на что влияет миллиампер час
Понимание объёма (мА*ч) и эффективности зарядки портативного аккумулятора Power Bank
Распространённое заблуждение
Единица измерения миллиампер-час (мА*ч) обычно используется для обозначения объёма аккумулятора. Одно из распространённых заблуждений заключается в том, что мы можем измерять объём аккумулятора power bank с помощью объёма аккумулятора смартфона/планшета, чтобы выяснить, сколько раз мы можем использовать этот power bank для их зарядки. Но такой алгоритм не является правильным.
Объём и энергия – это разные понятия
Проще говоря, Ампер-час (мА*ч) – это единица измерения электрического заряда, которая представляет объём аккумулятора, а Ватт-час (Вт*ч) – это единица измерения электрической энергии.
Ватт-час = Ампер-час х Напряжение
Объём в 10400 мАч означает, что этот аккумулятор способен обеспечить суммарный заряд в 10400 мАч при определенном показателе напряжения. Что касается литий-ионного аккумулятора, то большая часть его заряда передаётся с напряжением около 3,7В, поэтому общая мощность аккумулятора на 10400 мАч теоретически составляет 10400 мАч х 3,7 В = 38480 мВт*ч, что равно примерно 38 Вт*ч.
Определение количества циклов зарядки Power Bank
В качестве примера возьмём аккумулятор TL-PB10400_V1.
TL-PB10400_V1 – литий-ионный аккумулятор объёмом в 10400 мАч. Когда мы используем TL-PB10400_V1 для зарядки других устройств, его выходное напряжение равно 5В, как и в случае многих других зарядных устройств.
Таким образом, общий доступный выходной электрический заряд в теории составляет 38480 мВт*ч / 5В = 7696 мАч. Внутренняя схема устройства должна потреблять некоторое количество энергии, поэтому КПД не может быть 100%. Учитывая, что фактический КПД разряда устройства TL-PB10400 составляет около 90% при 1А тока, TL-PB10400 в действительности выдаёт электрический заряд, который равен 7696 мАч * 0.9 = 6926 мАч.
Примечание: эффективность разряда менее 90% при 2А тока.
Теперь вы можете разделить 6926 мАч на объём аккумулятора вашего смартфона, чтобы определить количество возможных циклов зарядки. Например, 6926 мАч может полностью зарядить устройство с аккумулятором в 2600 мАч около 2,5 раз (6926 мАч / 2600 мАч = 2,66 раза). Но это все равно предполагает идеальные условия.
На самом деле, внутренние схемы смартфона/планшета тоже потребляют некоторое количество энергии. В результате только часть заряда Power Bank в конечном итоге попадёт в батарею смартфона/планшета. Таким образом, вы можете получить менее 2,4 циклов из вышеприведённого примера. Помимо этого различные устройства могут иметь разную эффективность зарядки в зависимости от их различной внутренней конструкции, поэтому цикл заряда может отличаться даже у двух устройств имеющих одинаковую емкость батареи.
Кроме того, если смартфон работает или во время заряда включён экран, Wi-Fi модуль, центральный процессор или работают другие компоненты, он потребляет больше энергии, что делает эффективность зарядки еще ниже.
Окончательная эффективность заряда других аккумуляторных устройств (смартфонов/ планшетов) также определяется их собственной конструкцией по тем же принципам, что описаны выше.
Что такое Ампер-часы в аккумуляторе и как их перевести в Ватт-часы?
Почему измерение ёмкости проводится в ампер часах?
Что такое «Ампер в час»? – это единица измерения электрического заряда, основное назначение которое выражается ёмкостью АКБ. Внесистемной единице можно дать логическое объяснение.
СПРАВКА! Одним «Ач» считается заряженный электрон, что проходит на протяжении одного часа сквозь площадь металлического проводника при пропускании тока в 1 Ампер.
