por vida en un rango de temperatura de -40 °C a 150 °C y una presión supercrítica máxima de 300 bar. Este artículo analiza en profundidad la innovación tecnológica del sellado de tuberías de refrigerante de Xiaomi desde cuatro dimensiones: ciencia de materiales, innovación estructural, monitorización inteligente y tecnología de línea de producción.
1. Desafíos extremos de los sellos de refrigerante
1. Características del medio y condiciones de funcionamiento
Parámetros del sistema R1234yf Sistema R744 (CO₂) Desafíos de sellado del sistema
Presión de trabajo 35 bar (estado gaseoso) 100 bar (estado supercrítico) Falla de extrusión de sellos tradicionales
Diámetro molecular 0,42 nm 0,33 nm Alto riesgo de fuga por permeación (especialmente CO₂)
Requisitos de protección ambiental GWP=1 GWP=1 Tasa de fuga anual <0,5 g/año (estándar de la UE)
Alternancia de temperatura -40℃~120℃ -40℃~150℃ Fragilidad de los materiales a baja temperatura/Envejecimiento a alta temperatura
2. Puntos críticos de la industria
Efecto de hinchamiento del R1234yf: provoca una expansión del volumen del caucho de nitrilo (NBR) >30 %, lo que provoca fallas en el sello.
Permeación supercrítica de CO₂: La permeabilidad es 10 veces la del R134a a una presión de 100 bar.
Fatiga por choque térmico: la diferencia de temperatura cambia repentinamente durante la carga rápida (-30 ℃ → 120 ℃/min), lo que provoca que las grietas de goma se expandan.
2. Sistema material: diseño de barrera molecular
1. Selección del material de la matriz
Material R1234yf Tasa de hinchamiento Permeabilidad al CO₂ (g·mm/m²·d) Resistencia a la temperatura Solución Xiaomi
HNBR +18% 1200 -40℃~150℃ ✘ Eliminado
FKM (tipo estándar) +8% 850 -20℃~200℃ ✘ Fragilización a baja temperatura
Caucho de perfluoroéter (FFKM) + 0,5 % 90 -25 ℃ ~ 300 ℃ ✔ Sellado de tuberías principales
Capa compuesta de TPEE/PTFE +2% 45 -60℃~200℃ ✔ Sellado de juntas de liberación rápida
2. Tecnología nano-mejorada
Capa de barrera de grafeno: se dispersa un 1,5 % en peso de grafeno funcionalizado en FFKM y la permeabilidad se reduce en otro 40 %.
Recubrimiento de tamiz molecular MOF: se cultiva una estructura orgánica metálica (como ZIF-8) en la superficie, con un tamaño de poro de 0,34 nm
III. Innovación estructural: del sellado estático a la resistencia a las vibraciones dinámicas
1. Estructura de sellado de alta presión
Tipo estructural Resistencia a la presión Sitio de aplicación de Xiaomi Punto de innovación
Junta de cara final de metal Brida de salida del compresor de 300 bar Revestimiento cerámico (Al₂O₃) Par de fricción
Anillo de labio compuesto triple 150 Bar Interfaz de válvula de expansión electrónica Labio principal (FFKM) + resorte de almacenamiento de energía + labio auxiliar a prueba de golpes
Abrazadera autoajustable de 100 bar Conector rápido de tubo de aluminio Anillo de preapriete de aleación con memoria de forma (NiTi)
2. Diseño antidesgaste por rozamiento
Texturizado de superficie: Micro hoyos grabados con láser (diámetro 50μm, profundidad 10μm) para almacenar película lubricante refrigerante.
Fuelle asimétrico: el ángulo de corrugación del compensador de tubería es de 45° y la tensión de vibración se reduce en un 35 % (medición real NVH).
IV. Fabricación inteligente y control de procesos
1. Proceso de producción de piezas de sellado
Proceso Tecnología clave Control de precisión
Mezcla Control de temperatura del mezclador interno ±1℃ (dispersión de grafeno) Dispersión de relleno > 95%
Vulcanización por moldeo Vulcanización a temperatura variable (170 °C × 5 min → 200 °C × 2 h) Tolerancia dimensional ±0,03 mm
Tratamiento de superficies Fluoración de plasma (gas CF₄) Energía superficial ≤18 mN/m
Detección en línea Visión artificial + reconocimiento de defectos con IA Tasa de defectos <50 ppm
2. Proceso de montaje de tuberías
Tecnología de pre-recubrimiento: El anillo de sellado está pre-recubierto con fluorosilicona termoendurecible (activada a 120 ℃) para reemplazar el pegado en el sitio.
Monitoreo del ángulo de torsión: La pistola de apriete eléctrica proporciona retroalimentación en tiempo real de la tensión de ensamblaje para evitar la deformación por sobrepresión.
V. Sistema inteligente de monitoreo de fugas
1. Arquitectura de monitorización multinivel
Nivel Solución técnica Resolución de fugas
Cuerpo del anillo de sellado Sensor piezorresistivo de película fina integrado Fluctuación de presión de 0,1 bar
Espectro de absorción infrarroja del nodo de tubería (detección de pico característico R1234yf) concentración de 5 ppm
Comparación del medidor de flujo másico de refrigerante a nivel de sistema Fuga anual <2 g rastreable
2. Lógica de advertencia de la nube
Cuadro
Código
VI. Normas de verificación y productos competitivos
1. Prueba de entorno extremo
Choque de calor y frío: -40 ℃ (30 min) → 150 ℃ (30 min), 1000 ciclos, tasa de fuga <0,5 g/año.
Chorro de alta presión: prueba de presión de agua de 450 bar (3 veces la presión de trabajo), sin extrusión de sellos.
Vibración de la carretera: el banco simula 300.000 kilómetros de espectro de carretera, profundidad de microdesgaste <0,05 mm.
2. Indicador de rendimiento de la industria
Parámetros Solución Xiaomi Solución Tesla Promedio de la industria
Permeabilidad al CO₂ 45 g·mm/m²·d 68 g·mm/m²·d ＞300 g·mm/m²·d
Tiempo de montaje 18 segundos/unión 32 segundos/unión 45 segundos/unión
Tasa de fuga del sistema 0,3 g/año 0,8 g/año 2,5 g/año
Conclusión
La tecnología de sellado de tuberías de refrigerante automotriz de Xiaomi logra un sellado duradero en condiciones supercríticas de CO₂ mediante una barrera molecular de caucho de perfluoroéter, un recubrimiento biónico MOF y una estructura de triple labio compuesto. Sus barreras técnicas no solo residen en la fórmula del material, sino también en el circuito cerrado completo de fabricación y monitorización inteligentes: los datos de presión de cada anillo de sellado se suben a la nube en tiempo real y, en combinación con espectroscopia infrarroja y la verificación múltiple de caudalímetros, se elimina el riesgo de fugas de raíz.
Hora de publicación: 04-jun-2025