長(zhǎng)虹電源為“全球最快高鐵”CR450注入強(qiáng)勁動(dòng)能

近日，被稱作“全球最快高鐵”的CR450動(dòng)車組正在滬渝蓉高鐵開展運(yùn)用，試驗(yàn)期間，CR450動(dòng)車組跑出了動(dòng)車單列時(shí)速453公里、相對(duì)交會(huì)時(shí)速896公里的最新紀(jì)錄，從起步到提速至?xí)r速350公里，只需要4分40秒，而此前正在運(yùn)行的時(shí)速350公里復(fù)興號(hào)動(dòng)車組則是需要6分20秒，這個(gè)提速的周期縮短了100秒。據(jù)悉，明年將會(huì)在成渝中線展開更接近運(yùn)營(yíng)條件的全面測(cè)試。

這份“中國(guó)速度”突破背后的“功臣”之一，正是長(zhǎng)虹電源研制的AI鋰離子蓄電池組——這套電源系統(tǒng)不僅輕了57%，還首創(chuàng)了能 “預(yù)判故障”的PHM健康管理技術(shù)，妥妥成了CR450 穩(wěn)定跑起來(lái)的“動(dòng)力心臟”。

CR450——AF動(dòng)車組樣車

CR450——BF動(dòng)車組樣車

瓶頸突破：國(guó)家戰(zhàn)略里的“電源擔(dān)當(dāng)”

CR450動(dòng)車組的研制，作為國(guó)家“十四五”規(guī)劃里的重大科研項(xiàng)目——要靠它突破鐵路科技創(chuàng)新瓶頸，把科技自立自強(qiáng)的主動(dòng)權(quán)攥在手里。可當(dāng)時(shí)，時(shí)速400公里以上的高速運(yùn)行，給列車出了不少難題，如減阻降耗、減振降噪、全要素輕量化系統(tǒng)集成、智能化等成套技術(shù)瓶頸。

“中國(guó)高鐵要沖新速度，我們不能缺位。”長(zhǎng)虹設(shè)計(jì)三所副所長(zhǎng)彭秋回憶道。電源公司作為軌道交通車載化學(xué)電源系統(tǒng)的核心供應(yīng)商，公司電源產(chǎn)品覆蓋航空航天、軌道交通等領(lǐng)域，裝備60%中國(guó)高鐵、地鐵以及遠(yuǎn)銷海外，肩負(fù)配合國(guó)鐵集團(tuán)、主機(jī)單位一起提升產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新性、助力中國(guó)速度不斷邁入新臺(tái)階的重?fù)?dān)。

而早在2016年，科技部就提出了“400km/h及以上高速客運(yùn)裝備關(guān)鍵技術(shù)”課題，標(biāo)志著下一代高鐵CR450項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)的前期調(diào)研工作正式啟動(dòng)；2018年，長(zhǎng)虹電源與中車青島四方股份接洽，著手籌備車載鋰電池系統(tǒng)前期調(diào)研和技術(shù)儲(chǔ)備工作；到2022年，科技部和國(guó)鐵集團(tuán)簽署了“高鐵引領(lǐng)”科技攻關(guān)聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃合作協(xié)議，兩部門在協(xié)議框架下攜手推進(jìn)下一代CR450高速動(dòng)車組等重點(diǎn)攻關(guān)任務(wù)；2024年3月，長(zhǎng)虹電源正式立項(xiàng)，CR450蓄電池組的研發(fā)生產(chǎn)才算真正“開跑”。

CR450——AF動(dòng)車組蓄電池

“我們的PHM健康管理系統(tǒng)，能提前預(yù)判故障。”彭秋解釋蓄電池組搭載的核心技術(shù)，“就像給電池裝了個(gè)‘智慧大腦’，電流、電壓、溫度這些參數(shù)有啥不對(duì)勁，它能實(shí)時(shí)追蹤分析。”鋰電池配置的BMS系統(tǒng)（電池管理系統(tǒng)）通常只能監(jiān)控蓄電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對(duì)蓄電池實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行故障報(bào)警，而PHM可以對(duì)電流、電壓、溫度等穩(wěn)態(tài)量參數(shù)進(jìn)行耦合分析，對(duì)其離群量參數(shù)進(jìn)行追蹤分析，有效預(yù)測(cè)故障概率、剩余可用電量和壽命，并以豐富的UI型式呈現(xiàn)。