То есть теоретически – полностью заряженная батарея с ёмкостью в 1000 мАч готова демонстрировать силу тока в 1 А в течении 1 ч. Если потребуется ток 10А, то АКБ сможет выдать его в течении 0,1 ч. Если нужен ток в 0,2 А, батарея будет выдавать его за 5 часов. Логика перевода здесь ясно прослеживается.
В малогабаритных аккумуляторах для удобства счисления используют значение миллиампер в час. В редких случаях используют микроампер в час. Этими АКБ оснащаются малые устройства – в основном электроника.
В реалиях ёмкость батареи приводят, опираясь на двадцатичасовой цикл разряда до «Minimum»-значения «Umin» – тот параметр, до которого лучше не доводить перезаряжаемую батарею.
Рассмотрим на реальных примерах, что значит значение ёмкости.
Пример расчета выдаваемого тока в автомобильном АКБ
В авто используют увесистые аккумуляторы с большой емкостью. Например, ёмкость аккумулятора 6CT-62N равна 62 Ач. Из этого значения можно рассчитать силу тока, которая будет разряжать устройство равномерно до конечного напряжения. В автомобиле оно равно 10,8 В. Измерения делаются исходя из исходных данных:
Чтобы узнать, какой ток способен выдавать аккумулятор на протяжении 20 часов, следует:
Дополнительно, перевести ёмкость Ач можно в единицу измерения – кулон. 1 Кл/с = 1 А, или 1 Ач = 3600 Кл.
Перевод в Вт/ч
Изготовителей аккумуляторных батарей условно необходимо поделить на две касты:
Самое интересное, эти единицы измерения указывают на ёмкость аккумулятора. Для измерения максимально точного значения ёмкости путем перевода Втч в Ампер часов, необходимо провести математический расчет с использованием интегралов от показателя мгновенной мощности, которое выдает перезаряжаемая батарея при разряде.
Но если рассчитать нужно приблизительно, можно оперировать средними показателями напряжения и используемого тока, приведя все данные к такому знаменателю:
Если приплюсовать сюда время, выйдет:
Расшифровка формулы следующая – запасаемая энергия (ватт-час) с допустимой погрешностью равна произведению запаса заряда (Ампер часы в аккумуляторе) на напряжение (В, среднее).
Е=q*U
E=q*U*3600
Если Вт конвертировать в Дж.
Вернемся к примеру, с АКБ, который необходим для стартера. В нем сказано, что запасаемые заряд равен 62 Ач, рабочее напряжение – 12 В.
Ёмкость (запасаемая энергия) с допустимой погрешностью равняется:
62 Ач * 12 В = 744 Втч = 744 Втч*3600 = 2,678 МДж.
Применение АКБ
Есть множество типов аккумуляторов, которые используют в различных гаджетах, направлениях и системах:
Уже несколько десятилетий подряд Li-ion АКБ считаются наилучшими для небольших устройств из-за быстрого заряда, большей ёмкости в соизмерении с размером, имеют меньший вес и более долгий срок службы.
Что происходит в период эксплуатации?
К сожалению, со временем, все перезаряжаемые батареи проходят через процессы химического старения. В следствии этого, ёмкость постепенно уменьшается, что приводит к необходимости частого заряда. В дополнение к такому процессу может снижаться максимальная мгновенная производительность АКБ (ее еще называют пиковой).
Чтобы прибор с перезаряжаемой батареей корректно работало, все электрозависимые компоненты должны незамедлительно получать доступ к электропитанию.
Главным фактором, влияющим на мгновенную передачу заряда АКБ есть его полное сопротивление. Если оно высокое, то перезаряжаемая батарея не всегда сможет отдавать тот заряд, которой требуется для качественной работы прибора. Из-за этого оно может не запускаться или прекратить работать. Полное сопротивление АКБ может увеличиваться:
Если же порог минимального напряжения для работы АКБ будет преодолён при увеличении сопротивления (то есть станет меньшим количество выдаваемых мАч) – автономная работа устройства поддерживаться не сможет.
Что такое миллиамперы и как они влияют на производительность батареи?
