Warum scheinen die Wh- und mAh-Werte eines USB-Akkus inkonsistent zu sein?

Ich habe einen Akku erhalten, den ich heute bestellt habe, einen, der über einen USB-Anschluss 5 Volt liefert und zum Aufladen an eine USB-Buchse angeschlossen wird.

Ich bemerkte, dass auf der Box angegeben war, dass sie für 6000 mAh ausgelegt ist. Die Batterie selbst sagte 22,2 Wh und die Ausgangsspannung betrug 5 V DC. Die Umrechnung in mAh betrug: (22,2 / 5) x 1000 = 4.400 mAh. Etwa 75% der 6.000 mAh sind auf der Box aufgedruckt!

Ich fühlte mich kurzgeschlossen und nahm einen anderen (Li-Polimer) Akku eines anderen Herstellers, den ich herumliegen hatte, und sah, dass seine Kapazität 15 Wh, 4.000 mAh betrug. Die Spannung beträgt wieder 5 Volt. Die Umrechnung des Wh-Messwerts in mAh betrug: (15,0 / 5) * 1000 = 3.000 mAh (etwa 75% des mAh-Messwerts).

Ich vermute, dass die Spannung abnimmt, wenn die Batterien wie die alten Blei-Säure-Batterien leer werden. Wenn also die Spannung auf 3 Volt abfällt, liefert sie immer noch die Milliampere für den mAh-Messwert, aber das Wh für den Wattstunden-Messwert wird reduziert.

Ich nehme an, dies bedeutet, dass die Nutzkapazität des Akkus (der Zeitraum, in dem er tatsächlich 5 Volt liefert) noch geringer ist ... vielleicht nur die Hälfte der mAh-Leistung?

batteries

— xirt
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Sie verwechseln die tatsächliche Batteriekapazität mit der Ausgangsladekapazität. Die Zellen in der Verpackung würden einen Buck-Boost-Wandler durchlaufen, bei dem es wahrscheinlich ist, dass sie 10 bis 20% Kapazität verlieren. Außerdem beträgt die nominale Zellenspannung bei voller Ladung wahrscheinlich 4,2 V ... versuchen Sie es noch einmal mit diesen Zahlen

— smashtastic

Schlampige allgemeine Praxis / Marketing / Konvention. Batterie Ah x 3,6 von 3,7 V = Batterie Wh. Ausgang Wh = Batterie Wh x Konverterwirkungsgrad ABER über Mobody-Zustände Ausgang Wh. Im Allgemeinen gibt es genug Unbekannte, die ~~ Ah der internen 1W LiIon / kennen. LiPo-Zelle ist genug. Der Konverter kann 90% + Wirkungsgrad haben, ist aber wahrscheinlich 75% -85% und kann sein; andere '. Wenn das Telefon usw. von 5 V auf internes LiIon mit einem internen Buch herunterkonvertiert werden kann, tun dies viele nicht. Interne LiIon kann bei voller Entladung bei 3 V liegen und sollte bei Aufladung 4,2 V betragen, damit der ZF-Wandler die Effizienz des Widerstandsabfalls im Telefon mit 5,0 V speist ...

— Russell McMahon

... reicht von 3/5 = 60% bei leerer interner Batterie bis 4,2 / 5 = 85% bei voll aufgeladener interner Batterie. Dieser Verlust erhöht zusätzlich den Wandlerverlust im externen Netzteil.

— Russell McMahon

Antworten:

Erstens ist die Batterie nicht $5\mathrm{V}$ ist es nominell $3.7\mathrm{V}$ wie bereits erwähnt.

