——Идеальная конструкция для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля, степень защиты IP67 и защита от теплового разгона
В базовой системе электромобилей надежность уплотнения трубопровода охлаждающей жидкости аккумуляторной батареи напрямую связана с эффективностью терморегулирования, безопасностью системы и сроком службы транспортного средства. Как новая сила в области интеллектуальных электромобилей, система охлаждения аккумуляторной батареи Xiaomi Auto использует охлаждающую жидкость на основе этиленгликоля (-40℃~120℃), а уплотнительное кольцо должно справляться с множеством проблем, таких как химическая коррозия, изменения температуры, вибрационный удар и защита от теплового разгона. В этой статье анализируется техническая основа уплотнительного кольца трубопровода охлаждающей жидкости Xiaomi Auto с четырех сторон: материаловедение, структурные инновации, стандарты проверки и интеллектуальный дизайн.
1. Технические проблемы в тяжелых условиях работы
Размеры проблемы Конкретные требования Болевые точки отрасли
Химическая совместимость Устойчив к водному раствору этиленгликоля (объемная скорость набухания <5%) Обычное набухание NBR >20%, нарушение герметичности
Широкий диапазон температур эластичности -40℃ низкая температура сохраняет эластичность, 120℃ противостоит старению Низкотемпературная хрупкость вызывает утечку
Динамическое уплотнение Устойчивость к вибрации транспортного средства (ускорение 20g, 2000 Гц) Микродвижущийся износ уплотнительного кольца приводит к утечке
Безопасность Кратковременная устойчивость к высоким температурам >150℃ во время теплового разгона Разложение материала приводит к разбрызгиванию охлаждающей жидкости
Защита окружающей среды Отсутствие осадков силиконового масла, в соответствии с нормами ЕС REACH Осадки загрязняют контур системы управления аккумулятором
2. Инновации в области материалов: от базовой резины до композитных функциональных материалов
1. Сравнение выбора материала матрицы
Тип материала Скорость объемного набухания (70℃×168ч) Устойчивость к низким температурам (-40℃) Устойчивость к тепловому разгону
Гидрогенизированный нитрил (HNBR) 3%~5% Хорошая (Tg=-40℃) 150℃ непрерывно ≤30мин
Фторкаучук (FKM) 1%~3% Плохо (Tg=-15℃) 180℃ непрерывно ≤15мин
Перфторэфирный каучук (FFKM) <0,5% Средняя (Tg=-25℃) 200℃ непрерывно ≤10мин
TPEE+фторсиликоновое покрытие 2%~4% Отлично (Tg=-55℃) 160℃ непрерывно ≤5мин
Решение Xiaomi:
Основной материал: HNBR с высоким содержанием акрилонитрила (содержание акрилонитрила ≥34%), сбалансированная маслостойкость и эластичность при низких температурах.
Функциональная модификация:
Заполнение нанонитридом бора (h-BN): улучшение теплопроводности (0,45→0,8 Вт/м·К), равномерное рассеивание тепла для предотвращения локального перегрева.
Поверхностная прививка фторсиликоновой смолы: формирование гидрофобного слоя (контактный угол>110°) для предотвращения электрохимической коррозии.
2. Защита окружающей среды и повышение безопасности
Формула без силикона: используйте модифицированный полиэфиром пластификатор (например, TOTM) для замены легко осаждающегося силиконового масла.
Огнестойкая конструкция: добавьте огнестойкий гидроксид алюминия (Al(OH)₃), кислородный индекс > 32% (UL94 V-0).
III.Конструктивное проектирование: баланс между надежностью герметизации и эффективностью сборки
1. Топологическая оптимизация уплотнительной конструкции
Конструктивный тип Особенности Сценарий применения Xiaomi
Двойная кромка с пружинным энергоаккумулятором Основная кромка герметизирует охлаждающую жидкость, вспомогательная кромка предотвращает попадание пыли, пружина компенсирует износ Главный трубопровод входа и выхода аккумуляторной батареи
Уплотнительное кольцо переменного сечения Асимметричное сечение (толстое внутри и тонкое снаружи), устойчивое к деформации при колебаниях давления Ответвление трубопровода между модулями батареи
Металлический каркас, инкрустированный каркасом SUS316L, повышает устойчивость к экструзии (сопротивление давлению > 5 МПа) Фланцевое соединение насоса охлаждающей жидкости
2. Легкая и интегрированная конструкция
Тонкостенные: толщина уплотнительного кольца уменьшена с 2,5 мм до 1,8 мм (метод конечноэлементного анализа подтверждает равномерное распределение напряжений).
