——Desain terbaik untuk pendingin berbasis etilen glikol, perlindungan IP67, dan keamanan thermal runaway
Dalam sistem inti kendaraan listrik, keandalan penyegelan pipa pendingin baterai secara langsung terkait dengan efisiensi manajemen termal, keamanan sistem, dan masa pakai kendaraan. Sebagai kekuatan baru di bidang kendaraan listrik pintar, sistem pendingin baterai Xiaomi Auto menggunakan pendingin berbasis etilen glikol (-40℃~120℃), dan cincin penyegel perlu mengatasi berbagai tantangan seperti korosi kimia, perubahan suhu, guncangan getaran, dan perlindungan terhadap thermal runaway. Artikel ini menganalisis inti teknis cincin penyegel pipa pendingin Xiaomi Auto dari empat dimensi: ilmu material, inovasi struktural, standar verifikasi, dan desain cerdas.
1. Tantangan teknis dalam kondisi kerja yang keras
Dimensi tantangan Persyaratan khusus Titik masalah industri
Kompatibilitas kimia Tahan terhadap larutan air etilen glikol (laju pembengkakan volume <5%) Pembengkakan NBR biasa >20%, kegagalan segel
Rentang elastisitas suhu lebar -40℃ suhu rendah mempertahankan elastisitas, 120℃ anti-penuaan Kerapuhan suhu rendah menyebabkan kebocoran
Penyegelan dinamis Toleran terhadap getaran kendaraan (akselerasi 20g, 2000Hz) Keausan gerakan mikro pada cincin penyegel menyebabkan kebocoran
Perlindungan keselamatan Toleransi jangka pendek terhadap suhu tinggi >150℃ selama pelarian termal Dekomposisi material menyebabkan percikan cairan pendingin
Perlindungan lingkungan Tidak ada presipitasi minyak silikon, sesuai dengan peraturan REACH UE Presipitasi mencemari sirkuit sistem manajemen baterai
2. Inovasi material: dari karet dasar hingga material fungsional komposit
1. Perbandingan pemilihan material matriks
Jenis material Tingkat pembengkakan volume (70℃×168h) Ketahanan suhu rendah (-40℃) Toleransi pelarian termal
Nitril terhidrogenasi (HNBR) 3%~5% Baik (Tg=-40℃) 150℃ terus menerus ≤30 menit
Karet Fluor (FKM) 1%~3% Buruk (Tg=-15℃) 180℃ terus menerus ≤15 menit
Karet perfluoroeter (FFKM) ＜0,5% Sedang (Tg=-25℃) 200℃ terus menerus ≤10 menit
Lapisan TPEE + fluorosilikon 2%~4% Sangat baik (Tg=-55℃) 160℃ terus menerus ≤5 menit
Solusi Xiaomi:
Bahan utama: kandungan akrilonitril tinggi HNBR (kandungan akrilonitril ≥34%), ketahanan minyak yang seimbang, dan elastisitas suhu rendah.
Modifikasi fungsional:
Pengisian nano boron nitrida (h-BN): meningkatkan konduktivitas termal (0,45→0,8 W/m·K), pembuangan panas yang seragam untuk mencegah panas berlebih lokal.
Pencangkokan permukaan resin fluorosilicone: membentuk lapisan hidrofobik (sudut kontak>110°) untuk mencegah korosi elektrokimia.
2. Perlindungan lingkungan dan peningkatan keselamatan
Formula bebas silikon: Gunakan plasticizer yang dimodifikasi polieter (seperti TOTM) untuk menggantikan minyak silikon yang mudah mengendap.
Desain tahan api: Tambahkan penghambat api aluminium hidroksida (Al(OH)₃), indeks oksigen > 32% (UL94 V-0).
III. Desain struktural: keseimbangan antara keandalan penyegelan dan efisiensi perakitan
1. Optimasi topologi struktur penyegelan
Jenis struktural Fitur Skenario aplikasi Xiaomi
Bibir ganda dengan penyimpanan energi pegas Bibir utama menyegel cairan pendingin, bibir tambahan mencegah debu, pegas mengimbangi keausan Pipa utama saluran masuk dan keluar baterai
Cincin-O penampang variabel Penampang asimetris (tebal di dalam dan tipis di luar), tahan terhadap deformasi fluktuasi tekanan Pipa cabang antara modul baterai
Rangka logam bertatahkan rangka SUS316L meningkatkan ketahanan ekstrusi (ketahanan tekanan > 5MPa) Sambungan flensa pompa pendingin
2. Desain ringan dan terintegrasi
Berdinding tipis: Ketebalan cincin penyegel berkurang dari 2,5 mm menjadi 1,8 mm (FEA memverifikasi distribusi tegangan yang seragam).
