Individuelles Batteriepack vs. Standardpack: Die realen Gesamtkosten

Die Standardbatterie kostet weniger. Das stimmt auf der Rechnung. Es stimmt selten noch, wenn das Produkt tatsächlich ausgeliefert wird.

Kurz gesagt: Standardpacks gewinnen meist beim Stückpreis und den Kosten im ersten Jahr. Individuallösungen gewinnen meist bei den Gesamtkosten ab dem zweiten Produktionsjahr, sobald NRE, Zertifizierung, Integrationsaufwand und Zyklenlebensdauer eingerechnet werden. Was tatsächlich günstiger ist, hängt vom Volumen ab und davon, wie genau Ihr System bereits der Spezifikation eines generischen Packs entspricht. Das ist das allgemeine Branchenbild; Dan-Techs eigenes Modell hebt die Volumenschwelle vollständig auf, mehr dazu weiter unten.

Die meisten Hardware-Teams entscheiden sich nicht nur einmal für eine Batterie. Sie entscheiden zweimal: zuerst, wenn sie die günstigste, schnellste Option wählen, um den Zeitplan einzuhalten, und erneut einige Monate später, wenn sich herausstellt, dass genau diese Option den Zeitplan zum Stillstand gebracht hat. Die zweite Entscheidung ist immer teurer und taucht im ursprünglichen Budget nie auf.

Was die „Gesamtkosten" tatsächlich umfassen

Individuallösungen und Standardpacks allein anhand des Stückpreises zu vergleichen, ist der falsche Ansatz. Sechs Faktoren bestimmen, was eine Batterie ein Projekt tatsächlich kostet, nicht nur einer:

Standardpacks gewinnen bei vier Zeilen dieser Tabelle, den unmittelbaren, leicht abzurechnenden Faktoren: Stückpreis, NRE, Designphase und Bauzeit. Individuallösungen gewinnen bei den anderen beiden Zeilen (Zyklenlebensdauer und Zertifizierungspassung), sobald NRE und längere Designphase gegen das abgewogen werden, was diese beiden Zeilen über die Lebensdauer des Produkts einbringen.

Bei kleinem Maßstab ist die Differenz beim Listenpreis real, nicht eingebildet. In einem häufig zitierten DIY-Kostenvergleich kostete der Bau eines vergleichbaren Packs aus Standardzellen und -komponenten rund 965 $, gegenüber etwa 832 $ für ein fertiges Pack mit ähnlicher Spezifikation: ein echter Vorteil für den Kauf statt Eigenbau, noch bevor professionelle NRE-Kosten eingerechnet werden. Dieser Vergleich bezieht sich auf einen Eigenbau im Hobby-Maßstab, nicht auf ein professionell entwickeltes Individualpack. Ein vom Hersteller angebotenes Individualpack beginnt beim oben genannten NRE-Bereich, zusätzlich zum Stückpreis. Deshalb entscheidet die unten genannte Volumenschwelle, nicht die Listenpreis-Differenz in diesem Maßstab, tatsächlich darüber, welche Option günstiger ist.

Diese Differenz kehrt sich mit steigendem Volumen um. Branchenübliche Kostenmodelle für Produkte mit mehr als 1.000 verkauften Einheiten pro Jahr zeigen in der Regel, dass Individuallösungen ab dem zweiten Produktionsjahr bei den Gesamtkosten die Standardpacks überholen, mit Amortisationszeiten von 2-4 Jahren und Gesamtkosteneinsparungen von bis zu rund 56 % über eine Produktlebensdauer von 8 Jahren. Diese Umkehr tritt ein, sobald die NRE auf genügend Einheiten verteilt ist und die Integrations-, Leistungs- und Zertifizierungskosten auf der Standardpack-Seite bei jeder Einheit erneut anfallen, statt einmalig gelöst zu werden.

Das ist die reale Form dieses Kompromisses: Standardpacks gewinnen im ersten Jahr, bei geringem Volumen, beim Listenpreis. Individuallösungen gewinnen ab dem zweiten Jahr, bei nennenswertem Volumen, bei allem anderen, einschließlich der Zyklenlebensdauer, die durch eine tatsächlich auf die Anwendung abgestimmte Zelle und BMS geschützt wird.

Wie Sie erkennen, was Ihr System tatsächlich braucht

Das ist kein Plädoyer dafür, immer eine Individuallösung zu bauen. Ein Standardpack ist die richtige Wahl, wenn drei Dinge gleichzeitig zutreffen:

• Ihr System entspricht bereits Spannung, Bauform und Lastzyklus eines generischen Packs, ohne Anpassung.
• Das Volumen ist niedrig genug, dass sich NRE und Integrationsaufwand nie über genügend Einheiten amortisieren.
• Die Anwendung hat keine ungewöhnliche thermische, mechanische oder zertifizierungsbezogene Einschränkung, die ein generisches Referenzdesign nicht bereits berücksichtigt.

