smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse

Mit dem E18-1 hat die Deutsche Accumotive GmbH & Co. KG einen großen Meilenstein gelegt. Zusammen mit den in Deutschland hergestellten Akkuzellen der Li-Tec Battery GmbH haben sie den, mit Abstand, ersten vollständig in Deutschland gefertigten HV-Akku eines Serienfahrzeuges hergestellt. Die Leistungsdaten sind für 2012 beeindruckend:


Das Akkupaket verfügt über eine Wasserkühlung so wie -heizung. Es besteht aus 3 Modulen mit jeweils 31 Pouchzellen und hat somit insgesamt 93 Pouchzellen. Vollständig entladen hat es eine Gesamtspannung von ca. 310V, vollständig geladen ist es bei einer Gesamtspannung von ca. 390V.


Neben dem smart waren die Akkus außer dem ursprünglich für die elektrische B-Klasse gedacht. In ihr hätte man zwei Stück parallel geschalten. Entsprechend zuverlässig sind sie auch nach bis zu 8 Jahren. Mein eigener smart ED3 hat mittlerweile die 200.000 km geknackt , das entspricht etwa 2.000 Zyklen, und steht nach wie vor mit 90 % Restkapazität da.

Im Folgenden möchte ich Euch zeigen, wie es im HV-Akku des smart ED3 aussieht und außerdem erklären, wie er funktioniert.


smart eMotion wäre nichts ohne seiner Community und Unterstützer:

Besonders erwähnen möchte ich Thomas Rebele von Tom’s Garage. Thomas ist als KFZ Meister mit Hochvoltschein eine große Hilfe. Seine Stuttgarter Werkstatt hat bereits in der Vergangenheit smart eMotion-Lesern geholfen kleinere und größere Defekte zu reparieren und ist voll im Thema Elektromobilität. Privat ist er vollelektrisch unterwegs, mit einem smart ED3 Cabrio und einem Tesla Model 3.

Außerdem möchte ich dem ElectrifyBW-Trio rund um die spanischen car2go danken. Sie bringen knapp 100 ausgemusterte car2go smarties wieder auf Vordermann. Der Austausch mit ihnen ist für beide Seiten von Vorteil und hat auch beim Zusammenstellen dieses Posts große Hilfe geleistet.

Eine sehr große Hilfe war Marcus Zacher von Blog GenerationStrom. Er hat bei Accumotive 5 Jahre lange gearbeitet und zusätzlich in dieser Zeit seinen Master gemacht.


Schritt 1 - Orientierung und Ausbau des E18-1 aus dem smart ED3


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Zur Orientierung. So sitzt der Akku und seine Anschlüsse im smart.

  • Akku
  • canbus
  • Wasserkühlung Ein- und Ausgang
  • HV-Anschluss


Der Akku ist von unten ins Auto geschraubt und wird zusätzlich durch zwei starke Teile rechts und links gesichert. Dadurch ist sicher gestellt, dass er an Ort und Stelle bleibt.

Dennoch gestaltet sich sein Ausbau äußerst leicht und ist in 30 Minuten locker zu schaffen.



Schritt 2 - Öffnen des Akkus


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Diesen Teil hat uns die Accumotive GmbH & Co. KG etwas aufwändig gestaltet. Zuerst müssen die Schrauben gelöst werden, dann die Nieten aufgebohrt und daraufhin muss rund rum der Kleber entfernt werden. Bevor dann der Deckel angehoben werden kann, muss man noch das canbus Interface und den HV-Anschluss vom Deckel losschrauben.


Hintergrund dieser aufwändigen Sicherung ist es, den Akku garantiert dicht zu halten.

Immerhin, im Akku ist dann alles andere einfach geschraubt und schön modular.



Schritt 3 - Die Wasserkühlung


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Hier sehen wir nun drei Dinge

  • Wasserkühlung Eingang
  • Wasserkühlung Ausgang
  • CSE-Anschluss


Die Wasserkühlung ist so verschlaucht, dass jedes Modul parallel zu den anderen gekühlt wird. So ist die Kühlung bei allen Modulen gleich effektiv.


Auf den einzelnen Modulen gibt es außerdem das sogenannte CSE (Cell Supervision Electronics). Auf dieses werde ich später weiter eingehen.



Schritt 4 - Die Trockenpatrone


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Jeder smart ED Fahrer hat schon mal von Ihr gehört: Die Trockenpatrone*, so sieht sie im eingebauten Zustand aus.


Sollte doch mal etwas Feuchtigkeit in den Akku eindringen, bindet die Trockenpatrone diese. Bei der Inspektion wird sie darum getauscht und ist sogar kostenlos, wenn der Akku gemietet wird.


*A 789 340 33 00



Schritt 5 - Batteriemanagement und Vorwiderstand


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Das Herz eines jeden Akkus ist das BMS (Batteriemanagement). Das CSE bezieht seine Energie direkt von den Zellen und ist mit dem BMS nur optisch gekoppelt. Das BMS wiederum behält die Übersicht und gibt Anweisungen, wie mit dem Akku umzugehen ist. Außerdem informiert es das restliche Auto über den Zustand des Akkus. Das BMS ist es auch, welches beim Laden dem Ladegerät sagt, was es machen soll. Seine Funktionsweise erfahrt Ihr in meinen Elektroautogrundlagen.


