Bateria i powerbank - czas pracy i czas ładowania

Ekran telefonu gaśnie na peronie. 3% baterii. Pociąg za 12 minut, bilet w aplikacji. Powerbank na dnie plecaka - ten z napisem "20000 mAh" na obudowie.

Podłączasz kabel. Ładuje się. Ale ile czasu trzeba, żeby dociągnąć do tych 15-20%? I czy te 20000 mAh na obudowie to naprawdę 20000 mAh do dyspozycji?

Nie.

7:00 - smartfon odpięty od ładowarki

Bateria w telefonie: 5000 mAh, napięcie ogniwa 3,7 V. Energia: 5000 × 3,7 / 1000 = 18,5 Wh. Tyle prądu masz na cały dzień. Przy sprawności przetwornicy 85% (reszta to ciepło) - zostaje 15,7 Wh użytecznej energii.

Ile to godzin pracy?

Wpisałem te wartości do kalkulatora czasu pracy baterii. Pojemność 5000 mAh, pobór 500 mA, sprawność 85%.

Wynik: 8h 30min. Energia baterii 18,5 Wh, użyteczna 15,7 Wh (85%). Pobór mocy 1,85 W (500 mA przy 3,7 V). Tabela scenariuszy automatycznie pokazuje co się zmienia przy 10%, 50%, 150%, 200% i 300% bazowego poboru.

Porównanie typowych baterii to osobna tabela w kalkulatorze. AA alkaliczna (2500 mAh, 1,5 V) przy tym samym poborze wytrzyma niecałe 2 godziny. Ogniwo 18650 Li-Ion (3400 mAh, 3,7 V) - blisko 6 godzin. Bateria laptopa 56 Wh - ponad 25 godzin.

Kluczowy parametr, który ludzie pomijają: sprawność konwersji. Przetwornica DC-DC w telefonie zamienia napięcie baterii na napięcie wymagane przez procesor, ekran, modem. Typowa sprawność to 80-95%. Różnica między 80% a 95% to prawie godzina dodatkowego czasu pracy na tej samej baterii.

8:45 - ładowanie do pełna zanim wyjdziesz

Bateria 0%. Ładowarka 600 mA (stara, z szuflady). Napięcie 3,7 V. Sprawność ładowania 80% - bo część energii zamienia się w ciepło. Ile trzeba czekać?

10 godzin 25 minut. Z ładowarką 600 mA. Moc ładowania: 2,2 W - z czego tylko 1,8 W trafia do baterii (80%).

A gdyby zamienić ładowarkę?

Różnica jest absurdalna. Ładowarka za 30 zł (USB-C PD 25W) ładuje telefon 11 razy szybciej niż kabel z USB 2.0.

Jest haczyk. Ładowanie Li-Ion nie jest liniowe. Faza CC (constant current) - od 0 do 80% - pełna moc, stały prąd. Faza CV (constant voltage) - od 80 do 100% - prąd spada stopniowo. Ostatnie 20% zajmuje prawie tyle co pierwsze 80%. Kalkulator liczy czas przy stałym prądzie, więc w praktyce ładowanie 0-100% trwa 10-25% dłużej niż wynik na ekranie.

Dlatego szybkie ładowarki najbardziej skracają czas do 80%. Po 80% - wszystkie ładowarki zwalniają. Samsung 15W z 0 do 80% to jakieś 50 minut. Z 80 do 100% - kolejne 40.

12:30 - powerbank na peronie

Wracam do peronu. Telefon na 3%, powerbank 20000 mAh.

Na obudowie pisze "20000 mAh". W środku są ogniwa litowe o napięciu 3,7 V. USB wyprowadza 5 V. I tu się robi ciekawie.

Energia powerbanku: 20000 × 3,7 / 1000 = 74 Wh. Ale na wyjściu USB dostępna jest mniejsza wartość, bo przetwornica musi podnieść napięcie z 3,7 V do 5 V. Przy sprawności 85%:

Realna pojemność na wyjściu USB: 20000 × (3,7/5) × 0,85 = 12 580 mAh przy 5 V.

Z 20000 mAh nominalnych zostaje 12 580 mAh realnych. Prawie 40% mniej niż na obudowie.

Kalkulator pojemności powerbanku. Wpisuję: pojemność 20000 mAh, napięcie ogniw 3,7 V, bateria telefonu 5000 mAh (3,85 V), sprawność 85%.

Wynik: 3 pełne ładowania + 27% kolejnego. Dokładnie 3,27x. Energia użyteczna 62,9 Wh z 74 Wh całkowitej. Strata na konwersji: 11,1 Wh (15%).

Nie 4 ładowania. 3,27.