Процесс предварительного покрытия: Уплотнительное кольцо предварительно покрывается термоотверждаемым эпоксидным клеем (активируется при 120 ℃), и время установки сокращается на 70%.
Конструкция, исключающая ошибки: встроенное уплотнительное кольцо одностороннего клапана (патент № CN202310456789.X), самоблокировка при обратном перепаде давления.
IV.Система проверки экстремальных условий
1. Тест на химическую совместимость
Условия: 50% водный раствор этиленгликоля, цикл 120℃×1000 ч.
Требования:
Скорость изменения объема: -3%~+5% (ISO 1817)
Коэффициент сохранения прочности на разрыв: >80% (внутренний стандарт контроля Xiaomi)
2. Проверка на вибрацию и термоудары
Тестовые элементы Условия Критерии приемки
Механическая вибрация 20~2000 Гц, вибрация по осям XYZ в течение 50 часов каждая Утечка <0,1 г/ч (испытание гелием)
Изменение температуры -40℃ (2ч) →120℃ (2ч), 100 циклов Остаточная деформация сжатия ≤20%
Моделирование теплового разгона Локальный нагрев при 150 ℃, испытание градиента температуры уплотнительного кольца на расстоянии 10 мм от источника тепла <130 ℃
3. Проверка степени защиты IP67
Испытание на погружение в воду: глубина воды 1 м, погружение на 30 минут, отсутствие внутренней утечки (GB/T 4208).
Баланс давления воздуха: уплотнительное кольцо имеет встроенную микропроницаемую мембрану (ePTFE) для балансировки разницы давления и предотвращения деформации, вызванной вакуумной адсорбцией.
5. Интеллектуальные и прослеживаемые инновации
Встроенный датчик
Микротензометр: контролирует напряжение сжатия уплотнительного кольца, данные передаются в BMS (систему управления аккумуляторными батареями) через BLE.
Логика предупреждения о сбоях: активация напоминания о необходимости технического обслуживания при падении напряжения более чем на 15% (уже реализовано в модели Xiaomi SU7).
Система отслеживания блокчейна
Каждое уплотнительное кольцо имеет лазерный код с уникальным идентификатором для регистрации партии материала, параметров вулканизации и данных испытаний.
Пользователи могут запросить информацию о состоянии срока службы уплотнительного кольца через приложение (например, кумулятивный интеграл рабочей температуры по времени).
VI. Сравнительный анализ отрасли и контроль затрат
Параметры Решение Xiaomi Отрасль Основное Решение Сравнение Стоимости
Стоимость материала HNBR+Nano Filler ¥8.5/шт FKM ¥12/шт -29%
Жизненный цикл 8 лет/240 000 км 6 лет/180 000 км +33%
Сборка. Человеко-часы 15 секунд/деталь (конструкция с предварительно нанесенным клеем) 45 секунд/деталь (ручное нанесение клея) -67%
Заключение
Конструкция уплотнительного кольца охлаждающей жидкости автомобильного аккумуляторного блока Xiaomi отражает глубокую интеграцию инноваций в области материалов, структурной точности и интеллектуального Интернета вещей. От модифицированного нано-нитридом бора HNBR до предварительно нанесенной клеевой конструкции, защищающей от ошибок, каждая деталь напрямую указывает на болевые точки герметизации электромобиля — сохранение эластичности при суровых морозах -40 ℃, блокирование рисков теплового разгона при 150 ℃ и достижение «нулевой утечки» в течение 10-летнего жизненного цикла. В будущем, с популяризацией технологии сверхбыстрой зарядки твердотельных аккумуляторов, температура охлаждающей жидкости может превысить 150 °C, а уплотнительные материалы будут развиваться в сторону композитов из керамического волокна/FFKM. Накопления Xiaomi в области интеллектуального мониторинга могут стать ее техническим рвом для определения следующего поколения стандартов герметизации.
Время публикации: 03.06.2025