對電動車的電池來說,嚴苛的天氣環境不僅會讓電力掉得快,更麻煩的是,過低的氣溫會讓電池「原地死亡」,充電再久都充不進去。2024 年 1 月中,暴風雪襲捲美國,在芝加哥一處電動車的充電站,就出現停車場擠滿了因嚴寒而無法充電的特斯拉,一整排直接被「凍死」在路邊,現場宛如一座電動車墳場。
同一時間,在美國西岸展開的 CES 人氣不斷增溫,與冰封的芝加哥呈現強烈的反差。來自全球的科技大廠大秀肌肉,全球的產業人士湧至拉斯維加斯,一探顛覆未來的最新科技。而今年特別的是,在新能源議題討論熱度增溫之下,「車輛科技」(Vehicle Technology)展區的人潮似乎比過去更絡繹不絕。從現場的人氣與討論熱度,可以切身感受到電動車革命正在眼前展開,而其中,「電池」,正是這場革命的核心。
「今年的 CES 很成功,人潮比我們預期的要更多 」,剛參加完 CES 返台的電動車的電池新創行競科技(XING Mobility)創辦人暨執行長洪裕鈞(Royce YC Hong)說,「這次我們碰到很多車廠,很多懂的人幾乎是特地安排過來參觀,尤其是看到 Kubota 跟我們的新聞之後。」
久保田集團(Kubota)是誰?這個名字,對不熟悉農業用車的人來說或許有點陌生,但其實, Kubota 是一家成立 130 年的日本上市企業,業務遍佈全球,旗下生產的小型挖土機銷售量,已連續 20 年蟬聯全球冠軍;一年生產的曳引機高達 510 萬台,全球每年更有 100 萬顆引擎是出自 Kubota 之手,是全球輕型農機用車的龍頭。
而近期,行競科技獲得了 Kubota 新一輪資金挹注,在業界造成不小的討論:為什麼一間百年日本企業,要看上一家成立僅 8 年的台灣新創?到底 Kubota 看到了哪些市場缺口,行競科技又有哪些核心技術讓 Kubota 垂青?
優勢一:打破框架思考!車用浸沒式冷卻,成為能主動抑制起火的電池系統
「我們在成立公司的第一天,就看到(車輛)的電動化未來一定會發生。」,洪裕鈞堅定地表示,然而,雖然電動化是大趨勢,但電池的「熱管理」,至今卻尚未出現最佳解方,電動車電池起火、儲能設備電池火災等時有所聞。隨著電動車越來越普及,如何更有效的讓電池維持在最合適的溫度,將是迫在眼前的問題。
目前最常使用的冷卻方法是液冷板(coldplate),以密封式的管線與電池接觸,來帶走電池工作時產生的熱量。然而,這樣的方式成本高昂,且侷限於冷卻管與電池表面的接觸,因此散熱效果相當有限。
當車廠急於尋找已經過驗證、可量產、價格又合理的電池熱管理方案時,行競科技自主研發的「浸沒式冷卻」(Immersion Cooling),突然變成炙手可熱的解方。
「浸沒式冷卻」顧名思義,就是直接將電池泡在在不導電的工程冷卻液中,2023 年的 Computex 展上,輝達(Nvidia)執行長黃仁勳(Jensen Huang)更公開表示,「浸沒式冷卻就是未來」。
當然,黃仁勳指的是伺服器的冷卻,而行競科技的「浸沒式冷卻」,則是全球極少數專用在高電壓、車用,且已經過驗證、可量產的冷卻方式。
「創業之初,我們自己動手打造了一台純電動的超跑,才發現高壓車用電池的困境」,當時行競科技在全世界遍尋不著合適的解決方案,加上現有的液冷板開發成本過於昂貴,洪裕鈞與團隊只好「異想天開」,將電芯整個直接泡在冷卻液中,「這樣的技術太瘋狂,很多車廠都是走比較保守的路去開發。我們當時沒有資源,只好破框思考,什麼創新都去嘗試。」
然而,就跟世界上所有的創新一樣,在研發初期,總是講的很美好,但沒人買得起。「我們剛開始嘗試時,雖然省掉了液冷板,但冷卻液的成本卻非常貴,我們都笑說比香檳還貴。」,
不過,當時的各種嘗試,也讓行競科技發現,「浸沒式冷卻」是一個顛覆性的技術,如果電芯有熱失控的危險時,浸沒式冷卻可以有效的把熱帶走,更是可以有效抑制熱失控的電池系統。
同時,當天氣過於寒冷時,這樣的方式則能反向加溫,讓電池在酷寒下也能正常運作。此外,使用「浸沒式冷卻」的車用電池需要安全性高、又要耐震、耐撞,還要在冷卻液不會漏的情況下,用最少的液體帶走最多電池的熱,是這項創新的關鍵技術。
優勢二:電動車動力電池系統關鍵 7 層,行競科技拿下其中 4 層
若將電動車的動力電池系統拆解,可分成最上游的電池原料,一路往下則有電池芯(cell)、電池模組(module)、電池包(pack)、電池管理系統(Battery Management System, BMS)、熱管理系統系統,到最後的全車整合。對車廠來說,若想要跟上電動化的趨勢,需要將上述 7 層都做到位,才能為車輛安裝一個合用又安全的電池。
這時候,車廠通常會有幾個選擇,第一,直接找寧德時代、Panasonic、LG等電芯大廠。不過,早期的電芯廠通常只負責生產電池芯,不負責後續的封裝以及熱管理;再者,每個車廠生產的車型不盡相同,需要高度的客製化,若車廠的訂單量不夠大,也沒有能力向電池芯廠直接下單。
車廠的第二個選擇,是自己開發電池包。例如,特斯拉為自家電動車推出的電池包,或比亞迪推出的「刀片電池」,號稱安全性、使用壽命、成本更有優勢。
