Powerbanka, neboli externí baterie či nabíječka je pojem, se kterým se setkáváme na každém rohu. V podstatě se dá říci, že asi každý uživatel chytrého telefonu nějakou powerbanku vlastní nebo ji alespoň již někdy použil. V podstatě se dá říci, že se jedná o podobný akumulátor či několik takových akumulátorů, jako máte přímo v telefonu, ovšem zabalené do plastové či kovové krabičky, do které lze připojit USB kabel. Díky tomuto univerzálnímu řešení tak pomocí této externí baterie můžete nabít nejen většinu současných chytrých telefonů a tabletů.

Ačkoliv se může zdát, že výběr powerbanky je relativně jednoduchý a stačí se řídit kapacitou uváděnou na obalu, opak je pravdou. Existuje totiž celá řada dalších důležitých vlastností a parametrů, které mohou na první pohled „papírově“ výbornou powerbanku ovlivnit natolik, že ji rozhodně nebudete chtít v praxi používat.

V textu níže se pokusíme co nejjednodušší formou vysvětlit všechny důležité vlastnosti a parametry, které je třeba u powerbank sledovat a které přímo ovlivňují její „kvalitu“. Pokud máte základy v elektrotechnice, bude to pro vás spíše opakováním, pokud nikoliv, doporučujeme zvýšenou pozornost. Pokud vás ale princip fungování příliš nezajímá, můžete přeskočit na konec článku, kde naleznete shrnutí všeho důležitého.

Tento článek patří do série článků o nabíjení akumulátorů, jehož předchozí díl sklidil velký úspěch. Přečíst si jej můžete zde:

TIP: Jak správně nabíjet akumulátory (baterie) v mobilních zařízeních? (aktualizováno)

Základní pojmy a jednotky:

• Napětí - V (Volt)
• Proud -  A (Ampér) - 1A=1000mA
• Kapacita - mAh (miliAmpérhodina) - 1800 mAh = baterie s touto kapacitou dokáže dodávat proud o velikosti 180mA po dobu 10 hodin. Tato kapacita v mAh je vždy vztažená k příslušné hodnotě napětí (V).
• Obvyklé napětí baterií (vnitřních článků) powerbank i telefonů - 3,7V (průměrná hodnota; reálná hodnota není konstantní a pohybuje se v rozmezí 3V - 4,2V v závislosti na nabití)
• Obvyklé napětí při nabíjení telefonu - 5 V (Standard pro USB)

„Papírová“ kapacita

Tím nejdůležitějším parametrem každé powerbanky je samozřejmě kapacita (udávaná v mAh). Jinými slovy řečeno, jak „velká“ je baterie uvnitř. V tomto případě však nestačí znát pouze údaj v mAh, ale také napětí ve V (Voltech), které výsledný přenos proudu (A) do zařízení přímo ovlivňuje. Většina výrobců baterií (v powerbankách i telefonech) udává kapacitu při napětí 3,7V, což umožňuje kapacity vzájemně porovnat. Tedy například pokud máte v telefonu baterii s kapacitou 2000 mAh (při 3,7V) a v powerbance 6000 mAh (při 3,7V), znamená to, že powerbaka je „3x větší“. Bohužel jak si dále vysvětlíme, v žádném případě to neznamená, že ze zmiňované powerbanky telefon 3x nabijeme.

Napětí akumulátoru vs. výstupní napětí (převod z 3,7V na 5V)

Celý háček je v tom, že výrobci tak trochu klamou své zákazníky. V praxi totiž k tomu, abyste mohli telefon nabít, potřebujete udávanou kapacitu při napětí 3,7V převést na kapacitu při napětí 5V (standard pro USB). Tento převod je možné si spočítat pomocí celkové energie ve Wh (Wathodinách), která není závislá na konkrétním napětí.

6000 mAh (6 Ah) x 3,7 V = 22,2 Wh
? mAh x 5V = 22,2 Wh => 22,2 / 5 = 4 440 mAh

Jednoduchým výpočtem tak zjistíme, že z původní kapacity 6000 mAh (při 3,7V) udávané na obalu máme při reálném nabíjení kvůli nutnému převodu na 5V k dispozici pouze 4 440 mAh. Bohužel tímto ale „snižování“ kapacity zdaleka nekončí.

Ztráta při vybíjení powerbanky (převodu napětí)

Výpočet v předchozí kapitole není tak docela úplný, protože při vlastním převodu z 3,7V na 5V dochází k nezanedbatelným ztrátám. O jejich velikosti rozhoduje kvalita použitého DC-DC převodníku. Obecně se účinnost pohybuje mezi 80-95% (ztráta 5-20%), výjimkou však nejsou ani powerbanky s účinností pouhých 70%.

