Как Tesla умудряется продлить жизнь аккумуляторам Powerwall

[nero-schwarz.livejournal.com]

В пост "Солнечные панели на крыше дома: результат первых 90 дней" под авторством skysheep пришёл некий dronelab и огорошил автора пренеприятнейшим известием, что Маск мошенник и обвёл автора вокруг пальца всучив ему свой Powerwall.

Свою аргументацию dronelab строил на том, что производители якобы заявляют максимум 500 циклов перезарядки и в любом случае аккумуляторы проживут не более 1,5-2 лет и никаких тебе 70% от начальной ёмкости после 10 лет, как обещает Tesla.

Давайте разбираться. Понятно, что количество циклов зависит от условий эксплуатации, как верно и написал skysheep и как это как раз и заявляют те самые производители. Но мне стало интересно, на чём конкретно основывались инженеры Tesla и почему они всё-таки дают гарантию на аккумуляторы Powerwall в 10 лет.

Согласно свединиям с сайта cleanenergyreviews_тчк_info в Powerwall применяются Lithium NMC (Nickel-Manganese-Cobalt) аккумуляторы исполненные в типоразмере 21700. К сожалению, я не нашёл какое количество и какие точно аккумуляторы применяются в Powerwall. Но если принять, что каждая 21700-ячейка имеет ёмкость 4,8Ah или 17,3Wh (такие применяются в Tesla Model 3), то получаем 13,5kWh/17,3Wh=780 ячеек содержатся в одной Powerwall.

Теперь воспользуемся теми самыми документами, в которых производители якобы утверждают, что десятилетняя эксплуатация аккумуляторов с сохранением ёмкости в 70% невозможна в принципе. Так как ТТХ оригинальных ячеек в Powerwall найти не удалось, допустим, что они близкие к ТТХ ячеек NCR20700B от Panasonic (тем более dronelab сам дал ссылку на этот документ, чтобы он потом не заявил, что это фейк и Panasonic тоже мошенники!):
https://akkuplus.de/mediafiles/Datenblatt/Panasonic/Panasonic_NCR20700B.pdf
Нас интересует график на шестой странице:

Зелёную линию я добавил, чтобы обозначить 70% от номинала в 4000mAh это 2800mAh.
Для тока разряда 12A (красная линия) имеем 270 циклов при достижении уровня 70% или падение ca. 550mAh за 100 циклов. Для тока 8A соответственно 500 циклов или падение ca. 250mAh за 100 циклов.

Теперь надо выяснить какой максимальный ток разрядки ячеек достижим в Powerwall при предельно допустимом режиме эксплуатации. Tesla заявлет, что Powerwall способна выдавать постоянную мощность 5kW. Это соответствует 5kW/780=6,4W для каждой ячейки. Или току в 6,4W/3,6V=1,8A.

Уменьшение тока разряда в 12А/8А=1,5 раза уменьшает наклон линии на графике где-то в два раза (550mAh/250mAh≈2).

При токе 1,8A имеем уменьшение тока в 8A/1,8A = 4,4 раза по сравнению с 8A. Это в свою очередь даёт нам уменьшение крутизны падения линии в 7,4 разa (log1,5(4,4)=3,7; 3,7x2=7,4). Или увеличение количества циклов в 7,4 раза 500*7,4=3700. Это 3700/365=10,14 лет при ежедневной эксплуатации Powerwall по максимально заявленным характеристикам, высчитанные на основе данных в документе от Panasonic.

Ну что я могу сказать, в Tesla не идиоты сидят, считать умеют, в отличие от диванных теоретиков в комментариях;)) Ещё и подстраховались, гады, на 51 день! А нет, я ж потерями в инверторе пренебрёг (5kW заявлены на выходе инвертора), значит, видимо, всё тютелька в тютельку рассчитали!

Правда, стоит ещё учесть, что в Powerwall ячейки разряжаются не полностью, как это было сделано для ячеек из документа Panasonic (разряд до 2,5V). Так что, возможно, количество циклов, необходимых для достижения уровня 70%, будет ещё выше и 10 лет инженеры Tesla выбрали с приличным запасом.

В любом случае всё это мелочи и порядок цифр именно таков (надеюсь, я нигде не обсчиталься, знающих людей прошу проверить и поправить меня в комментах). Полагаю, теперь любому адекватному человеку должно быть понятно, почему Tesla (и любая другая компания, производящая подобные аккумуляторы) даёт гарантию в 10 или около того лет.

Comments

[flat-hedgehog.livejournal.com]

И да, данные аккумулятооы в ноутбуках умирают к 1500 циклам. Вне зависимости от условий разряда. И нет способов их спасти. А для 500 циклов во всех ноутбуках аккумуляторы имеют емкость 70-80 проц от начальной. Такшто не теоретезируйте на пустом месте. Если бы можно было сделать аккумуляторы с лучшими характеристиками, кто нибудь заявил бы смартфон с гарантией 10 лет на аккумулятор. Там то точно ток разрядки оклонулевой. Хрен то там. 2 года и 70 проц получайте.

