V dnešnej dobe je neodmysliteľnou súčasťou našich životov používanie smartfónov a iných elektronických zariadení. S ich čoraz väčším využívaním a závislosťou na nich vzniká aj väčší dopyt po externých batériách, známych aj ako powerbanky. Slúžia na nabíjanie našich smartfónov a iných elektronických prístrojov na cestách alebo v prípadoch, keď nemáme prístup k elektrickej sieti.
Možno aj teba však prekvapilo, že tvoj nový powerbank nemá takú kapacitu akú má na sebe uvedenú. Nie je to však chyba powerbanku, ani zavádzanie zo strany výrobcu či predajcu. Odpoveď je trochu komplexnejšia a pokúsime sa to vysvetliť v tomto príspevku. Pre účely tohto článku budeme vychádzať z predpokladu, že sa jedná o novú externú batériu a nabíjací kábel je v bezchybnom stave, keďže aj toto sú faktory, ktoré ovplyvňujú účinnosť powerbanku.
Tak poďme na to. Ako pri každom inom transfere aj tu dochádza k únikom energie, či už pri nabíjaní samotného powerbanku, alebo následne pri nabíjaní telefónu z tejto externej batérie. Z toho dôvodu bude vždy energia na výstupe nižšia ako energia uložená v powerbanku.
V prvom rade si treba uvedomiť, že samotný powerbank je vlastne batéria, ktorá je veľmi podobná tým, ktoré sa nachádzajú v mobilných telefónoch. V dnešnej dobe sú tieto batérie vyrábané na báze lítia (Li-Ion, Li-Pol), vďaka čomu majú mnoho výhod oproti starším typom batérií (NiMh). Z energetického hľadiska majú omnoho lepšie vlastnosti (hustota a objem energie), nemajú pamäť a majú nižšiu hmotnosť pri rovnakej kapacite. Táto chemická štruktúra batérie určuje aj jej napätie. Štandardne sa uvádza nominálne napätie, teda to, čo od batérie očakávať. V prípade lítiových batérií je táto hodnota okolo 3,7 V.
Okrem batérie sa powerbank skladá aj z elektronického obvodu zodpovedného za konverziu napätia. Z vyššie uvedených 3,7 V je potrebné napätie previesť na hodnotu 5 V, ktorú používajú všetky USB konektory . Táto hodnota je definovaná v USB špecifikácii, ktorú vydáva a aktualizuje organizácia USB Implementers Forum (USB-IF). A pri tejto konverzii z 3,7 V na 5 V prichádza k ďalšej strate energie. Môžeš ju pozorovať vo forme vyššej teploty powerbanku počas nabíjania mobilu z neho.
Možno sa pýtaš, prečo je potrebné zvýšiť napätie z 3,7 V na 5 V. Ako sme už spomínali vyššie, batérie v powerbanku sú vyrábané na rovnakej chemickej báze ako batérie v mobiloch. A ak si spomínaš na hodiny fyziky, na to aby prúd tiekol, je potrebný rozdiel medzi napätiami. Veľmi zjednodušene, prúd tečie z vyššieho napätia do nižšieho. Čiže ak by sme nevykonali konverziu, napätie na oboch stranách by bolo rovnaké a prúd by netiekol. Mobil by sa tak nenabíjal a ani powerbank by sa nevybíjal.
Pozrime sa teda na to, ako aspoň približne vypočítať kapacitu powerbanku na výstupe (ako príklad použijeme náš 8 000 mAh powerbank s bezdrôtovým nabíjaním):
1. Potrebujeme zistiť kapacitu uloženej energie vo Watthodinách (Wh). Buď je uvedená táto informácia priamo, alebo si ju vieme jednoducho vypočítať z nominálneho napätia externej batérie:
Ilustračný obrázok s údajmi na powerbanku.
* žiaľ, nie všetci výrobcovia tieto informácie uvádzajú už na baleniach, či v popisoch produktu na e-shope. Z našej skúsenosti má väčšina externých batérií nominálne napätie 3,7 V. Ak teda túto informáciu nenájdeš, orientačne môžeš použiť nominálne napätie 3,7 V.