Prototyping, Pilotserien mit geringer Stückzahl und einfache, konsumnahe Anwendungen sind legitimes Terrain für Standardpacks. Der Fehler liegt nicht darin, sich für ein Standardpack zu entscheiden. Er liegt darin, diese Entscheidung nur anhand des Listenpreises zu treffen, ohne zu prüfen, ob das System tatsächlich einer dieser Fälle ist oder welches Volumen absehbar ist.

Für einen Drohnen-OEM, der auf Serienproduktion zusteuert, bedeutet eine Individuallösung beispielsweise, eine Zelle wie die Amprius SA112 (308 Wh/kg) auszuwählen, die auf das tatsächliche Ausdauerziel der Flugplattform abgestimmt ist, statt die Flugplattform an die Energiedichte anzupassen, die ein generisches Pack zufällig bietet.

Wo sich die Kosten von Standardpacks verstecken

Nichts von dem Folgenden erscheint auf der Rechnung eines Händlers. Alles davon erscheint im Projektzeitplan.

Integration. Ein generisches Pack entspricht selten exakt der Spannung, dem Steckverbinder oder der mechanischen Baugröße eines Systems. Entwicklungszeit fließt in die Anpassung der Halterung, des Kabelbaums oder der Ladeschaltung an ein Bauteil, das nicht für das Gehäuse konzipiert wurde, und diese Kosten fallen bei jeder Hardware-Revision des Packs erneut an.

Leistungskompromisse. Generische Zellen werden auf breite Kompatibilität hin ausgewählt, nicht auf ein bestimmtes Entladeprofil oder einen bestimmten Lastzyklus. Ein System, das mehr Strom zieht, als das Pack eigentlich dimensioniert ist, wird entweder gedrosselt oder betreibt das Pack außerhalb seines komfortablen Bereichs und zahlt dafür mit verkürzter Zyklenlebensdauer oder verringerter thermischer Reserve. Genau daher stammt auch die Differenz bei der Zyklenlebensdauer in der obigen Tabelle: Eine auf den realen Lastzyklus abgestimmte Zelle mit passendem BMS altert langsamer als eine auf breite Kompatibilität ausgelegte.

Zertifizierungsrisiko. Die Zertifizierung eines generischen Packs deckt die vom Hersteller getestete Konfiguration ab, nicht zwangsläufig die, in die es letztlich integriert wird. Ändern sich Gehäuse, thermische Umgebung oder Steckverbinder, sobald es in einem realen Produkt verbaut ist, beschreibt diese Zertifizierung möglicherweise nicht mehr das, was tatsächlich ausgeliefert wird. Dies erst im eigenen Zertifizierungsprozess des Kunden festzustellen, kostet weit mehr, als es bereits in der Designphase zu erkennen.

Was Zertifizierung tatsächlich kostet, Norm für Norm

„Zertifizierung" ist kein einzelner Posten. Die drei Normen, die bei Batteriepacks am häufigsten vorkommen, laufen auf unterschiedlichen Zeitplänen und Budgets, und sie als eine Pauschalsumme zu behandeln, verschleiert das eigentliche Planungsrisiko:

Eine vollständige Testkampagne über alle drei Normen für ein neues Pack-Design kostet üblicherweise 8.000-25.000 $, zusätzlich zur NRE für das Pack selbst. Das sind die realen Kosten des oben beschriebenen „Zertifizierungsrisikos": Es ist nicht nur ein Häkchen auf einer Compliance-Liste, sondern ein zweiter Designzyklus, wenn die getestete Konfiguration nicht mit dem übereinstimmt, was tatsächlich ausgeliefert wird.

Worauf beim Vergleich von Angeboten zu achten ist

Bevor Sie den Preis eines Händlers mit einem individuellen Angebot vergleichen, stellen Sie vier Fragen:

1. Entspricht das Standardpack dem tatsächlichen Lastzyklus des Systems, oder passt es nur auf dem Papier?
2. Auf welches Volumen steuert dieses Programm tatsächlich zu? NRE amortisiert sich erst ab einer bestimmten Stückzahl.
3. Wer trägt den Integrationsaufwand, wenn die mechanische oder elektrische Passung nicht exakt stimmt?
4. Welche Zertifizierungen deckt das Datenblatt tatsächlich ab, und gelten sie noch, sobald das Pack im fertigen Gehäuse verbaut ist?