Если взглянуть на число миллиампер, то нетрудно догадаться, сколько примерно будет работать тот или иной девайс на одном заряде. Впрочем, на автономность гаджета влияют несколько факторов, в том числе, конечно, и пресловутые мА·ч. В этой статье мы подробно расскажем, что это такое и как они связаны с работой устройства.
Что такое миллиампер-час (мА·ч)?
Если не вдаваться в подробности, то мА·ч — это стандартная единица электрического заряда, которая используется для измерения количества энергии, которой аккумулятор способен обеспечить устройство в течение часа. Понятное дело, чем батарея больше по емкости (способна хранить больше миллиамперов), тем дольше проработает гаджет с момента последней подзарядки.
Однако, как было сказано в самом начале, не только емкая батарея определяет автономную работу устройства. Существует также несколько других факторов, которые также нужно иметь в виду.
Во-первых, это тип батареи. Большинство электронных устройств сейчас использует литий-ионный аккумулятор, который не страдает так называемым эффектом памяти, поэтому гаджет можно заряжать не дожидаясь его полной разрядки. Как видите, по этому параметру аппараты не отличаются друг от друга.
Во-вторых, на автономность влияет железо. Здесь, разумеется, наблюдается прямая зависимость: чем мощнее девайс, тем больше миллиампер должна включать в себя батарея. Например, Nokia 3210 со своим аккумулятором емкостью 1250 мА·ч проработает аж неделю без подзарядки, в то время как Nexus 6 с 3220 мА·ч едва ли продержится сутки.
Экран — ещё один большой потребитель энергии. Тут стоит отметить, что технология изготовления дисплея играет ключевую роль. IPS-экраны требуют гораздо больше, чем Super AMOLED, которые очень энергоэффективны при преобладании черного цвета на экране, тогда как IPS распознает черный цвет как и любой другой. Разрешение и яркость также не стоит сбрасывать со счетов.
С другой стороны, программное обеспечение, вернее оптимизация, является не менее важным параметром, определяющим автономность того или иного девайса. Всевозможные оболочки, которые так любят Samsung и HTC, излишние фоновые процессы и службы негативным образом отражаются на количестве оставшихся часов. Однако справедливости ради стоит отметить, что Samsung и Sony включают в ПО специальные утилиты по оптимизации и экономии энергии, которые компенсирует потребление.
И, наконец, сердце любого электронного цифрового девайса, процессор, тоже требует достаточной подпитки.
Таким образом, мА·ч ничего не значат, если не взглянуть на остальные характеристики устройства. В общем, не забудьте при покупке также ознакомиться с экраном, ПО и железом, чтобы представить полную картинку автономной работы.
Больше не значит дольше: как ёмкость батареи влияет на время автономной работы?
Автономная работа в течение всего дня является основным требованием любого пользователя при покупке нового смартфона. Казалось бы, совсем несложно обратиться к спецификациям, посмотреть на количество mAh (мАч или миллиампер-час) и сделать выводы. Но это иногда может привести к некоторым затруднениям: мы удивляемся малой продолжительности работы батареи от кажущегося огромным аккумулятора ёмкостью 4000 мАч или удивляемся тому, как долго может работать крошечная батарея внутри таких телефонов, как iPhone SE.
Что означает мАч?
Аббревиатура мАч, указанная в технических характеристиках аккумулятора, означает миллиампер-час. Это единица электрического заряда, которая равна подаче одного миллиампера тока постоянно в течение одного часа. Таким образом, батарея ёмкостью 1 мАч может обеспечить ток 1 мА в течение часа, а батарея ёмкостью 1000 мАч обеспечивает ток 1 мА в течение 1000 часов.
Однако батарея ёмкостью 1000 мАч, обеспечивающая ток 2 мАч, будет работать только 500 часов. Понятно, что смартфоны не работают в течение сотен или тысяч часов, потому что они потребляют намного больше 1 мА тока от аккумулятора. Чем больше ток, потребляемый вашим телефоном, тем меньше время работы аккумулятора.