[swizard.livejournal.com]

> И да, данные аккумулятооы в ноутбуках умирают к 1500 циклам. Вне зависимости от условий разряда. И нет способов их спасти

Ну или не умирают

[de-monk.livejournal.com]

Чорд, как богато с информацией в этом изделии. Ни разу такого не видел. Круто.

[hrun-morjov.livejournal.com]

на IBM почти тоже самое, только циклы не показывает

[flat-hedgehog.livejournal.com]

Боюсь что у меня выборка больше, я в сервисе работаю. Что у вас там? Макбук 13го года с 1900 циклами зарядки? То есть каждый день заряжался и разряжался на протяжении 5 с лишним лет без пропусков? И вы , счастливый обладатель этого чуда оказались единственным читателем и комментатором этого поста? Вероятность один на миллион. Позвольте вас не поверить. Это заготовленный Фотошоп.

[swizard.livejournal.com]

Это мой рабочий компьютер, и да, я его практически каждый день заряжаю и разряжаю. Что в этом удивительного?

То, что вы работаете в сервисе, даёт вам смещённую выборку в ваших наблюдениях. Логично ведь, что в сервис несут проблемные аппараты, а беспроблемные находятся у владельцев.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"Боюсь что у меня выборка больше, я в сервисе работаю" — ага, у кардиохирурга тоже своя выборка, но я ещё не встречал таких, которые утверждают, что абсолютное большинство людей умирают от сердечной недостаточности в расцвете своих сил;)

"вы , счастливый обладатель этого чуда оказались единственным читателем и комментатором этого поста? Вероятность один на миллион." — пруфы будут с ссылкой на статистику или вы это только что сами придумали?

[genka8.livejournal.com]

Что за программкой вы пользуетесь? Я накопал чуть попроще Coconut Battery, захотел сравнить другой крайний случай. У меян есть MacBook Pro 2014 года, я им пользуюсь очень редко. Иногда долго стоит включенный в розетку или наоборот может месяцами валяться с батареей на нуле. Программа говорит:
Design Capacity 6330 mAh
Full Charge Capacity 6539 mAh
Cycle Count 9
Пятилетняя батарея выдает больше обещаного! Неплохо, я считаю.

[nero-schwarz.livejournal.com]

вот кстати, жалко, я не смог найти информации по уровню деградации из-за страрения. Ни один призводитель аккумов не приводит таких данных. Видимо поэтому — деградацией можно пренебречь.

"Пятилетняя батарея выдает больше обещаного" — а она изначально не выдавала больше обещанного? Потому что это нормальная практика. Посмотрите на характеристики аккумуляторов Panasonic из поста. Заявленная ёмкость аккумуляторной ячейки 4000mAh, а реальная в районе 4200mAh.

[swizard.livejournal.com]

> Что за программкой вы пользуетесь?

Программка называется "Battery Monitor", по-моему, она в аппсторе есть.

Я могу ошибаться, но просто неиспользуемые батареи от времени деградируют довольно слабо. По-крайней мере, если на алиэкспрессе брать аккумы для телефонов или ноутов, там вполне себе могут пяти- или шестилетний прислать, главное, чтоб у него счётчик циклов был около нуля.

[real-big-shish.livejournal.com]

Так а каков режим разряда в нотбуках?

[flat-hedgehog.livejournal.com]

В среднем заряд Ампера три на три объединенных попарно банки, разряд в среднем вдвое иногда ещё меньше. То есть на выходе 11+ вольт с пары линий, иногда 14+вольт, когда 4пары. В макбуках гляньте в рисунке выше, там литий полимер, они произвольной формы, примерно то же, но с вариациями. Приеду из отпуска могу наскринить десяток типовых. Щас по памяти, я принцип запоминаю, а не цифры до тысячных долей. Не девочка гуманитарий.

[real-big-shish.livejournal.com]

В среднем это понятно, вопрос-то сколько в максимумах. У меня опыт показывает, что процессорная техника имеет резкие выбросы тока, недолгие, но глубокие.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"Вне зависимости от условий разряда" — покажите мне ноутбук, который эксплуатирует аккумуляторы с похожими условиями как у Powerwall:
1) заряд до 90-95%
2) разряд до 10-15%
3) главное, ток разряда максимум 0,4C

Тогда поговорим, что достичь 3700 циклов невозможно:)

А так, конечно, если эти три условия несоблюдаются н в одном ноутбуке и заведомо хуже их, то хоть с бубном пляши, умрут к 1500 циклам.

