Почему внешние аккумуляторы никогда не обеспечивают заявленную мощность?

Если у вас есть внешний аккумулятор, вы, вероятно, заметили, что фактическая емкость, которую он обеспечивает, часто ниже значения, заявленного производителем.

Например, теоретически внешнего аккумулятора ёмкостью 10 000 мА·ч должно хватить, чтобы дважды полностью зарядить телефон с аккумулятором ёмкостью 5000 мА·ч. Однако на практике этого почти никогда не происходит. Вы когда-нибудь задумывались, почему?

Почему ваш внешний аккумулятор не обеспечивает заявленную мощность?

На самом деле, производители вас не обманывают, по крайней мере, технически. Приобретённый вами внешний аккумулятор действительно содержит литиевые аккумуляторы с заявленной ёмкостью.

К сожалению, не вся эта ёмкость может быть использована для зарядки вашего устройства. Фактическая мощность, которую вы можете извлечь, также известная как «номинальная ёмкость», часто ниже номинальной.

Причина этой разницы кроется во многих различных факторах, включая эффективность преобразования энергии, тепловые потери, потребление энергии при передаче, а также разные уровни напряжения между аккумулятором и принимающим устройством.

Эффективность преобразования напряжения

Внешние аккумуляторы обычно обеспечивают выходное напряжение 5 В, достаточное для зарядки большинства мобильных устройств. Однако литиевые аккумуляторы внутри внешних аккумуляторов хранят энергию при более низком напряжении, обычно около 3,7 В.

Чтобы обеспечить подачу на устройство необходимого напряжения 5 В, внешний аккумулятор должен использовать компонент, называемый повышающим преобразователем, который отвечает за повышение напряжения с 3,7 В до 5 В.

Однако этот процесс преобразования не идеален. КПД преобразователей не достигает 100%, обычно он составляет лишь около 80–90%. Это означает, что часть энергии аккумулятора будет теряться в виде тепла и электричества в процессе преобразования.

Эта потеря является одной из причин, по которой фактическая емкость, которую вы можете использовать для зарядки своего устройства, ниже номинальной емкости, указанной на внешнем аккумуляторе.

Зарезервированные буферы уменьшают доступную емкость

Как смартфоны, так и внешние аккумуляторы спроектированы так, чтобы резервировать часть ёмкости аккумулятора в качестве буфера безопасности, предотвращая перезаряд или полную разрядку. Этот механизм важен, поскольку он помогает защитить аккумулятор от необратимых повреждений и продлевает срок его службы.

Однако объём необходимого буфера различается для двух типов устройств. Аккумуляторы смартфонов оптимизированы для повседневного использования, имеют ограниченную ёмкость и эффективное управление питанием. Поэтому требуемый им буфер относительно невелик.

С другой стороны, внешние аккумуляторы работают автономно, накапливают большое количество энергии и, как правило, подвергаются большему количеству циклов зарядки-разрядки. Поэтому для обеспечения безопасности и долговечности им требуется больший уровень буферной емкости.

Если внешний аккумулятор полностью разряжен, в некоторых случаях он может иметь серьезную неисправность, приводящую к срабатыванию схемы защиты и отказу принимать заряд, что приводит к состоянию, когда аккумулятор невозможно использовать повторно.

Неэффективная система охлаждения

Тепло — враг всех аккумуляторов, включая литиевые, используемые в смартфонах и портативных зарядных устройствах. Слишком высокая температура во время зарядки или разрядки может привести к снижению производительности аккумулятора, сокращению срока его службы и даже создать риск серьёзного повреждения.

В результате производители смартфонов внедрили целый ряд передовых механизмов терморегулирования для контроля и снижения тепловыделения. К ним относятся интеллектуальные алгоритмы зарядки, датчики температуры, системы управления аккумулятором (BMS), теплоотводящие материалы и даже системы активного охлаждения на некоторых высокопроизводительных устройствах.

Хотя в портативных аккумуляторах предусмотрены меры терморегулирования, их производительность зачастую не так оптимизирована, как у смартфонов. Это особенно актуально для недорогих моделей портативных аккумуляторов, в которых для снижения производственных затрат может потребоваться уменьшение количества устройств терморегулирования.

При слишком сильном повышении температуры эффективность преобразования энергии снижается, что приводит к большим потерям мощности. В результате часть энергии аккумулятора тратится впустую в виде тепла, а не передаётся устройству, что значительно снижает фактическое количество потребляемой энергии.

Деградация батареи

В отличие от смартфонов, которые технологические компании обновляют и выпускают каждый год, внешние аккумуляторы не имеют столь быстрого цикла обновления.

Это означает, что многие модели внешних аккумуляторов могли быть произведены много лет назад и долгое время находиться на складе, прежде чем попасть к потребителям.

В течение этого периода, даже если устройство не используется, литиевые аккумуляторы внутри внешнего аккумулятора продолжают естественным образом изнашиваться. Это происходит, поскольку химическая реакция внутри аккумулятора продолжается даже без зарядки или разрядки, что приводит к постепенному снижению его ёмкости.

Когда пользователи покупают и используют внешний аккумулятор, они могут заметить, что его фактическая емкость ниже заявленных характеристик, даже если устройство новое.

Конечно, производители приняли множество мер для продления срока службы аккумулятора во время хранения, например, поддерживают его на оптимальном уровне заряда (~50%), содержат его в подходящей температурной среде и используют защитные схемы для минимизации потерь энергии.

Однако даже при правильном обслуживании литиевые батареи не могут избежать химического старения с течением времени, что приводит к снижению доступной емкости по сравнению с первоначальной.

Как найти хороший внешний аккумулятор?

Производители редко раскрывают номинальную ёмкость внешних аккумуляторов, в основном из-за конкуренции на рынке. Вместо этого они просто акцентируют внимание на большей номинальной ёмкости, чтобы привлечь покупателей.

Однако в реальности доступная ёмкость часто составляет всего 60–70% от заявленной. Например, внешний аккумулятор ёмкостью 20 000 мА·ч на самом деле обеспечивает всего около 12 000 мА·ч, чего достаточно, чтобы зарядить телефон ёмкостью 5000 мА·ч почти два с половиной раза.

Для более точной оценки вы можете ознакомиться с маркетинговыми материалами продукта и узнать, указывает ли производитель количество циклов зарядки для определённых моделей телефонов. Исходя из этого, вы можете самостоятельно рассчитать фактическую ёмкость внешнего аккумулятора. Если номинальная ёмкость превышает 60%, вас не обманут. Чем выше это число, тем выше производительность.

Например, производитель утверждает, что резервное зарядное устройство Ugreen Nexode емкостью 20 000 мАч может зарядить телефон Galaxy S24 Ultra (аккумулятор емкостью 5 000 мАч) 3 раза, то есть его номинальная емкость составляет около 75%, что является весьма впечатляющим показателем по сравнению с общим уровнем.

Однако нет ничего надежнее, чем чтение реальных отзывов пользователей или экспертов, чтобы подтвердить реальную эффективность продукта.

Кроме того, следует избегать неизвестных брендов и покупать только у проверенных компаний, поскольку некачественные бренды часто урезают важные механизмы защиты, используют дешевые материалы, что приводит к быстрому износу продукта и создает потенциальные риски при использовании.