Erkenntnisse bei Öffnung der BMW i3 Batterie

Heute habe ich mir 15min Zeit zur Öffnung der BMW i3 Batterie genommen. Außerdem habe ich vor dem Urlaub einmal die Spannung beider Packs genommen. Die Batterie des VW Passat GTE hat 350V, die des i3 333V. Das sind beim Passat GTE 3,65V und beim i3 3,47V pro Zelle. Nicht wirklich ideal zum Lagern, bis ich dazu komme, sie zu verwenden, aber auch nicht schädlich, würde ich sagen. Also kein Grund, in Aktionismus zu verfallen. Schlechter wäre es gewesen, wenn der Reparaturbetrieb nach den Autounfällen die Batterien entladen hätte, bevor er sie entnahm.

Die Erkenntnisse bzw. Beobachtungen:

  1. Das Pack ist nicht wirklich wasserdicht. Zwar ist reihum eine Dichtlippe am schwarzen Deckel. Doch die 5 Schrauben, die mittig in den Deckel gedreht wurden, sind komplett ungedichtet.
  2. Das Pack des VW Passat GTE wirkt deutlich kompakter. BMW lässt viel Luft zum Arbeiten und das Pack ist daher auch leichter auseinanderzubauen. Ich denke, durch kompaktere Bauform könnte BMW problemlos noch etliche kWh mehr unterbringen.
  3. Der Alukasten wurde in Tschechien hergestellt, die Kabel in Deutschland.
  4. Jeder Zellenblock und jede Zelle haben eine individuelle ID, die automatisiert mittels QR-Code bei der Produktion erfasst werden kann. Ich weiß nicht, ob mir das gefallen soll. BMW kann so jede einzelne Zelle auch noch nach 20 Jahren zurückverfolgen. Konkrete Missbrauchs-Szenarien fallen mir jetzt aber auch nicht ein.
BMW_i3_Batterypack

Das geöffnete Batterypack

BMW_i3_Batterypack_Anschluss_Kuehlung

Anschlüsse für Wasserkühlung

BMW_i3_Batterypack_Block_geoeffnet

Ein Zellenblock geöffnet

BMW_i3_Batterypack_Blockverbinder

Anschlüsse für das BMS

BMW_i3_Batterypack_BMS_Contactor

BMW und Schütz

BMW_i3_Batterypack_hintere_Verbindung

Das hintere Ende des Batteriepacks

BMW_i3_Batterypack_Kuehlverteilung

Die Verteilung der Kühlflüssigkeit im Batteriepack

BMW_i3_Batterypack_QR_Code

Jeder Zellenblock hat eine individuelle ID

BMW_i3_Samsung_SDI_Zellen

Samsung SDI Zelle

Sie haben es wirklich getan

Obwohl ich dem litauischen Verkäufer explizit sagte, dass ich keinen Palettenhubwagen habe und auch keinen leihen kann, schickte er die Batterie mit einem privaten Fahrer. Der hatte natürlich auch keinen solchen Wagen. Selbst die vom Verkäufer vorgeschlagene Leihe eines solchen Wagens wäre sinnlos gewesen, da der Sprinter keine Rampe hatte. Da wäre schon ein Gabelstapler nötig gewesen.

Da standen wir also mit seinem Sprinter und seiner ultraschlanken Freundin bei mir im Garten und rätselten, wie wir die 250kg aus dem Transporter kriegen sollten. Er schlug vor: Nachbarn fragen. Die drei mir bekannten Männer sind arbeiten. Zur Verfügung stand noch eine 90-jährige Frau und eine nicht minder alte Nachbarin, die nicht mehr laufen kann.

Zum Glück war McGyver noch da. Mit Hilfe dreier Volvic-Kisten und einer für 40kg zugelassenen Mini-Sackkarre aus Plastik haben wir das dann tatsächlich nach nur 5 Minuten geschafft. Jetzt steht das Pack aber mitten auf dem Stellplatz fürs Auto den ganzen Tag in der Sonne.

BMW i3 Batteriepack mitten auf dem Stellplatz fürs Auto...

BMW i3 Batteriepack, mitten auf dem Stellplatz im Garten

Litauen ist eben nicht die Niederlande

Meine Batterie aus dem VW Passat GTE kaufte ich in den Niederlanden, die Batterie vom BMW i3 in Litauen. Bei beiden Angeboten war der Versand inklusive. Während die Niederländer die Batterie auf eine Einwegpalette schnallten, Schaumstoff und Pappe darum wickelten und das ganze dann DB Schenker zum Versand übergaben, fragen die Litauer, ob ich auch mit einem „privaten Kurier“ einverstanden sei. Dabei gäbe es zwar keine Trackingnummer, aber das ganze sei dann in 2-3 Tagen statt in einer Woche da.

