Vapcell P2150A 21700 5000mAh — coś więcej niż zwykły akumulator

Miałem już różne akumulatory: zwykłe, z zabezpieczeniem, z przetwornicą, a nawet z wbudowaną ładowarką, ale tak nietypowy akumulator trafił w moje ręce po raz pierwszy.
Oględziny, testy, wnioski.


Kiedy wybierałem akumulatory do testów, uznałem, że to po prostu zwykłe akumulatory z zabezpieczeniem i ładowarką, a od pozostałych różnią się tylko rozmiarem. Okazało się jednak, że sprawa jest znacznie ciekawsza: mamy tu do czynienia z połączeniem akumulatora, układu zabezpieczającego, ładowarki i powerbanku.

Opakowanie jest standardowe i na tym etapie wszystko wygląda tak samo jak w przypadku innych akumulatorów Vapcell


Dane techniczne ze strony Vapcell
Model: INR21700 5000mah 10A
Rozmiar: 21.1*70.5mm
Typowa pojemność: 5000mAh (rozładowanie 0.2C)
Minimalna pojemność: 4800mAh (rozładowanie 0.2C)
Napięcie nominalne: 3.60V
Maksymalny ciągły prąd rozładowania: 10A
Napięcie końcowe ładowania: 4.20V
Napięcie końcowe rozładowania: 2.5V
Masa: 76g (w przybliżeniu)
Rezystancja wewnętrzna: 28mΩ (w przybliżeniu)（AC 1kHz）
Standardowy prąd ładowania: 1500mA, CCCV, odcięcie przy 100mA
Prąd szybkiego ładowania: 2500mA
Żywotność: rozładowanie 1C / 70% DOD, ≥ 800 cykli


Na pierwszy rzut oka wszystko wygląda zwyczajnie, ale lista parametrów na tym się nie kończy.
Specyfikacja płytki zabezpieczającej (PCB):
Napięcie zabezpieczenia przed przeładowaniem: 4.25+0.1/-0V
Napięcie zabezpieczenia przed nadmiernym rozładowaniem: 2.50+0/-0.1V
Prąd zabezpieczenia nadprądowego: 12~18A

Specyfikacja złącza USB Type-C:
Tryb ładowania przez USB: CC CV
Moc wejściowa USB: 5.0V, ≥1.0A
Napięcie końcowe ładowania przez USB: 4.20V
Prąd ładowania w trybie CC przez USB: 1000mA
Prąd ładowania w trybie CV przez USB: 100mA
Wyjście USB: 5.0V, maks. 1.5A

Akumulatory mają wystający styk dodatni z otworem, za którym znajduje się dwukolorowa dioda LED. Obok styku dodatniego umieszczono też gniazdo USB, ale nie typowe dla takich rozwiązań microUSB, tylko nowocześniejsze USB-C, co oczywiście jest ciekawszym rozwiązaniem.
Podano tu również wszystkie niezbędne parametry samego akumulatora oraz wejścia i wyjścia.


Wymiary i masa.
Tak, długość akumulatora to prawdziwa udręka. Niewiele ładowarek pomieści akumulator dłuższy niż 76mm. Oczywiście wygodnie ładuje się go za pomocą wbudowanej ładowarki, ale przy ładowaniu z zewnętrznego źródła prąd może wynosić nawet 2.5A.


Ciekawe, ale okazało się, że prąd ładowania wynosi około 1.5A, choć zarówno w opisie, jak i na samych akumulatorach podano tylko 1A.
Akumulatory były początkowo naładowane mniej więcej do 40%. W cyklu „normalizacji” uzyskałem 4834 i 4857mAh.


Jak to często bywa, podano dwa tryby ładowania: normalny, prądem 1.5A, oraz szybki, prądem 2.5A.
Tryb normalny jest oczywiście łagodniejszy dla akumulatora, ale ładowanie go przez prawie cztery godziny to jednak trochę za długo. Przy użyciu wbudowanej ładowarki sytuacja będzie mniej więcej taka sama.