這份技術(shù)底氣，藏在一組組實(shí)打?qū)嵉挠埠藬?shù)據(jù)里：電池標(biāo)稱電壓 DC103.5V、總標(biāo)稱容量460Ah，哪怕在-25℃到+ 40℃的環(huán)境里，也能撐著動(dòng)車組緊急供電90分鐘，容量比同平臺(tái)的鎘鎳電池多了21%；使用壽命超過(guò)12年，整個(gè)系統(tǒng)還不到920KG，比傳統(tǒng)鎳鎘蓄電池輕了57%。更關(guān)鍵的是安全——通過(guò)優(yōu)化電芯性能、裝主動(dòng)被動(dòng)滅火裝置、用防火材料，一層層筑牢安全屏障。

CR450——BF動(dòng)車組蓄電池

“PHM系統(tǒng)要完善，得有大量前沿運(yùn)行數(shù)據(jù)，這是我們比國(guó)內(nèi)外同行更占優(yōu)勢(shì)的地方。” 彭秋特意強(qiáng)調(diào)，靠著CR450項(xiàng)目積累的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，長(zhǎng)虹電源的電池健康管理技術(shù)一直在升級(jí)。

技術(shù)攻堅(jiān)：200KG減重的“極限挑戰(zhàn)”

研發(fā)沒有一帆風(fēng)順的，2023年末，研發(fā)團(tuán)隊(duì)就遇到最大技術(shù)瓶頸，彭秋現(xiàn)在想起來(lái)還捏把汗。當(dāng)時(shí)蓄電池系統(tǒng)已經(jīng)從傳統(tǒng)重量減了700KG，降到1200KG，可整車其他部件超重，且無(wú)法再減，需要蓄電池再次減重200KG來(lái)匹配整車的減重要求，要是做不到，整車系統(tǒng)設(shè)計(jì)就得全部推倒重來(lái)，項(xiàng)目進(jìn)度直接卡住。

眼看項(xiàng)目要“卡殼”，主任設(shè)計(jì)師李凌波牽頭完成減重設(shè)計(jì)，從材料到結(jié)構(gòu)，一點(diǎn)點(diǎn)摳細(xì)節(jié)：電池箱既要滿足振動(dòng)沖擊強(qiáng)度要求，又要滿足減重設(shè)計(jì)，減重就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，只能通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)框架來(lái)保證強(qiáng)度不降低的前提下來(lái)實(shí)現(xiàn)減重…… 那一個(gè)多月，辦公室的燈常常亮到后半夜，設(shè)計(jì)圖紙改了一版又一版，仿真測(cè)試做了一次又一次。直到2024年初，研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)月余努力，電池系統(tǒng)重量終于降到920KG，成功滿足整車需求。

還有，在整車調(diào)試期間，主機(jī)廠臨時(shí)新增功能需求，而由于主機(jī)廠的調(diào)試計(jì)劃中沒有對(duì)蓄電池新增功能驗(yàn)證預(yù)留時(shí)間，只能等主機(jī)廠當(dāng)天調(diào)試結(jié)束后，再上車進(jìn)行功能驗(yàn)證，而主機(jī)廠通常晚上11點(diǎn)才結(jié)束當(dāng)天調(diào)試任務(wù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通常要到凌晨1點(diǎn)才能開始蓄電池的功能驗(yàn)證，為確保新功能實(shí)現(xiàn)，連續(xù)半個(gè)月都作業(yè)到凌晨6點(diǎn)。“那時(shí)候沒人想過(guò)放棄，大家都抱著‘不攻克不罷休’的勁。” 團(tuán)隊(duì)成員回憶，就是這份擰勁，讓項(xiàng)目闖過(guò)了最難的一關(guān)。

現(xiàn)在，CR450蓄電池組已經(jīng)在第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)取得TJ/JW126、TJ/JW127、TJ/JW129標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。雖然目前只有一臺(tái)設(shè)備在線運(yùn)行，但核心客戶中車青島四方股份反饋“運(yùn)行狀態(tài)很好”，而且這款產(chǎn)品在細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率已經(jīng)達(dá)到50%。

更重要的是，這些技術(shù)還能“外溢”到其他領(lǐng)域。彭秋介紹，CR450 項(xiàng)目積累的智能化、輕量化、高安全性技術(shù)，能直接用在下一代地鐵、低運(yùn)量城軌上；就算是高壓強(qiáng)電新能源機(jī)車、工商業(yè)儲(chǔ)能、石油石化這些領(lǐng)域，也能靠這些技術(shù)定制解決方案，幫長(zhǎng)虹電源開拓新產(chǎn)業(yè)、做新業(yè)態(tài)。