Mir ist das gleich, Hauptsache die Batterie kommt an. Doch im weiteren eMail-Verlauf stellt sich heraus, dass der private Kurier allein und eventuell (wahrscheinlich?) ohne Palettenhubwagen kommt. Blöde Sache bei einer 230kg-Batterie. Ob ich so etwas da hätte oder mir ausleihen könnte.

Schnell mal gegoogelt: Ein Palettenhubwagen wiegt an die 70kg. Selbst wenn ich mir den ausleihen könnte, bekäme ich den auch nicht allein ins und aus dem Auto. Kostet bei Boels Maschinenvermietung außerdem 45 Euro pro Tag.

Jetzt bin ich gespannt, ob nicht doch ein Standard-Transportdienstleister wie DHL, DB Schenker, TNT o.ä. beauftragt wird – oder ob am Ende ein armer Litauer verzweifelt versucht, die 230kg aus dem Transporter zu tragen. Die Niederländer waren unkomplizierter.

Bin ich verrückt? i3-Batterie gekauft!

Die Batterie des Passat GTE ist noch nicht einmal demontiert – da kam aus Litauen eine Batterie aus einem geschlachteten, britischen BMW i3 bei eBay rein. 2.800 Euro inkl. Versand für 21,6kWh und Bezahlung mit Paypal (= Käuferschutz im Falle von Nichtlieferung). Laufleistung der Batterie laut Anbieter 4200 Meilen = 6800km. Das sind selbst mit Bleifuß keine 60 Zyklen. Bevor es jemand anderes tut, hab ich die kurzentschlossen auch noch genommen.🙂

Jetzt ist nur die Frage, wie ich die Zellen nutze. Zwar sind sie vom gleichen Hersteller (Samsung SDI) mit vermutlich auch identischer Batterie-Chemie wie beim Passat GTE, aber unterschiedlicher Kapazität.

Wahrscheinlich wird es auf 2 getrennte Systeme hinauslaufen, von denen ich eines an einen befreundeten Erneuerbare Energien Enthusiasten abgebe. Ich werde ohnehin nicht genug Erzeugungskapazität haben, um 25kWh Netto-Kapazität zu füllen.

Weitere Erkenntnisse nach Batterie-Öffnung + Bilder

Ich habe heute noch ein wenig weiter am geöffneten Batteriepack des VW Passat GTE herumgeschraubt und dabei weitere Erkenntnisse gewonnen:

  1. Die Werkstätten müssen sich keine Sorgen machen, dass sie mit Elektroautos weniger Arbeit haben werden. Das Batteriepack ist sehr ordentlich aufgebaut, keine Frage. Aber es ist ein enormer Zeitaufwand, um an die Zellen zu kommen. Wenn da mal eine kaputt geht, wird die Werkstatt sicherlich einen Arbeitstag für den Tausch der Zelle abrechnen können. Zig Kabelverbindungen, alle einzeln gesichert und schwer zu öffnen, Kühlschläuche, auch einzeln mit Schellen gesichert. Die Schläuche müssen erst entleert und später wieder befüllt werden. Kabel, die mit Kabelbindern und Klemmen im Gehäuse befestigt werden. Die Zellbehälter selbst sind einmal von oben und offenbar auch einmal von unten an das Pack-Gehäuse geschraubt. Und wenn man dann so einen Behälter in den Händen hat, muss man den auch noch öffnen.

    Um solche Arbeiten zu erledigen, muss man die Mitarbeiter natürlich intensiv schulen. Am besten jetzt – und nicht erst in 5 Jahren, wenn das schon drei Mitbewerber in der Region gemacht haben. Das lohnt sich natürlich jetzt noch nicht. Es lohnte sich auch für ein Autohaus wie Schlesner in Nienburg nicht, 2012/2013 auf Emobilität zu setzen. Inzwischen sind sie aber über die Region hinaus zu einer Institution geworden und müssen schon 1 Jahr nach dem Umzug der Emobilitäts-Sparte in ein eigenes Autohaus darüber nachdenken, nochmal komplett neu in einer größeren Immobilie anzufangen. Klar, dass ein Mitbewerber in der Region jetzt gar nicht mehr anfangen muss, wer ein Elektroauto will oder warten muss, geht eh zu Schlesner. The Winner takes it all. Wer jetzt also über Elektroautos heult statt sich auf sie vorzubereiten, muss sich in 5 Jahren nicht über sinkende Umsätze beklagen.