Pokud tedy budeme naší původně 6000 mAh powerbanku považovat za velmi kvalitní, bude vybavena převodníkem s účinností 90%. Z převedené kapacity 4 440 mAh (při 5V) nám tedy zbyde přibližně 4000 mAh.

Tip: Recenze: Nokia DC-50 – Externí baterie s funkcí bezdrátového nabíjení

Rychlost nabíjení telefonu (výstupní proud)

Kromě samotné kapacity powerbanky a informaci o napětí, ve kterém bylo měřeno, je důležitým parametrem výstupní proud, tedy jak rychle bude telefon dobíjen. Zde platí, že čím vyšší číslo v A (Ampérech), tím rychlejší nabíjení.

Naše fiktivní powerbanka patří k tomu lepšímu na trhu a disponuje výstupem 2.0 A (2000 mA). Přibližně tak lze říci, že telefon s kapacitou baterie 2000 mAh nabije za více jak hodinu. Proč to není přesně jedna hodina, vysvětlíme v kapitole „Ztráty při nabíjení telefonu“.

Bohužel výstupní proud neovlivňuje pouze rychlost nabíjení, ale také účinnost DC-DC převodníku. V tomto případě opět záleží na zvoleném převodníku a maximálním nabíjecím proudu. Obecně ale platí, že čím vyšší proud, tím nižší účinnost. V praxi je tedy nutné započítat další ztrátu v řádu jednotek procent.

K 10% ztrátě při nabíjení z naší fiktivní powerbanky, která byla uvažována při výstupním proudu 1A, musíme přičíst ještě cca 3%, protože aktuální nabíjení probíhá maximální rychlostí, tedy proudem 2A. Výsledná efektivní kapacita je tak přibližně 3863 mA, což je oproti na krabičce udávaným 6000 mAh zcela zásadní rozdíl.

Efektivní kapacita = Výchozí kapacita (při 3,7V) x účinnost při vybíjení (převod mezi 3,7V a 5V) x napětí článků powerbanky (3,7 V) / výstupní napětí (5V)

V této fázi „výpočtu“ řada publikací a webů svůj „výklad“ o výběru powerbank končí a s konstatováním, že nyní stačí vypočítanou efektivní kapacitu powerbanky podělit kapacitou baterie a získat tak celkový počet nabití, považují celou problematiku za uzavřenou. Jak ovšem dále zjistíte, celá problematika je o něco složitější, ovšem v praxi si s tímto vzorečkem pro přibližný výpočet vystačíte.

Ztráty při nabíjení telefonu (převod z 5V na 3,7V)

Ačkoliv se tato kapitola již netýká powerbank jako takových, přímo s nimi souvisí. Pokud totiž chceme zjistit kolikrát si s danou powerbankou skutečně nabijete svůj telefon, je třeba znát podmínky, za kterých probíhá samotné nabíjení.

V předchozích kapitolách jsme si ukázali, jak zjistit efektivní kapacitu při 5V, aby bylo možné provést standardní nabíjení přes USB, ovšem kapacita baterie v telefonu je obvykle (stejně jako u powerbank) udávána při napětí 3,7V. Na toto napětí je tedy nutné kapacitu opět zpět převést. Tento převod však již probíhá přímo v telefonu a jeho účinnost je závislá na celé řadě parametrů a liší se přístroj od přístroje. Obecně ale bývá nižší než u převodu přímo v powerbance a pohybuje se v rozmezí 70-95%. Bohužel konkrétní účinnost nabíjení daného telefonu není údaj, který by se běžně zveřejňoval, a to nejen kvůli možnosti jeho ovlivnění různými faktory. Za zmínku stojí také fakt, že účinnost nabíjení se výrazně snižuje, pokud je telefon zapnutý a odebírá energii pro svůj provoz. 

Nejjednodušší způsob, jak účinnost nabíjení u libovolného telefonu zjistit, je praktický (ideálně laboratorní) test. Individuální účinnost nabíjení u různých přístrojů je také důvodem, proč v praktických testech powerbank vychází pro každý model (třeba i se stejnou kapacitou baterie) trochu jiné výsledky. 

V našem případě budeme uvažovat ztrátu 20% a pro převod z 5V na 3,7V využijeme trik s přepočtem na celkovou energii ve Wh. Tedy 3863 mAh (efektivní kapacita powerbanky) x 5V (napětí z powerbanky) x 0,8 (účinnost) / 3,7V (napětí baterie v telefonu) = 4172 mAh
Baterii o kapacitě 2000 mAh tedy nabijete přibližně 2x.