Die Verwirrung liegt jedoch in der Fehlinterpretation des $\mathrm{mAh}$ Bewertung der Batterie, und es hat nichts mit Konverterverlusten und alles damit zu tun

P = I \times V

$P=I\times V$

Wenn die Batterie für ausgelegt ist $6\mathrm{Ah}$ bedeutet, dass Sie zeichnen können $1\mathrm{A}$ zum $6\mathrm{\space hours}$ . Nehmen wir also an, Sie zeichnen $1\mathrm{A}$ von der Batterie. Dies bedeutet, dass es liefert:

P = I \times V = 1 \times 3.7 = 3.7 W

$P=I\times V = 1 \times 3.7 = 3.7\mathrm{W}$

Nehmen wir nun an, Sie speisen dies durch einen idealen Aufwärtswandler. In diesem Fall $P_{in}=P_{out}$ . Nehmen wir also an, wir steigern es auf $5\mathrm{V}$ Dies bedeutet, dass der Strom, der aus dem Ausgang entnommen werden muss, um die Batterie mit dieser Rate zu entladen, wie folgt ist:

I = P / V = 3.7 / 5 = 0.74 A

$I=P/V=3.7/5=0.74\mathrm{A}$

Was dies bedeutet, ist bei der höheren Spannung, Sie können einen Strom ziehen $0.74\mathrm{A}$ zum $6\mathrm{\space h}$ für die Batteriekapazität - so die Ausgabe ist Kapazität $4.44\mathrm{Ah}$ .

Auch dies sind keine Konverterverluste - tatsächlich wäre die Anzahl bei Verlusten geringer. Stattdessen hat es damit zu tun, dass Sie die Stromkapazität für eine Spannungsverstärkung opfern, wie ein Aufwärtswandler funktioniert - wenn dies nicht der Fall wäre, hätten Sie freie Energie erfunden.

Im Wesentlichen bei einer höheren Spannung die von jeder Ladungseinheit gelieferte Energie $\left(\mathrm{V}=\mathrm{J}/\mathrm{C}\right)$ ist höher, daher liefern Sie bei einer höheren Spannung, aber einem niedrigeren Strom immer noch die gleiche Energie.

— Tom Carpenter
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OK, das macht Sinn, aber es macht keinen Sinn, dass sie 6Ah lang Messwerte an der Außenseite des Akkus liefern, wenn jemand, der einen 1A-Stromkreis an den Akku anschließt, in der Praxis niemals 6 Ah sehen kann. Sicherlich gehören diese Bewertungen zu den Batterien im Inneren, und die Bewertung auf der Außenseite sollte angepasst werden, um den Aufwärtswandler zu berücksichtigen?

— Xirt

@ xirt Wenn du zeichnest

1 A

$1\mathrm{A}$ Vom Ausgang des Konverters zeichnen Sie

1.35 A

$1.35\mathrm{A}$ aus der Batterie, also mit

6 A h

$6\mathrm{Ah}$ Kapazität, die Sie erhalten

6 / 1.35 = 4.43 h

$6/1.35=4.43\mathrm{\space h}$ Laufzeit. Ich kann die Kennzeichnung der Packung nicht kommentieren, weder Marketing noch Sicherheit (wissen, wie viel Lithium sich in der Batterie befindet?), Weiß nicht.

— Tom Carpenter

@TomCarpenter die Antwort ist 100% wahr, aber ich möchte hinzufügen, dass neben einem Wirkungsgrad von 80% (am wahrscheinlichsten) bei einem tragbaren Akku der Ladedruck bei 5 V ansteigt und Sie dann bei 3,7 V in Ihrem Telefon mit einem Wirkungsgrad von 90 regulieren % Mit einer Batterie mit 6 Ah am Ausgang haben Sie (empirisch) 3,5 Ah und laden Ihre Batterie mit 3,15 Ah auf. Der Wirkungsgrad des Akkus beträgt 60% (LiPo), sodass Sie in Ihrem Akku 1,89 Ah haben ... Dies ist die Wahrheit über Energie ... Im Falle eines tragbaren Akkus können Sie nur 31% Ihrer Akkukapazität verwenden und verbrauchen 11 Ah um diesen Akku aufzuladen.