Wenn die ehrliche Antwort auf eine dieser Fragen lautet „das klären wir während der Integration", dann sind das die versteckten Kosten, die der Listenpreis nie gezeigt hat.

Wie Dan-Tech die Volumenschwelle aufhebt

Alles oben Beschriebene zeigt, wie ein typischer Hersteller von Individuallösungen arbeitet: NRE im Voraus, eine mehrwöchige Designphase und eine Volumenschwelle, bevor sich die Wirtschaftlichkeit zu Ihren Gunsten dreht. Das ist ein reales, branchenweites Bild, das es wert ist, vor jedem Gespräch mit einem Lieferanten zu kennen.

So arbeitet Dan-Tech jedoch nicht. Die meisten Bestellungen beginnen als Muster, und die meisten dieser Muster sind bereits individuell nach der tatsächlichen Spezifikation des Käufers gefertigt, nicht nach einem generischen Referenzdesign. Es gibt keine NRE-Hürde zu überwinden und kein Mindestvolumen zu erreichen, bevor Dan-Tech etwas Spezifisches für Ihr System baut. Die Produktion skaliert anschließend projektbezogen mit dem Wachstum des Programms, nicht gegen eine am ersten Tag festgelegte Volumenzusage.

Bei gängigen Konfigurationen ist der Einstieg noch direkter: Ein Musterpack kann direkt über den Shop bestellt werden, ganz ohne individuelles Beratungsgespräch. Für alles außerhalb dieses Bereichs ist die ToolBox der Ausgangspunkt, um Anforderungen zu klären und ein individuelles Muster zu besprechen, unabhängig vom aktuellen Volumen des Programms.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• Der Stückpreis ist ein Faktor bei den Gesamtkosten, nicht der gesamte Vergleich.
• Bei einem typischen Hersteller von Individuallösungen gewinnt das Standardpack im ersten Jahr, bei geringem Volumen, allein beim Listenpreis.
• Bei einem typischen Hersteller von Individuallösungen liegt die branchenübliche NRE bei 5.000-30.000 $ und benötigt genügend Volumen zur Amortisation, bevor sie sich rechnet.
• Eine nicht zum realen Lastzyklus passende Zelle altert schneller, als ihre Nennzyklenzahl vermuten lässt; die Abstimmung von Zelle und BMS auf die Anwendung vermeidet dies. Die Amprius SA112, eine der Zellen in Dan-Techs Katalog, ist für bis zu 1.000 Zyklen ausgelegt.
• Zertifizierung ist kein einzelner Posten: UN 38.3, IEC 62133 und UL 2054 laufen auf unterschiedlichen Zeitplänen (etwa 6-8, 8-10 und 12-24 Wochen), und eine vollständige Kampagne kann 8.000-25.000 $ kosten.
• Dan-Techs eigenes Modell erfordert nicht das Überwinden dieser NRE-/Volumenschwelle: Die meisten Bestellungen beginnen als Muster, die meisten Muster sind bereits individuell gefertigt, und die Produktion skaliert projektbezogen mit dem Wachstum des Programms. Gängige Konfigurationen werden als Muster direkt aus dem Shop versendet, ganz ohne individuelles Gespräch.

FAQ

Ist ein individuelles Batteriepack immer teurer als ein Standardpack?

Nicht beim Stückpreis, und nicht im ersten Jahr. Bei den Gesamtkosten ist ein individuelles Pack für ein Produkt, das tatsächlich ausgeliefert wird und skaliert, in der Regel ab dem zweiten Produktionsjahr günstiger, sobald NRE, Zertifizierung, Integrationsstunden und Zyklenlebensdauer-Gewinne eingerechnet werden.

Wie viel kostet die NRE für ein individuelles Batteriepack normalerweise?

Branchenübliche NRE- und Werkzeugkosten für ein individuelles Pack liegen je nach Komplexität typischerweise bei 5.000 bis 30.000 $. Das ist eine einmalige Kostenposition, die über die gebauten Einheiten amortisiert wird, keine Gebühr pro Einheit, weshalb sie bei geringem Volumen weit mehr ins Gewicht fällt als bei großem Volumen.

Ab welchem Volumen wird eine Individuallösung tatsächlich günstiger als ein Standardpack?

Branchenübliche Kostenmodelle zeigen in der Regel, dass Individuallösungen bei den Gesamtkosten ab dem zweiten Produktionsjahr Standardpacks überholen, wenn mehr als etwa 1.000 Einheiten pro Jahr ausgeliefert werden. Unterhalb dieses Volumens, oder im ersten Jahr, gewinnt in der Regel das Standardpack allein beim Listenpreis.

Wie lange dauert eine Batteriezertifizierung tatsächlich?

