◎本報記者 孫明源 通訊員 賀占軍 郭新燕

　　9月21日，國家電投集團內蒙古公司南露天煤礦（以下簡稱“南露天煤礦”），一輛大型藍色礦用車正在接受測試。這輛標注著“NTH150”代碼的“巨無霸”，就是即將交付使用的新型氫燃料與鋰電池混合動力礦用車（以下簡稱“氫燃料礦用車”）。

　　站在兩人多高的礦用車輪胎旁，內蒙古北方重型汽車股份有限公司（以下簡稱“北方股份”）氫燃料礦用車項目負責人、“NTH150”總設計師郭元元告訴科技日報記者：“這是全球首臺（套）滿足質量、安全、環境和服務等產業化標準的氫燃料礦用車。”

　　“蒙東到蒙西”，合作解難題

　　南露天煤礦地處內蒙古通遼霍林郭勒市，位于北緯45度附近。冬天的霍林郭勒，氣溫可以低至零下30攝氏度。

　　這樣的低溫，使燃油車面臨巨大挑戰。司機們在油箱中加入防凍劑，有時還得安裝燃油加熱器，才能讓車輛啟動并正常運轉。而對依靠電池的新能源車來說，低溫導致的極速掉電更是待解難題。

　　因為單純依靠資源開發，霍林郭勒市曾經出現了許多生態環境隱患。2018年，中央生態環保督察給霍林郭勒市生態環境敲響警鐘。隨后，霍林郭勒市下決心大力整改礦山生態環境。

　　作為我國第一個自行設計施工的千萬噸級大型露天煤礦，南露天煤礦此前就一直著力打造“綠色礦山”。在霍林郭勒市的轉型重任面前，南露天煤礦又率先挑起了擔子。

　　礦山要減排，就得在礦用車這個碳排放大戶上“動刀”。礦用車油耗高、排放密度大，一臺載重136噸級礦用車，年排放二氧化碳1800余噸，排放量約等于600輛乘用車。

　　“既能滿足大載重運輸需求，又具備長續航能力，還要使用清潔能源。”郭元元說，“在這種情況下，混合動力礦用車就成為一種合理選擇。”

　　但當地的低溫條件，給清潔能源應用帶來嚴重困擾——如果沒有對抗嚴寒的技術創新，混合動力礦用車同樣無法在礦山中跑起來。

　　“技術缺口急需填補的消息，從蒙東傳到了蒙西。”郭元元回憶說。

　　2022年3月，北方股份與南露天煤礦簽署合作協議，雙方決定共同開發百噸級氫燃料礦用車，并計劃在南露天煤礦建立包含氫燃料礦用車、氫氣儲運、氫加注等在內的綜合應用示范場景。

　　“否定再否定，優化再優化”

　　剛接到任務，有著多年車輛設計經驗的郭元元就感受到了壓力。

　　“拿空氣過濾方案這一點來說，我們就做了大量試驗工作。此前，氫燃料礦用車的設計、應用都是一片空白，沒有現成的經驗可參考。”郭元元說，研發團隊為此設計了一種“物理+化學”的雙重過濾系統，來應對礦山粉塵和硫化物的挑戰。

　　“復雜的管線排布是研發人員的心血結晶。”指著礦用車底部緊密有序的管線，氫燃料礦用車電氣系統負責人劉強告訴記者。

　　“作為一款氫燃料礦用車，其管線主要有氫氣管路、高壓電纜、低壓線束、液壓管路、冷卻管路等，管路數量是傳統燃油車的兩倍。”劉強說，“如何在兼顧安全和方便維護的前提下，在有限的車輛空間內合理排布所有管線，是一項極富挑戰的工作。”

　　經過反復研判，研發人員提出了氫電隔離、分層布置的總體方向，即氫氣管路和電纜隔離布置，保證安全；高壓電纜、低壓線束、液壓及冷卻管路分層布置，電纜在上、管路在下，避免因油液泄漏導致電氣短路。為實現合理的結構布置，研發團隊嘗試了數十版方案。

　　“研發過程就是否定再否定，優化再優化。長時間盯著計算機屏幕上密密麻麻的管線排布圖，眼睛每天都酸疼干澀。我們也找到過幾版‘尚可’的方案，但只要發現安全性還有提升余地，或是排布方式還有優化空間，我們就會繼續鉆研、繼續打磨……”劉強回憶道。

　　2022年9月，項目啟動6個月后，研發團隊完成了動力計算與匹配、高壓架構、關鍵零部件、三維工程圖、工藝等各個環節的設計。

　　“冰火兩重天”，闖過電池關

　　如果說電氣系統是礦用車的“血管”，那么電池就是礦用車的“心臟”。對電池技術的攻關，是研發的重中之重。

　　宋黎明是項目動力系統負責人，面對電池這塊“最難啃的骨頭”，他和同事嘗試了多種方案。

　　電池分為燃料電池和動力電池兩部分。經過反復研究，宋黎明注意到，兩部分電池對環境的要求并不相同：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攝氏度的區間內，不能過高也不宜過低。

　　“我們必須打造出‘冰火兩重天’的運行環境。”宋黎明說，“兩部分電池的運行溫度不一樣，散熱需求不一樣，又要放在同一個系統里。我們想到，水是熱量傳導的良好媒介，既可以用來冷卻，也可以用來加熱，如果能利用水的這一特性，讓它循環流動起來，‘冰火兩重天’或許就可以實現了。”

　　說起來容易做起來難。

　　要精確控制水溫，水和熱管理系統乃至全車其他系統需要配合運作，而這離不開一次次模擬和實驗。宋黎明笑著回憶，研發過程中為了讓自己時刻保持清醒，他常常要用冷水洗臉“降溫”。

　　最終，研發團隊選定了一種“水熱+水冷”的分布式熱管理系統。在大功率加熱器輔助下，電池終于能在嚴寒條件下順利啟動、平穩續航了。

　　“今年6月，習近平總書記在內蒙古考察期間強調，堅持綠色發展是必由之路。推動傳統能源產業轉型升級，大力發展綠色能源，做大做強國家重要能源基地，是內蒙古發展的重中之重。”郭元元對記者說，“這輛氫燃料礦用車從傳統能源‘開’向了綠色能源，為內蒙古能源產業增添了一抹綠色底色。未來我們還希望它駛出國門，讓中國技術向世界更高緯度挺進！”