7月31日,工信部等考察了杭州伯坦科技工程有限公司“車電分離、分箱換電”。聶亮(左一)在做介紹。
在新能源汽車界,有的人聞名于廟堂,有的人聞名于江湖。杭州的聶亮,人稱“教主”,是新能源汽車江湖常常提及的人物。
7月12日,我到杭州拜訪聶亮,詢問“教主”稱呼的來源。他說,“教主”的意思是“教會大家主攻戰略”,因為干新能源,必須有點類似宗教式的信仰。他決意帶頭,從自身做起。
如果不說聶亮狂傲的話,至少可以說他耿直。在微信群聊天,他經常一句話把人懟得無言以對,而且有“教主”那種微言大義的派頭,不放下身段使勁問他,都不明白他那些高深且篤定的看法是什么意思。
令人不爽的是,他經常說對,至少他有實踐驗證過——2007年就開始涉及電動汽車開發,并批量運營,大概全中國,沒有比他早的了。
如今的聶亮是杭州伯坦科技的董事長兼總經理。伯坦科技以換電解決方案為業界熟知,另外,他還有一個造車項目。他為什么堅持換電模式十余年?他要造的車是什么樣?他的新能源汽車發展邏輯是什么?
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護衛艦上的電力總管
伯坦科技在杭州黃龍體育館附近辦公。公司前臺上方懸著LOGO,包含該公司英文名First Technology中的F和T兩個字母,再加兩條利刃,組成一個錨的形狀。
伯坦科技的LOGO
到聶亮的辦公室,辦公桌后書架上的擺件中,一架航空母艦的模型分外惹眼,旁邊還有一架海軍艦艇模型。
這些元素表明,聶亮有海的情結——他曾是個海軍。
聶亮是杭州人,1972年生。大學在武漢上的是海軍工程大學,艦船電氣專業。“其實就是電力驅動,電力系統跟發配電。”聶亮說。
1993年大學畢業,聶亮到護衛艦八大隊,當了四年兵。在護衛艦上,聶亮是電力分隊長。“可以理解為一條船就一個城市,我就干那電力局局長的活,所有帶電的都歸我管。”
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首批電動汽車運營者
1997年,聶亮因為身體健康問題,選擇了轉業。到了杭州電力局,以前的聶中尉,也得下班組。聶亮進的是用電監察班,“監察就是管用電,到大企業或大機關,查看那些電路有什么問題。接受用電申請,包括現在充電站增容報批什么的。”
2002年,30歲的聶亮當上了處長。又干到2006年,“覺得沒有激情,因為國有企業,你當了領導以后基本就會脫離具體技術和業務,大部分是程序性的工作,這樣的情景不適合自己的理想”
“然后就跟領導說給我換個位置,換到電網下面科技公司。”聶亮加入的是杭州電力科技發展有限公司,后改名杭州大有科技發展有限公司。在這里,聶亮開始了和電動汽車的緣分。
2006年,國家電網就看好電動汽車行業,對浙江等四個公司,國網要求“在有基礎的重點地區和景區開展城市公用充電站建設的試點、純電動車的能源供給系統的建設試點、純電動車的能源供給公司試點。”
浙江公司的電動汽車試點任務,很多落在了大有科技公司,聶亮也是投身其中參與者之一。
“中國第一臺電動汽車是我去上牌的。”聶亮所說的,就是浙江省電力系統與萬向電動汽車公司共同研制開發的2 輛純電動型電力流動服務車。2007年8月31日,這兩輛車正式投入使用。
浙江電力的流動服務車是全國首批上公告、上牌的電動汽車
