Gebruik van Volkswagen MEB baterij modules

Inleiding en algemene specificaties

Met hun MEB-platform heeft Volkswagen een nieuwe standaard gezet voor hun accusysteem. De belangrijkste vereisten bij de ontwikkeling van dit systeem waren schaalbaarheid, bruikbaar voor zowel 2wd als 4wd, lichtgewicht, gemakkelijk te monteren, geïntegreerde koeling en aanpasbaar aan verschillende celtypes.

De accubak heeft geïntegreerde koeling/verwarming in een dubbele bodem en is volledig geïsoleerd van de accumodules. Momenteel zijn er drie batterij pakketten die bestaan uit twee module configuraties: 12s2p (VW onderdeel 0Z1915592H) en 8s3p (VW onderdeel 0Z1915599H) beide met een bruto capaciteit van 6,85 kWh. De module is qua vormfactor gestandaardiseerd en heeft 24 cellen binnenin. Het gewicht van een MEB module is 32 kg.

Volkswagen bouwt de volgende pakketten met deze modules

  • 7x 12s2p = 48 kWh (bruikbaar 45 kWh in ID.3 Pure, WLTP 330 km)
  • 9x 12s2p = 61 kWh (bruikbaar 58 kWh in ID.3 Pro, WLTP 420 km), VW onderdeel 0Z1915911N
  • 12x 8s3p = 82 kWh (bruikbaar 77 kh in ID.4, ID.5 en ID.Buss), VW onderdeel 0Z1915910N

De modules worden ook gebruikt/gevonden in de Cupra en Skoda.

MEB module Drawing

Er zijn meerdere fabrikanten die deze modules voor Volkswagen maken. Momenteel zien we modules van LG (volledig metalen lasergelaste behuizing) en van CATL (plastic afneembare deksel).

Pouch en prismatisch

De modules van LG bevatten pouches en de modules van CATL hebben prismatische cellen.

LG MEB batterijmodule
LG modules met 78 Ah NMC712 batterijcellen.
Geopende LG batterijmodule
Foto van een geopende 8s3p module door Paul van EVshop, bedankt.
CALT MEB batterijmodule
CATL batterijmodule

Helaas heb ik geen officiële datasheets over deze cellen kunnen vinden. Mij is verteld dat de prismatische cellen doorgaans wat beter zijn in termen van stroomsterkte die ze kunnen leveren.

De ID.4 GTX is een uitvoering met twee motoren met 220 kW vermogen, dus de 8s3p kan dat minstens aan. Afhankelijk van het thermisch beheer en de duur van de belasting zijn waarschijnlijk hogere vermogens mogelijk. Ik heb gelezen dat de 2p modules goed zijn voor 800A tot 10 seconden, dus dat betekent dat de 3p’s 1200A zouden kunnen doen.

EV-conversie configuraties

De meeste hoogspanningsconversies zijn 96S, zodat de volgende configuraties gebruikelijk zijn:

ModulesConfiguratieBrutoBruikbaarGewichtPakket
8x12s2p55 kWh51 kWh256 kg96s2p
12x8s3p82 kWh77 kWh384 kg96s3p

Negen 12s2p modules gebruiken zoals Volkswagen doet, kan een uitdaging zijn in termen van max. spanningswaarden van de gebruikte componenten. Bij opladen van 108s tot 4,15V per cel stijgt de packspanning tot 448V. Bijvoorbeeld voor de Nissan Leaf inverter is dit te hoog.

Batterij Management Systeem

De modules hebben een externe celbewakingseenheid. Dus de module connector biedt toegang tot de celltaps en twee thermistors. Pinout details volgen hieronder. Het selecteren van een BMS voor gebruik met de MEB modules is niet triviaal, aangezien de balanceerstroom van het Volkswagen BMS zeer laag zijn. Ze gebruiken slechts ongeveer 100 mA passieve cel balanceerstroom. Hogere stromen kunnen de celkabels in de modules beschadigen. Op Openinverter werd gemeld dat sommige modules een SMD-zekering van 750 mA hebben.

G-code (=750 mA) zekeringen bevestigd in een LG 8s3p module.

G code zekeringen in LG batterij module
Foto door Paul van EVshop.

