——La conception ultime pour le liquide de refroidissement à base d'éthylène glycol, la protection IP67 et la sécurité contre l'emballement thermique
Au cœur du système des véhicules électriques, la fiabilité de l'étanchéité du circuit de refroidissement de la batterie est directement liée à l'efficacité de la gestion thermique, à la sécurité du système et à la durée de vie du véhicule. Véritable nouveauté dans le domaine des véhicules électriques intelligents, le système de refroidissement de la batterie de Xiaomi Auto utilise un liquide de refroidissement à base d'éthylène glycol (-40 °C à 120 °C). La bague d'étanchéité doit donc résister à de multiples contraintes, telles que la corrosion chimique, les variations de température, les vibrations et la protection contre l'emballement thermique. Cet article analyse les caractéristiques techniques de la bague d'étanchéité du circuit de refroidissement de Xiaomi Auto sous quatre angles : la science des matériaux, l'innovation structurelle, les normes de vérification et la conception intelligente.
1. Défis techniques dans des conditions de travail difficiles
Dimensions du défi Exigences spécifiques Points faibles de l'industrie
Compatibilité chimique Résistant à la solution aqueuse d'éthylène glycol (taux de gonflement volumique < 5 %) Gonflement du NBR ordinaire > 20 %, défaillance du joint
Élasticité à large plage de température -40 ℃, basse température maintient l'élasticité, 120 ℃ anti-âge La fragilisation à basse température provoque des fuites
Étanchéité dynamique Tolérant aux vibrations du véhicule (accélération de 20 g, 2 000 Hz) L'usure par micro-mouvement de la bague d'étanchéité provoque des fuites
Protection de sécurité Tolérance à court terme à des températures élevées > 150 ℃ pendant l'emballement thermique La décomposition du matériau provoque des éclaboussures de liquide de refroidissement
Protection de l'environnement Pas de précipitation d'huile de silicone, conformément à la réglementation REACH de l'UE Les précipités contaminent le circuit du système de gestion de la batterie
2. Innovation matérielle : du caoutchouc de base aux matériaux fonctionnels composites
1. Comparaison de la sélection des matériaux de la matrice
Type de matériau Taux de gonflement volumique (70℃×168h) Résilience à basse température (-40℃) Tolérance à l'emballement thermique
Nitrile hydrogéné (HNBR) 3%~5% Bon (Tg=-40℃) 150℃ continu ≤30min
Caoutchouc fluoré (FKM) 1%~3% Faible (Tg=-15℃) 180℃ continu ≤15min
Caoutchouc perfluoroéther (FFKM) ＜0,5% Moyen (Tg=-25℃) 200℃ continu ≤10min
Revêtement TPEE+fluorosilicone 2%~4% Excellent (Tg=-55℃) 160℃ continu ≤5min
Solution Xiaomi :
Matériau principal : teneur élevée en acrylonitrile HNBR (teneur en acrylonitrile ≥ 34 %), résistance à l'huile équilibrée et élasticité à basse température.
Modification fonctionnelle :
Remplissage en nitrure de bore nano (h-BN) : améliore la conductivité thermique (0,45→0,8 W/m·K), dissipation thermique uniforme pour éviter la surchauffe locale.
Greffage superficiel de résine fluorosilicone : forme une couche hydrophobe (angle de contact > 110°) pour éviter la corrosion électrochimique.
2. Protection de l'environnement et amélioration de la sécurité
Formule sans silicone : utilisez un plastifiant modifié au polyéther (tel que TOTM) pour remplacer l'huile de silicone facile à précipiter.
Conception ignifuge : ajout d'hydroxyde d'aluminium (Al(OH)₃) ignifuge, indice d'oxygène > 32 % (UL94 V-0).
III. Conception structurelle : équilibre entre fiabilité de l'étanchéité et efficacité de l'assemblage
1. Optimisation topologique de la structure d'étanchéité
Type de structure Caractéristiques Scénario d'application Xiaomi
Double lèvre avec stockage d'énergie par ressort La lèvre principale assure l'étanchéité du liquide de refroidissement, la lèvre auxiliaire empêche la poussière, le ressort compense l'usure Entrée et sortie du bloc-batterie Conduite principale
Joint torique à section variable Section asymétrique (épaisse à l'intérieur et fine à l'extérieur), résistante aux déformations dues aux fluctuations de pression Conduite de dérivation entre les modules de batterie
Squelette métallique incrusté Le squelette SUS316L améliore la résistance à l'extrusion (résistance à la pression > 5 MPa) Raccord de bride de pompe à liquide de refroidissement
2. Conception légère et intégrée
Paroi mince : L'épaisseur de la bague d'étanchéité est réduite de 2,5 mm à 1,8 mm (FEA vérifie la répartition uniforme des contraintes).