在這兩輛車開始運營時,杭州也建設了一座國內首創、可換可充的多功能充電站。“當時我們都是拿下來充。”聶亮說,充電功率很低,只有3kW左右。“我們說如果有兩組電池,這個充完換上去那不就行了。那個時候可能還是也沒有全面的選擇,就覺得要換電。”
后來,2008年國家電網又拿下了國家 863 計劃“電動汽車電能供給系統關鍵技術研究與運行考核”課題,浙江等5個省(市)電力公司作為課題協作單位共同完成其研究與實施,課題研究主要分為“電動汽車示范運行”和“電動汽車供充電關鍵技術研究”2個方面。
隨著電動汽車運營項目的展開,2010年,杭州市成立了電動汽車服務有限公司,聶亮擔任公司法定代表人。
杭州市電動汽車服務有限公司,和當地的出租車公司一起,展開了當時堪稱最大規模的電動汽車示范運營項目。到2013年8月底,該公司累計建設62座充換電站和配送站,初步形成城區15分鐘充換電服務圈。服務純電動汽車370輛,累計提供換電服務43萬車次。
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創立伯坦,繼續換電
杭州電力系統大搞電動汽車示范的2013年,電力體制改革的方案已經基本成型。在“主輔分離”原則下,國網暫停銷售側的相關非主營業務,其中就包含了電動汽車運營業務。聶亮也在此時決意離開國網體制,創立自己的公司伯坦科技。
“伯坦就是制造業。要做什么產品?我們是做換電的電動汽車,那么得有換定的專用設備;還得找人幫你做車,就要找車廠代工;車廠愿意給你代工,前提條件是你得把車都買走;你把車都買走,前提條件是有人買車去運營;就得有換電網絡……其實我們就一家把這些活都干了。”
在伯坦科技成立的2014年,關于充換電,國家的政策是不反對。“那時候你去說服車廠是很累的。國網突然不干了,大家覺得是干不下去了,其實不是這么回事。”聶亮回憶說。
在離職創業的過程中,聶亮幸運的遇到了專注于清潔能源十幾年的天使投資人徐政軍。不管說是緣分還是默契,伯坦科技得到了蘇州義云4000萬元的投資,另外做換電網絡的合作伙伴時空電動也得到了的5000萬投資。兩家公司合作,在杭州陸續建立起20多個換電站,同時推出了中國最早的純電動網約車服務,目前已經成為滴滴平臺中最大的運力提供商。這些車輛的核心技術和零部件供應,都出自伯坦工程。
2016年,徐政軍又投資了伯坦1.3億元。他對為什么投資換電如此解釋:“充換電并不存在誰優誰劣,只是適合不同的場景。換電對于一些環境、場景,是比較適合的技術。而且在很長的時間內,這個場景都存在。”這些場景,徐政軍定義為:高頻使用的運營汽車。
但總體而言,新能源汽車業界走上了以充電為主的路線。在國家政策不支持、業界不看好的情況下,伯坦科技堅持換電路線接近五年,盼來了政策環境的變化。2019年6月初,國家發改委等三部門發布了文件,要求新能源汽車行業推廣新能源汽車電池租賃等車電分離消費方式,降低購車成本,同時借鑒公共服務領域換電模式和應用經驗,鼓勵企業研制充換電結合、電池配置靈活、續駛里程長短兼顧的新能源汽車產品。
“堅持了這么多年,就等了這么一個結果。”聶亮說。目前,伯坦科技正在做融資,以擴展換電業務和網絡。在新能源汽車補貼接近完全退出的背景下,新能源汽車業界也注意到換電模式在強運營車輛上的優勢。近期聶亮也成為多家媒體報道換電模式時的代表人物之一。伯坦和時空的換電站也頻頻見諸報端。
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換電的賬怎么算過來?
