9月21日赖临，國(guó)家電投集團(tuán)內(nèi)蒙古公司南露天煤礦(以下簡(jiǎn)稱“南露天煤礦”)兢榨，一輛大型藍(lán)色礦用車正在接受測(cè)試嗅榕。這輛標(biāo)注著“NTH150”代碼的“巨無(wú)霸”吵聪，就是即將交付使用的新型氫燃料與鋰電池混合動(dòng)力礦用車（以下簡(jiǎn)稱“氫燃料礦用車”）。
站在兩人多高的礦用車輪胎旁圾框，內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“北方股份”)氫燃料礦用車項(xiàng)目負(fù)責(zé)人窘吟、“NTH150”總設(shè)計(jì)師郭元元告訴科技日?qǐng)?bào)記者：“這是全球首臺(tái)（套）滿足質(zhì)量、安全残团、環(huán)境和服務(wù)等產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的氫燃料礦用車蠕蹋。 ”
“蒙東到蒙西”，合作解難題
南露天煤礦地處內(nèi)蒙古通遼霍林郭勒市画眯，位于北緯45度附近阔渔。冬天的霍林郭勒务囤，氣溫可以低至零下30攝氏度。
這樣的低溫您风，使燃油車面臨巨大挑戰(zhàn)幅挂。司機(jī)們?cè)谟拖渲屑尤敕纼鰟袝r(shí)還得安裝燃油加熱器参攻，才能讓車輛啟動(dòng)并正常運(yùn)轉(zhuǎn)腺帽。而對(duì)依靠電池的新能源車來(lái)說(shuō)，低溫導(dǎo)致的極速掉電更是待解難題髓绽。
因?yàn)閱渭円揽抠Y源開(kāi)發(fā)敛苇，霍林郭勒市曾經(jīng)出現(xiàn)了許多生態(tài)環(huán)境隱患。2018年顺呕，中央生態(tài)環(huán)保督察給霍林郭勒市生態(tài)環(huán)境敲響警鐘枫攀。隨后，霍林郭勒市下決心大力整改礦山生態(tài)環(huán)境株茶。
南露天煤礦来涨。
作為我國(guó)第一個(gè)自行設(shè)計(jì)施工的千萬(wàn)噸級(jí)大型露天煤礦，南露天煤礦此前就一直著力打造“綠色礦山”启盛。在霍林郭勒市的轉(zhuǎn)型重任面前蹦掐，南露天煤礦又率先挑起了擔(dān)子。
礦山要減排驰徊，就得在礦用車這個(gè)碳排放大戶上“動(dòng)刀”笤闯。礦用車油耗高、排放密度大棍厂，一臺(tái)載重136噸級(jí)礦用車颗味，年排放二氧化碳1800余噸，排放量約等于600輛乘用車牺弹。
“既能滿足大載重運(yùn)輸需求鹃改，又具備長(zhǎng)續(xù)航能力，還要使用清潔能源砸新。”郭元元說(shuō)侦萍，“在這種情況下，混合動(dòng)力礦用車就成為一種合理選擇拿奥。”
但當(dāng)?shù)氐牡蜏貤l件均壳，給清潔能源應(yīng)用帶來(lái)嚴(yán)重困擾——如果沒(méi)有對(duì)抗嚴(yán)寒的技術(shù)創(chuàng)新，混合動(dòng)力礦用車同樣無(wú)法在礦山中跑起來(lái)母滤。
“技術(shù)缺口急需填補(bǔ)的消息拔翠，從蒙東傳到了蒙西。”郭元元回憶說(shuō)城砖。
2022年3月翅窥，北方股份與南露天煤礦簽署合作協(xié)議圣钝，雙方?jīng)Q定共同開(kāi)發(fā)百噸級(jí)氫燃料礦用車，并計(jì)劃在南露天煤礦建立包含氫燃料礦用車没惶、氫氣儲(chǔ)運(yùn)肖喂、氫加注等在內(nèi)的綜合應(yīng)用示范場(chǎng)景。
“否定再否定庆杜，優(yōu)化再優(yōu)化”
剛接到任務(wù)射众，有著多年車輛設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的郭元元就感受到了壓力。
“拿空氣過(guò)濾方案這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)欣福，我們就做了大量試驗(yàn)工作责球。此前焦履，氫燃料礦用車的設(shè)計(jì)拓劝、應(yīng)用都是一片空白，沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可參考嘉裤。”郭元元說(shuō)郑临，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為此設(shè)計(jì)了一種“物理+化學(xué)”的雙重過(guò)濾系統(tǒng)，來(lái)應(yīng)對(duì)礦山粉塵和硫化物的挑戰(zhàn)屑宠。
“復(fù)雜的管線排布是研發(fā)人員的心血結(jié)晶厢洞。”指著礦用車底部緊密有序的管線，氫燃料礦用車電氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)人劉強(qiáng)告訴記者典奉。