  2. Die Weiternutzung des Gehäuses für meinen Solarspeicher wird wohl nichts. Zwar ist seitlich neben den Zellen genug Platz, oben und unten aber überhaupt keiner. Ich fürchte, da wird für Neuverkabelung der Zellen und die BMS-Platinen kein Platz mehr sein.
Geoeffnetes_Batteriepack_VW_Passat_GTE

Batteriepack VW Passat GTE ohne Deckel

Gehaeusedeckel_VW_Passat_GTE

Gehäusedeckel des Batteriepacks von Innen

Oeffnung_Gehaeusedeckel_VW_Passat_GTE

Seltsame Öffnung im Deckel des Batteriepacks und darunter liegendes HV-Kabel

Produktionsdaten_Sicherungskasten_VW_Passat_GTE

Produktionsdaten auf dem Sicherungskasten

Seriennummer_Zellmodul_VW_Passat_GTE

Seriennummer eines Zellenmoduls mit 12 Zellen

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Details der Verkabelung und Kühlung des Batteriepacks VW Passat GTE

Details_Verkabelung_VW_Passat_GTE

Details der Verkabelung und Kühlung des Batteriepacks VW Passat GTE

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Sicherungskasten des Batteriepacks entfernt VW Passat GTE

HV-Anschluss_Sicherungskasten_VW_Passat_GTE

HV-Anschlüsse des Sicherungskastens des Batteriepacks VW Passat GTE

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300A Sicherung des Batteriepacks VW Passat GTE

Sicherungskasten_geoeffnet_VW_Passat_GTE

Geöffneter Sicherungskasten des Batteriepacks VW Passat GTE

Batterie geöffnet – erste Erkenntnisse

Heute konnte ich es nicht mehr aushalten und hab das Batterie-Pack des VW Passat GTE schnell geöffnet. In Kurzform die Erkenntnisse aus 5min Untersuchung mit dem bloßen Auge:

  1. Es sind 8 Blöcke a 12 Zellen verbaut – und die offenbar alle in Reihe geschaltet. Das dürften damit die 26Ah-Zellen für PHEV von Samsung sein. Das Pack wird also mit 355V Spannung betrieben. Wie VW damit auf 9,9kWh kommt, ist mir aber noch ein Rätsel. 96*0,026Ah*3,7V = 9,2kWh. Bei 4V Ladeschlussspannung wären es dann schon gerundet 10kWh und bei 4,1V gar 10,2kWh. Vielleicht macht VW schon bei 3,966V Schluss mit der Ladung. Bei Tesla sinds 4,21V (aber andere Batterie-Chemie)
    Korrektur: Wie mir ein Besucher mitteilt, verwendet VW für den Passat GTE 28Ah-Zellen. Samsung veröffentlicht leider keine genauen Produktinfos und auf der Website stehen für PHEV nur Zellen mit 26Ah und 37Ah. Bei 28Ah kommt es aber mit den 9,9kWh hin (96*0,028*3,7V = 9,9456kWh)
  2. Die Batterie ist gänzlich unklimatisiert.
    Korrektur: Die Batterie ist sogar flüssigkeitstemperiert. Die Anschlüsse für die Kühlung liegen auf dem Boden der Batterie und die Schläuche zur Verteilung waren unter einer dicken Styroporabdeckung versteckt.
  3. Die runde Schrauböffnung an einer Seite gibt Rätsel auf. Dahinter verbirgt sich nur ein HV-Kabel.
  4. Das gesamte Gehäuse wirkt wasserdicht. Der Schraubdeckel ist mit Dichtgummi versehen, die komplette Abdeckhaube ist rundum abgedichtet und die unten herauskommenden Kabel dürften auch durch eine gedichtete Öffnung geführt werden. Damit bietet sich das Vergraben der Batterie an (im Winter meistens >0°C, im Sommer gut gekühlt und vor allem absolut brandsicher). Die Abdichtung werde ich im Laufe des Sommers noch im Pool testen.
  5. Die Batterie ist international. Die Zellen kommen aus Südkorea, Teile des Gehäuses aus Deutschland, Kabel aus Bulgarien, Italien und der Türkei, Abstandshalter aus Styropor aus Tschechien und zusammengebaut wurde am 21. Juli 2015 um 14:21 alles in Österreich.
  6. Die Batterie ist laut Aufkleber auf dem Stecker darauf ausgelegt, bis zu 288A Strom zu liefern. also 3A pro Zelle. Das ist sehr konservativ ausgelegt. Beim Tesla P85D muss jede Zelle beim Vollstromgeben rund 13A liefern. Da sind auch nur 74 Zellen parallel geschaltet, im Passat GTE 96.
    Aufgrund der Verschaltung der Zellen muss daher auch jede einzelne Zelle diesen Strom liefern können. Ziemlich viel, aus meiner Sicht. Die Zellen im Tesla müssen „nur“ 13A liefern (bei 1/10 der Kapazität der Samsung-Zellen im Passat GTE).
  7. Bei 355V Nennspannung entsprechen 288A Nennstrom 102kW, sofern das Pack bei Abruf des Maximalstroms noch die Spannung halten kann (unwahrscheinlich). Der Elektromotor im Passat GTE leistet 84,5kW.

