通过电池梯次利用,海博思创打通了电池管理与
在能源行业有一个共识储能电源成为新能源与电动汽车产业的核心与瓶颈,而建立在电池成组技术之上的蓄电池管理体系则是其中关键。从手机到各类电器,单体锂电池技术已比较成熟,完成2,000次以上的充放电循环没有任何问题,无论在安全性还是实用性均已满足了商用需求。前机械科学总院电动汽车电源技术研究所所长钱良国认为电动汽车发展瓶颈焦点在于电池成组技术,他在这一领域已工作了28年。
几百块单体电池一旦成组形成储能电源,装配到车上,由于电池的一致性及散热设计等复杂问题,寿命便会大大缩短,并可能引发安全问题。2011年11月,当张剑辉正式辞去西门子(中国)有限公司智能电网集团cto的工作,创立海博思创时,想解决的正是这个问题。
目前,无论在电动汽车电池管理还是新能源微网储能系统的产业链条上,都有不少大大小小的参与者,而隐身在中关村鼎好大厦的海博思创的不同在于,它试图通过电池梯次利用,打通电池管理与储能系统两块业务,解决电池全生命周期的综合管理问题。
所谓电池管理系统,就是在储能电源中找出问题电池,并在计算机芯片控制下,通过电池间的互相充放电,实现电池可用容量的再均衡,以延长电池寿命。目前,国内平均水平可做到单向1安培的均衡电流,海博思创将其提升到双向(充放电)5安培。电池剩余电量的精确计算,不但可避免车在中途趴窝,更可避免电池的过放与过充,从而延长电池寿命。与国内8%-10%的精确度水平相比,海博思创可以精确到5%以内。
对于一家初创公司,如何将技术商业化并不容易。张剑辉记得非常清楚,公司首个与东风汽车合作的电池管理系统项目,从对接、内测、实测,再到拿到30辆车的批量合同,整个过程长达一年零四个月。
早在2011年4月,张剑辉就有了自己的产品,通过朋友介绍,他争取到在湖北东风汽车公司实车测试的机会,测了半年多,对方觉得效果不错,和他签了一个20辆车的科技合同。也正是在这时,张剑辉才决定正式从西门子辞职,创立海博思创。2012年5月,海博思创与东风汽车、襄阳公交公司三方实测,形成一份最终测试报告,3个月后,海博思创终于拿到首个正式批量装车合同,打动东风汽车的是那份测试数据—— 海博思创的电池管理系统,让电动公交车的电池组实际可用容量提升了20%,行驶里程提高了30%。
受家人影响,张剑辉在哈三中毕业后,1995年考入清华大学,选择了与哥哥完全相同的院系和专业。
在那级七八十个“4+2”学生中,张剑辉是唯一一个6年毕业的学生。他的本科毕业设计是黑龙江区域电网的稳定分析,硕士则研究在国内尚属早期的大功率电子设备的无功补偿。在美国加州伯克利分校,张剑辉读了电子工程博士,偏重集成电路的芯片设计。“我的教育背景比较广,从电网到电力电子,从强电到弱电,从系统到芯片设计都有。”由此似乎也可以理解他为何将公司的主要业务定位于电池管理系统与微网储能系统。
博士毕业后,张剑辉在美国国家半导体公司工作了6年,在2010年10月回国前,他已成为公司高级设计经理。在那里,张剑辉主导了两个与新能源相关的项目,一个是光伏发电板优化器的控制芯片,一个是电动汽车电池管理系统的芯片设计,两个项目的产品都实现了大批量生产,至今宝马、尼桑等品牌的电动汽车仍在使用。
在此期间,张剑辉也找到了他最重要的两位创业伙伴。斯坦福大学电化学材料硕士毕业的舒鹏与弗吉尼亚理工大学电力电子学博士毕业的钱昊,都是他2008年招入公司,一手带出来的。回国前,张剑辉已决定创业,国外那种虽然优渥但可预见的生活并非他的追求。临行前,他对舒鹏和钱昊说“我先回去打个前站。”
在西门子的一年半,张剑辉主要负责电网储能与微电网控制技术的研发。2011年春节,舒鹏回国探亲,两人聊了一晚,舒鹏回去后很快辞职回国。钱昊也想马上辞职,不巧发现妻子怀孕了,只好等小孩出生后,在2012年4月加入团队。彼时,海博思创也即将迎来自己的第一个项目。
不仅自己谙熟于公司业务板块上的每个环节,张剑辉对创始团队的拼图也颇为满意—— 舒鹏精通电池,钱昊专注于硬件设备,自己则对电网和系统以及底层控制比较熟,能力正好互补。分工上面,舒鹏负责销售,钱昊负责研发,张剑辉则负责综合事务。
海博思创的名字很有意思,翻译过来就是“海归的博士想创业”。创业初期,张剑辉对市场有清晰的判断新能源汽车尚处于政策领导扶持阶段,受制于充电等基础配套实施建设,乘用车的发展必然很慢。作为一个初创企业要生存下去,应该切入发展较快、以政府采购为主的商用车市场。有别于竞争对手,海博思创采取了以垂直大客户为主的市场策略,并不需要太多销售人员,需要的是精通技术,能给客户提供价值的人。
由于首个项目的成功,东风汽车所有新能源商用车均采用了海博思创的电池管理系统,而在物流、环保两个车种上,海博思创成为前者的一级供应商。这也是回国创业的现实好处,张剑辉坦言“在汽车市场体系完善的欧美,三年内想成为一个主流车厂的一级供应商,你连想都不要想!”