Poznámka:

Z podstaty celé problematiky je tak zřejmé, že určit konkrétní účinnost pro váš přístroj není příliš jednoduché, a proto se běžně tento vliv zanedbává. Pokud vám ale přijde zvláštní, jak je možné ztrátu např. 30% zanedbat, tak odpověď vychází z výpočtu efektivní kapacity. Ta je totiž stanovena pro 5V a pokud se vypočítává, kolikrát je možno přístroj nabít, pouze tuto kapacitu vydělíme kapacitou baterie v telefonu, která je ovšem stanovena pro 3,7V. Prakticky se tak dopouštíme 2x podobné chyby, ale v opačném směru. K první chybě (cca 30%) dochází, když zanedbáme převod z 5V na 3,7V, a k druhé (opačné) při zanedbání ztráty při nabíjení (cca 30%). V konečném součtu se tak tyto dvě chyby "vyruší", ovšem pouze za předpokladu nějakých průměrných hodnot. Pokud by hodnoty nebyly na obou stranách průměrné (např. podstatně efektivnější nabíjení), dojde ve výsledku k velkým nepřesnostem.    

Praktický příklad (výpočet efektivní kapacity)

Aby bylo vše naprosto jasné, uvedeme ještě jeden praktický příklad, kde bude počítat se skutečnými hodnotami. K tomuto účelu použijeme jednu z nejlepších současných powerbank v podobě Xiaomi 16000 mAh a nabíjení budeme provádět výchozím proudem 1A.

Kompletní výpočet:

Kapacita 16 000 mAh při 3,75V a výstupu 1A => 16 000 mAh x 3,75V = 60Wh => 60Wh / 5V = 12 000 mAh => 12 000 mAh – 1200 mAh (10% ztráta vybíjením udávaná výrobcem) = 10 800 mAh (efektivní kapacita při 5V) = 54 Wh

Zjednodušený výpočet:

16 000 mAh (kapacita při 3,75V) x 0,9 (účinnost při vybíjení) x 3,75V (napětí článku) / 5V (výstupní napětí) = 10 800 mAh (efektivní kapacita při 5V) = 54 Wh

Orientační výsledek:

Telefon s kapacitou baterie 2000 mAh s touto powerbankou nabijete 5,4x (10 800 / 2000).

Teoretický výsledek:

10 800 mAh (efektivní kapacita) x 0,7 (účinnost při nabíjení) x 5V (výstupní napětí powerbanky) / 3,8 (napětí baterie v telefonu) = 9 947 mAh. Telefon tedy nabijete cca 5x.
Jak již ale bylo výše zmíněno, účinnost při nabíjení je údaj, který lze ve většině případů určit pouze v laboratoři (konkrétním měřením). Zde byl použit pouze orientační odhad.

Poznámka:

Xiaomi je jeden z mála výrobců, který skutečnou kapacitu přímo na powerbance uvádí. Sice malým písmem, ale oproti většině konkurence, alespoň nějak. Na spodní straně se tak mimo jiné dočtete, že 16 000 mAh je vztaženo k napětí 3,75V a při 5V je kapacita pouze 10800, kde je již započítána výše zmiňovanou účinnost 90%. Důležitý je také údaj v závorce (TYP 1A), který říká, že uváděné kapacity dosáhnete při nabíjení za pomoci proudu 1A. Vzhledem k tomu, že powerbanka disponuje dvěma výstupy 2.1A, je třeba počítat s tím, že odebíraný proud bude pravděpodobně vyšší než 1A. V praxi je tedy nutné přičíst pár procent na ztrátu způsobenou nižší efektivitou převodníku a samozřejmě také nezanedbatelnou ztrátu vybíjením.

Nabíjení powerbanky

Powerbanka je v podstatě jen několik klasických Li-Ion (Li-Pol) baterií spojených k sobě. Jejich nabíjení se tak řídí stejnými pravidly jako nabíjení baterií v samotných telefonech. Jak o ně správně pečovat naleznete v samostatném článku:

TIP: Jak správně nabíjet akumulátory (baterie) v mobilních zařízeních? (aktualizováno)

V případě nákupu powerbanky je však třeba upozornit i na několik dalších důležitých parametrů. Jedním z nich je vstupní proud (obvykle u microUSB konektoru), který ovlivňuje rychlost nabíjení. Pokud tedy budete mít zcela vybitou powerbanku s kapacitou 10 000 mAh a vstupem pouze 0,5 A, po započtení ztrát při nabíjení (5-30%) ji můžete klidně nabíjet i 24 hodin. U větších kapacit tedy jednoznačně doporučujeme vstupní proud min. 1,5A.

Totéž samozřejmě platí pro výstupní proud nabíječky, kterou budete powerbanku nabíjet. Opět je třeba, aby byl výstup minimálně srovnatelný se vstupem powerbanky. V praxi totiž můžete mít super moderní powerbanku se vstupem 2A a kapacitou 10 000 mAh, ale pokud ji budete nabíjet nabíječkou od staršího telefonu, kde byl obvyklý výstup 800 mA, bude vám její nabití trvat místo minimálních 5 více jak 12 hodin.