和奧動、蔚來等底盤換電模式不同的是,伯坦科技采用的是分箱換電,不同車型可以一次性更換1-8塊電池包。另外,伯坦的換電站可以支持人工、半自動以及全自動換電,設備投入可大可小、場地要求低。
采用伯坦科技換電系統的換電站
伯坦計劃擴展的換電站分成社區站和中心站兩種,初期會以社區站為主,讓洗車行、修理店、4S店加盟。根據聶亮的測算,預計投入11萬元,建設一個能儲備4塊60度電池的換電站,每年的純收入接近9萬元,一年多就能收回成本。
至于中心站,建設成本不計地租、電力增容,費用在400萬左右,預計一天能服務250輛出租網約車,預計年營收可達900萬。扣除電費、折舊、人工等等,“IRR(內部收益率)大概有20%左右,還是很高的,這種就是建設周期慢。”聶亮說。
在對比其他換電模式時,聶亮表示,能否盈利核心就看電池壽命和服務飽和率。
在車輛飽和率方面,要有盡量多換電的車輛。伯坦科技現在至少開發了四個廠家的八九種車型,他們的電池箱都是統一的,覆蓋了轎車、SUV、廂式物流、輕卡、輕客,能盡量拓寬運營車輛的范圍,以提高服務飽和率。
伯坦科技合作的換電車型
為了降低換電運營商的資金壓力,伯坦科技還計劃引入“電池銀行”。電池廠家將標準電池存入電池銀行,同時貸給換電運營商,降低初期投入成本,也吸引更多車企開發換電車型。
在動力電池充電、維護方面,和其他換電運營商一樣,伯坦也可以在換電站在較為穩定的環境中慢充,相對快充壽命更長。另外,伯坦科技在動力電池維護上還有幾個特點。
首先動力電池分箱,各個電池分別充,會比一個整包一起充充得更滿。另外,聶亮借鑒國家電網做電氣設備的經驗,電池包分箱,有利于標準化,通用化,可維護性,便于產業化。如果電池包不分箱,而是一個整包,很難做到既符合同一標準,又行業廣泛通用。
其次,在換電站里充電,可以對動力電池做充電末端階段的均衡。細看伯坦科技的電池包,除了兩個正負極接插件,還有46根針。其中部分是電池電芯或模塊均衡接口。“就每一包(電池模組)都引出來了。”聶亮說,在充電達到90%或95%以后,通過均衡接口,他們會對電池模組或電芯逐個充電,以避免充不滿。
伯坦電池包的接插件
聶亮表示,電池在出廠時一致性就有差別,后面再焊接、成組,根據位置、焊接點、連接件的差別,衰減也不一致。“沒有均衡的話,12個月以后,壓差會越來越大越大,”導致整包衰減嚴重。在常規做電池均衡的情況下,伯坦科技的電池包衰減要小的多。目前充電站里還在用的2014年10度電的電池箱,過了五年衰減27%-28%。聶亮稱,伯坦的動力電池包,能在880次循環之后,電量保持在80%以上,而一般電池包充電只能有幾百次。
通過專業的充電,拉長電池壽命,這部分的價值注入到換電系統當中,全行業的盈利才因此成為可能。
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造四輪驅動、獨立轉向的車
在做換電技術的同時,聶亮也在醞釀一個造車項目。
在浙江大學動力機械及車輛工程研究所,我看到了伯坦科技與該研究所聯手開發的實驗車。
伯坦科技四輪驅動實驗車
這輛實驗車,和目前杭州公路上經常見到的時空電動網約車看上去沒有差別,但趴下去看,就會發現。這輛車是由四個輪邊電機獨立驅動的電動汽車。
伯坦科技開發的四電機動力總成
浙江大學動力機械及車輛工程研究所副所長朱紹鵬,是浙江大學電動汽車研究團隊負責人,也負責和伯坦科技合作的分布式驅動電動汽車項目。
“今后的驅動系統是集成度越來越高的,而且越來越模塊化、標準化。”朱紹鵬認為,“目前我們已經處于電機、電控和減速器集成的階段,未來兩三年,就會逐漸過渡到輪轂電機或輪邊電機模塊化驅動,也就是分布式驅動的形式。”
朱紹鵬介紹,分布式驅動有多個優勢。首先,傳統汽車有很長的傳動鏈,從發動機到離合器、到變速箱、到傳動軸、到差速器,到半軸。但分布式驅動都是直驅,節省了底盤空間,乘坐倉的空間利用率會大幅提升。
其次,減少了傳動系統,傳動效率提高,能夠節約能源。
第三,可以很輕松實現全時四驅,或者前驅和后驅多種的驅動形式。
第四,可以提高車輛的穩定性。朱紹鵬說,“傳統汽車的穩定性,比如ESC或者說ESP,是通過獨立的控制四個剎車,來提高了穩定性,犧牲了動力性。采用分布式驅動的話,可以在過彎的時候加速,然后通過調節四個車輪的驅動力,來保證穩定性。”
