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

[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:)

[flat-hedgehog.livejournal.com]

Вы в Гугл умеете? Большинство оптимизаторов батарей это умеет. Только не помогает. Во-первых сам контроллер уже все делает. Вы философский камень параллельно не ищете?

[nero-schwarz.livejournal.com]

"Большинство оптимизаторов батарей это умеет" — прям вот это
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!

умеет????

Покажите мне такой оптимизатор, где можно выставить эти три параметра!:)

[skysheep.livejournal.com]

Почемы вы думаете что контроллер в телефонах сделан так чтобы срок службы батареи превысил расчетный срок службы телефона? На телефоны гарантия 1 год, и на батарею еще меньше. Им намного выгоднее заряжать телефон до 100% с током 1С чем ограничивать заряд 90%. Да и сами пользователи хотят как можно более легкое устройство с быстрой зарядкой.

[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.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"Если батарейкой пользоваться хоть изредка" — кстати, я сильно подозреваю, что редкое использование предподчтительней, чем полное неиспользование. Когда аккум хотя бы изредка заряжается, там хоть какие-то восстановительные процессы идут. Хотя, может, я и ошибаюсь.

[sakurovskiy.livejournal.com]

нет не ошибаетесь, если взять ноут -

1. ноут стоит постоянно на зарядке, батарейка не используется, примерно через год ей торба.
2. ноут постоянно на зарядке но хотя бы раз в месяц она разряжается - через год батарейка огурцом.

[flat-hedgehog.livejournal.com]

Где противоречие? 300 циклов 90 процентов. На 500 будет ниже 80. Я выкладывал скрин с Леново. Идиотский контроллер убивает батарею циклов за 100. Ещё любят повторно использовать батареи обнуляя счётчик циклов на контроллере. А покупатель охреневает когда батарея замыкает или сдувается в ноль за 50 циклов. Живых батарей 2008 года фактически не существует. Все что есть на 5-20 мин.

[sakurovskiy.livejournal.com]

Ну если мы про ноуты или смартфоны, то там режим эксплуатации батарейки далек от оптимального, поэтому батарейки дохнут достаточно быстро.

[flat-hedgehog.livejournal.com]

Опять вы виляете. А повервол будет сферическим конем в вакууме. Ноуты все разного потребления и разной ёмкости. При этом никакой другой зависимости кроме количества циклов нет. Есть только перезаряд, когда батарея дохнет от неправильного зарядника и смерть от простоя и разряда на несколько месяцев.

[sakurovskiy.livejournal.com]

//При этом никакой другой зависимости кроме количества циклов нет. Есть только перезаряд, когда батарея дохнет от неправильного зарядника и смерть от простоя и разряда на несколько месяцев.

Не очень понимаю с чем мы спорим, о литие собрано достаточно статистики и вполне известно что его убивает и как продлить срок службы.

Убивает:
1. температура, как перегрев так и переохлаждение
2. слишком сильный разряд
3. перезаряд
4. хранение со 100% зарядом (это к ноутам которые постоянно на зарядке)

Исходя из этого можно сделать выводы и принять меры для продления срока службы. У повервала насколько помню есть система охлаждения батареек, ну и например если сузить диапазон напряжений до которых разряжается-заряжается ячейка можно продлить ей срок жизни, немного потеряв в емкости. В общем статистика, контроллер поумнее и почему нет?

[nero-schwarz.livejournal.com]

"У повервала насколько помню есть система охлаждения батареек" — да, там жидкостное охлаждение.

[sakurovskiy.livejournal.com]

Насколько я понимаю, тесла заморочилась и поместила литиевые батарейки в тепличные условия, где живут они долго и счастливо, машыны свои они давно выпускают, шото не слышно стонов владельцев первых тесл о катастрофической деградации батареек

[nero-schwarz.livejournal.com]

да если бы только Tesla:) Насколько я понимаю, Powerwall не единственный продукт такого рода и у всех гарантия на 10 лет или на 3700 циклов с лишним. Вобщем, ничего удивительно и сверхординарного Tesla не создала.
Интересно, если бы я написал про какой-нибудь LG Chem RESU10H или Panasonic LJ-SK84A (правда у них 10 лет на 60% от начальной ёмкости), тоже бы повылазили "технари" и заявили бы, что LG и Panasonic мошенники?:)

[sakurovskiy.livejournal.com]

наверняка, это ж рунет, тут все кроме них мошенники и шарлатаны, только у этих мошенников и шарлатанов есть какие-то результаты, а у этих знатоков и умельцев, отчего-то ни хера нет.