W trybie szybkim akumulator ma trudniej, ale ładowanie trwa o godzinę krócej — tylko 2 godziny i 38 minut. Czas ładowania wydłuża się częściowo z powodu obecności zabezpieczenia w akumulatorze i nie da się na to nic poradzić.


Jako wstępny test układu zabezpieczającego podłączyłem akumulator do testera EBC-A10H, ale jego 10 amperów nie wystarczyło, by przeciążyć akumulator.


No dobrze, podłączamy mocniejsze obciążenie i uruchamiamy test automatyczny.
Odcięcie nastąpiło przy prądzie około 14A, co mieści się w podanym zakresie:
Over current protection current: 12~18A


Wyniki dla drugiego egzemplarza są podobne, ale warto zaznaczyć, że prąd zadziałania zależy od stopnia naładowania i temperatury.


Ponadto w opisie podano:
Over discharge protection voltage ：2.50+0/-0.1V

Ustawiamy prąd rozładowania 0.2C i sprawdzamy, przy jakim napięciu zabezpieczenie odłączy ogniwo.
U mnie wyszło około 2,411 V, co mieści się w podanych parametrach. Wraz ze wzrostem prądu obciążenia próg zadziałania będzie się podnosił. Chodzi o napięcie na zaciskach akumulatora, a nie na zewnętrznych.


Pomiary pojemności.
Pierwszy egzemplarz testowałem przy prądach: 0.2, 0.5, 1, 2C oraz 12.5 A.
Wynik to 4735 mAh, czyli 17.25 Wh — wyraźnie mniej, niż deklarowano. Akumulator nie przeszedł też długiego testu prądem 12.5 A: zadziałało zabezpieczenie. Trzeba jednak uczciwie przyznać, że nikt nie obiecywał takiego prądu — deklarowane maksimum to 10 A.


Jak można się było spodziewać, przy dużym prądzie obciążenia najwyższa temperatura występuje w okolicy płytki zabezpieczającej. Przy złączu dochodzi do 85 stopni.
Poniżej temperatura pod koniec testów prądem 1, 2C i 12.5 A.


Podczas testu drugiego akumulatora ustawiłem maksymalny prąd na 11.5 A zamiast 12.5 A i akumulator prawie ukończył test przy takim obciążeniu. Myślę, że gdyby w pomieszczeniu było trochę chłodniej, zabezpieczenie pozwoliłoby dokończyć test.


W przypadku drugiego wyniki są niemal takie same, z wyjątkiem tego, że przy 11.5 A temperatura niewiele różniła się od tej podczas testu prądem 10 A.


Pod względem zgodności parametrów jest bardzo dobrze. Przypuszczam, że w środku znajdują się markowe ogniwa.


Wbudowana ładowarka ma trzy tryby:
1. Jeśli akumulator jest mocno rozładowany, najpierw ładuje go małym prądem.
2. Po osiągnięciu pewnego napięcia rozpoczyna się normalne ładowanie prądem 1.5 A.
3. Po pełnym naładowaniu akumulatora prąd ładowania zostaje odłączony. Na zdjęciu widać pobór mocy samego testera.

Podczas ładowania dioda miga na czerwono, a po jego zakończeniu świeci na niebiesko. Czasami jednak migała na przemian na czerwono i niebiesko — do końca nie rozgryzłem logiki działania wskaźnika.

Wygląda na to, że w środku znajduje się dwukierunkowa przetwornica napięcia, więc mamy do 1.5 A na wyjściu i do 1.5 A prądu ładowania. Ponieważ jest to przetwornica, prąd w obwodzie akumulatora jest jeszcze większy.
Potwierdza to również fakt, że podczas ładowania tester naliczył tylko 4105 mAh i prawie 20 Wh, podczas gdy z przeprowadzonych wcześniej testów wiadomo, że rzeczywista pojemność akumulatora przekracza 4700 mAh.