[flat-hedgehog.livejournal.com]

Любой смартфон с "программой оптимизатором". На самом деле эти самые 10-15 и 90-95 используются контроллером как 0 и 100. Если уж совсем глубоко лезть, контроллер сам снижает ёмкость на 30 проц каждые 500 циклов. Это обусловлено тем, что при осаждении и наращивании из электролита со временем образуется бугристая структура поверхности. Бугры могут замыкать, впадины образуют отверстия. Ну отверстия не так страшны, дальше изолятор, а замыкание гарантированный выход из строя. Контроллер просто по программе спасает аккумуляторы. Если убрать эту программу, жди пожаров. Ну Тесла же не привыкать.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"Любой смартфон с "программой оптимизатором"" — ещё раз повторю, покажите мне хоть один смартфон или ноутбук с программой (ясен перец, что там во всех аппаратах оптимизация, только вопрос в том, какая она) который соответстувет этим требованиям:
1) заряд до 90-95%
2) разряд до 10-15%
3) главное, ток разряда максимум 0,4C — и ни разу за всю эксплуатацию не превышается!

Жду:)

[nero-schwarz.livejournal.com]

"со временем образуется бугристая структура поверхности" — насколько я знаю, образование дендридов сейчас особо острой проблемой не является (могу ошибаться). Ну за исключением ошибки производства, нарушения технологий и тп.
Кстати, раз уж говорить об этой проблеме надо её рассматривать для конкретного типа ячеек — NMC. У вас есть какие-либо данные касательно образования дендридов в ячейках NMC?

[sakurovskiy.livejournal.com]

//Если уж совсем глубоко лезть, контроллер сам снижает ёмкость на 30 проц каждые 500 циклов.

нет. может конечно ты и столкнулся с таким идиотским контроллером, если лезть глубоко контроллер не может точно определить емкость и поэтому со временем нарастает погрешность, и емкость в контроллере может не совпадать с реальной как в одну сторону так и в другую. В результате либо контроллер отрубает батарейку не разрядив либо смартфон вырубается сам - контроллер думает что заряд еще есть а по факту уже нет.

В леновах например есть спецутилита, позволяет "сбросить батарею", контроллер ее заряжает/разряжает и вычисляет реальную емкость, и она может как вырасти так и упасть.

В ноутах смерть батарейки банальна - нагрев от ноута, хранение со 100% зарядом постоянно. Если батарейкой пользоваться хоть изредка и конструкция ноута такова что батарейка не подогревается процессором, то жить она может долго и нудно. Этот коммент я пишу с ноута с батарейкой 2012 года, 300 циклов, 90% емкости осталось.

[sakurovskiy.livejournal.com]

Слух ну мне стыдно за тебя, вверху заявил что технарь и тут такую ахинею несешь.

[flat-hedgehog.livejournal.com]

Без
Первый попавшийся под руку. 600 циклов. Да вы достали, эксперты по всему! Давайте я произвольно возьму 10 клиентских ноутбуков, позволю вам даже выбрать и мы снимем с них показатели. А вы оплатите мою работу из рассчёта 1 тыс рублей в час как дешевому мастеру. Пара часов на все уйдет. Если мои слова не подтвердятся. Но ваши же слова не стоят энергии на переключение пикселей на экране

[sakurovskiy.livejournal.com]

designed capacity - что-то типа эталона, от которого отсчитывать деградацию. Full charge - оценка емкость батарейки контроллером, не всегда совпадает с реальной (когда я перепаковал батарейку более емкими ячейками и сбросил контроллер, у меня Full charge был больше designed capacity))))).



А вот батарейку убили за 250 циклов в ноль:




После перепаковки:

[nero-schwarz.livejournal.com]

"Давайте я произвольно возьму 10 клиентских ноутбуков" — нет, вы возьмёте не десять клиентских ноутбуков, а 1000 ноутбуков обычных пользователей, составите статистику и тогда поговорим. Вы не понимаете, что ноутбуки ваших клиентов не отображают реальной картины? Ну это если вы хотите выяснить истину (естественно, что она будет далека от 3700 циклов перезарядки из-за особенностей условий эксплуатации, но скорее всего будет сильно отличаться от вашей непрезентабельной выборки в лучшую сторону), а не неумело и глупо потролить в очередной раз.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"заявил что технарь" — кстати, это достаточно веский показатель того, что человек некомпетентен не только в своей области, но и вообще зачастую неадекват, несущий полнейшую ахинею. Ну это мой личностный опыт общения с "технарями" в ЖЖ, может в реальной жизни это не так.
Настоящий технарь скорее всего бравировать своей профессией не будет. А будет комментировать по делу и по комментариям будет видно, насколько компетентен человек:)

[sakurovskiy.livejournal.com]

все может быть. Я в ЖЖ чаще всего встречаю категоричных неадекватов, которые неспособны менять свою точку зрения и часто уверены в какой-то ахинее, которая когда-то считалась имеющей право на жизнь но давно списана в утиль.

[jmyshanya.livejournal.com]

"кто нибудь заявил бы смартфон с гарантией 10 лет на аккумулятор."

зачем, если смартфоны уже морально устаревают через пару лет?