——Najlepsza konstrukcja chłodziwa na bazie glikolu etylenowego, ochrona IP67 i bezpieczeństwo przed niekontrolowanym wzrostem temperatury
W podstawowym systemie pojazdów elektrycznych niezawodność uszczelnienia przewodu chłodziwa akumulatora jest bezpośrednio związana z wydajnością zarządzania termicznego, bezpieczeństwem systemu i żywotnością pojazdu. Jako nowa siła w dziedzinie inteligentnych pojazdów elektrycznych, system chłodzenia akumulatora Xiaomi Auto wykorzystuje chłodziwo na bazie glikolu etylenowego (-40℃~120℃), a pierścień uszczelniający musi radzić sobie z wieloma wyzwaniami, takimi jak korozja chemiczna, zmiany temperatury, wstrząsy wibracyjne i ochrona przed niekontrolowanym wzrostem temperatury. W tym artykule analizuje się techniczne jądro pierścienia uszczelniającego przewodu chłodziwa Xiaomi Auto w czterech wymiarach: nauka o materiałach, innowacja konstrukcyjna, standardy weryfikacji i inteligentny projekt.
1. Wyzwania techniczne w trudnych warunkach pracy
Wymiary wyzwań Wymagania szczegółowe Problemy branżowe
Zgodność chemiczna Odporność na wodny roztwór glikolu etylenowego (stopień pęcznienia objętościowego <5%) Zwykłe pęcznienie NBR >20%, uszkodzenie uszczelnienia
Szeroki zakres elastyczności temperaturowej -40℃ niska temperatura utrzymuje elastyczność, 120℃ odporność na starzenie Kruchość w niskiej temperaturze powoduje wyciek
Uszczelnienie dynamiczne Odporne na drgania pojazdu (przyspieszenie 20 g, 2000 Hz) Mikroruchowe zużycie pierścienia uszczelniającego powoduje wyciek
Ochrona bezpieczeństwa Krótkotrwała tolerancja na wysoką temperaturę >150℃ podczas niekontrolowanego wzrostu temperatury Rozkład materiału powoduje rozpryskiwanie się chłodziwa
Ochrona środowiska Brak wytrącania się oleju silikonowego, zgodnie z przepisami UE REACH Osady zanieczyszczają obwód układu zarządzania akumulatorem
2. Innowacje materiałowe: od podstawowej gumy do kompozytowych materiałów funkcjonalnych
1. Porównanie doboru materiału matrycowego
Typ materiału Szybkość pęcznienia objętościowego (70℃×168h) Odporność na niskie temperatury (-40℃) Tolerancja niekontrolowanego wzrostu temperatury
Nitryl uwodorniony (HNBR) 3%~5% Dobry (Tg=-40℃) 150℃ ciągły ≤30min
Guma fluorowa (FKM) 1%~3% Słaba (Tg=-15℃) 180℃ ciągła ≤15min
Kauczuk perfluoroeterowy (FFKM) ＜0,5% Średni (Tg=-25℃) 200℃ ciągły ≤10min
Powłoka TPEE + fluorosilikon 2%~4% Doskonała (Tg=-55℃) 160℃ ciągła ≤5min
Rozwiązanie Xiaomi:
Materiał główny: wysoka zawartość akrylonitrylu HNBR (zawartość akrylonitrylu ≥34%), zrównoważona odporność na oleje i elastyczność w niskich temperaturach.
Modyfikacja funkcjonalna:
Wypełnienie nanoazotkiem boru (h-BN): poprawia przewodność cieplną (0,45→0,8 W/m·K), równomierne rozpraszanie ciepła zapobiegające lokalnemu przegrzaniu.
Szczepienie powierzchni żywicą fluorosilikonową: utworzenie warstwy hydrofobowej (kąt zwilżania >110°) zapobiegającej korozji elektrochemicznej.
2. Ochrona środowiska i poprawa bezpieczeństwa
Formuła bez silikonu: W celu zastąpienia łatwo wytrącającego się oleju silikonowego należy użyć modyfikowanego polieterem plastyfikatora (np. TOTM).
Konstrukcja zmniejszająca palność: Dodano wodorotlenek glinu (Al(OH)₃), środek zmniejszający palność, indeks tlenowy > 32% (UL94 V-0).
III. Projekt konstrukcyjny: równowaga między niezawodnością uszczelnienia a wydajnością montażu
1. Topologiczna optymalizacja konstrukcji uszczelniającej
Typ strukturalny Cechy Scenariusz zastosowania Xiaomi
Podwójna warga ze sprężynowym magazynem energii Główna warga uszczelnia chłodziwo, dodatkowa warga zapobiega przedostawaniu się kurzu, sprężyna kompensuje zużycie Główny przewód wlotowy i wylotowy akumulatora
Pierścień uszczelniający o zmiennym przekroju Asymetryczny przekrój (gruby wewnątrz i cienki na zewnątrz), odporny na odkształcenia spowodowane wahaniami ciśnienia Rurociąg odgałęziony między modułami baterii
Metalowy szkielet inkrustowany Szkielet SUS316L zwiększa odporność na wytłaczanie (odporność na ciśnienie > 5 MPa) Połączenie kołnierzowe pompy chłodziwa
2. Lekka i zintegrowana konstrukcja
Cienkościenne: grubość pierścienia uszczelniającego została zmniejszona z 2,5 mm do 1,8 mm (analiza elementów skończonych zapewnia równomierny rozkład naprężeń).
