КПД зарядки - параметр, который большинство калькуляторов времени зарядки просто игнорируют. Делят ёмкость на ток - и готово. А на деле часть энергии от розетки до батареи теряется по дороге, и без этой поправки расчёт всегда получается оптимистичнее реальности. Ниже разбираем, откуда берутся эти потери и как они меняют итоговое время зарядки.
Что такое КПД зарядки аккумулятора
КПД зарядки - это доля энергии от зарядного устройства, которая реально попадаёт в аккумулятор в виде химического заряда. Остальное превращается в тепло. Для литий-ионных батарей в открытых источниках чаще всего фигурирует диапазон 80-90% - это ориентировочная оценка, а не точная характеристика конкретной модели. Реальное значение зависит от химии элемента, силы тока, температуры и состояния батареи.
Формула калькулятора учитывает это напрямую:
Время зарядки (ч) = (Ёмкость, мА·ч / 1000) / Ток, А / (КПД / 100)
Без последнего множителя расчёт занижает время - причём тем сильнее, чем хуже состояние батареи или зарядного устройства.
Почему зарядка греется: откуда потери энергии
Два основных источника потерь при зарядке батареи.
Внутреннее сопротивление самого аккумулятора. Ток, проходя через электроды и электролит, встречает сопротивление, а на любом сопротивлении при прохождении тока рассеивается тепло - это обычный закон физики, никакой мистики. Чем выше ток зарядки, тем заметнее нагрев.
Потери в схеме зарядного устройства. Преобразование напряжения из розетки в нужные батарее параметры никогда не бывает стопроцентно эффективным - часть энергии рассеивается на элементах самой электроники зарядки, ещё до того, как ток дойдёт до аккумулятора.
Именно поэтому телефон нагревается во время зарядки, особенно при быстрой зарядке большим током: оба источника потерь растут вместе с силой тока.
Пример расчёта: как 15% КПД меняют время зарядки
Возьмём аккумулятор ёмкостью 4000 мА·ч и ток зарядки 2 А. При КПД 90% (свежая батарея, качественное зарядное устройство):
4000 / 1000 / 2 / 0,9 ≈ 2,222 ч, то есть 2 ч 13 мин.
Теперь тот же аккумулятор, тот же ток, но КПД 75% - изношенная батарея или бюджетное зарядное устройство с большими потерями:
4000 / 1000 / 2 / 0,75 ≈ 2,667 ч, то есть 2 ч 40 мин.
Разница - почти 27 минут при абсолютно одинаковой ёмкости и токе. Единственное, что изменилось, - эффективность преобразования энергии. На практике это означает: два одинаковых на вид телефона с одинаковым зарядником могут заряжаться по-разному, если один из аккумуляторов уже поработал пару лет.
Почему эффективность зарядки падает со временем
КПД зарядки - не постоянная величина для конкретной батареи, она снижается по мере износа. С каждым циклом заряда-разряда внутреннее сопротивление элемента растёт: меняется структура электродов, электролит теряет часть своих свойств. Более высокое сопротивление означает, что на нём рассеивается больше энергии в виде тепла при том же токе.
Отсюда два заметных на практике эффекта у старого аккумулятора: зарядка занимает дольше при том же токе зарядки, а корпус устройства греется сильнее, чем у нового. Оба симптома - следствие одного и того же процесса, падения КПД, а не разных проблем.
Как снизить потери энергии при зарядке
Убрать потери полностью нельзя - они заложены в саму физику передачи энергии через сопротивление. Но уменьшить их реально.
Заряжать меньшим током. КПД обычно выше при умеренной силе тока, чем при агрессивной быстрой зарядке.
Не давать батарее перегреваться. Повышенная температура ускоряет деградацию элемента и дополнительно снижает эффективность в моменте.
Использовать качественное зарядное устройство. Дешёвая электроника с плохим преобразованием напряжения добавляет собственные потери сверх тех, что дают физика батареи.
Используйте калькулятор выше, чтобы прикинуть реальное время зарядки с поправкой на КПД - подставьте своё значение ёмкости, ток и текущую оценку эффективности, если знаете состояние батареи.