福州智造赋能绿色矿山：全球首台氢锂混动矿用“巨无霸”即将在内蒙古交付

【创新故事】

◎本报记者 孙明源 通讯员 贺占军 郭新燕

9月21日，在内蒙古通辽霍林郭勒市南露天煤矿作业现场，一辆蓝白相间的超大型矿用车正进行最后阶段的实地工况测试。这台被标注为“”代码的“巨无霸”，正是由福建企业深度参与技术协同、北方股份主导研制的全球首台（套）符合产业化质量、安全、环保与服务全维度标准的氢燃料—锂电池混合动力矿用车（以下简称“氢锂混动矿用车”）。

站在高达2.3米的巨型轮胎旁，内蒙古北方重型汽车股份有限公司氢锂混动矿用车项目总设计师、项目负责人郭元元向科技日报记者介绍：“它不是概念车，而是真正能适应极寒、高尘、重载等复杂矿山场景的量产级装备。”值得一提的是，该车型核心热管理与电控系统研发过程中，福州多家高校及新能源技术团队提供了关键算法支持与低温环境模拟验证，体现了福建在新能源装备智能化领域的协同支撑能力。

“蒙东需求牵引，闽蒙技术联动”

南露天煤矿地处北纬45度线附近，冬季最低气温可达零下30℃。如此严苛气候，不仅让传统燃油矿用车频繁出现启动困难、供油不稳等问题，更对依赖化学反应的电池系统构成严峻考验——低温导致动力电池容量骤降、内阻升高，续航缩水超40%。

作为我国首个自主设计建设的千万吨级露天煤矿，南露天煤矿早在2018年中央生态环保督察反馈后，便将“绿色矿山”建设列为核心任务。而矿用车作为单台年均碳排放达1800余吨（相当于600辆家用轿车）的排放主体，自然成为减排攻坚的关键切口。

“既要满足136吨级重载运输刚性需求，又要实现长周期稳定运行，还要摆脱对化石能源的路径依赖。”郭元元表示，“单一能源路线难以破题，氢+锂的混合动力架构由此成为最优解。”但现实瓶颈在于：现有氢能装备普遍缺乏-25℃以下可靠启停能力，亟需本地化适配升级。

这一技术缺口，迅速从蒙东传至全国新能源产业链高地——包括福州在内的多个东部技术策源地。2022年3月，北方股份与南露天煤矿正式签约，联合启动百吨级氢锂混动矿用车攻关，并同步规划涵盖制氢、储运、加注及车辆运维的全链条示范场景。

“从零起步，层层穿透”

面对全球尚无先例可循的研发任务，郭元元带领团队直面三大核心挑战：极端粉尘下的空气过滤、多源管路的空间集成、宽温域电池系统的热协同控制。

以空气处理为例，矿山空气中硫化物与PM10浓度远超城市标准。研发团队摒弃常规滤芯方案，首创“物理拦截+化学吸附”双效净化系统，其关键模块的耐腐蚀涂层工艺，借鉴了福州某新材料企业在滨海高湿高盐环境下的防腐技术经验。

再看管线布局——整车集成氢气管路、高压电缆、低压线束、液压及冷却回路等5类系统，管路总量达传统燃油车的2.1倍。“我们提出‘氢电隔离、分层承载’原则：氢气管路独立走边梁，高压电缆置于上层舱体，液压与冷却管路下沉布置，既防泄漏短路，又便于日常检修。”电气系统负责人刘强指着车底精密排布的管线解释道。

为验证最优结构，团队累计迭代37版三维布线方案。“没有‘差不多’，只有‘更安全’和‘更可靠’。”刘强说，“每版图纸背后都是数十小时的仿真推演与冻土实测。”

“冰火同炉”，突破热管理极限

动力电池与氢燃料电池的工作温度窗口差异显著：前者需维持在0℃–30℃区间，后者则需在80℃–95℃高效运行。如何在同一底盘空间内实现“冷热分区、动态耦合”，成为横亘在研发路上的最大关卡。

动力系统负责人宋黎明团队最终构建起一套“水热循环+智能分控”的分布式热管理系统：利用水介质高比热容特性，通过双回路温控阀组，分别向动力电池舱输送恒温冷却液，向燃料电池堆供给精准加热流体。整套系统响应时间小于8秒，-30℃冷启动成功率100%。

“有时为了校准一个温度拐点参数，我们要连续做17轮台架试验。”宋黎明笑言，“那会儿办公室常备冰镇矿泉水——不是喝的，是往脸上浇的。”

2022年9月，项目启动仅半年，整车动力匹配、高压架构、关键零部件选型、三维工程图及工艺规范等全部完成。今年6月，习近平总书记在内蒙古考察时强调“坚持绿色发展是必由之路”，这台从福州技术土壤中汲取养分、在内蒙古矿山落地生根的“绿色巨无霸”，正成为传统能源基地低碳转型的鲜活注脚。