長虹電源為“全球最快高鐵”CR450注入強勁動能

近日，被稱作“全球最快高鐵”的CR450動車組正在滬渝蓉高鐵開展運用，試驗期間，CR450動車組跑出了動車單列時速453公里、相對交會時速896公里的最新紀錄，從起步到提速至時速350公里，只需要4分40秒，而此前正在運行的時速350公里復興號動車組則是需要6分20秒，這個提速的周期縮短了100秒。據(jù)悉，明年將會在成渝中線展開更接近運營條件的全面測試。

這份“中國速度”突破背后的“功臣”之一，正是長虹電源研制的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 “預判故障”的PHM健康管理技術，妥妥成了CR450 穩(wěn)定跑起來的“動力心臟”。

CR450——AF動車組樣車

CR450——BF動車組樣車

瓶頸突破：國家戰(zhàn)略里的“電源擔當”

CR450動車組的研制，作為國家“十四五”規(guī)劃里的重大科研項目——要靠它突破鐵路科技創(chuàng)新瓶頸，把科技自立自強的主動權攥在手里。可當時，時速400公里以上的高速運行，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、智能化等成套技術瓶頸。

“中國高鐵要沖新速度，我們不能缺位。”長虹設計三所副所長彭秋回憶道。電源公司作為軌道交通車載化學電源系統(tǒng)的核心供應商，公司電源產(chǎn)品覆蓋航空航天、軌道交通等領域，裝備60%中國高鐵、地鐵以及遠銷海外，肩負配合國鐵集團、主機單位一起提升產(chǎn)品技術創(chuàng)新性、助力中國速度不斷邁入新臺階的重擔。

而早在2016年，科技部就提出了“400km/h及以上高速客運裝備關鍵技術”課題，標志著下一代高鐵CR450項目相關技術的前期調(diào)研工作正式啟動；2018年，長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)研和技術儲備工作；到2022年，科技部和國鐵集團簽署了“高鐵引領”科技攻關聯(lián)合行動計劃合作協(xié)議，兩部門在協(xié)議框架下攜手推進下一代CR450高速動車組等重點攻關任務；2024年3月，長虹電源正式立項，CR450蓄電池組的研發(fā)生產(chǎn)才算真正“開跑”。

CR450——AF動車組蓄電池

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

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

CR450——BF動車組蓄電池

“PHM系統(tǒng)要完善，得有大量前沿運行數(shù)據(jù)，這是我們比國內(nèi)外同行更占優(yōu)勢的地方。” 彭秋特意強調(diào)，靠著CR450項目積累的試驗數(shù)據(jù)，長虹電源的電池健康管理技術一直在升級。

技術攻堅：200KG減重的“極限挑戰(zhàn)”

研發(fā)沒有一帆風順的，2023年末，研發(fā)團隊就遇到最大技術瓶頸，彭秋現(xiàn)在想起來還捏把汗。當時蓄電池系統(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，且無法再減，需要蓄電池再次減重200KG來匹配整車的減重要求，要是做不到，整車系統(tǒng)設計就得全部推倒重來，項目進度直接卡住。

眼看項目要“卡殼”，主任設計師李凌波牽頭完成減重設計，從材料到結構，一點點摳細節(jié)：電池箱既要滿足振動沖擊強度要求，又要滿足減重設計，減重就會導致結構強度降低，只能通過特殊的結構框架來保證強度不降低的前提下來實現(xiàn)減重…… 那一個多月，辦公室的燈常常亮到后半夜，設計圖紙改了一版又一版，仿真測試做了一次又一次。直到2024年初，研發(fā)團隊經(jīng)過月余努力，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，主機廠臨時新增功能需求，而由于主機廠的調(diào)試計劃中沒有對蓄電池新增功能驗證預留時間，只能等主機廠當天調(diào)試結束后，再上車進行功能驗證，而主機廠通常晚上11點才結束當天調(diào)試任務，研發(fā)團隊通常要到凌晨1點才能開始蓄電池的功能驗證，為確保新功能實現(xiàn)，連續(xù)半個月都作業(yè)到凌晨6點。“那時候沒人想過放棄，大家都抱著‘不攻克不罷休’的勁。” 團隊成員回憶，就是這份擰勁，讓項目闖過了最難的一關。

