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”,正是長虹電源研制的AI鋰離子蓄電池組——這套電源系統不僅輕了57%,還首創了能 “預判故障”的PHM健康管理技術,妥妥成了CR450穩定跑起來的“動力心臟”。

CR450——AF動車組樣車

CR450——BF動車組樣車
瓶頸突破:國家戰略里的“電源擔當”
CR450動車組的研制,作為國家“十四五”規劃里的重大科研項目——要靠它突破鐵路科技創新瓶頸,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?!遍L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的核心供應商,公司電源產品覆蓋航空航天、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品技術創新性、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前期調研和技術儲備工作;到2022年,科技部和國鐵集團簽署了“高鐵引領”科技攻關聯合行動計劃合作協議,兩部門在協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蓄電池組的研發生產才算真正“開跑”。

CR450——AF動車組蓄電池
“我們的PHM健康管理系統,能提前預判故障?!迸砬锝忉屝铍姵亟M搭載的核心技術,“就像給電池裝了個‘智慧大腦’,電流、電壓、溫度這些參數有啥不對勁,它能實時追蹤分析。”鋰電池配置的BMS系統(電池管理系統)通常只能監控蓄電池的實時狀態,對蓄電池實時狀態進行故障報警,而PHM可以對電流、電壓、溫度等穩態量參數進行耦合分析,對其離群量參數進行追蹤分析,有效預測故障概率、剩余可用電量和壽命,并以豐富的UI形式呈現。
這份技術底氣,藏在一組組實打實的硬核數據里:電池標稱電壓 DC103.5V、總標稱容量460Ah,哪怕在-25℃到+40℃的環境里,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,整個系統還不到920kg,比傳統鎳鎘蓄電池輕了57%。更關鍵的是安全——通過優化電芯性能、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系統要完善,得有大量前沿運行數據,這是我們比國內外同行更占優勢的地方?!?彭秋特意強調,靠著CR450項目積累的試驗數據,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”
研發沒有一帆風順的,2023年末,研發團隊就遇到最大技術瓶頸,彭秋現在想起來還捏把汗。當時蓄電池系統已經從傳統重量減了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: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,研發團隊經過月余努力,電池系統重量終于降到920kg,成功滿足整車需求。

還有,在整車調試期間,主機廠臨時新增功能需求,而由于主機廠的調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點才結束當天調試任務,研發團隊通常要到凌晨1點才能開始蓄電池的功能驗證,為確保新功能實現,連續半個月都作業到凌晨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。
現在,CR450蓄電池組已經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“運行狀態很好”,而且這款產品在細分領域的市場占有率已經達到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業、做新業態。
人才梯隊:從“小白”到骨干的“傳幫帶”
自主創新,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+社會招聘”兩條路,不同崗位有不同標準?;A設計員看重踏實肯干、積極主動、按時保質保量完成交辦的研發工作;二級主管以上的設計師,除了要求專業拔尖,還得會帶團隊、能把控項目。本項目的軟件副總師唐永瑞,就是從集團內部選出來的——他自身軟件方面的專業能力、行業前瞻性、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、功能實現和驗證測試的工作重任,并成功實現功能交付驗收。
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?!崩铌J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?!白屝氯松疃葏⑴c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、在項目中發現和補足薄弱、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,會強化員工對企業的認同感,同時也能盡快篩選出更優秀的人才。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蓄電池系統研發團隊用“不攻克不罷休”的“擰”勁,給CR450“全球最快高鐵”裝上了“智慧心臟”!