Processus de pré-revêtement : la bague d'étanchéité est pré-revêtue de colle époxy thermodurcissable (activée à 120℃), et le temps d'installation est raccourci de 70 %.
Structure anti-erreur : bague d'étanchéité intégrée à clapet anti-retour (numéro de brevet CN202310456789.X), autobloquant à différence de pression inverse.
IV. Système de vérification des environnements extrêmes
1. Test de compatibilité chimique
Conditions : solution aqueuse d'éthylène glycol à 50 %, cycle 120℃×1000h
Exigences:
Taux de variation de volume : -3 % à +5 % (ISO 1817)
Taux de rétention de la résistance à la traction : > 80 % (norme de contrôle interne Xiaomi)
2. Vérification des vibrations et des chocs thermiques
Éléments de test Conditions Critères d'acceptation
Vibrations mécaniques 20~2000 Hz, vibrations de l'axe XYZ pendant 50 heures chacune Fuite < 0,1 g/h (test à l'hélium)
Alternance de température -40℃ (2h) →120℃ (2h), 100 cycles Déformation permanente en compression ≤20%
Simulation d'emballement thermique Chauffage local à 150℃, test de gradient de température de la bague d'étanchéité à 10 mm de la source de chaleur <130℃
3. Vérification de la protection IP67
Test d'immersion dans l'eau : 1 m de profondeur d'eau, immersion pendant 30 minutes, aucune fuite interne (GB/T 4208).
Équilibrage de la pression d'air : la bague d'étanchéité est dotée d'une membrane micro-perméable intégrée (ePTFE) pour équilibrer la différence de pression et empêcher la déformation par adsorption sous vide.
5. Innovation intelligente et traçabilité
Capteur intégré
Micro-jauge de contrainte : surveille la contrainte de compression de la bague d'étanchéité et les données sont transmises au BMS (système de gestion de la batterie) via BLE.
Logique d'avertissement de panne : déclencher un rappel de maintenance lorsque le stress chute de > 15 % (déjà appliqué dans le modèle Xiaomi SU7).
Système de traçabilité Blockchain
Chaque bague d'étanchéité est codée au laser avec un identifiant unique pour enregistrer le lot de matériaux, les paramètres de vulcanisation et les données de test.
Les utilisateurs peuvent interroger l'état de vie de la bague d'étanchéité via l'application (comme l'intégrale cumulative température-temps de travail).
VI. Analyse comparative de l'industrie et contrôle des coûts
Paramètres Solution Xiaomi Solution grand public Comparaison des coûts
Coût du matériau HNBR + nano-charge 8,5 ￥/pièce FKM 12 ￥/pièce -29 %
Cycle de vie 8 ans/240 000 km 6 ans/180 000 km +33 %
Assemblage Heures-homme 15 secondes/pièce (conception avec colle pré-enduite) 45 secondes/pièce (colle enduite manuellement) -67 %
Conclusion
La conception du joint d'étanchéité du liquide de refroidissement des batteries automobiles Xiaomi reflète l'intégration profonde de l'innovation matérielle, de la précision structurelle et de l'Internet des objets intelligent. Du HNBR modifié au nitrure de bore nanométrique à la structure anti-erreurs par colle pré-enduite, chaque détail met en lumière les points faibles de l'étanchéité des véhicules électriques : maintenir l'élasticité par un froid intense de -40 °C, limiter les risques d'emballement thermique à 150 °C et atteindre une étanchéité « zéro fuite » sur un cycle de vie de 10 ans. À l'avenir, avec la popularisation de la technologie de charge ultra-rapide des batteries à semi-conducteurs, la température du liquide de refroidissement pourrait dépasser 150 °C, et les matériaux d'étanchéité évolueront vers des composites en fibre céramique/FFKM. L'expertise de Xiaomi dans le domaine de la surveillance intelligente pourrait devenir son atout technique pour définir la prochaine génération de normes d'étanchéité.
Date de publication : 03/06/2025