Proces wstępnego powlekania: Pierścień uszczelniający jest wstępnie powlekany klejem epoksydowym utwardzanym pod wpływem ciepła (aktywowanym w temperaturze 120℃), a czas montażu ulega skróceniu o 70%.
Struktura zabezpieczająca przed błędami: Zintegrowany pierścień uszczelniający zaworu przepływowego jednokierunkowego (numer patentu CN202310456789.X), samoblokujący w przypadku odwrotnej różnicy ciśnień.
IV. System weryfikacji ekstremalnych warunków środowiskowych
1. Test zgodności chemicznej
Warunki: 50% wodny roztwór glikolu etylenowego, cykl 120℃×1000h
Wymagania:
Szybkość zmiany objętości: -3%~+5% (ISO 1817)
Wskaźnik utrzymania wytrzymałości na rozciąganie: >80% (standard kontroli wewnętrznej Xiaomi)
2. Weryfikacja odporności na wibracje i wstrząsy termiczne
Pozycje testowe Warunki Kryteria akceptacji
Wibracje mechaniczne 20~2000 Hz, drgania osi X, Y, Z przez 50 godzin każda. Nieszczelność <0,1 g/h (test helowy)
Zmiana temperatury -40℃ (2h) →120℃ (2h), 100 cykli Trwała deformacja ściskająca ≤20%
Symulacja ucieczki cieplnej Lokalne ogrzewanie przy 150℃, test gradientu temperatury pierścienia uszczelniającego 10 mm od źródła ciepła <130℃
3. Weryfikacja ochrony IP67
Test zanurzenia w wodzie: głębokość 1 m, zanurzenie na 30 minut, brak wewnętrznego przecieku (GB/T 4208).
Równowaga ciśnienia powietrza: Pierścień uszczelniający ma wbudowaną mikroprzepuszczalną membranę (ePTFE), która równoważy różnicę ciśnień i zapobiega odkształceniom spowodowanym adsorpcją próżniową.
5. Inteligentna i śledzona innowacja
Wbudowany czujnik
Mikroczujnik tensometryczny: monitoruje naprężenie ściskające pierścienia uszczelniającego, a dane są przesyłane do BMS (systemu zarządzania akumulatorem) za pośrednictwem BLE.
Logika ostrzegania o awarii: wyzwól przypomnienie o konserwacji, gdy naprężenie spadnie o >15% (funkcja stosowana już w modelu Xiaomi SU7).
System śledzenia blockchain
Każdy pierścień uszczelniający posiada laserowo zakodowany unikalny identyfikator, który rejestruje partię materiału, parametry wulkanizacji i dane testowe.
Użytkownicy mogą sprawdzić stan żywotności pierścienia uszczelniającego za pomocą aplikacji (np. skumulowaną całkę temperatury roboczej i czasu).
VI. Benchmarking przemysłu i kontrola kosztów
Parametry Rozwiązanie Xiaomi Branża Rozwiązanie głównego nurtu Porównanie kosztów
Koszt materiału HNBR + wypełniacz Nano 8,5 ￥/sztuka FKM 12 ￥/sztuka -29%
Cykl życia 8 lat/240 000 km 6 lat/180 000 km +33%
Godziny pracy przy montażu 15 sekund/sztukę (konstrukcja z klejem nakładanym wstępnie) 45 sekund/sztukę (klej nakładany ręcznie) -67%
Wniosek
Konstrukcja pierścienia uszczelniającego chłodziwa akumulatora samochodowego Xiaomi odzwierciedla głęboką integrację innowacji materiałowych, precyzji konstrukcyjnej i inteligentnego Internetu rzeczy. Od modyfikowanego nanoazotku boru HNBR po wstępnie powlekaną strukturę zabezpieczającą przed błędami kleju, każdy szczegół bezpośrednio wskazuje na punkty zapalne uszczelnienia pojazdu elektrycznego – utrzymanie elastyczności w ekstremalnie niskich temperaturach -40℃, blokowanie ryzyka niekontrolowanego wzrostu temperatury przy 150℃ i osiągnięcie „zerowego wycieku” w ciągu 10-letniego cyklu życia. W przyszłości, wraz z popularyzacją technologii ultraszybkiego ładowania akumulatorów półprzewodnikowych, temperatura chłodziwa może przekroczyć 150°C, a materiały uszczelniające będą ewoluować w kierunku kompozytów z włókien ceramicznych/FFKM. Akumulacja Xiaomi w dziedzinie inteligentnego monitorowania może stać się jej techniczną fosą do definiowania następnej generacji standardów uszczelniania.
Czas publikacji: 03-06-2025