Temperatura górnej części akumulatora podczas ładowania nie przekracza 50 stopni.


Powerbank jest oczywiście prymitywny, ale ma tryb automatyczny — przy małym prądzie obciążenia wyjście zostaje wyłączone.
Jest też jakiś wskaźnik głębokiego rozładowania: przed wyłączeniem miga na czerwono. Ale i tym razem logika działania wskaźnika pozostała dla mnie zagadką.
Podczas sprawdzania protokołów tester z jakiegoś powodu wykrył obsługę Huawei, a co jeszcze dziwniejsze — Power Delivery. Po sprawdzeniu dostępnych trybów nie znalazłem jednak nic ciekawego.


Napięcie wyjściowe jest dość stabilne. Wahania w całym zakresie obciążenia wynosiły około 30-40 mV, a samo napięcie jest nieco zawyżone, co również jest normalne.
Po przekroczeniu prądu 1.6 A napięcie zaczyna spadać, a przy dalszym zwiększaniu prądu obciążenia wyjście zostaje wyłączone.


Tętnienia są umiarkowane. Poniżej oscylogramy bez obciążenia oraz przy prądach 0.5, 1 i 1.5 A, choć przy maksymalnym prądzie mogłyby być nieco mniejsze.


Gdy powerbank przeszedł w tryb „uśpienia”, widać, że co jakiś czas podaje niewielkie napięcie na wyjście, aby wykryć obecność obciążenia.


Działanie w trybie powerbanku sprawdzałem przy prądzie 1.5 i 1 A dla pierwszego egzemplarza oraz przy 1.5 A dla drugiego.
Niemal niezależnie od trybu pracy uzyskałem na wyjściu 2830-2890 mAh i 14.5-14.8 Wh. Ponadto przy 1 A napięcie wyjściowe wynosiło 5.14 V, a przy 1.5 A było nieco niższe — 5.10 V.
W każdym razie, przy pojemności akumulatora wynoszącej 16.6 Wh, w trybie powerbanku uzyskujemy 14.5 Wh, co oznacza sprawność około 87%. Moim zdaniem jak na tak kompaktowe urządzenie to bardzo dobry wynik.


W ramach eksperymentu zbliżonego do rzeczywistego scenariusza użycia bierzemy smartfon i podłączamy go do wyjścia akumulatora.
Akumulator był początkowo w pełni naładowany, a smartfon miał 30% naładowania.
Ten smartfon zasilany napięciem 5 V może pobierać podczas ładowania prąd do 2 A. Ponieważ jednak pod obciążeniem powerbank nieco obniżył napięcie, spadł również prąd ładowania — w tym przypadku do 1.6 A. Wyjście nie zostało przy tym wyłączone i akumulator nadal ładował smartfon.
Po kilku godzinach smartfon naładował się do pełna, a prąd spadł do 350 mA. Tak, należało podłączyć całkowicie rozładowany smartfon, ale jakoś wydawało mi się, że powerbank rozładuje się wcześniej.

Ostatecznie w moim konkretnym przypadku powerbank naładował smartfon z 30 do 100%, oddając przy tym 2738 mAh ze swoich 2890, czyli prawie całkowicie się rozładował.

Przy okazji ustaliłem, że dioda świeci na niebiesko, gdy poziom naładowania akumulatora przekracza 50%, na czerwono, gdy spada poniżej 50%, a miga, gdy pozostaje około 5-7%.



Podczas pracy górna część akumulatora nagrzała się do około 54-55 stopni i utrzymywała taką temperaturę niemal przez cały czas, aż prąd zaczął spadać. Styk dodatni był przy tym wyraźnie gorący.