Počet USB, indikace nabití apod.

V neposlední řadě můžou při výběru powerbanky rozhodovat i další parametry. Pokud například potřebujete často nabíjet dvě zařízení současně, existují powerbanky se dvěma USB výstupy. Ze ale opět pozor na výstupní proud, který může být pro každé USB papírově dostatečný, ale při nabíjení dvou zařízení může výrazně klesnout. Výrobce obvykle udává výstup i pro obě USB dohromady.

Velice užitečná je také funkce indikace zbývající kapacity pomocí LED diod, která nabídne rychlý přehled o tom, zdali svůj přístroj ještě dobijete a případně kolikrát.

Zapomínat bychom neměli ani na materiálové řešení, kde je třeba zohlednit, že zařízení většinu času bude ležet na dně tašky. Není tedy vhodné jej pořizovat např. v bílé barvě či vyrobené z lesklých a snadno poškrábatelných plastů. Z hlediska odolnosti vůči nárazům apod. se jako lepší varianty jeví powerbanky vyrobené z hliníku, zde ale také pozor na jednoduchá zašpinění.

Z pohledu bezpečnostního je pak vhodné, aby powerbaka obsahovala co nejvíce bezpečnostních prvků, jako je např. ochrana proti:

• přepětí
• zkratu
• přetížení
• přebití
• přehřátí

Neoriginální powerbanky

Samostatnou kapitolu, resp. upozornění si zaslouží neoriginální powerbanky. Zde je zcela zásadní problém s důvěryhodností informací uvedených na obalu oproti skutečnému stavu. Zcela běžně se uvádí podstatně vyšší kapacity a výstupní proudy, než kterými zařízení ve skutečnosti disponují. Často powerbanky obsahují jen minimum bezpečnostních prvků a v určitých situacích mohou být i zdraví nebezpečné.

Samotnou kapitolou jsou pak různé kopie známých produktů např. od Xiaomi. Takovýchto kopií naleznete na e-bay celou řadu. Věřte, že za pár ušetřených dolarů skutečně nestojí. Není totiž žádnou výjimkou, že vlastní zařízení vypadá zcela totožně, ale uvnitř má místo 4 článků jen dva (poloviční kapacita apod.)

Shrnutí

• Při zjišťování kapacity vždy hledejte údaj vztažený k napětí 5V, případně si uvedenou kapacitu dle vzorce výše sami převeďte.
• Reálná kapacita je o cca 30-45% nižší než uvedená na krabičce (převod ze 3,7V na 5V + ztráty vybíjením a nabíjením).
• Sledujte odborné recenze, ale výsledky berte vždy s rezervou (různá účinnost při nabíjení, zbytková energie v baterii apod.).
• Nabíjení nižším proudem (vypnuté zařízení, volba USB s nižším výstupním proudem apod.) může pozitivně ovlivnit kapacitu powerbanky (snížení ztrát).
• Nezapomeňte na vstupní proud, který ovlivňuje rychlost nabíjení samotné powerbanky (doporučujeme 1,5A a více).
• Pokud pospícháte, nabíjejte powerbanku kvalitní nabíječkou s dostatečným výstupním proudem, aby nabíjení netrvalo zbytečně dlouho (doporučujeme 1,5A a více).
• Vyvarujte se neoriginálních powerbank, kterým mnohdy chybí bezpečnostní prvky a údaje o kapacitě jsou velmi zkreslené.

Závěr

Ačkoliv jsme tento článek pojali více technici, věřím, že se nám podařilo celou problematiku alespoň trochu objasnit. A pokud jsou pro vás uvedené výpočty příliš komplikované, pamatujte si alespoň to, že reálná kapacita powerbanky je obvykle o 30-45% nižší než je udávána na obale.

Vzhledem k tomu, že většina výrobců neuvádí hodnoty kapacity při 5V, natož pak upřesněné v závislosti na odebíraném proudu a skutečné efektivitě, doporučuje vždy vyhledat konkrétní recenzi daného produktu, a alespoň orientačně (telefon si i po vybití drží určitou kapacitu, jednotlivé modely se liší účinností při nabíjení apod.) si udělat představu o tom, kolikrát je schopna testovaný přístroj vlastně dobít. U levnějších powerbank se totiž stává, že efektivita převodu není příliš dobrá a výše uvedený teoretický výpočet bez konkrétních dat od výrobce nemusí být přesný, protože neuvažuje se výraznějšími ztrátami, ke kterým však může docházet.

Při výběru také doporučujeme obezřetnost u hodnot vstupního a výstupního proudu, protože telefon obvykle potřebujete nabít co nejrychleji a to s výstupem např. 0,8A moc dobře nejde. U nízkého vstupního proudu se pak může stát, že budete prázdnou powerbanku nabíjet i déle než 10 hodin, což nemusí být vždy příjemné.