“作為一款氫燃料礦用車躺翻，其管線主要有氫氣管路、高壓電纜卫玖、低壓線束真葱、液壓管路、冷卻管路等辐胆，管路數(shù)量是傳統(tǒng)燃油車的兩倍讨砍。”劉強(qiáng)說(shuō)，“如何在兼顧安全和方便維護(hù)的前提下卸研，在有限的車輛空間內(nèi)合理排布所有管線佩讨，是一項(xiàng)極富挑戰(zhàn)的工作。”
經(jīng)過(guò)反復(fù)研判多盅，研發(fā)人員提出了氫電隔離把毒、分層布置的總體方向，即氫氣管路和電纜隔離布置勤右，保證安全;高壓電纜徽捶、低壓線束、液壓及冷卻管路分層布置掷栋，電纜在上端制、管路在下嗓万，避免因油液泄漏導(dǎo)致電氣短路。為實(shí)現(xiàn)合理的結(jié)構(gòu)布置灸叼，研發(fā)團(tuán)隊(duì)嘗試了數(shù)十版方案神汹。
“研發(fā)過(guò)程就是否定再否定，優(yōu)化再優(yōu)化古今。長(zhǎng)時(shí)間盯著計(jì)算機(jī)屏幕上密密麻麻的管線排布圖屁魏，眼睛每天都酸疼干澀。我們也找到過(guò)幾版‘尚可’的方案捉腥，但只要發(fā)現(xiàn)安全性還有提升余地氓拼，或是排布方式還有優(yōu)化空間，我們就會(huì)繼續(xù)鉆研抵碟、繼續(xù)打磨……”劉強(qiáng)回憶道桃漾。
2022年9月，項(xiàng)目啟動(dòng)6個(gè)月后拟逮，研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成了動(dòng)力計(jì)算與匹配撬统、高壓架構(gòu)、關(guān)鍵零部件敦迄、三維工程圖恋追、工藝等各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。
“冰火兩重天”奖岛，闖過(guò)電池關(guān)
如果說(shuō)電氣系統(tǒng)是礦用車的“血管”恕孙，那么電池就是礦用車的“心臟”。對(duì)電池技術(shù)的攻關(guān)淑储，是研發(fā)的重中之重帘缤。
宋黎明是項(xiàng)目動(dòng)力系統(tǒng)負(fù)責(zé)人，面對(duì)電池這塊“最難啃的骨頭”祸麸，他和同事嘗試了多種方案吉挎。
電池分為燃料電池和動(dòng)力電池兩部分。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究椭斜，宋黎明注意到氨固，兩部分電池對(duì)環(huán)境的要求并不相同：燃料電池可以耐受接近100攝氏度的工作溫度;動(dòng)力電池的工作溫度則需要控制在0攝氏度到30攝氏度的區(qū)間內(nèi)，不能過(guò)高也不宜過(guò)低揣煤。
“我們必須打造出‘冰火兩重天’的運(yùn)行環(huán)境解瀑。”宋黎明說(shuō)，“兩部分電池的運(yùn)行溫度不一樣凉适，散熱需求不一樣蛛蒙，又要放在同一個(gè)系統(tǒng)里。我們想到，水是熱量傳導(dǎo)的良好媒介牵祟，既可以用來(lái)冷卻深夯，也可以用來(lái)加熱，如果能利用水的這一特性诺苹，讓它循環(huán)流動(dòng)起來(lái)咕晋，‘冰火兩重天’或許就可以實(shí)現(xiàn)了。”
說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難收奔。
要精確控制水溫掌呜，水和熱管理系統(tǒng)乃至全車其他系統(tǒng)需要配合運(yùn)作，而這離不開(kāi)一次次模擬和實(shí)驗(yàn)坪哄。宋黎明笑著回憶质蕉，研發(fā)過(guò)程中為了讓自己時(shí)刻保持清醒，他常常要用冷水洗臉“降溫”翩肌。
最終模暗，研發(fā)團(tuán)隊(duì)選定了一種“水熱+水冷”的分布式熱管理系統(tǒng)。在大功率加熱器輔助下摧阅，電池終于能在嚴(yán)寒條件下順利啟動(dòng)寺癌、平穩(wěn)續(xù)航了。
“今年6月铣啰，習(xí)近平總書(shū)記在內(nèi)蒙古考察期間強(qiáng)調(diào)，堅(jiān)持綠色發(fā)展是必由之路知祠。推動(dòng)傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)肌搔，大力發(fā)展綠色能源，做大做強(qiáng)國(guó)家重要能源基地成甫，是內(nèi)蒙古發(fā)展的重中之重伪浅。”郭元元對(duì)記者說(shuō)，“這輛氫燃料礦用車從傳統(tǒng)能源‘開(kāi)’向了綠色能源著正，為內(nèi)蒙古能源產(chǎn)業(yè)增添了一抹綠色底色惕衩。未來(lái)我們還希望它駛出國(guó)門，讓中國(guó)技術(shù)向世界更高緯度挺進(jìn)!”