При прочих равных условиях телефон с большей ёмкостью батареи прослужит дольше, чем меньший. Тем не менее, это наблюдается редко, поскольку начинка телефона и, следовательно, потребление энергии широко варьируются. Модель номер 1 может потреблять на 10, 20 или даже 30% больше тока, чем модель номер 2.
Уникальность аппаратного и программного обеспечения каждого смартфона означает, что нет двух одинаковых устройств. Вот почему простое знание ёмкости аккумулятора в мАч не даст вам по-настоящему полезной информации об ожидаемом сроке службы батареи.
мАч: цифры или результат
Прежде чем углубляться в ответы на вопросы «почему», давайте проведём несколько тестов. Мы запустили ряд телефонов с различными характеристиками и с помощью теста Speed Test G и записали, сколько времени ушло на полный разряд аккумулятора.
Результаты расположены в порядке возрастания ёмкости батареи. Как видите, в них нет чёткой и очевидной тенденции. Можно было ожидать, что время жизни батареи будет примерно увеличиваться с увеличением ёмкости, но это не так.
В то время как смартфоны с гигантскими батареями на 5000 и 6000 мАч должны были обеспечить самое длительное время автономной работы в условиях стресс-теста, на самом деле победил Google Pixel 3a XL с 3700 мАч. Разница всего в несколько минут между 3700 мАч в Pixel 4 XL и Asus Zenfone с его батареей на 6 5000 мАч, говорит только о том, что одна ёмкость аккумулятора не является гарантией длительного срока его службы.
Всё зависит от «начинки»
Аккумулятор питает всё оборудование вашего смартфона, от процессора до экрана. Очевидно, что различные аппаратные средства используют разное количество энергии. К примеру, процессоры низкого и среднего уровня потребляют меньше энергии, чем их флагманские аналоги.
В целом, более высокая производительность требует большего количества энергии. Поэтому так часто бюджетные телефоны имеют более длительное время автономной работы, чем телефоны премиум-класса с той же ёмкостью аккумулятора.
Но даже флагманы, как видите, могут иметь очень разные уровни энергопотребления. Посмотрите на ситуацию с Samsung S20 на базе чипсета Exynos и Snapdragon. Производители могут занижать скорость или, наоборот, разгонять чипсеты, чтобы достигать предпочтительной производительности.
Есть несколько хороших примеров того, как дополнительное аппаратное обеспечение может быстрее разряжать батарею. Google Pixel 4 и его радиолокационная система Soli являются ярким примером наличия функции, которая ускорят разряд.
Наличие камеры time-of-flight с её системой фокусировки, более мощных стереодинамиков или дисплея 4K также влияет на срок службы батареи. Даже что-то совсем маленькое, как зарядка S Pen в последних телефонах Galaxy Note, сказывается на сроке автономной службы. Да, эти функции делают телефоны уникальными, но они же имеют свою цену.
Тенденция к увеличению частоты обновления дисплеев также играет большую роль в том, почему современные телефоны потребляют так много энергии. Именно это является причиной того, что телефоны серии Samsung Galaxy S20 поддерживают частоту 60 Гц изначально, несмотря на наличие поддержки 120 Гц. Режим Pixel 4 с частотой 90 Гц понижает яркостью дисплея в попытке продлить срок службы батареи. Причина в том, что чем быстрее обновляется содержимое дисплея, тем больше энергии он потребляет.
Энергозатратные 5G
Другой недавней тенденцией, усложняющей ситуацию с батареей, является поддержка 5G. Модемы и радиокомпоненты для 5G потребляют больше энергии, чем аналогичные для сетей 4G, а это означает, что ваша батарея не проработает долго в случае 5G-подключения. Ситуация усложняется тем, что разные 5G модемы и чипсеты потребляют разные уровни мощности.
Чипсеты среднего класса со встроенными модемами 5G, такие как Exynos 980 и Snapdragon 765G, должны потреблять немного меньше энергии, чем внешние модемы премиум-класса, используемые во флагманских смартфонах. Отчасти это может быть причиной того, что модели LG Velvet и, судя по слухам, Google Pixel 5 отказываются от энергоёмкого флагманского чипсета Qualcomm, Snapdragon 865.
