No sistema de gerenciamento térmico de veículos elétricos, a vedação das tubulações de refrigerante é a tecnologia essencial para garantir a eficiência da bomba de calor, a autonomia e a segurança ambiental. A Xiaomi Automobile utiliza uma avançada bomba de calor de dióxido de carbono (R744) e um sistema de refrigerante duplo com R1234yf. A vedação das tubulações precisa atingir zero vazamentos ao longo de toda a vida útil do equipamento, na faixa de temperatura de -40 °C a 150 °C e sob uma pressão supercrítica máxima de 300 bar. Este artigo analisa em profundidade o avanço tecnológico da vedação das tubulações de refrigerante da Xiaomi sob quatro perspectivas: ciência dos materiais, inovação estrutural, monitoramento inteligente e tecnologia de linha de produção.
1. Desafios extremos das vedações para refrigerantes
1. Características do Meio e Condições de Operação
Parâmetros do sistema R1234yf e do sistema R744 (CO₂) - Desafios de vedação
Pressão de trabalho: 35 bar (estado gasoso) / 100 bar (estado supercrítico). Vedações tradicionais: falha por extrusão.
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 a baixas temperaturas/Envelhecimento a altas temperaturas
2. Principais dificuldades do setor
Efeito de expansão do R1234yf: Causa expansão volumétrica da borracha nitrílica (NBR) superior a 30%, levando à falha da vedação.
Permeação supercrítica de CO₂: A permeabilidade é 10 vezes maior que a do R134a a uma pressão de 100 bar.
Fadiga por choque térmico: A diferença de temperatura muda repentinamente durante o carregamento rápido (-30℃→120℃/min), fazendo com que as rachaduras na borracha se expandam.
2. Sistema de materiais: projeto de barreira molecular
1. Seleção do material da matriz
Material R1234yf Taxa de inchamento 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 a baixas temperaturas
Borracha de perfluoroéter (FFKM) +0,5% 90 -25℃~300℃ ✔ Vedação da tubulação principal
Camada composta de TPEE/PTFE +2% 45 -60℃~200℃ ✔ Vedação de junta 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 mais 40%.
Revestimento de peneira molecular MOF: uma estrutura metalorgânica (como o ZIF-8) é depositada na superfície, com um tamanho de poro de 0,34 nm.
III. Inovação estrutural: da vedação estática à resistência à vibração dinâmica
1. Estrutura de vedação de alta pressão
Tipo estrutural Resistência à pressão Site de aplicação Xiaomi Ponto de inovação
Vedação metálica frontal, flange de saída do compressor de 300 bar, par de fricção com revestimento cerâmico (Al₂O₃).
Anel labial triplo composto de 150 bar com interface para válvula de expansão eletrônica. Lábio principal (FFKM) + mola de armazenamento de energia + lábio auxiliar antichoque.
Abraçadeira autoajustável 100Bar Conector rápido para tubo de alumínio Anel de pré-aperto em liga com memória de forma (NiTi)
2. Design antidesgaste por fricção
Texturização da superfície: Microcavidades gravadas a laser (diâmetro de 50 μm, profundidade de 10 μm) para armazenar a película lubrificante do refrigerante.
Fole assimétrico: O ângulo de ondulação do compensador de tubulação é de 45° e a tensão de vibração é reduzida em 35% (medição real de NVH).
IV. Manufatura inteligente e controle de processos
1. Processo de produção de peças de vedação
Tecnologia chave do processo Controle de precisão
Mistura: Controle de temperatura do misturador interno ±1℃ (dispersão de grafeno). Dispersão do material de enchimento > 95%.
Vulcanização por moldagem. Vulcanização a temperatura variável (170 °C × 5 min → 200 °C × 2 h). Tolerância dimensional ±0,03 mm.
Tratamento de superfície: Fluoração por plasma (gás CF₄) Energia superficial ≤18mN/m
Detecção online. Visão computacional + reconhecimento de defeitos por IA. Taxa de defeitos <50 ppm.
2. Processo de montagem de tubulação
Tecnologia de pré-revestimento: O anel de vedação recebe um pré-revestimento de fluorosilicone termofixo (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 deformações por sobrepressão.
V. Sistema inteligente de monitoramento de vazamentos
1. Arquitetura de monitoramento multinível
Solução técnica de nível Resolução de vazamentos
Corpo com anel de vedação. Sensor piezoresistivo de película fina embutido. Flutuação de pressão de 0,1 bar.
Espectro de absorção infravermelha do nó da tubulação (detecção do pico característico R1234yf) concentração de 5 ppm
Comparação do medidor de fluxo de massa de refrigerante em nível de sistema. Vazamento anual <2g rastreável.
2. Lógica de alerta na nuvem
Gráfico
Código
VI. Padrões de verificação e produtos concorrentes
1. Teste em ambiente extremo
Choque térmico (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 das vedações.
Vibração da estrada: o banco de ensaio simula 300.000 quilômetros de espectro de estrada, com profundidade de microdesgaste <0,05 mm.
2. Indicador de desempenho do setor
Parâmetros Solução Xiaomi Solução Tesla Média do setor
Permeabilidade ao CO₂ 45 g·mm/m²·d 68 g·mm/m²·d > 300 g·mm/m²·d
Tempo de montagem: 18 segundos/junta; 32 segundos/junta; 45 segundos/junta
Taxa de vazamento do sistema: 0,3 g/ano; 0,8 g/ano; 2,5 g/ano.
Conclusão
A tecnologia de vedação de tubulações de refrigerante automotivo da Xiaomi garante vedação permanente em condições de CO₂ supercrítico por meio de uma barreira molecular de borracha de perfluoroéter, revestimento biônico de MOF e estrutura de lábio triplamente composta. Suas vantagens técnicas não se restringem à fórmula do material, mas também incluem um circuito fechado de fabricação e monitoramento inteligentes – os dados de pressão de cada anel de vedação são enviados para a nuvem em tempo real e, combinados com espectroscopia infravermelha e múltiplas verificações de medidores de vazão, o risco de vazamento é eliminado desde o início.
Data da publicação: 04/06/2025