Batterie auspacken – Überraschung Nummer 1

Am Nachmittag hörte der Regen auf und ich machte mich daran, zumindest die Papp-Verpackung zu entfernen und das Batteriepack besser gegen den Regen zu schützen.

Überraschung Nummer 1: Das Pack wurde nicht in der VW Batteriepack-Fertigung in Braunschweig gebaut, sondern in Österreich. Und in Österreich baut gerade das Unternehmen Kreisel Electric eine Batteriepack-Fabrik auf, in der ab März 2017 Packs mit einer Gesamtkapazität von 800.000kWh pro Jahr gefertigt werden sollen. Das wäre ausreichend für knapp 81.000 Passat GTE Packs. Da Kreisel keine eigenen Autos baut, sondern sich als Zulieferer für die Industrie versteht, ist die Frage, für wen man 800.000kWh pro Jahr fertigen will. Baut man vielleicht schon jetzt für VW Batteriepacks zusammen?

Aufkleber Made in Austria

Das Batteriepack des VW Passat GTE kommt aus Österreich und nicht der Batteriepack-Fabrik Braunschweig

 

Weiter kam ich mit dem Auspacken bis jetzt nicht.🙂

Batterie kam an

Am Donnerstag bei eBay gekauft, am Montag verschickt und Donnerstag Vormittag ist der DB Schenker LKW mit der Palette auch schon da. Ohne vorherige telefonische Ankündigung zwar, aber dafür unerwartet schnell für einen Palettenversand von den Niederlanden nach Deutschland.

Natürlich kam die Batterie am ersten Regentag seit mehr als einer Woche. Sie wird jetzt erst einmal bis zum Wochenende im Garten liegen bleiben müssen.

Laut Frachtbrief wiegt das gute Stück samt Palette und Karton 100kg.

SMA Batterie-Ladegerät scheidet aus

Die Idee, Ladegerät für die Batterien und Wechselrichter aus einer Hand zu kaufen, ist gar nicht so einfach umzusetzen. Zwar bietet SMA ein breites Portfolio an Wechselrichtern und auch ein Ladegerät für PV-Stromspeicher an, das direkt mit dem Photovoltaik-Strom gespeist werden kann. Doch das ist nur für Blei-Batterien gedacht. Wer Lithium-Ionen laden will, muss bei SMA wohl auch gleich den Speicher mit kaufen.

Von Victron gibt es ein Gerät namens EasySolar, das Wechselrichter und Ladegerät vereint. Das Ladegerät speist sich dabei auch aus dem Gleichstrom der Photovoltaik-Anlage. Ist mit 1.400 Euro sogar erstaunlich günstig. Dafür ist das Gerät wieder nicht für den Außeneinsatz geeignet. Maximale nicht kondensierende Luftfeuchtigkeit 95%, nur IP21. D.h. geschützt gegen Zugang mit dem Finger und Fremdkörper ab 12,5mm sowie gegen Tropfwasser. Da müsste bei mir der Strom von den Zellen erst einmal 50m ins Haus und dann wieder 50m zurück in die Batterie fließen.

Weiterer Nachteil ist, dass das Ladegerät maximal mit 2kW lädt. Das zwar auch 2 Phasen – aber der Solarstrom kommt nur auf einer.

Dann gibt es fertige Systeme bei Faktor.de, die gleich mit einem programmierbaren Batterie Management System zusammenarbeiten. Dabei scheint es sich aber um irgendwelche chinesischen White Label Ladegeräte zu handeln. Unter dem Namen CL4Y findet sich jedenfalls als erstes der Webshop von Faktor.de. Datenblätter für die Geräte gibt es auch keine. Vermutlich benötigen die Geräte Wechselstrom. Mit weniger Verlusten behaftet wäre die ganze Sache aber, wenn sich das Ladegerät direkt aus dem Gleichstrom der Photovoltaik-Zellen speisen ließe.