然而,特斯拉、比亞迪這類自己做電池的車廠終究是少數,大多數車廠並不具備動力電池系統的專業。此外,不管如何,電池的熱管理仍是一大問題。不管是新型態的固態電池,或是比亞迪的刀片電池,如何有效控制電池的溫度,都是還是一大難題。
以「刀片電池」為例,其電芯為磷酸鐵鋰電池,能量密度較低(直接影響電動車的續航里程),且在低溫環境下性能差,一碰上寒冬,續航力就可能「雪崩式」下滑。而刀片電池使用的冷卻方式,仍為傳統的液冷板冷卻法,在熱管理上仍然有一定的限制。
而行競科技擁有電池模組、電池包、電池管理系統的開發技術與冷卻系統的創新 2 大優勢,換句話說,在電動車電池中關鍵的 7 層裡面,行競科技有能力一次包下了其中的 4 層。這也是目前行競科技對於車廠的最大吸引力,也是獲得 Kubota 投資的關鍵。
10 多年前沒有人願意做的「小事」,時機到了,反變成巨大商機
不過,現在看起來巨大的市場機會,其實在過去幾年間,是沒有人願意做的「小事」。
十多年前,第一代電動車剛出現時,市場需求剛萌芽,電芯大廠因為對汽車不熟,加上需求太小,因此不會特別撥資源來客製化車用電池包;另一端,車廠對於電動車的電池要求也不高,當時除了特斯拉以外,市場上並沒有廠商專心投入研發車用電池包。
「這就像是在疫情爆發之前,餐廳不會想要特別去做外送一樣,因為當時根本沒有這樣的業務需求。」行競科技策略長賀陳修(Sherwood Hochen)比喻。簡單來說,生產電池包在電動化需求尚未起來之前,更像是沒有人願意做的「小事」。
然而,沒有人願意做的「小事」,在十多年後,卻變成了大家爭搶的「大事」。
而這背後的市場驅動力,一大部分是來自法規的要求。為了達到淨零碳排目標,各國陸續宣布禁售燃油車的時間表,例如,挪威將在 2025 年全面禁售燃油車,包含乘用車和農工商用車;日本政府也宣布,將在 2035 年禁售純燃油車。另外,淨零碳排時程迫在眉睫,也逼著大企業對供應鏈施加減碳壓力,具有規模的大企業,更要求連供應鏈使用的工程用車、建廠過程使用的怪手、混凝土攪拌車都一起要電動化。
行競科技因為對車用電池的研究起步早,且曾自己打造純電動的超跑,加上過去幾年累積不少工商用車的客戶,產品經過不斷改良以及嚴格的耐久性測試,因此早在市場需求爆發之前,就累積了許多開發車用電池包的實戰經驗。同時,在過去幾年間,行競科技也不斷優化成本結構,所以當市場需求浮現時,行競科技的解決方案,已不再如最初剛開發時昂貴。
「其實講白了,與其說車廠是衝著浸沒式冷卻的技術而來,他們要的更是現在立即可用、可以量產、經過安全與品質測試的電池系統。」而全球能符合高電壓的車用電池、熱管理技術安全性高、又能量產、符合客戶客製化要求的公司不多,「應該就只有我們了。」,洪裕鈞自信表示,「與其說這是 product market fit,這更像是technology market fit。車廠態度突然變得很積極,以前大家覺得我們是 nice to have,現在反而變成 must have。」。
至今,行競科技已經拿下幾大主要客戶,除了 Kubota 以外、北歐能源大廠 Nordic Booster 也是行競科技的客戶。同時,行競科技也正積極拓展車輛以外的應用,打入儲能市場,拿下台灣儲能系統供應商佳得集團訂單。接下來,行競科技將不止瞄準工商用車,也將往小客車、乘用車領域進攻。
電動車革命,得電池者得天下!行競科技熬 8 年,迎來市場風口
行競科技從新北市泰山的一個小小鐵皮屋起步,到現在團隊達百人、拿下業界的指標性客戶,已熬過最艱困的時期,也終於等來市場的風口。接下來,行競科技將逐步脫離新創的角色,往更企業化的方向發展。
回顧 8 年創業歷程,洪裕鈞最初單憑一股對車的熱愛,親手打造一台純電動超跑,也因為有這樣的嘗試,才能早在市場之先發現了電池的困境,也催生了後續開發浸沒式冷卻技術的契機。
如同蘋果創辦人賈伯斯(Steve Jobs)說的: 「你不可能有先見之明,只能有後見之明,因此,你必須相信,這些小事一定會和你的未來產生關聯。」(”You can’t connect the dots looking forward; you can only connect them looking backwards. So you have to trust that the dots will somehow connect in your future.”),洪裕鈞說,「現在回想起來,真的好像一切都是串連好的,幸好這 8 年之間自己跟團隊都沒有放棄」,「也還好,當時有(做電動超跑)那個笨笨的勇氣跟瘋狂的夢想,要不是當初那股毅然決然,行競科技也不會有現在的發展。」
全球電動車的產業正迎來巨大的風口,產業正值一片榮景,而得電池者,得天下。相信在不遠的將來,路上看到的電動車內的電池,將有很多都是「Powered by XING」,洪裕鈞說,「我相信這個未來,很快就能看到了。」