——Идеальная конструкция для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля, степень защиты IP67 и защита от теплового разгона
В основных системах электромобилей надежность герметизации трубопровода охлаждающей жидкости аккумуляторной батареи напрямую связана с эффективностью терморегулирования, безопасностью системы и сроком службы автомобиля. Xiaomi Auto, являясь новым направлением в области интеллектуальных электромобилей, использует охлаждающую жидкость на основе этиленгликоля (-40 ℃ ~ 120 ℃), а уплотнительное кольцо должно выдерживать множество нагрузок, таких как химическая коррозия, перепады температур, вибрационные удары и защита от теплового разгона. В данной статье анализируются технические характеристики уплотнительного кольца трубопровода охлаждающей жидкости Xiaomi Auto с точки зрения четырёх аспектов: 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 (степень набухания <5%) Обычное набухание NBR >20%, нарушение герметичности
Эластичность в широком диапазоне температур: при низкой температуре -40℃ сохраняется эластичность, при 120℃ - защита от старения. Низкотемпературная хрупкость приводит к утечкам.
Динамическое уплотнение. Устойчив к вибрации транспортного средства (ускорение 20g, 2000 Гц). Микродвижущийся износ уплотнительного кольца приводит к утечке.
Защитные меры. Кратковременная устойчивость к высоким температурам >150 ℃ во время теплового разгона. Разложение материала приводит к разбрызгиванию охлаждающей жидкости.
Защита окружающей среды Отсутствие осадков силиконового масла, соответствует нормам 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℃×168 ч) Устойчивость к низким температурам (-40℃) Устойчивость к тепловому разгону
Гидрогенизированный нитрил (HNBR) 3%~5% Хорошая (Tg=-40℃) 150℃ непрерывно ≤30 мин
Фторкаучук (FKM) 1%~3% Плохая (Tg=-15℃) 180℃ непрерывно ≤15 мин
Перфторэфирный каучук (FFKM) <0,5% Среда (Tg=-25℃) 200℃ непрерывно ≤10 мин
Покрытие TPEE+фторсиликон 2%~4% Отлично (Tg=-55℃) 160℃ непрерывно ≤5 мин
Решение Xiaomi:
Основной материал: HNBR с высоким содержанием акрилонитрила (содержание акрилонитрила ≥34%), сбалансированная маслостойкость и эластичность при низких температурах.
Функциональная модификация:
Заполнение из нанонитрида 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 полиэфирный пластификатор (например, ТОТМ) для замены легко осаждающегося силиконового масла.
Огнезащитная конструкция: добавить антипирен на основе гидроксида алюминия (Al(OH)₃), кислородный индекс > 32% (UL94 V-0).
III. Конструкция: баланс между надежностью герметизации и эффективностью сборки
1. Топологическая оптимизация уплотнительной конструкции
Тип конструкции Особенности Сценарий применения Xiaomi
Двойная кромка с пружинным энергоаккумулятором. Основная кромка герметизирует охлаждающую жидкость, вспомогательная кромка предотвращает попадание пыли, пружина компенсирует износ. Главный трубопровод для впуска и выпуска аккумуляторной батареи.
Уплотнительное кольцо переменного сечения. Асимметричное сечение (толстое внутри и тонкое снаружи), устойчивое к деформациям при колебаниях давления. Отводной трубопровод между модулями батареи.
Металлический каркас с инкрустацией из стали SUS316L повышает устойчивость к выдавливанию (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 конечно-элементного анализа подтверждает равномерное распределение напряжений).
Процесс предварительного покрытия: Уплотнительное кольцо предварительно покрывается термоотверждающимся эпоксидным клеем (активируется при 120 ℃), и время установки сокращается на 70%.
Конструкция, предотвращающая ошибки: встроенное уплотнительное кольцо одностороннего клапана (патент № CN202310456789.X), самоблокировка при обратном перепаде давления.
IV. Система проверки в экстремальных условиях
1. Испытание на химическую совместимость
Условия: 50% водный раствор этиленгликоля, цикл 120℃×1000 ч
Требования:
Скорость изменения объема: -3%~+5% (ISO 1817)
Сохранение прочности на разрыв: >80% (стандарт внутреннего контроля Xiaomi)
2. Проверка на вибрацию и термоудар
Тестовые элементы Условия Критерии приемки
Механическая вибрация 20~2000 Гц, вибрация по осям XYZ в течение 50 часов каждая Утечка <0,1 г/ч (гелиевый тест)
Изменение температуры -40℃ (2 ч) →120℃ (2 ч), 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 внутренних протечек (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 запрашивать данные о состоянии срока службы уплотнительного кольца через приложение (например, кумулятивный временной интеграл рабочей температуры).
VI. Сравнительный анализ отрасли и контроль затрат
Параметры решения Xiaomi Сравнение основных решений в отрасли и стоимости
Стоимость материала HNBR+Nano Filler 8,5 йен/шт. FKM 12 йен/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 (нанесение клея вручную) -67%
Заключение
Конструкция уплотнительного кольца охлаждающей жидкости автомобильного аккумулятора Xiaomi отражает глубокую интеграцию инновационных материалов, структурной точности и интеллектуального Интернета вещей. От модифицированного нанонитридом бора HNBR до предварительно нанесенного клея, защищающего от ошибок, каждая деталь напрямую указывает на проблемные места герметизации электромобилей: 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 превышать 150 °C, и уплотнительные материалы будут развиваться в сторону композитов на основе керамического волокна/FFKM. Накопления Xiaomi в области интеллектуального мониторинга могут стать техническим рвом для определения следующего поколения стандартов герметизации.
Время публикации: 03 июня 2025 г.