100 mA max. cel balanceer stroom

Hieronder vindt je de details van de cel balanceer stromen van enkele aftermarket batterij management systemen:

BMSBalanceer stroomOpmerking
Orion 2200 mAVast
Lithium Balance s-BMS840 mAVast
Lithiumbalans n-BMS200 mAKan worden verlaagd via PWM-regeling
Emus420 mAKan worden verlaagd in stappen van 10%

Aangezien de balanceerstroom geen continue stroom is, kan de belasting die de cel taps aankunnen mogelijk meer zijn dan de 100 mA die Volkswagen gebruikt. Dus besloot ik een test te doen. Ik heb Lithium Balance s-BMS gebruikt en een CAB500 stroomsensor geïnstalleerd.

Testen van celbalansstroom VW module
Cel balanceer stroom MEB module

Uit het bovenstaande blijkt dat de balanceerstroom 647 mA was bij een celspanning van 3,9V. Uiteindelijk heb ik op tot 4,1V per cel geladen en zag ik een balanceerstroom van 682 mA en de celtap lintkabel verbrandde niet.

Daarnaast heb ik een test gedaan waarbij ik een CATL-module cel tap belastte met 840 mA. Deze blies niet op gedurende de test van twee minuten.

Verder heb ik een G-code SMD zekering (466 serie) getest en die plofte bij 1,25A direct.

Deze tests werden uitgevoerd bij kamertemperatuur en gedurende een korte periode. Bij hogere temperaturen gaan zekeringen sneller stuk. Dus ik zou toch aanraden om een BMS te gebruiken waarmee je de maximale balanceerstroom kunt instellen op 100 mA.

Voor mij sluit dat het gebruik van Lithium Balance s-BMS uit, maar aangezien de celbewakingseenheden daarvan tot 8s ondersteunen, is het sowieso niet bruikbaar voor de 12s modules. Zelf gebruik ik Lithium Balance n-BMS met deze modules.

Gebruik van originele Volkswagen hardware

De veiligste manier om ervoor te zorgen dat de modules binnen hun oorspronkelijke ontwerpdoelstelling worden behandeld, is het oorspronkelijke celbewakingssysteem van Volkswagen opnieuw te gebruiken. Deze communiceren via 500 kpbs CAN-BUS met de master. Je kunt je eigen integratie bouwen (zie Tom-evnut’s Github : VW-bms voor verdere info) of SIMP gebruiken dat voortbouwt op deze info (ontwikkeld door Tom de Bree en momenteel beschikbaar bij Citini als EVS) of GrnBMS gebruiken (ontwikkeld door Pro-LOX). Het nadeel is dat deze oplossingen niet worden geleverd met CE-, E-mark- en ECE-certificaten. Dus afhankelijk van je eigen eisen en/of die van de controlerende instanties zijn deze misschien niet bruikbaar in EV-conversies.

Maar als het niet hebben van deze certificaten geen probleem is, is het een interessante optie. De GRNbms kit is verkrijgbaar via EVcreate.

GRNbms

Ondersteunde CMU’s

  • Volkswagen MEB 12S CMU volledige besturing en balancering, van 1-32 modules
  • Volkswagen MEB 8S CMU volledige besturing en balancering, van 4-36 modules
  • BMW i3 CMU volledige besturing en balancering (Beta) 1-32 modules
  • BMW i8 CMU volledige controle en balancering (Beta) 1-36 modules

Ondersteunde omvormers

  • Victron canbus communicatie naar Victron GX apparaten
  • Sofar HYD hoogspanningsomvormer communicatie (Beta)
  • Sofar HYD communicatie laagspanningsomvormer (Beta)
  • Goodwe ES/BT KTL-serie omvormer communicatie (Beta)

Een aftermarket BMS aansluiten

Zoals hierboven vermeld, kun je een aftermarket BMS aansluiten op de Volkswagen MEB-modules. Indien je afzonderlijke modules koopt, kan het een uitdaging zijn om de kabels van de cel taps te krijgen en de connectoren zijn ‘restricted’, zodat ze niet rechtstreeks bij TE kunnen worden besteld.

Zowel de cell tap kabel voor de 8s module (witte cover aan het module uiteinde) als voor de 12s module (zwarte cover aan het module uiteinde) is verkrijgbaar bij EVcreate.

Wanneer de module wordt aangesloten op een aftermarket BMS met behulp van een originele cel tap kabelboom, verwijderen we de blauwe of bruine connector. Doe dit nooit met de kabel in een module gestoken!

MEB 12s module pinout

    12s zwarte cel tap connector

    Rij 1: Even nummers 2 tot 22

    Rij 2: Oneven nummers 1 tot 21

    Dit wordt dus gevisualiseerd volgens onderstaand schema.