Bis jetzt scheint mir das Angebot von Victron am besten zu sein.

Kauf der Batterie-Zellen

Beim Selbstbau-Stromspeicher liegt der Gewinn vor allem im Einkauf möglichst günstiger Zellen. Das Angebot an gebrauchten Zellen dürfte in den kommenden Jahren stark ansteigen – hunderttausende Plugin-Hybride und Elektroautos fahren schon herum und jeder Unfall mit Totalschaden ergibt eine Batterie mit dutzenden, hunderten oder gar tausenden Zellen, die irgendwer irgendwo verkaufen wird.

Vergleichst du die Preise für „nackte“ Batterie-Zellen mit den Preisen für fertige Speicher, wird schnell klar, dass die Zellen selbst nicht den Hauptteil der Kosten ausmachen. Ladegeräte kosten auch nur 1.000 bis 1.500 Euro. Echte Kostentreiber scheinen also Entwicklung, Zertifizierung und Vertrieb zu sein. Kosten, die auf eine sehr geringe Stückzahl umgelegt werden.

Wenn du die eigene Arbeitszeit mit 0 Euro ansetzt, werden die Zellen jedoch der größte Kostenblock beim Selbstbau-Speicher sein. Also gilt es, diesen Kostenblock so klein wie möglich zu machen.

Neue Zellen kosten nur 1/3-1/4 soviel wie ein fertiger Stromspeicher für die PV-Anlage

Der Kauf neuer Zellen schied daher für mich aus. LiFeYPO4-Zellen von Winston mit etwa 10kWh Speicherkapazität kosten 4.500 bis 5.000 Euro. Das ist schon deutlich weniger, als z.B. Sonnenbatterie für 10kWh berechnet (16.000 Euro). Doch es geht günstiger.

In Norwegen verkauft ein Unfallwagen-Verwerter hin und wieder 24kWh-Batterien vom Nissan Leaf. Inklusive Zoll, Umsatzsteuer und Transport kommt man da auch auf 4.500 Euro. Doch die jüngst angebotenen 3 Batterie-Packs waren sehr schnell ausverkauft. Also suchte ich eine Weile bei eBay.

Gebrauchte Elektroauto-Batterien kosten weniger als 1/5

Dort bot ein niederländischer Unfallwagen-Verwerter eine Batterie aus dem Passat GTE für 3.000 Euro inklusive Versand an. Angeblich neu, nur 5km gefahren. Nachweisen lässt sich das nicht, aber den Passat GTE gibt es erst ein Jahr. Viele Zyklen kann die Batterie also noch nicht hinter sich haben.

Der Passat GTE hat eine Brutto-Kapazität von 9,9kWh, von denen wohl 8,7kWh nutzbar sind. VW setzt NMC-Zellen (LiNiMnCo, Nickel-Mangan-Cobalt) von Samsung ein, die besonders sicher und zyklenfest sein sollen. Das müssen sie auch sein, damit der Plugin-Hybrid mit seiner kleinen, schwer beanspruchten Batterie auf eine lange Lebensdauer kommt. Bei maximal 50km elektrischer Reichweite wird die Batterie des GTE bei vorgesehener Nutzung täglich einen Zyklus durchmachen – bei einer geplanten durchschnittlichen Autolebensdauer von 14 Jahren also 5.000 Zyklen. Ideal also für einen Stromspeicher.

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Gekaufte Batterie aus dem VW Passat GTE – Foto aus dem eBay-Angebot des Verkäufers

Dazu kommt, dass die Batterie im Fahrzeug den wechselnden klimatischen Bedingungen ausgesetzt ist und entsprechend dafür ausgelegt sein muss, auch mit tiefen Temperaturen klar zu kommen.. Ich weiß aber noch nicht, ob VW die Batterie aktiv klimatisiert, wie es z.B. Tesla tut. Ich vermute, dass das nicht der Fall ist. Wäre aber auch egal, da bei geplanten 2-3kWh Lade- und Entladeleistung selbst eine auf -10°C abgekühlte Batterie keinen Schaden nehmen sollte.

Leider bietet Samsung SDI keine Datenblätter der Zellen zum Download an. Es war also mehr oder weniger ein Blindkauf. Da es aber die günstigsten sofort verfügbaren Zellen waren, wagte ich es. Das mehr als 200kg schwere Batterie-Pack soll nächste Woche ankommen.