— Florin Putrea

@FlorinPutrea Ich würde gerne eine Quelle von denen sehen, die 60% Batterieeffizienz beanspruchen. Die Zahlen, die ich normalerweise sehe, sind 96% + Ladeeffizienz, oder ist Ihre Batterieeffizienz keine Ladeeffizienz?

— Arsenal

@Arsenal Der Batteriewirkungsgrad ist die Differenz zwischen der Energiemenge, die Sie der Batterie geben (dem Ausgang der Quelle), und nach der Trennung, welche Energiemenge Sie in der Batterie haben werden. Der Unterschied liegt in den chemischen Prozessen, die während des Ladevorgangs im Inneren der Batterie ablaufen. Diese Effizienz wird tatsächlich durch die chemischen Prozesse verursacht. Was sich von Ihrer Frage unterscheidet, ist 96% - 90% Ladeeffizienz ... 96% + ist für Telefonladegeräte mit 220 V / 110 V Wechselstrom, die Ihnen 5 V DC liefern. Danach haben Sie einen Spannungsregler auf dem Chip, der ein Randament von 90 hat %

— Florin Putrea

Marketing-Trick, wie die Festplattenkapazität als Basis 2 in einem Betriebssystem, während die Hersteller die Größe in Basis 10 angeben (Gibibyte vs Gigabyte). Die Kapazität in mAh ist die Rohkapazität der Batterie vor einem Reglerverlust. Der Rohakku im USB-Akku ist normalerweise ein 3,7-V-Lipo. Als solches sind 22,2 Wh / 3,7 V = 6 Ah (6000 mAh). Bei einer Boost-Effizienz von 80% sehen Sie 22,2 Wh * .8 = 17,76 Wh am 5-V-Ausgang, was 17,76 Wh / 5 V = 3,55 Ah ergibt, ohne Berücksichtigung des Spannungsbereichs des Lipo oder eines (wenn Sie Glück haben) unter Spannungsschutz.

Sie wurden von Standard-Marketing-Taktiken für Verbraucher gespielt.

— Passant
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Siehe meine Antwort, warum dies falsch ist. Es hat nichts mit Wandlerverlusten zu tun.

— Tom Carpenter

Ich bemerkte, dass auf der Box angegeben war, dass sie für 6000 mAh ausgelegt ist. Die Batterie selbst sagte 22,2 Wh und die Ausgangsspannung betrug 5 V DC. Die Umrechnung in mAh betrug: (22,2 / 5) x 1000 = 4.400 mAh. Etwa 75% der 6.000 mAh sind auf der Box aufgedruckt!

Der "Akku" besteht aus zwei Teilen. Die erste ist die innere Zelle, normalerweise eine Variante einer Lithiumionenchemie. Der zweite ist ein Aufwärtswandler, mit dem die Spannung dieser Zelle auf den von Ihnen benötigten 5-V-Ausgang geändert werden kann.

Die von Ihnen angegebenen Spezifikationen beziehen sich nur auf die Zelle, nicht auf den Ausgang des Reglers.

Die Zelle selbst ist also eine 6.000-mAH-Zelle und kann bei voller Ladung und Neuheit 22,2 Wh Energie aufnehmen.

Vorausgesetzt, P = I * Vwir können die Spannung der Zelle finden: V = P / I-> V = 22.2 / 6.000-> V = 3.7.

3,7 V ist eine übliche Spannung für Lithiumchemiezellen. Die Marketingverpackung proklamiert also die tatsächliche Kapazität des Akkus. Dies ist eine gute Sache für Verbraucher, da unabhängig vom Ausgang des Spannungsreglers die Kapazität zwischen den Geräten vergleichbar ist.

Denken Sie also daran, dass der 5-V-Ausgang des Reglers für diese Spezifikationen niemals ins Bild kommt - nur die Spannung der Zelle (die je nach genauer Chemie variieren kann). Sie können immer noch zwei Packungen mit der Wattstunden-Bewertung für die Kapazität und in geringerem Maße mit der mAH-Bewertung vergleichen und herausfinden, welche mehr Energie enthält.

— Adam Davis
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