人才梯隊(duì)：從“小白”到骨干的“傳幫帶”

自主創(chuàng)新，說(shuō)到底靠的是人。長(zhǎng)虹電源能拿出這樣的成果，背后是一套成熟的“選、育、留”人才機(jī)制。

選人走“自主培養(yǎng)+社會(huì)招聘”兩條路，不同崗位有不同標(biāo)準(zhǔn)。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)員看重踏實(shí)肯干、積極主動(dòng)、按時(shí)保質(zhì)保量完成交辦的研發(fā)工作；二級(jí)主管以上的設(shè)計(jì)師，除了要求專業(yè)拔尖，還得會(huì)帶團(tuán)隊(duì)、能把控項(xiàng)目。本項(xiàng)目的軟件副總師唐永瑞，就是從集團(tuán)內(nèi)部選出來(lái)的——他自身軟件方面的專業(yè)能力、行業(yè)前瞻性、管理能力都有很深的造詣，在CR450項(xiàng)目中，“智能化功能新增需求”這個(gè)模糊的命題，需要在過(guò)程中不斷驗(yàn)證、迭代、優(yōu)化來(lái)滿足主機(jī)單位天馬星空的技術(shù)構(gòu)思，在此過(guò)程中，唐永瑞挑起了溝通磨合、需求轉(zhuǎn)化、技術(shù)驗(yàn)證、功能實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證測(cè)試的工作重任，并成功實(shí)現(xiàn)功能交付驗(yàn)收。

育人方面，運(yùn)用“導(dǎo)師制+項(xiàng)目歷練”的組合拳，設(shè)計(jì)師李闖的成長(zhǎng)就是最好的例子。剛?cè)肼殨r(shí)，二維、三維制圖等工程軟件使用上比較生疏，彭秋作為他的導(dǎo)師，入職才半年，就讓他深度參與到2個(gè)重要項(xiàng)目中歷練、并給予他電池組裝配、接線圖紙繪制的職責(zé)，“從啥都不懂到自己設(shè)計(jì)，壓力真挺大，但成長(zhǎng)也快。”李闖記得，剛接任務(wù)那陣，自己對(duì)著復(fù)雜的圖紙大腦一團(tuán)亂麻——沒接觸過(guò)這么核心的項(xiàng)目，生怕出一點(diǎn)錯(cuò)。那時(shí)候彭秋常出差，不過(guò)忙也會(huì)每晚線上連線，幫他解答問(wèn)題；團(tuán)隊(duì)里的老專家也主動(dòng)分享經(jīng)驗(yàn)，手把手教李闖。此后就1年不到的時(shí)間，李闖就成長(zhǎng)起來(lái)了，也挑起了本項(xiàng)目電池組設(shè)計(jì)的重任。

長(zhǎng)虹電源目前推出了一系列“留”住人才的舉措。“讓新人深度參與核心項(xiàng)目，不僅強(qiáng)化認(rèn)同感，還能快速選出好苗子。” 彭秋說(shuō)，目前比較行之有效的舉措就是讓新員工盡快深度參與項(xiàng)目，有項(xiàng)目參與感、在項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)足薄弱、學(xué)習(xí)項(xiàng)目管理、感受項(xiàng)目過(guò)程中的艱辛、體會(huì)項(xiàng)目成功后的榮譽(yù)感和獲得感，會(huì)強(qiáng)化員工對(duì)企業(yè)的認(rèn)同感，同時(shí)也能盡快篩選出更優(yōu)秀的人才。這套機(jī)制不僅留住了人，還攢下了一支能打硬仗的創(chuàng)新隊(duì)伍。

“努力十余月耕耘終于迎來(lái)豐收，能成為世界之最的高鐵裝備研發(fā)設(shè)計(jì)師之一，助力中國(guó)速度突破新臺(tái)階，有一種深深的民族自豪感。”CR450樣車成功發(fā)布之時(shí)，是彭秋最有成就感的時(shí)刻。每一次時(shí)速的突破，都藏著無(wú)數(shù)個(gè)“不放棄”的日夜；每一塊電池的進(jìn)化，都是長(zhǎng)虹電源向“更快、更輕、更智能”邁進(jìn)的腳印。長(zhǎng)虹電源CR450蓄電池系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)用“不攻克不罷休”的“擰”勁，給CR450“全球最快高鐵”裝上了“智慧心臟”！