Powerbank 10 000 mAh nie naładuje telefonu 5000 mAh dwa razy. Naładuje 1,63 razy. Powerbank 30 000 mAh - nie 6 razy, a 4,9 razy. Im większa pojemność, tym bardziej widoczna strata na konwersji.

15:00 - ile urządzeń naładuje jeden powerbank?

Siedząc w pociągu sprawdzam drugą tabelę kalkulatora. Powerbank 20000 mAh, sprawność 85%:

Steam Deck z powerbanku 20000 mAh naładujesz jeden raz i trochę. iPad Air (7607 mAh) - dwa razy. Smartwatch - można teoretycznie ładować przez dwa miesiące codziennie (54 razy), choć w praktyce powerbank sam się rozładowuje.

18:00 - watt-godziny vs miliamperogodziny

Producenci powerbankow podają pojemność w mAh, bo większa liczba lepiej wygląda w reklamie. Powerbank "20000 mAh" brzmi lepiej niż "74 Wh". Ale mAh bez napięcia to niepełna informacja.

Bateria AA o pojemności 2500 mAh (1,5 V) to 3,75 Wh. Ogniwo 18650 o pojemności 3400 mAh (3,7 V) to 12,6 Wh - ponad 3 razy więcej energii mimo mniejszej liczby mAh. Napięcie zmienia wszystko.

Dlatego porównywanie "mAh do mAh" między różnymi urządzeniami jest bez sensu. Powerbank 20000 mAh przy 3,7 V to nie to samo co hipotetyczna bateria 20000 mAh przy 1,5 V. Pierwsza ma 74 Wh, druga 30 Wh.

Jedyna uczciwa jednostka to watogodziny (Wh). Kalkulator je przelicza automatycznie.

Bilans dnia - trzy kalkulatory, trzy perspektywy

Ile ładowań z powerbanku 5000 mAh? Sprawdź w kalkulatorze powerbanku 5000 mAh. A może masz 10000 mAh? Wynik tutaj. Najpopularniejszy 20000 mAh - ile ładowań daje naprawdę. Do walizki warto wziąć 26800 mAh (limit na samolot) - sprawdź pojemność. Największe 30000 mAh - ile urządzeń naładujesz. Kompakt 15000 mAh - złoty środek?. Budget 25000 mAh - ile to realnie.

Narzędzia omawiane w tym artykule

Kalkulator Czasu Pracy Baterii - sprawdź ile godzin wytrzyma urządzenie na baterii. Pojemność w mAh, pobór prądu w mA lub watach, sprawność przetwornicy - wynik w godzinach i minutach z tabelą scenariuszy i porównaniem typowych baterii.

Kalkulator Ładowania Baterii - oblicz czas ładowania baterii od 0 do 100%. Pojemność, prąd ładowania, sprawność - z tabelą porównawczą 10 typów ładowarek od USB 2.0 po USB-C PD 140W.

Kalkulator Pojemności Powerbanku - ile razy powerbank naładuje telefon? Realna pojemność po stratach na konwersji napięcia, liczba pełnych ładowań i energia w Wh.

Więcej narzędzi z kategorii Fizyka

Kalkulator Pędu - oblicz pęd ciała ze wzoru p = mv.

Kalkulator Przyspieszenia Ruchu - przyspieszenie, prędkość końcowa i droga w ruchu jednostajnie przyspieszonym.

Kalkulator Siły - oblicz siłę, masę lub przyspieszenie z II zasady dynamiki Newtona.

Kalkulator Energii Kinetycznej - energia kinetyczna ciała ze wzoru Ek = ½mv².

Kalkulator Energii Potencjalnej - energia potencjalna grawitacyjna ze wzoru Ep = mgh.

Kalkulator Pracy Mechanicznej - praca mechaniczna ze wzoru W = F × s × cos(a).

Kalkulator Mocy Mechanicznej - moc mechaniczna ze wzoru P = W/t.

Kalkulator Momentu Siły - moment siły, ramię siły i równowaga dźwigni.

Kalkulator Tarcia Kinetycznego - siła tarcia kinetycznego i współczynniki tarcia.

Kalkulator Okresu Wahadła - okres wahadła matematycznego i fizycznego.

Kalkulator Sprężyny Hooke'a - siła sprężystości, stała sprężystości i wydłużenie.

Kalkulator Drgań Harmonicznych - amplituda, okres, częstotliwość i energia drgań.

Kalkulator Siły Wyporu - siła wyporu i prawo Archimedesa.

Kalkulator Gęstości - gęstość, masa i objętość substancji.

Konwerter Temperatur - przelicznik Celsjusza, Fahrenheita i Kelwina.

Kalkulator Rozszerzalności Cieplnej - zmiana wymiarów ciała pod wpływem temperatury.