Außerdem findet man einen Widerstand, welcher über ein Relays zugeschaltet werden kann. Außerdem wichtig ist der Stromsensor, mit dessen Hilfe kann der BMS beispielsweise die Restkapazität des Akkus ermitteln. Weiter rechts finden wir dann die beiden HV-Schütze. Ihr hört sie jedes mal, wenn Ihr den smart ein- oder ausschaltet. Ebenfalls, wenn der Ladevorgang beginnt oder endet. Sie sorgen dafür, dass ausschließlich beim Fahren und beim Laden außerhalb des Akkus Hochspannung anliegt. So wie der Akku nun auf der Palette liegt, liegt keine Spannung am HV-Anschluss an. Über diesem befindet sich außerdem noch eine HV-Sicherung. (450VDC; 225A)


Tipp:

Wie man den P18051C-Fehler in zurück setzt, erfährt Du hier.



Schritt 6 - Kühlung


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Hier nun zu sehen:

  • Kühlplatte
  • Kühlpad
  • Zellverbinder- / Kontakte


Ganz oben sind rechts und links Kühlplatten, diese sind dann über die Kühlpads mit den Zellverbinder- / Kontakten verbunden. Jedes Akkumodul hat zwei Kühlplatten.

Nur die Kontakte der Zellen zu kühlen erscheint erst komisch, ist aber tatsächlich die effektivste Art eine Zelle zu kühlen, da die Kontakte die beste Verbindung bis rein in die Zelle haben.



Schritt 7 - CSE und Übersicht eines Moduls


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Nun gibt's viel zu sehen:

  • Akkuzelle
  • Modul
  • CSE
  • Zellverbinder- / Kontakte
  • Stromschiene


Die schwarzen Teile, welche Ihr hier seht, sind nicht die Zellen. Das sind die Rahmen, in diesen sind dann die Zellen. So wird sicher gestellt, dass die Zellen niemals mechanisch belastet werden. Die Zellen sind immer um 180° verdreht zueinander, sodass der Minuspol der ersten Zelle am Pluspos der zweiten liegt. Verbunden werden die Zellen dann über die Stromschienen. Die Metallbrücken sind mit den Anschlüssen der Pouchzellen verschweißt und nicht lösbar. Weiter unten gibt's dann noch einzelne Zellen.

Außerdem sind die Metallbrücken mit dem CSE verbunden. Das CSE ist die grüne Platine, mittig auf dem Modul. Es überwacht die Zellspannungen und gleicht diese gegebenenfalls an. Dafür wurde es ausgelegt und entsprechend ist es bestückt. Außerdem hat es die Temperatursensoren im Blick, jedes Modul hat davon insgesamt drei Stück. An jeder Außenseite und mittig einen.


Alle drei Module sind gleich und über Schienen miteinander in Reihe geschaltet. Insgesamt handelt es sich beim smart ED3 Akku um eine 1p93s-Schaltung.



Schritt 8 - Modul ausbauen


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Nachdem das erste Modul ausgebaut wurde, bleiben noch zwei übrig. Die Verschlauchung zur Kühlung wurde bereits entfernt, ebenso das BMS und alle anderen Kabelsätze.


Die Module sind auf den unteren Teil des Gehäuses geschraubt. Dieser hat geschweißte Gussteile mit passenden Gewinden. Die Gehäusewanne ist übrigens deutlich stabiler als der Deckel, entsprechend ist sie auch deutlich schwerer.



Schritt 8 - Eine von 93 Zellen


smart ED3 17,6kWh Akku - Accumotive E18-1 Teardown & Analyse


Zerlegt man das Modul weiter, kommt man an die einzelnen Zellen. Spätestens jetzt ist jedem klar, wo der Name Pouchzelle her kommt. Außenrum ist der bereits erwähnte Rahmen.



Tatsächlich steht auf der Zelle drauf, sie habe nur 50 Ah, nicht die vom Hersteller angegebenen 52 Ah. Dennoch hat sie 52 Ah. Aus rechtlicher Sicht macht an dieser Stelle das 50 Ah Unterstatement Sinn, ist aber sonst nicht von Belange.



Schematische Draufsicht E18-1 DE


Hier könnt Ihr schematisch alles sehen, was im Akku passiert. Die Kühlung ist ausgeblendet. Außerdem habe ich Euch hier eingetragen, welche Zellnummer wo zu finden ist. Dies ist hilfreich, wenn man beispielsweise mit dem DIY Batterie-Tool arbeitet und eine schwache Zelle feststellt, aber nicht weiß, wo diese nun ist.


Es lohnt sich außerdem smart eMotion auf seinen Socialmedia-Plattformen zu folgen. Nächstes Projekt ist nun Euch zu zeigen, was repariert oder getauscht werden kann und welche Dinge dabei zu beachten sind.


EUR 645,00