何谓一级供应商?就是不光提供电池管理系统,还提供整个电池包在内的储能电源系统。换句话说,从单体电池出厂到作为储能电源装载到车上的中间环节,全部交由海博思创处理。做储能电源系统,成为电池产业链上的系统集成商,一直是张剑辉的梦想。经过不断研究,海博思创已在电池成组技术上取得突破,领先许多竞争对手一步,具备了从单体电池切入,通过电池管理系统、热管理与结构设计诸多环节,为客户提供储能电源系统的能力。
除了这套电源系统,海博思创还搭建了一个电动汽车的远程运营管理平台,将车辆实时数据采集上传到云端,提供在线监控。不同于一般的远程监控系统,平台不仅提供车辆的实时状态信息,还提供电池状态的分析与处理。张剑辉将其为电池厂商、整车厂、商业用户的共赢—— 向电池厂商提供定期分析报告、售后预警、质量跟踪等增值服务;为整车厂提供售后预警与初步故障诊断、电池安全分析及测试数据;向汽车运营方提供整车运行状态的分析报告。
通过技术提升,公司逐步从商用车向乘用车市场过渡,但如何作为重要一方,参与到电动汽车发展模式创新的讨论与推动中,对海博思创来说更为关键。这是一个前期需要大量政策补贴与资本扶持的市场。“就像一个人刚解决温饱的时候,你让他有绿色环保的意识,根本就是不可行的。”张剑辉举了美国的例子,据统计,电动汽车的购买人群主要集中于以硅谷为中心的西海岸与波士顿麻省理工为中心的东海岸,因为那里集聚了大量对新鲜事物感兴趣的中产阶级。
张剑辉对集中式大型充电站与换电模式均不看好。市场难以承担的投资规模、充电时长限制都是阻碍大型充电站发展的重要因素,而换电模式意味着更高的电池配比,整车制造环节相应的设计要求,综合成本很高。,对上述两种模式而言,电动汽车使用与分布的高度不均匀,都将带来巨大的投资压力。比较而言,电池租赁模式似乎更具前景。整车销售时,不收电池的钱,在一定优惠的基础上,将电池价值按其使用年限,以月租摊平到用户身上,租期到后,用户可将电池退换,或出一部分钱继续开。期间,用户还可以交一部分钱,升级技术更新的电池。换言之,整车厂卖的是服务,而不是电池。
围绕电池管理的核心,从电池管理系统延伸到微网储能系统业务,对海博思创来说是件很自然的事情,连接两块业务的则是电池的梯次利用,或者说残值利用。
由于风电、光伏等新能源本身的不稳定性,大规模上网必将给电网带来巨大冲击,甚至有引发电网瘫痪的风险,正是在此意义上,新能源的发展离不开储能系统的配备。国家电网曾提出超导、抽水蓄能、蓄电池三种解决方案,其中超导储能响应快、耗损小,但造价昂贵、维修复杂,抽水蓄能容量大,但响应慢,受限地理条件,蓄电池储能系统成为目前唯一的大规模储能解决途径。
即便如此,储能系统的造价依旧很高,张剑辉举了个例子,“目前一个光伏电站项目普遍可在八九年收回投资,如果加上储能环节,可能得十几年甚至二十年才能收回成本。”海博思创的做法是,回收电动汽车的废旧电池,通过自己的电池管理系统,将电池实际可用电量提升,将其投放到微网储能系统,不但充分发挥了废旧电池的残余价值,也降低了储能系统的成本。
利用北京奥运会退役的电动汽车锂电池,与北京电力公司合作的北京高安屯充换电站360kh的微网储能项目,仅仅是一个开始。截至目前,海博思创共做了十几个微网储能项目,规模最大的是青海玉树4m光伏12mh储能项目的二次系统集成,不仅包括储能电池系统管理,整个光伏发电包括储能的所有二次控制系统都由海博思创开发。
在张剑辉眼里,储能是一个还在沉睡的庞大市场,电动汽车电源管理系统则是一个快速成长的市场,两块业务对海博思创来说,“就像打拳一样,电动汽车的拳头打在前面,储能的拳头在后边趋势待发,但后手拳实际上更有力。”目前,海博思创在储能项目更多做一些“摘樱桃”式的战略布局,以积累技术锻炼团队。从公司电动汽车电源管理系统与储能的销售比例也能看出这一点,去年是21,今年则大概为31。
创业初期的花费,来自张剑辉筹措的200万元。随着项目的不断开拓与商业模式的被认可,海博思创在成立半年后,即引入启迪创投的1,500万元a轮融资。公司在2013年销售额达1,800万元,2014年将超过5,000万元,轻资产的商业模式,也使公司一直盈利可观。三年下来,员工团队从最初的3人发展到80多人,其中北京总部有60人,位于湖北襄阳的全资子公司有20人,其中研发与工程人员占比70%以上。
据张剑辉介绍,公司在今年年底计划引入b轮融资。融到的钱,将主要用于电池成组方面的生产与研发,公司在外包生产的基础上,将完善一部分自有产能,与国际上主流电池厂商建立合作,切入乘用车领域。,扩建销售团队,以扩大电动汽车储能电源的市场规模。而在电池梯次利用方面,需要尝试一些新的合作形式与商业模式,比如引入保险等金融创新。
面对市场上的竞争者,张剑辉认为海博思创的核心技术、多元化服务的商业模式、业务规模本身已逐渐形成一定竞争壁垒,缺点则在于由于销售团队人数过少,在市场知名度上还不如对手。
作为一位技术男,张剑辉现在每天仍在关注、学习一些新的技术,在他看来,必须持续为用户提供价值,在他们提出需求前就准备好相关解决方案,才能最好地黏合用户。