——Najlepsza konstrukcja chłodziwa na bazie glikolu etylenowego, ochrona IP67 i bezpieczeństwo przed niekontrolowanym wzrostem temperatury
W podstawowym systemie pojazdów elektrycznych, niezawodność uszczelnienia przewodu chłodzącego akumulatora jest bezpośrednio związana z wydajnością zarządzania temperaturą, bezpieczeństwem systemu i żywotnością pojazdu. Jako nowy gracz na rynku inteligentnych pojazdów elektrycznych, system chłodzenia akumulatora Xiaomi Auto wykorzystuje chłodziwo na bazie glikolu etylenowego (-40℃~120℃), a pierścień uszczelniający musi sprostać licznym wyzwaniom, takim jak korozja chemiczna, zmiany temperatury, wstrząsy wibracyjne i ochrona przed niekontrolowanym wzrostem temperatury. Niniejszy artykuł analizuje techniczne podstawy pierścienia uszczelniającego przewodu chłodzącego Xiaomi Auto w czterech wymiarach: materiałoznawstwa, innowacji konstrukcyjnych, standardów weryfikacji oraz inteligentnego projektowania.
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
Elastyczność w szerokim zakresie temperatur -40℃ niska temperatura zachowuje elastyczność, 120℃ odporność na starzenie Kruchość w niskiej temperaturze powoduje wycieki
Uszczelnienie dynamiczne Odporne na drgania pojazdu (przyspieszenie 20 g, 2000 Hz) Mikroskopijne zużycie pierścienia uszczelniającego powoduje wyciek
Zabezpieczenie 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 ≤30 min
Kauczuk fluorowy (FKM) 1%~3% Słaba (Tg=-15℃) 180℃ ciągła ≤15 min
Kauczuk perfluoroeterowy (FFKM) ＜0,5% Średni (Tg=-25℃) 200℃ ciągły ≤10 min
TPEE + powłoka fluorosilikonowa 2%~4% Doskonała (Tg=-55℃) 160℃ ciągła ≤5 min
Rozwiązanie Xiaomi:
Materiał główny: wysoka zawartość akrylonitrylu HNBR (zawartość akrylonitrylu ≥34%), zrównoważona odporność na olej 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 zwilżenia >110°) w celu zapobiegania korozji elektrochemicznej.
2. Ochrona środowiska i poprawa bezpieczeństwa
Formuła bez silikonu: Aby zastąpić łatwo wytrącający się olej silikonowy, należy użyć modyfikowanego polieterem plastyfikatora (takiego jak TOTM).
Konstrukcja ognioodporna: Dodatek wodorotlenku glinu (Al(OH)₃) jako środka zmniejszającego palność, indeks tlenowy > 32% (UL94 V-0).
III. Projekt konstrukcyjny: równowaga między niezawodnością uszczelnienia a wydajnością montażu
1. Optymalizacja topologiczna konstrukcji uszczelniającej
Typ strukturalny Cechy Scenariusz zastosowania Xiaomi
Podwójna warga z magazynowaniem energii sprężynowej Główna warga uszczelnia chłodziwo, dodatkowa warga zapobiega przedostawaniu się kurzu, sprężyna kompensuje zużycie Główny przewód wlotowy i wylotowy akumulatora
Pierścień uszczelniający typu O o zmiennym przekroju Asymetryczny przekrój (gruby wewnątrz i cienki na zewnątrz), odporny na odkształcenia spowodowane wahaniami ciśnienia Rurociąg odgałęziający między modułami baterii
Metalowy szkielet z wkładką ze stali 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 MES zapewnia równomierny rozkład naprężeń).
Proces wstępnego powlekania: pierścień uszczelniający jest wstępnie powlekany klejem epoksydowym utwardzanym pod wpływem ciepła (aktywowanym w temperaturze 120°C), a czas montażu ulega skróceniu o 70%.
Konstrukcja zabezpieczająca przed błędami: Zintegrowany pierścień uszczelniający zaworu przepływowego jednokierunkowego (numer patentu CN202310456789.X), samoblokujący w przypadku odwrotnej różnicy ciśnień.
IV. System weryfikacji w ekstremalnych warunkach 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, wibracje w osiach X, Y, Z przez 50 godzin każda. Wyciek <0,1 g/h (test helowy)
Zmiana temperatury -40℃ (2h) →120℃ (2h), 100 cykli Trwałe odkształcenie ściskające ≤20%
Symulacja niekontrolowanego wzrostu temperatury Lokalne nagrzewanie w temperaturze 150°C, test gradientu temperatury pierścienia uszczelniającego w odległości 10 mm od źródła ciepła <130°C
3. Weryfikacja stopnia ochrony IP67
Test zanurzenia w wodzie: głębokość 1 m, zanurzenie na 30 minut, brak wewnętrznych przecieków (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 innowacja i możliwość śledzenia
Wbudowany czujnik
Mikroczujnik tensometryczny: monitoruje naprężenie ściskające pierścienia uszczelniającego, a dane są przesyłane do BMS (systemu zarządzania baterią) za pośrednictwem BLE.
Logika ostrzegania o awarii: wyzwól przypomnienie o konserwacji, gdy obciążenie spadnie o >15% (funkcja stosowana już w modelu Xiaomi SU7).
System śledzenia blockchain
Każdy pierścień uszczelniający ma laserowo zakodowany unikalny identyfikator, który umożliwia rejestrowanie partii materiału, parametrów wulkanizacji i danych testowych.
Użytkownicy mogą sprawdzić stan żywotności pierścienia uszczelniającego za pomocą aplikacji (np. skumulowaną całkę temperatury roboczej po czasie).
VI. Benchmarking branżowy i kontrola kosztów
Parametry rozwiązania 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 układu chłodzenia w akumulatorze samochodowym Xiaomi odzwierciedla głęboką integrację innowacji materiałowych, precyzji konstrukcyjnej i inteligentnego Internetu Rzeczy. Od modyfikowanego nanoazotku boru HNBR, po wstępnie powlekaną strukturę kleju zabezpieczającą przed błędami, każdy szczegół bezpośrednio wskazuje na problemy związane z uszczelnianiem pojazdów elektrycznych – zachowanie elastyczności w ekstremalnych temperaturach sięgających -40°C, zapobieganie ryzyku niekontrolowanego wzrostu temperatury przy 150°C i osiągnięcie „zerowego wycieku” w ciągu 10-letniego cyklu życia. W przyszłości, wraz z popularyzacją technologii ultraszybkiego ładowania akumulatorów półprzewodnikowych, temperatura płynu chłodzącego może przekroczyć 150°C, a materiały uszczelniające będą ewoluować w kierunku kompozytów z włókien ceramicznych/FFKM. Osiągnięcia Xiaomi w dziedzinie inteligentnego monitoringu mogą stać się jej techniczną fosą w definiowaniu standardów uszczelniania nowej generacji.
Czas publikacji: 03-06-2025