——Den ultimata designen för etylenglykolbaserat kylvätskesystem, IP67-skydd och termisk rusningssäkerhet
I kärnsystemet för elfordon är tätningssäkerheten hos batteriets kylvätskeledning direkt relaterad till värmehanteringens effektivitet, systemsäkerhet och fordonets livslängd. Som en ny kraft inom smarta elfordon använder Xiaomi Autos kylsystem för batteripaket etylenglykolbaserat kylvätska (-40 ℃ ~ 120 ℃), och tätningsringen måste hantera flera utmaningar som kemisk korrosion, temperaturförändringar, vibrationschocker och termiskt rusningsskydd. Den här artikeln analyserar den tekniska kärnan i Xiaomi Autos tätningsring för kylvätskeledning utifrån fyra dimensioner: materialvetenskap, strukturell innovation, verifieringsstandarder och intelligent design.
1. Tekniska utmaningar under tuffa arbetsförhållanden
Utmaningsdimensioner Specifika krav Branschens smärtpunkter
Kemisk kompatibilitet Beständig mot vattenlösning av etylenglykol (volymsvällningshastighet <5 %) Vanlig NBR-svällning >20 %, tätningsfel
Elasticitet vid brett temperaturområde -40℃ låg temperatur bibehåller elasticiteten, 120℃ anti-aging Låg temperatursprödhet orsakar läckage
Dynamisk tätning Tolerant mot fordonsvibrationer (20 g acceleration, 2000 Hz) Mikrorörelseslitage av tätningsringen orsakar läckage
Säkerhetsskydd Kortvarig tolerans mot höga temperaturer >150 ℃ vid termisk rusning Materialnedbrytning orsakar stänk av kylvätska
Miljöskydd Ingen utfällning av silikonolja, i enlighet med EU:s REACH-föreskrifter. Utfällningar förorenar batterihanteringssystemets krets.
2. Materialinnovation: från basiskt gummi till kompositfunktionella material
1. Jämförelse av val av matrismaterial
Materialtyp Volymsvällningshastighet (70℃×168h) Låg temperaturbeständighet (-40℃) Termisk rusningstolerans
Hydrogenerad nitril (HNBR) 3%~5% Bra (Tg=-40℃) 150℃ kontinuerlig ≤30min
Fluorgummi (FKM) 1%~3% Dålig (Tg=-15℃) 180℃ kontinuerlig ≤15min
Perfluoretergummi (FFKM) <0,5 % Medium (Tg = -25 ℃) 200 ℃ kontinuerlig ≤10 min
TPEE+fluorosilikonbeläggning 2%~4% Utmärkt (Tg=-55℃) 160℃ kontinuerlig ≤5min
Xiaomi-lösning:
Huvudmaterial: HNBR med hög akrylnitrilhalt (akrylnitrilhalt ≥34 %), balanserad oljebeständighet och lågtemperaturelasticitet.
Funktionell modifiering:
Nanobornitrid (h-BN) fyllning: förbättrad värmeledningsförmåga (0,45→0,8 W/m·K), jämn värmeavledning för att förhindra lokal överhettning.
Ytbehandling av fluorosilikonharts: bildar ett hydrofobt lager (kontaktvinkel > 110°) för att förhindra elektrokemisk korrosion.
2. Miljöskydd och säkerhetsförbättring
Silikonfri formel: Använd polyetermodifierad mjukgörare (t.ex. TOTM) för att ersätta lättfällbar silikonolja.
Flamskyddsdesign: Tillsätt flamskyddsmedel av aluminiumhydroxid (Al(OH)₃), syreindex > 32 % (UL94 V-0).
III. Strukturell design: balans mellan tätningssäkerhet och monteringseffektivitet
1. Topologisk optimering av tätningsstrukturen
Strukturell typ Funktioner Xiaomi applikationsscenario
Dubbel läpp med fjäderenergilagring Huvudläpp tätar kylvätska, hjälpläpp förhindrar damm, fjäder kompenserar för slitage Batteriets inlopp och utlopp huvudledning
O-ring med variabelt tvärsnitt Asymmetriskt tvärsnitt (tjock insida och tunn utsida), motståndskraftig mot tryckfluktuationer och deformation Grenrör mellan batterimoduler
Metallskelett med inläggningar av SUS316L förbättrar extruderingsmotståndet (tryckmotstånd > 5 MPa) Flänsanslutning för kylvätskepumpen
2. Lätt och integrerad design
Tunnväggig: Tätningsringens tjocklek minskas från 2,5 mm till 1,8 mm (FEA verifierar jämn spänningsfördelning).
