În sistemul de management termic al vehiculelor electrice, etanșarea conductelor de agent frigorific este tehnologia de bază pentru a asigura eficiența pompei de căldură, autonomia și siguranța mediului. Xiaomi Automobile utilizează un sistem avansat de pompă de căldură cu dioxid de carbon (R744) și un sistem dual de agent frigorific R1234yf. Etanșarea conductelor trebuie să atingă zero scurgeri pe tot parcursul vieții în intervalul de temperatură de la -40℃ la 150℃ și o presiune supercritică maximă de 300 bar. Acest articol analizează în profunzime progresul tehnologic al etanșării conductelor de agent frigorific de la Xiaomi din patru dimensiuni: știința materialelor, inovația structurală, monitorizarea inteligentă și tehnologia liniei de producție.
1. Provocări extreme ale garniturilor de etanșare pentru refrigerant
1. Caracteristicile mediului și condițiile de funcționare
Parametrii sistemului R1234yf Sistemul R744 (CO₂) Provocările etanșării sistemului
Presiune de lucru 35 bar (stare gazoasă) 100 bar (stare supercritică) Garnituri tradiționale Defecțiune la extrudare
Diametru molecular 0,42 nm 0,33 nm Risc ridicat de scurgeri prin permeabilitate (în special CO₂)
Cerințe de protecție a mediului GWP=1 GWP=1 Rată anuală de scurgere <0,5 g/an (standard UE)
Alternanță de temperatură -40℃~120℃ -40℃~150℃ Fragilitate a materialelor la temperaturi scăzute/Îmbătrânire la temperaturi ridicate
2. Puncte dificile din industrie
Efect de umflare R1234yf: Provoacă o expansiune volumică a cauciucului nitrilic (NBR) >30%, defectarea etanșării.
Permeație supercritică la CO₂: Permeabilitatea este de 10 ori mai mare decât cea a R134a la o presiune de 100 bar.
Oboseală la șoc termic: Diferența de temperatură se schimbă brusc în timpul încărcării rapide (-30℃→120℃/min), provocând extinderea fisurilor din cauciuc.
2. Sistem de materiale: proiectarea barierei moleculare
1. Selectarea materialului matriceal
Material R1234yf Rată de umflare Permeabilitate la CO₂ (g·mm/m²·d) Rezistență la temperatură Soluție Xiaomi
HNBR +18% 1200 -40℃~150℃ ✘ Eliminat
FKM (tip standard) +8% 850 -20℃~200℃ ✘ Fragilitate la temperatură scăzută
Cauciuc perfluoroeter (FFKM) +0,5% 90 -25℃~300℃ ✔ Etanșarea conductei principale
Strat compozit TPEE/PTFE +2% 45 -60℃~200℃ ✔ Etanșare rapidă a rosturilor
2. Tehnologie nano-îmbunătățită
Strat de barieră de grafen: 1,5% din greutatea grafenului funcționalizat este dispersat în FFKM, iar permeabilitatea este redusă cu încă 40%.
Acoperire cu sită moleculară MOF: la suprafață se dezvoltă o structură metalo-organică (cum ar fi ZIF-8), cu o dimensiune a porilor de 0,34 nm
III. Inovație structurală: de la etanșarea statică la rezistența dinamică la vibrații
1. Structură de etanșare la presiune înaltă
Tip structural Rezistență la presiune Locul de aplicare Xiaomi Punct de inovare
Etanșare metalică la capătul superior Flanșă de ieșire a compresorului 300 bar Pereche de frecare cu acoperire ceramică (Al₂O₃)
Inel triplu compozit cu buză 150 bar Interfață supapă de expansiune electronică Buză principală (FFKM) + arc de stocare a energiei + buză auxiliară rezistentă la șocuri
Clemă auto-strângătoare 100 bar Conector rapid pentru tub de aluminiu Inel de pre-strângere din aliaj cu memorie de formă (NiTi)
2. Design anti-uzură prin frecare
Texturarea suprafeței: Micro-gropituri gravate cu laser (diametru 50 μm, adâncime 10 μm) pentru depozitarea peliculei lubrifiante cu agent frigorific.
Burduf asimetric: Unghiul de ondulare al compensatorului de conductă este de 45°, iar tensiunea la vibrații este redusă cu 35% (măsurătoare reală NVH).
IV. Fabricație inteligentă și controlul proceselor
1. Procesul de producție a pieselor de etanșare
Tehnologie cheie de proces Control de precizie
Amestecare Controlul temperaturii mixerului intern ±1℃ (dispersie de grafen) Dispersie de umplutură > 95%
Vulcanizare prin turnare Vulcanizare la temperatură variabilă (170℃×5min→200℃×2h) Toleranță dimensională ±0,03mm
Tratament de suprafață Fluorurare cu plasmă (gaz CF₄) Energie de suprafață ≤18 mN/m
Detecție online Viziune artificială + Recunoaștere defecte prin inteligență artificială Rată de defecte <50 ppm
2. Procesul de asamblare a conductelor
Tehnologie de pre-acoperire: Inelul de etanșare este pre-acoperit cu fluorosilicon termorezistent (activat la 120℃) pentru a înlocui lipirea la fața locului.
Monitorizarea unghiului de strângere: Pistolul electric de strângere oferă feedback în timp real al tensiunii de asamblare pentru a preveni deformarea sub presiune excesivă.
V. Sistem inteligent de monitorizare a scurgerilor
1. Arhitectură de monitorizare pe mai multe niveluri
Nivel Soluție tehnică Rezolvarea scurgerilor
Corp inel de etanșare Senzor piezorezistiv cu peliculă subțire încorporat Fluctuație de presiune de 0,1 bar
Spectrul de absorbție în infraroșu al nodului de conductă (detecția vârfului caracteristic R1234yf) concentrație de 5 ppm
Comparație debitmetru masic pentru agent frigorific la nivel de sistem Scurgere anuală <2g trasabilă
2. Logica de avertizare în cloud
Diagramă
Cod
VI. Standarde de verificare și produse competitive
1. Test în mediu extrem
Șoc termic și termic: -40℃ (30min) → 150℃ (30min), 1000 cicluri, rată de scurgere <0,5g/an.
Sablare la înaltă presiune: test de presiune a apei de 450 bari (de 3 ori presiunea de lucru), fără extrudarea garniturilor.
Vibrații rutiere: simularea simulată a 300.000 de kilometri de spectru rutier, adâncimea microuzurii <0,05 mm.
2. Indicator de performanță în industrie
Parametri Soluția Xiaomi Soluția Tesla Media industriei
Permeabilitate la CO₂ 45g·mm/m²·d 68g·mm/m²·d >300g·mm/m²·d
Timp de asamblare 18 secunde/îmbinare 32 secunde/îmbinare 45 secunde/îmbinare
Rată de scurgere a sistemului 0,3 g/an 0,8 g/an 2,5 g/an
Concluzie
Tehnologia de etanșare a conductelor de agent frigorific auto Xiaomi realizează o etanșare pe viață în condiții supercritice de CO₂ prin bariera moleculară din cauciuc perfluoroeter, acoperirea bionică MOF și structura triplă a buzei compozite. Barierele sale tehnice nu constau doar în formula materialului, ci și în bucla închisă completă de fabricație inteligentă și monitorizare inteligentă - datele de presiune ale fiecărui inel de etanșare sunt încărcate în cloud în timp real, combinate cu spectroscopia în infraroșu și verificarea multiplă a debitmetrelor, riscul de scurgere fiind eliminat din fașă.
Data publicării: 04 iunie 2025