Переход на оборудование 5G, безусловно, увеличил потребность в батареях большей ёмкости. Однако, является ли это важным параметром при покупке, зависит от того, действительно ли вам нужна поддержка пока не распространённых 5G-сетей.
Если вы сейчас работаете с 4G, что наиболее вероятно, то энергопотребление компонентов смартфона будет не таким высоким, а время автономной работы станет чуть более длительным.
По словам генерального директора Redmi Лу Вейбинга, переход с 4G на 5G обычно требует как минимум на 20% больше энергии.
Вопрос баланса
Ключевой вывод из всего сказанного: создать смартфон с длительным временем автономной работы не так просто, как встроить в него максимально возможную батарею. Производители должны учесть стоимость, объём свободного пространства в корпусе и оборудование, которое собираются использовать. Чем больше функционала в телефоне, тем сложнее всё это сбалансировать. Большинство производителей стараются достичь баланса в необходимом оборудовании и ёмкости аккумулятора, который поможет использовать смартфон в течение всего дня.
Стресс-тест не выявил прямой зависимости между ёмкостью и временем автономной работы, потому что её нет. Аккумуляторы большего размера, очевидно, обеспечивают большую мощность, но выбор оборудования, сделанный производителями, оказывает не меньшее влияние на фактические результаты работы батареи.
Смартфоны среднего класса с менее энергоёмкими технологиями, такие как Pixel 3a, имеют батареи меньшего размера, работая при этом весь день. В премиум-сегменте производители используют аккумуляторы большей ёмкости для поддержки более энергозатратных технологий, вроде 5G, дисплеев с высокой частотой обновления или дополнительной производительности в играх.
Конечно, то, как вы используете свой телефон, тоже очень влияет на время автономной работы. У фанатов соцсетей и сёрфинга в интернете в конечном итоге расход батареи гораздо ниже, чем у мобильных геймеров.
Ампер-час
Ампер-час (А·ч) — внесистемная единица измерения электрического заряда, используемая главным образом для характеризации ёмкости аккумуляторов.
Исходя из физического смысла, 1 ампер-час — это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа при наличии в нём тока силой в 1 ампер.
Заряженный аккумулятор с заявленной ёмкостью в 1 А·ч теоретически способен обеспечить силу тока 1 ампер в течение одного часа (или, например, 0,1 А в течение 10 часов, или 10 А в течение 0,1 часа). На практике слишком большой ток разряда аккумулятора приводит к менее эффективной отдаче электроэнергии, что нелинейно уменьшает время его работы с таким током и может приводить к перегреву.
Часто также применяется производная единица миллиампер-час (мА·ч), которая используется обычно для обозначения ёмкости небольших аккумуляторов.
Величину в ампер-часах можно перевести в системную единицу измерения заряда — кулон. Поскольку 1 Кл/c равен 1 А, то, переведя часы в секунды, получаем, что один ампер-час будет равен 3600 Кл.
Содержание
Перевод в ватт-часы
Часто производители аккумуляторов указывают в технических характеристиках только запасаемый заряд в мА·ч (mAh), другие — только запасаемую энергию в Вт·ч (Wh). Обе характеристики могут называть словом «ёмкость». Вычислить запасаемую энергию по запасаемому заряду в общем случае непросто: требуется интегрирование мгновенной мощности, выдаваемой аккумулятором за всё время его разряда. Если большая точность не нужна, можно вместо интегрирования воспользоваться средними значениями напряжения и потребляемого тока и воспользоваться формулой:
Тогда запасаемая энергия приблизительно равна произведению запасаемого заряда на среднее напряжение:
Пример
В технических спецификациях устройства указано, что мощность аккумулятора равна 5600 мА·ч, напряжение работы равно 15 В. Тогда мощность в ватт-часах равна (5600/1000)·15 = 84 Вт·ч.