Model Y RWD LFP
Model Y RWD har ett CATL LFP-batteri.
Fördelen med ett LFP-batteri är att det är relativt okänsligt för stora cykler.
RWD har ett mindre batteri än Long Range vilket gör att man troligen behöver köra större cykler på batteriet, där passar LFP bra då de är relativt okänsliga mot att köra stora cykler och klarar bokstavligen av flera tusen 100-0% cykler.
Lithium-Fosfat-järnbatterierna är inte lika energitäta som NCA eller NMC. Model Y med 60.5kWh LFP-batteri har hela batteriutrymmet fyllt. Det får inte plats med mer batterier. Dessutom är de betydligt tyngre per kWh så de lämpar sig inte för en performance-bil av den anledningen, men de är som klippt och skurna för kortare räckvidder.
I grunden fungerar BMS:er så att de håller reda laddningsnivån genom att mäta vilken spänning batteriet håller när det är i vila. BMS har en tabell på detta, så när BMS mätt vilospänningen vet den också vilken laddningsnivå/SOC batteriet har.
När man kör, går inte vilospänningen mäta så då utgår bilen ifrån den senast kända laddningsnivån och sedan räknas förbrukad energi bort och ett ”preliminärt” SOC räknas ut och visas på skärmen. Efter parkering när vilospänningen kan mätas uppdateras SOC. Ibland kan man se att SOC stigit eller sjunkit en stund efter parkering.
LFP-batterier håller lägre spänning än NCA/NMC men de har också en väldigt flack spänningskurva. Den är så flack att det knappt är någon skillnad mellan 25-85% SOC, se bild 2.
Det gör att BMS har svårt att mäta fram exakt SOC även när batteriet är i vila.
BMS kan räkna plus och minus på energin, men i praktiken fungerar det bara exakt ett tag, sedan riskerar beräkningen att misstämma med verkligheten. Det försvinner t.ex. energi i värmeförluster i batteriet, detta varierar både med batteriets temperatur, effektuttaget och hur slitet batteriet är. Kör man fort försvinner det mer i värme. Denna energi kan inte bilen mäta. Tesla har säkerligen uppskattningar för värmeförluster men de kommer inte att vara exakta.
Följden blir att om BMS har exakt koll dag 1, så kommer den troligen börja ha lite fel dag två och lite mer fel dag tre osv. En dag kanske man inte kommer dit man vill, för att strömmen tar plötsligt slut och BMS blir minst lika förvånad som du.
För att lösa detta har Tesla sett till att LFP-bilar ska laddas fullt minst en gång per vecka. När man laddar fullt, håller laddaren en fast spänning tills det slutar strömma in ström i batteriet. Då vet BMS bensäkert att det är fullt.
Från den punkten har BMS en fix punkt som BMS kan räkna plus och minus ifrån.
BMS beräkning kommer efterhand deviera från verkligheten, det var vi överens om innan, eller hur?
För att kontra detta har Tesla gjort bufferten, delen av batteriets kapacitet som är under 0% på skärmen, dynamisk (variabel). Andra model Y har alltid 4.5% exakt av batterikapaciteten, men model Y med LFP har dynamisk buffer. Den kan som minst vara cirka 4.5% (bedömt), men den kan utökas till mer än 12%. Jag är osäker på maximal storlek men har sett 12% redovisas av BMS. Efterhand som BMS upplever osäkerhet kan buffern utökas. Meningen med den utökade buffern är att det ska finnas en extra marginal som ska kunna kompensera att BMS råkade ha fel så att man inte ska bli stående.
När buffern utökas innebär att det blir mindre energi att ”köra på” från 100-0%, så varje procentenhet SOC blir mindre värd. Använder man km-visningen istället för procent får varje km ett mindre energiinnehåll. Man får alltså kortare räckvidd även om det står 100% eller visas samma räckvidd vid batteriet.
Laddar man fullt ofta, kommer det bli kortare tid mellan de fixpunkter där BMS faktiskt vet exakt SOC. Dessutom kommer sannolikt buffern att minska, vilket gör att det finns mer energi att köra på mellan 100-0%.
Det här är anledningen till att LFP skall laddas fullt minst en gång i veckan, och att Tesla rekommenderar att man bibehåller inställningen på 100%. Det är också precis det Tesla skriver, att när man följer riktlinjerna maximeras räckvidden och bilens förmåga att avgöra SOPC förbättras.
Hur är det med LFP-batteriet i sig?
LFP-batterier i sig fungerar ungefär som de andra lithiumbatterierna. De mår bäst vid låg SOC. Se bild 1.
Forskningsreslutaten för calendar aging ligger alltid ett par år bakom de senaste batterierna eftersom de måste testas ett-två år och en rapport skrivas innan vi nås av resultatet. Man kan tänka sig att de senaste LFP-batterierna skulle kunna ha fått något minskad calendar aging men det är inte sannolikt att man lyckats trolla bort de kemiska grunderna för hur batteriet fungerar, vilket gör att vi mest sannolikt har ungefär samma principer för calendar aging som innan.
Om vi jämför en model 3 RWD med LFP mot model 3 LR med Panasonic NCA-batteri efter 5000 mil, så har M3LR i genomsnitt tappat från 499 till 466km räckvidd (bild 3), dvs cirka 6.6% degradering. M3 RWD med LFP har tappat från 423km till 395km (bild 4), dvs 6.6%….också…
Enligt CATL som tillverkar LFP-batterierna håller deras LFP-batterier 4000-8000 Fulla FCE cykler, lite beroende på innan de tappat 20%. Om batteriet skulle klara 5000 FCE innebär det cirka 5000 x 30 mil, dvs 150.000 mil innan det tappat 20%.
Det innebär att batteriet skulle degraderas cirka 0.13% per tusen mil, om man körde fulla cykler. Vid mindre cykler, sannolikt mindre degradering än så.
När LFP-bilen har gått 5000 mil borde den maximalt ha tappat (5x0,133) 0.67%. Varför har bilen då tappat 6.6% ? Ja, resterande del utöver de 0.67%:en är calendar aging, ungefär som bild 1 visar.
För att LFP-batteriet skulle få minsta möjliga calendar aging skulle man hålla batteriet med låg SOC, men i praktiken blir det lite knepigt då man bör ladda batteriet fullt relativt ofta. Kör man inte mycket blir det kanske bara en full laddning i veckan.
Calendar aging minskar med tiden, så har man fått 6% calendar aging efter ett par år, kommer det ta 6 år till innan man har dubblerat det om man fortsätter som innan.
Kör man mycket går det kanske taktisera med att ladda fullt för en längre resa varje vecka och sedan hålla lägre SOC, men i praktiken är det sannolikt enklast att acceptera att en viss calendar aging kommer ske. Man vet att det är en relativt liten del av batteriet som kommer försvinna där. Den enkla rekommendationen är att följa manualen, och vara glad
*BMS = Batteri Management System, ”batteridatorn”.
(Jag är forfarande blockerad.) Så de exakta resultaten ska man nog ta med en nypa salt.