如同自動駕駛系統,分布式驅動控制系統也分成三個部分,分別是執行單元(輪邊或輪轂電機),傳感器,以及上層控制器。
在傳感器的部分,不像自動駕駛系統,分布式驅動系統并不需要加裝多少傳感器。朱紹鵬說,“比如說方向盤轉角傳感器、橫擺角速度傳感器等”可能就夠用了,“從現有的車載傳感器上或者說VCU里邊讀取出來傳感信號就可以。”
在控制策略部分,朱紹鵬的團隊基于動力學建模,開發出不同算法,組成最終的分布式驅動控制策略原型。對于控制策略原型,先通過仿真模擬測試驗證,再通過實車實驗,不斷驗證和優化控制策略。
她們團隊已經開發了三代分布式驅動電動汽車,分別命名為星火1號、2號和3號。分布式驅動的階段性成果,還輸出到了電動大巴電子差速控制系統開發中。此外,星火3號也在東風裕隆試車場跑過實車測試。
對于分布式四驅何時會在乘用車上商用,朱紹鵬認為可能還需要五年。主要還要做的工作,是大規模實驗驗證。
聶亮則認為,三年可能就夠。“工程化是看你資金強度的。因為有時候,錢可以換時間。”“工程化”具體而言,很多元器件并非車規級的,還需要工程開發。
不過,星火3號那樣的,還不是聶亮想造的車。他希望,既然四輪驅動,就不要方向盤了,通過“線控搖桿”就行。而且,四輪驅動還不夠,四輪還要能夠獨立轉向。這樣車輛甚至就能夠橫向行走。
另外,他們今年計劃開發出直線電機的減震器樣機。這種直線電機的減震器,可以理解類似主動式懸架,可以根據傳感器檢測到車身姿態、路面信息等等,控制直線電機與減震器運動方向相反的阻尼力,抵消車輛上下的震動。“它是實時反應的,人坐在車上過減速帶,你感覺不到。車是不會抖的。”由于直線電機需要較大的電功率,因此電動汽車配置更為合適。
對于自動駕駛,聶亮認為現有車輛的驅動形式都不足以實現智能化,“霍金能打乒乓球嗎?”而在四輪獨立驅動、獨立轉向、完全線性控制、再加直線電機減震器這樣組合下,車輛才能夠及時精確地執行自動駕駛的各種指令。
“對姿態和抓地力的控制——這是自動駕駛當中基礎的基礎。”聶亮認為,在此基礎上的車輛,才能升級到L4等高級別自動駕駛。“我已經是一個有肌肉記憶的運動員了,然后你把霍金的腦袋安我頭上,我打得肯定就比較好。”
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系統性思考的邏輯
無論是充換電的選擇,還是造車理念,聶亮思考問題的方式,都不是光就技術、產品展開,而是系統性的。
“新能源汽車存在的問題很多,在實踐過程中,我發現,解決一個問題,第二個問題解決不了。第二個問題解決了,第三、第四、第五個問題解決不了。”聶亮總結,大部分解決單一環節的問題的思路,都不會帶來好的結果。
在電動汽車生態中,“整車廠造車,叫喊充電樁不夠,但沒有考慮過,充電樁怎么賺錢?充電企業要多建樁,但是充電樁的商業模式是個典型的‘規模不經濟’模式。對于樁企來說,最好有人排隊來充電。但是反過來車主就不樂意了,就沒人買車。”聶亮說,如果不是從體系上考慮電動汽車,總有一個環節會被“吃”掉,邏輯上就“活”不下去。
“以前,是補貼被吃掉了。現在補貼沒有了,大家都要活下去,這個行業要運轉,必須有利益。而且利益大,分得越好,產業發展得越好。”
聶亮認為,車電分離+換電模式下,既降低購買者的初始成本,又降低使用成本,還保持了類似燃油車加油的補電體驗,同時由于動力電池的壽命有保證,并且在車上直接實現梯次利用(私家車-出租車-物流車),持有電池資產也有利可圖——各個環節都能滿意。
在造車上,他認為電動汽車本身在操控、舒適性上,相對燃油車并沒有本質提高。“既然沒有本質的提高,那是不會吸引消費者換代的。”但是,如果將來有一款車,操控性特別好,橫著開、豎著開、斜著開都可以;舒適性特別好,不會顛。“這就相當于換代了。二三十萬換這個車,大家才會買。”
聶亮說。“現在所有的車輛部件,都在百年前定下來,都是非線性的開環部件。如果自動駕駛,一定要做成線性的閉環部件。電動汽車,天然可以做成線性閉環:主動懸掛,改變輪胎抓地,獨立驅動,獨立轉向。這才是汽車迭代迭代的方向。”(完)
來源:第一電動網
作者:電動汽車觀察家
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