Das hängt von der jeweiligen Norm ab, nicht von einem pauschalen Zeitrahmen. UN 38.3 (Transportsicherheit) dauert typischerweise 6-8 Wochen, IEC 62133 (Produktsicherheit) 8-10 Wochen, und UL 2054 (verbreitet im US-Markt) 12-24 Wochen, je nach Prüflabor und Umfang. Eine vollständige Kampagne über mehrere Normen kostet üblicherweise 8.000-25.000 $.

Wann ist ein Standardpack die sinnvollere Wahl?

Bei Prototypen, Pilotserien mit geringer Stückzahl oder Systemen, deren Spannung, Bauform und Lastzyklus bereits weitgehend einem generischen Pack entsprechen. Selbst dann lohnt es sich, wenn das System nicht ganz passt, vor der endgültigen Entscheidung ein individuelles Muster zu prüfen, da Dan-Tech dafür kein Mindestvolumen voraussetzt.

Welche versteckten Kosten entstehen bei einem Standardpack?

Integrationsaufwand zur Anpassung von Halterung, Verkabelung und BMS an ein generisches Bauteil; Leistungsdrosselung und kürzere Zyklenlebensdauer, wenn der reale Lastzyklus die Nennwerte des Packs übersteigt; sowie Zertifizierungsrisiko, wenn die integrierte Konfiguration von der getesteten Referenz abweicht.

Benötige ich ein bestehendes Volumen, um ein individuelles Pack bei Dan-Tech zu bestellen?

Nein. Die meisten Bestellungen beginnen als Muster, und die meisten Muster sind bereits individuell nach der Spezifikation des Käufers gefertigt statt nach einem generischen Referenzdesign. Die Produktion skaliert projektbezogen mit dem Wachstum des Programms, nicht gegen eine im Voraus festgelegte Volumenzusage.

Kann ich ein Muster ohne individuelles Beratungsgespräch bestellen?

Bei gängigen Konfigurationen ja: Ein Musterpack kann direkt über den Shop bestellt werden, ganz ohne individuelles Gespräch. Für alles außerhalb dieses Bereichs ist die ToolBox der Ausgangspunkt, um ein individuelles Muster zu spezifizieren.

Wie lange dauert der Bau eines individuellen Batteriepacks?

Sobald Pack-Konfiguration, Steckverbinder und BMS bestätigt sind, kann Dan-Tech den Bau in nur 3 Wochen beginnen, gegenüber branchenüblichen 6-8 Wochen für dieselbe Produktionsphase nach Spezifikationsbestätigung. Die Designphase vor der Spezifikationsbestätigung ist separat und dauert branchenweit typischerweise 4-12 Wochen, je nach Komplexität.

Ist ein individuelles Pack bereits vorzertifiziert?

Nein. Jedes individuelle Pack wird nach seiner eigenen Projektspezifikation gefertigt, weshalb Zertifizierungen wie UN 38.3 oder IEC 62133 projektbezogen festgelegt und durchgeführt werden, statt bereits ab einer Katalogzeile vorab genehmigt zu sein.

Was das für die nächste Batterieentscheidung bedeutet

Der oben beschriebene branchenweite Kompromiss ist real: Das Standardpack gewinnt im ersten Jahr beim Listenpreis, die Individuallösung gewinnt bei Volumen bei den Gesamtkosten, und ein typischer Hersteller von Individuallösungen verlangt dafür das Überwinden einer NRE- und Stückzahlschwelle. Das ist jedoch nicht die Frage, die Sie speziell zu Dan-Tech stellen sollten.

Die eigentliche Frage ist einfacher: Passt das Standardpack tatsächlich zum System, oder lohnt es sich, vor einer Entscheidung ein echtes individuelles Muster zu sehen? Dieses Gespräch lohnt sich unabhängig vom aktuellen Volumen. Dan-Techs Produktion skaliert mit dem Programm, nicht umgekehrt.

Dan-Tech Energy, Hersteller individueller Li-Ionen-Batteriepacks mit Produktion in Deutschland und den USA, entwickelt Packs von der Zellauswahl über die BMS-Architektur bis zur mechanischen Integration rund um das System, nicht umgekehrt. Dan-Techs eigene Arbeit an individuellen BMS für Drohnenplattformen und der Leitfaden zur UAV-Pack-Spezifikation zeigen, wie das in der Praxis aussieht.

Bei gängigen Konfigurationen wird ein Musterpack direkt aus dem Shop versendet, ganz ohne individuelles Gespräch. Für alles andere führt die ToolBox durch die Anforderungen und startet dieses Gespräch bei jedem aktuellen Volumen des Programms. Bereits gebaute Packs für Drohnen-, Robotik- und Industrieanwendungen finden Sie im Katalog.