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]

А где сказано, что при токе разряда меньше 8А срок службы увеличивается? Может наоборот уменьшается? С чего вы взяли что график зависимости линеен, а не какая нибудь синусоида или парабола?

[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.

[b1ameb1aze.livejournal.com]

Ваши рассуждения разбиваются о реальность:
https://arstechnica.com/tech-policy/2019/08/after-seven-roof-fires-walmart-sues-tesla-over-solar-panel-flaws/

Тут у вас в Тесле все гениально расчитали, а в жизни их системы семь раз загорелись только на крышах Волмарта...

Думаю и с Паверволом все так же.

[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

[gamerff.livejournal.com]

Диванный эксперд провел линеаризацию трех типовых графиков, отстаньте от него и теслы🙃

[de-monk.livejournal.com]

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

[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.

[flat-hedgehog.livejournal.com]

Там все серьезно, это или сумасшедший или пиар отдел Тесла. Вон что про макбук заранее нарисовали. Причем как бы другой случайный человек. Не пойму нафиг им русскоязычный рынок, у нас каждый второй технарь, засмеют нафиг. Но лезут же

[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]

Действительно, экстраполируя график настолько далеко, мы как бы принимаем на веру, что кроме этого фактора нет и не может быть какой-нибудь другой медленной деградации, а значит это лишь даёт надежду, но отнюдь не доказывает.
Жалко, есть график лишь до 2.5в, это довольно экстремальный вариант, и как показывает практика, значительный вклад в деградацию даёт именно глубина просаживания.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"чего вы взяли что график зависимости линеен" — сделал такое допущение, да, для простоты расчётов. Которое, я считаю, скорее всего достаточно точно отображает реальность и на порядок полученных чисел не особо влияет. Вот график с несколькими кривыми:

Можете посчитать насколько зависимость нелинейна и насколько % мои расчёты неверны:)


"а не какая нибудь синусоида или парабола?" — или гипербола или циклоида, ага. Можно много всякого бреда придумать, но будет ли он хоть сколь-нибудь достоверно отображать реальность?

[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.

[unklemike.livejournal.com]

кол-во циклов заряда-разряда, общая деградация батареи - это всё чепуха. Фактически эта хрень - полноценный напалм у вас дома, с рандомным часовым механизмом. Когда-нибудь оно взорвётся. Просто так. И дом сгорит вместе с ним. Вот что страшно.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"Думаю и с Паверволом все так же" — опять же, если неправильно расчитали, то конечному потребители какая разница — по десятилетней гарантии поменяют:)

[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]

Ссылку можно откуда этот график взят? А то тут прямо открытием пахнет.

[nero-schwarz.livejournal.com]

" кроме этого фактора нет и не может быть какой-нибудь другой медленной деградации" — она, конечно, есть, но я никаких данных по этому поводу не нашёл. Есть только зависимость от количества перезарядок. Было бы интересно узнать, насколько сильный вклад вносит деградация материалов или ей можно пренебречь.

"как показывает практика, значительный вклад в деградацию даёт именно глубина просаживания" — да, именно поэтому в Powerwall не разряжают ячейки в ноль. Ещё бы посчитать до какого уровня напряжения разряжаются ячейки в Powerwall... но как-то лень пока (и вообще возможно ли это с имеющимися данными).

[nero-schwarz.livejournal.com]

"То, что вы работаете в сервисе, даёт вам смещённую выборку в ваших наблюдениях" — ага, эффект выжившего или умершего в его случае:)

[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.

[flat-hedgehog.livejournal.com]

В смартфонах не лучше. Не зависит от модели. Современные мобильные процы ограничены своим тдп по температуре и по потреблению. Сказано 15 Вт, значит 15, если выше, режем частоту, убираем ядра

[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?

[nero-schwarz.livejournal.com]

batteryuniversity точка com
Подпись к графику:
"Figure 4: Cycle characteristics of IHR18650C by E-One Moli. (3.6V, 2,000mA). 18650 Power Cell was charged with 2A and discharged at 2, 10, 15 and 20A. The internal resistance and self-discharge are N/A.
Courtesy of E-One Moli Energy"

А что в нём не так?:)