Proses pra-pelapisan: Cincin penyegel dilapisi terlebih dahulu dengan lem epoksi pengeras panas (diaktifkan pada suhu 120℃), dan waktu pemasangan dipersingkat hingga 70%.
Struktur anti-kesalahan: Katup aliran satu arah dengan cincin penyegel terintegrasi (nomor paten CN202310456789.X), perbedaan tekanan terbalik yang mengunci sendiri.
IV. Sistem verifikasi lingkungan ekstrem
1. Uji kompatibilitas kimia
Kondisi: larutan berair etilen glikol 50%, siklus 120℃×1000h
Persyaratan:
Tingkat perubahan volume: -3%~+5% (ISO 1817)
Tingkat retensi kekuatan tarik: >80% (standar kontrol internal Xiaomi)
2. Verifikasi getaran dan guncangan termal
Item uji Kondisi Kriteria penerimaan
Getaran mekanis 20~2000Hz, getaran sumbu XYZ selama 50 jam masing-masing Kebocoran <0,1g/jam (uji helium)
Pergantian suhu -40℃ (2 jam) →120℃ (2 jam), 100 siklus Deformasi permanen kompresi ≤20%
Simulasi pelarian termal Pemanasan lokal pada 150℃, uji gradien suhu cincin penyegel 10mm dari sumber panas <130℃
3. Verifikasi perlindungan IP67
Uji perendaman air: kedalaman air 1m, perendaman selama 30 menit, tidak ada kebocoran internal (GB/T 4208).
Keseimbangan tekanan udara: Cincin penyegel memiliki membran mikropermeabel bawaan (ePTFE) untuk menyeimbangkan perbedaan tekanan dan mencegah deformasi adsorpsi vakum.
5. Inovasi cerdas dan ketertelusuran
Sensor tertanam
Pengukur regangan mikro: memantau tekanan kompresi cincin segel, dan data dikirimkan ke BMS (sistem manajemen baterai) melalui BLE.
Logika peringatan kegagalan: memicu pengingat pemeliharaan saat stres turun >15% (sudah diterapkan dalam model Xiaomi SU7).
Sistem ketertelusuran blockchain
Setiap cincin segel diberi kode laser dengan ID unik untuk mencatat kumpulan material, parameter vulkanisasi, dan data uji.
Pengguna dapat menanyakan status masa pakai cincin segel melalui APP (seperti integral suhu-waktu kerja kumulatif).
VI. Benchmarking Industri dan Pengendalian Biaya
Parameter Perbandingan Biaya Industri Solusi Xiaomi Solusi Umum
Biaya Material HNBR+Nano Filler ￥8.5/buah FKM ￥12/buah -29%
Siklus Hidup 8 tahun/240.000 km 6 tahun/180.000 km +33%
Jam Kerja Perakitan 15 detik/buah (desain dengan lem pra-lapis) 45 detik/buah (lem berlapis secara manual) -67%
Kesimpulan
Desain cincin segel pendingin dari paket baterai otomotif Xiaomi mencerminkan integrasi mendalam dari inovasi material, presisi struktural, dan Internet of Things yang cerdas. Dari HNBR yang dimodifikasi dengan nano-boron nitrida hingga struktur anti-kesalahan lem pra-lapis, setiap detail secara langsung mengarah ke titik-titik masalah penyegelan kendaraan listrik – mempertahankan elastisitas dalam suhu dingin yang ekstrem hingga -40℃, memblokir risiko dalam pelarian termal pada suhu 150℃, dan mencapai "nol kebocoran" dalam siklus hidup 10 tahun. Di masa mendatang, dengan dipopulerkannya teknologi pengisian daya baterai ultra-cepat solid-state, suhu pendingin dapat melebihi 150°C, dan bahan penyegel akan berevolusi menuju komposit serat keramik/FFKM. Akumulasi Xiaomi di bidang pemantauan cerdas dapat menjadi parit teknisnya untuk mendefinisikan standar penyegelan generasi berikutnya.
Waktu posting: 03-Jun-2025