現(xiàn)在，CR450蓄電池組已經(jīng)在第三方認證機構取得TJ/JW126、TJ/JW127、TJ/JW129標準認證。雖然目前只有一臺設備在線運行，但核心客戶中車青島四方股份反饋“運行狀態(tài)很好”，而且這款產(chǎn)品在細分領域的市場占有率已經(jīng)達到50%。

更重要的是，這些技術還能“外溢”到其他領域。彭秋介紹，CR450 項目積累的智能化、輕量化、高安全性技術，能直接用在下一代地鐵、低運量城軌上；就算是高壓強電新能源機車、工商業(yè)儲能、石油石化這些領域，也能靠這些技術定制解決方案，幫長虹電源開拓新產(chǎn)業(yè)、做新業(yè)態(tài)。

人才梯隊：從“小白”到骨干的“傳幫帶”

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

選人走“自主培養(yǎng)+社會招聘”兩條路，不同崗位有不同標準。基礎設計員看重踏實肯干、積極主動、按時保質(zhì)保量完成交辦的研發(fā)工作；二級主管以上的設計師，除了要求專業(yè)拔尖，還得會帶團隊、能把控項目。本項目的軟件副總師唐永瑞，就是從集團內(nèi)部選出來的——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項目中，“智能化功能新增需求”這個模糊的命題，需要在過程中不斷驗證、迭代、優(yōu)化來滿足主機單位天馬星空的技術構思，在此過程中，唐永瑞挑起了溝通磨合、需求轉化、技術驗證、功能實現(xiàn)和驗證測試的工作重任，并成功實現(xiàn)功能交付驗收。

育人方面，運用“導師制+項目歷練”的組合拳，設計師李闖的成長就是最好的例子。剛入職時，二維、三維制圖等工程軟件使用上比較生疏，彭秋作為他的導師，入職才半年，就讓他深度參與到2個重要項目中歷練、并給予他電池組裝配、接線圖紙繪制的職責，“從啥都不懂到自己設計，壓力真挺大，但成長也快。”李闖記得，剛接任務那陣，自己對著復雜的圖紙大腦一團亂麻——沒接觸過這么核心的項目，生怕出一點錯。那時候彭秋常出差，不過忙也會每晚線上連線，幫他解答問題；團隊里的老專家也主動分享經(jīng)驗，手把手教李闖。此后就1年不到的時間，李闖就成長起來了，也挑起了本項目電池組設計的重任。

長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目，不僅強化認同感，還能快速選出好苗子。” 彭秋說，目前比較行之有效的舉措就是讓新員工盡快深度參與項目，有項目參與感、在項目中發(fā)現(xiàn)和補足薄弱、學習項目管理、感受項目過程中的艱辛、體會項目成功后的榮譽感和獲得感，會強化員工對企業(yè)的認同感，同時也能盡快篩選出更優(yōu)秀的人才。這套機制不僅留住了人，還攢下了一支能打硬仗的創(chuàng)新隊伍。

“努力十余月耕耘終于迎來豐收，能成為世界之最的高鐵裝備研發(fā)設計師之一，助力中國速度突破新臺階，有一種深深的民族自豪感。”CR450樣車成功發(fā)布之時，是彭秋最有成就感的時刻。每一次時速的突破，都藏著無數(shù)個“不放棄”的日夜；每一塊電池的進化，都是長虹電源向“更快、更輕、更智能”邁進的腳印。長虹電源CR450蓄電池系統(tǒng)研發(fā)團隊用“不攻克不罷休”的“擰”勁，給CR450“全球最快高鐵”裝上了“智慧心臟”！