2. Následne si vypočítame kapacitu powerbanku v ideálnych podmienkach (100% účinnosť nabíjania) pri štandardnom výstupe 10 W (5 V / 2 A):
* ako sme si už ale vyššie spomínali, aj pri konverzii dochádza k strate energie a v reálnom svete tak účinnosť powerbanku nikdy nebude 100%. Tá sa primárne hýbe v rozsahu 70 – 90%.
3. Pre vypočítanie menovitej kapacity batérie tak budeme uvažovať so strednou hodnotou, t.j. 80% účinnosť nabíjania powerbanku:
Túto hodnotu tak možno orientačne považovať za reálnu kapacitu powerbanku na výstupe a teda aj množstvu energie, ktorú je powerbank schopný dodať nabíjanému zariadeniu
* tu si však treba uvedomiť, že nabíjacie protokoly typu Power Delivery, Quick Charge a pod. nabíjajú rôznymi kombináciami napätia a prúdu. V takýchto prípadoch sa bude energia na výstupe líšiť od vypočítanej hodnoty (čím vyšší je prúd na výstupe, tým väčšie budú straty energie vo forme tepla).
Naše powerbanky si samozrejme testujeme. V tabuľke nižšie si môžeš pozrieť aké výsledky dosiahli pri 10 W (5 V / 2 A) testovaní a ako sa výpočet odhadovanej kapacity (pri 80% účinnosti) líši od tohto merania.
| Powerbank | kapacita batérie (mAh) | nominálne napätie (V) | uložená energia (Wh) | kapacita na výstupe (mAh) | energia na výstupe (Wh) | účinnosť powerbanku (%) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| odhadovaná | meraná | odhadovaná | meraná | |||||
| NUVO fashion powerbank 6000 mAh čierny | 6 000 | 3,7 | 22,2 | 3552 | 3855,6 | 17,760 | 19,349 | 87,16 |
| NUVO fashion powerbank 6000 mAh červený | 6 000 | 3,7 | 22,2 | 3552 | 3867,4 | 17,760 | 19,426 | 87,50 |
| NUVO powerbank s bezdrôtovým nabíjaním 8000 mAh [príklad] | 8 000 | 3,7 | 29,6 | 4736 | 4970,3 | 23,680 | 25,085 | 84,75 |
| NUVO powerbank 5000 mAh biely | 5 000 | 3,6 | 18,0 | 2880 | 3324,0 | 14,400 | 14,100 | 78,33 |
| NUVO Powerbank externá batéria 10000 mAh biela | 10 000 | 3,7 | 37,0 | 5920 | 6256,3 | 29,600 | 29,504 | 79,74 |
| NUVO powerbank s MagSafe a Power Delivery 5000 mAh čierny | 5 000 | 3,7 | 18,5 | 2960 | 2782,1 | 14,800 | 13,807 | 74,63 |
| NUVO powerbank s MagSafe a Power Delivery 5000 mAh biely | 5 000 | 3,7 | 18,5 | 2960 | 2914,4 | 14,800 | 15,145 | 81,86 |
| NUVO Powerbank pre Apple watch 5000 mAh | 5 000 | 3,7 | 18,5 | 2960 | 2978,3 | 14,800 | 14,071 | 76,06 |
| NUVO Powerbank pre Samsung watch 5000 mAh | 5 000 | 3,7 | 18,5 | 2960 | 3021,1 | 14,800 | 15,339 | 82,91 |
Snáď sme ti pomohli týmto článkom objasniť prečo napr. 10 000 mAh powerbank nie je schopný dodať tých 10 000 mAh, ktoré má v sebe uložené. Zároveň veríme, že ti tieto informácie padnú vhod keď si budeš chcieť zobstarať novú externú batériu.
Cover image by fabrikasimf on Freepik
Komentáre (0)
Nový komentár