No sistema de gerenciamento térmico de veículos elétricos, a vedação da tubulação de refrigerante é a tecnologia central para garantir a eficiência da bomba de calor, a autonomia e a segurança ambiental. A Xiaomi Automobile utiliza uma bomba de calor de dióxido de carbono avançada (R744) e um sistema de refrigeração duplo R1234yf. A vedação da tubulação precisa atingir vazamento zero por toda a vida útil na faixa de temperatura de -40°C a 150°C e uma pressão supercrítica máxima de 300 Bar. Este artigo analisa profundamente o avanço tecnológico da vedação da tubulação de refrigerante da Xiaomi sob quatro dimensões: ciência dos materiais, inovação estrutural, monitoramento inteligente e tecnologia da linha de produção.
1. Desafios extremos das vedações de refrigerantes
1. Características do meio e condições de operação
Parâmetros R1234yf Sistema R744 (CO₂) Desafios de vedação do sistema
Pressão de trabalho 35 Bar (estado gasoso) 100 Bar (estado supercrítico) Falha de extrusão de vedações tradicionais
Diâmetro molecular 0,42 nm 0,33 nm Alto risco de vazamento por permeação (especialmente CO₂)
Requisitos de proteção ambiental GWP=1 GWP=1 Taxa de vazamento anual <0,5g/ano (padrão da UE)
Alternância de temperatura -40℃~120℃ -40℃~150℃ Fragilidade de materiais em baixa temperatura/Envelhecimento em alta temperatura
2. Pontos problemáticos da indústria
Efeito de inchaço do R1234yf: causa expansão do volume da borracha nitrílica (NBR) > 30%, falha da vedação.
Permeabilidade supercrítica de CO₂: a permeabilidade é 10 vezes maior que a do R134a a 100 bar de pressão.
Fadiga por choque térmico: a diferença de temperatura muda repentinamente durante o carregamento rápido (-30℃→120℃/min), causando a expansão das rachaduras da borracha.
2. Sistema de materiais: projeto de barreira molecular
1. Seleção do material da matriz
Material R1234yf Taxa de expansão Permeabilidade ao CO₂ (g·mm/m²·d) Resistência à temperatura Solução Xiaomi
HNBR +18% 1200 -40℃~150℃ ✘ Eliminado
FKM (tipo padrão) +8% 850 -20℃~200℃ ✘ Fragilização em baixa temperatura
Borracha de perfluoroéter (FFKM) +0,5% 90 -25℃~300℃ ✔ Vedação da tubulação principal
Camada composta de TPEE/PTFE +2% 45 -60℃~200℃ ✔ Vedação de juntas de liberação rápida
2. Tecnologia nano-aprimorada
Camada de barreira de grafeno: 1,5% em peso de grafeno funcionalizado é disperso em FFKM, e a permeabilidade é reduzida em outros 40%.
Revestimento de peneira molecular MOF: estrutura orgânica metálica (como ZIF-8) é cultivada na superfície, com um tamanho de poro de 0,34 nm
III. Inovação estrutural: da vedação estática à resistência dinâmica à vibração
1. Estrutura de vedação de alta pressão
Tipo estrutural Resistência à pressão Site de aplicação Xiaomi Ponto de inovação
Vedação de face final de metal Flange de saída do compressor de 300 Bar Par de fricção com revestimento cerâmico (Al₂O₃)
Anel de lábio composto triplo 150Bar Interface de válvula de expansão eletrônica Lábio principal (FFKM) + mola de armazenamento de energia + lábio auxiliar à prova de choque
Grampo autoapertável 100Bar Conector rápido para tubo de alumínio Anel de pré-aperto em liga com memória de forma (NiTi)
2. Design de desgaste anti-atrito
Texturização de superfície: micro-poços gravados a laser (diâmetro de 50 μm, profundidade de 10 μm) para armazenar filme lubrificante de refrigerante.
Fole assimétrico: O ângulo de ondulação do compensador da tubulação é de 45°, e o estresse de vibração é reduzido em 35% (medição real de NVH).
IV. Fabricação inteligente e controle de processos
1. Processo de produção de peças de vedação
Tecnologia de chave de processo Controle de precisão
Mistura Controle de temperatura do misturador interno ±1℃ (dispersão de grafeno) Dispersão de enchimento > 95%
Vulcanização de moldagem Vulcanização de temperatura variável (170℃×5min→200℃×2h) Tolerância dimensional ±0,03mm
Tratamento de superfície Fluoração de plasma (gás CF₄) Energia de superfície ≤18mN/m
Detecção on-line Visão de máquina + reconhecimento de defeitos por IA Taxa de defeitos <50 ppm
2. Processo de montagem do gasoduto
Tecnologia de pré-revestimento: O anel de vedação é pré-revestido com fluorosilicone termoendurecível (ativado a 120°C) para substituir a colagem no local.
Monitoramento do ângulo de torque: a pistola de aperto elétrica fornece feedback em tempo real da tensão de montagem para evitar deformação por sobrepressão.
V. Sistema inteligente de monitoramento de vazamentos
1. Arquitetura de monitoramento multinível
Nível Solução técnica Resolução de vazamentos
Corpo do anel de vedação Sensor piezoresistivo de película fina incorporado Flutuação de pressão de 0,1 Bar
Espectro de absorção infravermelho do nó do pipeline (detecção de pico característico R1234yf) concentração de 5 ppm
Comparação do medidor de vazão mássica de refrigerante em nível de sistema Vazamento anual <2g rastreável
2. Lógica de alerta de nuvem
Gráfico
Código
VI. Padrões de verificação e produtos competitivos
1. Teste em ambiente extremo
Choque quente e frio: -40℃ (30 min) → 150℃ (30 min), 1000 ciclos, taxa de vazamento <0,5 g/ano.
Jateamento de alta pressão: teste de pressão de água de 450 Bar (3 vezes a pressão de trabalho), sem extrusão de vedações.
Vibração da estrada: o banco simula 300.000 quilômetros de espectro de estrada, profundidade de microdesgaste <0,05 mm.
2. Referência de desempenho da indústria
Parâmetros Solução Xiaomi Solução Tesla Média da indústria
Permeabilidade de CO₂ 45g·mm/m²·d 68g·mm/m²·d ＞300g·mm/m²·d
Tempo de montagem 18 segundos/junta 32 segundos/junta 45 segundos/junta
Taxa de vazamento do sistema 0,3g/ano 0,8g/ano 2,5g/ano
Conclusão
A tecnologia de vedação de tubulações de refrigerante automotivo da Xiaomi proporciona vedação duradoura em condições supercríticas de CO₂ por meio de barreira molecular de borracha perfluoroéter, revestimento biônico MOF e estrutura de lábio composto triplo. Suas barreiras técnicas não estão apenas na fórmula do material, mas também no circuito fechado completo de fabricação e monitoramento inteligentes – os dados de pressão de cada anel de vedação são enviados para a nuvem em tempo real, combinados com espectroscopia infravermelha e múltiplas verificações de medidores de vazão, eliminando o risco de vazamento pela raiz.
Horário da publicação: 04/06/2025