    1. Thermistor 1 +
    2. Thermistor 2 +
    3. Thermistor 1 –
    4. Thermistor 2 –
    5. Niet verbonden
    6. Niet verbonden
    7. Module – (Ve-), CMU vermogen negatief
    8. Niet verbonden
    9. Ve- / Module negatief / eerste cel negatief
    10. Cel 1 positief
    11. Cel 2 positief
    12. Cel 3 positief
    13. Cel 4 positief
    14. Cel 5 positief
    15. Cel 6 positief
    16. Cel 7 positief
    17. Cel 8 positief
    18. Cel 9 positief
    19. Cel 10 positief
    20. Cel 11 positief
    21. Cel 12 positief
    22. Module + (cel 12 positief), CMU power positief
    MEB batterij module celltap schema
    Kabelboom voor cel tap

    De pin-out van de zwarte dekselconnector is niet één op één gemapt op de blauwe en bruine connectoren. Die toewijzing is volgens onderstaande tabel en diagram.

    1. Module + (cel 12 positief), CMU power positief
    2. Cel 12 positief
    3. Cel 10 positief
    4. Cel 11 positief
    5. Cel 8 positief
    6. Cel 9 positief
    7. Cel 6 positief
    8. Cel 7 positief
    9. Blauw / bruin 12
    10. Cel 5 positief
    11. Cel 4 positief
    12. Blauw / bruin 9
    13. Cel 2 positief
    14. Cel 3 positief
    15. Ve- / Module negatief / eerste cel negatief
    16. Cel 1 positief
    17. Module – (Ve-), CMU vermogen negatief
    18. Niet verbonden
    19. Thermistor 1 +
    20. Thermistor 2 +
    21. Thermistor 1 –
    22. Thermistor 2 –

      Blauwe en bruine connector naar zwarte connector

      Volkswagen MEB cel tap kabel schema

      In plaats van de oorspronkelijke kabel te gebruiken om een nieuwe kabelboom te maken, heb ik ook hulp bordjes ontwikkeld. Deze geven toegang tot de celltaps en de termistors, maar niet de Ve- en Module + voor de voeding van een CMU.

      Het bord accepteert de celtapkabel en het andere uiteinde is een gemakkelijk te verkrijgen en te crimpen Molex-connector (meegeleverd met het bord).

      Helaas zijn deze bordjes meestal niet op voorraad. Klanten die modules kopen krijgen voorrang. Het is een uitdaging om de blauwe en bruine connectoren te vinden, aangezien deze afkomstig zijn van Volkswagen CMU’s, omdat ook dit een ‘restricted’ TE-artikel is.

      Vooral nu ik dezelfde headers nodig heb voor de dummy / test 12s MEB modules.

      MEB 8s module pinout

      Zal worden toegevoegd

      Valideren van celtap verbindingen!

      Zodra je je kabelboom hebt voorbereid, is het belangrijk hem te valideren. Het aansluiten van een batterij module kan lastig zijn. Als je een fundamentele fout hebt gemaakt en sluiting hebt geintroduceerd, kan je module onherstelbaar beschadigen. Daarom ontwikkelde ik 12S en 8S dummy modules en een cel tap validator voor n-BMS.

      De validator in de video is de tester van Batrium met een uitbreidingskaart om gemakkelijk de n-BMS CMU celconnector in te pluggen.

      De printplaat is een dummy test MEB module. De pinout is identiek aan een 12s of 8s MEB batterij module. Zo kun je je kabelboom testen nadat je de kabels hebt aangepast om je dure batterij module te beschermen.

        Er komt nog meer…

        Deze blogpost is nog niet af en ik zal hem blijven bijwerken en meer info toevoegen. Maar ik vond het bovenstaande al de moeite waard om te delen. Toe te voegen:

        1. Koeling / verwarming modules
        2. Laden

        Feedback welkom

        Alle feedback, toevoegingen, suggesties voor verbetering zijn welkom. Neem contact met mij op via e-mail.

        Delen en linken

        Vind je dit artikel leuk? Gelieve te delen en te linken (en niet kopiëren en plakken).

        Plaats een reactie

        Item toegevoegd aan winkelwagen.
        0 items - 0,00
        Op wachtlijst We zullen je informeren zodra er weer voorraad is. Laat hieronder een geldig mailadres achter.