对于任何电池驱动的矿山设备来说，电池组始终是关键所在，直接关系到设备的重量、能效表现以及成本表现。相比汽车产业，矿山设备，特别是大型矿用卡车的生产属于小众行业。因此，人们常常会问：为什么顶级电池供应商不直接下沉产业链，自己制造矿山设备？毕竟他们在上游已经通过自有的锂矿开采和提取业务占据了一席之地。那么，为什么这些电池制造商不直接参与为矿山设备改装电池呢？
事实上，这样的情况已经在发生。2020年12月，在中国“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标的背景下，宏大爆破与宁德时代联合成立了福建宏大时代新能源科技有限公司（HATL）。基于宁德时代在电池和电气化应用领域的技术优势，以及宏大爆破在矿山服务领域的综合能力，HATL致力于为客户进一步推进矿山设备电气化的智能化升级。
宏大爆破成立于1988年，是国有企业广东宏大的全资子公司，专注于大型和中型露天矿以及地下矿的矿山服务，特别是在现场混装炸药领域拥有丰富经验，同时在采矿设备性能数据分析方面也积累了深厚的专业能力。
宁德时代成立于2011年，目前在全球设有五个研发基地和13个生产基地。2022年，其电池销售量达到289吉瓦时，全球电池和储能市场份额分别达到37%和43.4%，这一领先地位在2023年和2024年得以持续巩固。
HATL通过自主创新，形成了六大核心技术，包括车辆控制技术、系统集成技术、能量管理技术、电力传输技术、线控底盘技术和轻量化设计技术，全面具备整车及系统开发能力。
HATL矿用设备新品
HATL开发了自有品牌的宽体电池矿用卡车，覆盖露天矿用的60吨级HC90EA和HC90EB、70吨级HC105E以及85吨级HC135E。其中，最大型号的电池容量达到704千瓦时，电机功率/峰值功率为560/800千瓦。所有型号均采用6×4驱动布局。此外，HATL还推出了20吨级的地下矿用电池电动车（BEV）HC33E。
HC105E的市场表现尤为亮眼，已成功应用于广东韶关的多金属矿（包括地下和地表作业）、广东封开的花岗岩采石场，以及西藏莫珠公卡铜钼矿（海拔超过5000米）。在莫珠公卡矿，每辆HATL卡车每天可减少0.77吨二氧化碳排放。在福建上杭的金铜矿，这些卡车在恶劣条件下的设备可用率超过95%。此外，它们还被用于湖南衡阳的铁矿。
这些车型结合了成熟的底盘设计和全新设计的电池系统、电驱动系统、冷却系统、辅助系统以及车辆控制系统。HATL透露，公司已申请33项专利，并参与制定了五项行业标准，包括纯电动非公路宽体矿用卡车的技术条件与测试方法。
车辆配备了两套独立的制动系统——机械制动和电制动，以确保冗余安全。与柴油车相比，设备的年能耗降低约70%，在重载下坡运行时能量回收效率更高。零部件的年维护成本可减少30%-35%，维护劳动强度也显著降低。牵引电机不仅具有更优越的加速性能，还能在低速时输出高扭矩，实现平稳驾驶。同时，电池驱动有效减少了车辆振动，对车架的冲击也显著降低。电机的线性输出降低了对传动系统的冲击。
HATL的设备采用基于CAN总线的通信系统，可实时监测车辆运行状态，并提供优化建议和调整功能。其产品均支持线控模块，并可选配完全自动驾驶功能。
设备还设计有驱动启用开关，避免误操作。高功率牵引电机大幅提升了效率，车辆的加速性能和电制动能力（特别是在重载下坡时的充电效率）提升了30%。重载上坡时，换挡平顺，无需担心坡道滑行；即使部分组件发生故障，车辆也能通过双电机双变速箱的“跛行功能”安全返回至指定区域。
全面及先进的全电动改造
HATL的另一个重要工作重点是将刚性矿用卡车改造为全电动操作。HATL已成功将50-120吨级的柴油刚性卡车改造为电池驱动，目前正在着力推进220吨及以上大吨位卡车和大型装载机的改造。多年来，HATL在这一领域取得了显著成效，例如，HAT-R60E和HAT-R100E的全电动改造项目已在云南文山铅锌铟矿顺利完成。HATL表示，目前公司在国内矿山建设机械电驱系统的迭代升级技术方面处于领先地位。