Förbeläggningsprocess: Tätningsringen är förbelagd med värmehärdande epoxilim (aktiverat vid 120 ℃), vilket förkortar installationstiden med 70 %.
Felsäker struktur: Integrerad tätningsring i envägsventil (patentnummer CN202310456789.X), självlåsande för omvänd tryckskillnad.
IV. Verifieringssystem för extrema miljöer
1. Kemisk kompatibilitetstest
Villkor: 50 % etylenglykollösning i vatten, 120 ℃ × 1000 timmars cykel
Krav:
Volymförändringshastighet: -3%~+5% (ISO 1817)
Draghållfasthetsgrad: >80 % (Xiaomi intern kontrollstandard)
2. Verifiering av vibrationer och termisk chock
Testpunkter Villkor Godkännandekriterier
Mekanisk vibration 20~2000Hz, XYZ-axelvibration i 50 timmar vardera Läckage <0,1g/h (heliumtest)
Temperaturväxling -40℃ (2h) → 120℃ (2h), 100 cykler Kompression, permanent deformation ≤20%
Termisk rusningssimulering Lokal uppvärmning vid 150 ℃, tätningsringens temperaturgradienttest 10 mm från värmekällan <130 ℃
3. Verifiering av IP67-skydd
Vattendoppningstest: 1 m vattendjup, nedsänkning i 30 minuter, inget internt läckage (GB/T 4208).
Lufttrycksbalans: Tätningsringen har ett inbyggt mikropermeabelt membran (ePTFE) för att balansera tryckskillnaden och förhindra deformation genom vakuumadsorption.
5. Intelligent och spårbar innovation
Inbyggd sensor
Mikrotöjningsmätare: övervakar tätningsringens kompressionsspänning och data överförs till BMS (batterihanteringssystem) via BLE.
Felvarningslogik: utlöser underhållspåminnelse när belastningen sjunker med >15 % (redan tillämpad på Xiaomi SU7-modellen).
Blockkedjespårbarhetssystem
Varje tätningsring är laserkodad med ett unikt ID för att registrera materialbatch, vulkaniseringsparametrar och testdata.
Användare kan fråga om tätningsringens livslängd via appen (t.ex. kumulativ arbetstemperatur-tid-integral).
VI. Branschanalys och kostnadskontroll
Parametrar Xiaomi-lösning Bransch Mainstream-lösning Kostnadsjämförelse
Materialkostnad HNBR+Nanofyllmedel 8,5 ¥/styck FKM 12 ¥/styck -29 %
Livscykel 8 år/240 000 km 6 år/180 000 km +33 %
Montering Arbetstimmar 15 sekunder/styck (förbelagd limkonstruktion) 45 sekunder/styck (manuellt belagd limkonstruktion) -67%
Slutsats
Utformningen av kylvätsketätningsringen i Xiaomis bilbatteripaket återspeglar den djupa integrationen av materialinnovation, strukturell precision och intelligenta sakernas internet. Från nano-bornitridmodifierad HNBR till förbelagd lim-felsäkrande struktur, pekar varje detalj direkt på smärtpunkterna vid tätning av elfordon – att bibehålla elasticitet i den stränga kylan på -40 ℃, blockera risker för termisk rusning vid 150 ℃ och uppnå "noll läckage" inom en 10-årig livscykel. I framtiden, med populariseringen av ultrasnabbladdningsteknik för solid state-batterier, kan kylvätsketemperaturen överstiga 150 °C, och tätningsmaterialen kommer att utvecklas mot keramiska fibrer/FFKM-kompositer. Xiaomis ansamling inom smart övervakning kan bli dess tekniska vallgrav för att definiera nästa generations tätningsstandarder.
Publiceringstid: 3 juni 2025