这些车辆通过电池、变换器和电机共同驱动。该改造方案带来了更高的性能、更低的能耗和维护成本，同时延长了使用寿命，实现了零碳排放。改造采用模块化设计，无需变速器，使用压力控制技术，有效降低了能耗。具体而言，当系统压力达到设定值时，电机进入空转或关停状态，待压力值降至设定值以下时，电机才会重新启动工作。
全电动改造技术已广泛应用于Terex品牌的100吨级柴油卡车（91吨），将其成功改造为HAT-R100E型号，配备680kW驱动电机、1,280kW制动电机以及宁德时代793kW·h的电池。接下来，HATL将重点改造220吨及以上的大型卡车，转型为电动驱动。首辆HAT-R100E车型已稳定运行超过13,131.3小时。
HATL电池卡车的技术特点
该电池系统采用LFP核心和CTP结构形式，具有较高的安全性和可靠性，同时具备较高的能量密度。系统采用模块化设计理念，每个电源单元相互独立，这样可以根据现场的实际工作条件灵活增减电源单元数量，从而调节整车的功率。
每个电源单元都采用独立的机械结构，便于整体的组装和拆卸，提高了拆卸和组装的效率，也增强了电池系统的可维护性。目前，支持的电池系统放电能力已超过500万千瓦时，系统运行稳定可靠。
如前所述，HATL将很快推出适配220吨以上矿用自卸卡车的高压平台电池系统。该电池系统不需要高功率的DC/DC转换器来升压，从而提高了系统效率，降低了成本并提升了可靠性。此外，针对地下特殊工况，HATL还将推出集成充电与切换的电池系统方案，以满足地下纯电设备的多种充电需求。
电驱系统采用1000V高压平台，直驱电机，独立水冷主辅变换器方案，电池总线直接连接到转向和起升控制模块，极大减少了系统的重量和体积，提高了电制动效率，减少了电缆的重量，进而提高了整车的工作效率。
该系统设计具有宽电压波动范围，适应电池系统的动态功率调节策略，优化了能源利用率。采用分布式可编程域控制技术替代传统的集中式低压配电架构，优化了配电结构，减少了低压线束；智能芯片保护提升了车辆安全性，增强了可控性，提升了可靠性并延长了使用寿命。
此外，该系统可直接驱动高功率部件，无需继电器过渡；所有输出通道均可编程设置控制逻辑和保护电流，并实时监控所有输出通道的负载状态、电流等参数；还配备了过流保护、短路保护、过温保护等功能。
HATL开发的车辆控制系统架构具有高度标准化、可靠性和稳定性，且配备了丰富的车辆参数控制端口；能够收集并远程传输车辆运行总线数据，并通过自研的基于云的智能故障诊断系统，实时监控并协助分析故障原因，提升故障解决效率。通过数据积累和大模型的应用，HATL将逐步实现车辆故障预警功能。
液压系统方面，改进包括油泵变频驱动、高低速自动切换、在线和远程监控压力、温度等参数，新增电子控制加压和卸载功能；简化了复杂的管路系统，降低了维护难度和成本。在优化液压刹车的基础上，新增电刹车，使得整车液压系统运行更加安全、安静、更节能且更加环保。
液压系统还新配备了紧急快速插接接口和适应高寒高海拔环境的应急动力装置，使得油管可以快速插入，无需借用车辆动力即可卸载物料并进行应急转向和刹车，解决了应急救援的后顾之忧。液压系统采用电液比例和负载敏感控制，具备高压、大流量、长寿命、高效节能的特点，无需冷却。采用HATL自研的专利线控液压技术，兼容有人驾驶和无人驾驶，且具备液控和线控双回路刹车功能，进一步提高了系统的可靠性。
结合原燃油车架设备布局，HATL对车架荷载分布趋势进行了分析。在新机械结构件设计中，选用的材料与车架材料相同或相似，新的结构件在实际工作条件下进行了分析和计算，并在确保结构强度的前提下进行轻量化和模块化一体化设计，同时考虑到维护的便利性；在制造过程中，采用合理的焊接工艺，确保转型过程中原车架不受损，从而有效延长改装后车辆的使用寿命；在整车工业设计时，遵循“以原车为主”的原则，转型后保留了原车的工业荷载分布。