Wszystko byłoby świetnie, gdyby nie jeden drobiazg. Zauważyłem go już podczas jednego z testów ze smartfonem, ale najpierw pokażę to na innym przykładzie.
1. Bierzemy dwa akumulatory, łączymy je kablem i sprawdzamy, co się dzieje.
2. Akumulator numer 1 ładuje podłączony do niego akumulator numer 2 — wszystko jasne i logiczne.
3. A teraz sytuacja się odwróciła: akumulator numer 2 zaczął ładować akumulator numer 1.


Nieco dokładniej. Tutaj podłączyłem już tester USB do osobnego zasilacza, żeby nie resetował się po zaniku zasilania.
1. Składamy układ z tych samych dwóch akumulatorów, kabla i testera USB. Akumulator numer 1 (na dole) jest w pełni naładowany, a akumulator numer 2 (na górze) całkowicie rozładowany.
2. Prąd płynie z akumulatora numer 1 do akumulatora numer 2, ładując go.
3. Akumulator numer 1 całkowicie się rozładował, oddając całą energię akumulatorowi numer 2, i prąd popłynął w przeciwnym kierunku.
4. Tak, wszystko się zgadza — teraz akumulatory zamieniły się miejscami.

Dzieje się to bardzo prosto. Gdy akumulator całkowicie się rozładuje, jego wyjście zostaje odłączone. Ponieważ wyjście jest całkowicie odłączane, elektronika drugiego akumulatora uznaje, że podłączono obciążenie, i podaje napięcie na wyjście. Na wejściu pierwszego akumulatora pojawia się napięcie, więc jego elektronika uznaje, że podłączono ładowarkę, i rozpoczyna ładowanie.

Cały haczyk polega na tym, że sporo telefonów wykorzystuje złącze USB nie tylko jako wejście do ładowania i połączenia z komputerem, ale także jako wyjście OTG, dostarczające zasilanie podłączonym urządzeniom.
Myślę, że teraz już rozumiecie, o co chodzi: gdy akumulator całkowicie się rozładuje podczas ładowania, na przykład smartfona, zacznie ładować się ze smartfona :)

Oczywiście dzieje się tak tylko w przypadku urządzeń z uniwersalnym portem USB, takim jak w testowanym akumulatorze. Warto jednak o tym pamiętać, bo można w ten sposób podłączyć smartfon i w efekcie rozładować oba urządzenia.


Podczas tego testu udało mi się uzyskać maksymalną temperaturę bliską 60 stopni, mimo że prąd wyjściowy wynosił zaledwie 1,46 A. Być może miało na to wpływ to, że akumulator był już prawie rozładowany.


Rezystancję wewnętrzną akumulatora mierzyłem tylko po otrzymaniu i po „normalizacji”. Moim zdaniem jest stosunkowo niewielka, co bardzo cieszy.


Na koniec chciałem porównać go z innymi akumulatorami w rozmiarze 21700 i o pojemności 5000 mAh. Nie spodziewałem się, że miałem ich aż tyle.
Wyniki podano dla prądu 0,2C, a dodatkowo dla prądu 1C w przypadku testowanego akumulatora i Samsunga 48X, który moim zdaniem jest do niego najbardziej zbliżony.



Wnioski.
Tak naprawdę mogę się przyczepić chyba tylko do dwóch rzeczy: pojemności 4700 mAh zamiast deklarowanych 5000 mAh oraz dużej długości, przez którą nie da się włożyć tych akumulatorów do każdej ładowarki. Na przykład Vapcell S4 pozwala ładować takie akumulatory, ale do starego Nitecore i2 po prostu się nie zmieściły.

Oczywiście to dość niszowy akumulator — nie przychodzi mi od razu do głowy żaden konkretny scenariusz jego użycia — ale z pewnością jest nietypowy. Poza tym pod pewnymi względami jest nawet wygodniejszy niż niektóre powerbanki. Mam na przykład prosty powerbank Ugreen o rzeczywistej pojemności 10 Ah, który waży 234 g. Para testowanych akumulatorów będzie miała porównywalną pojemność, a ważyć będzie łącznie tylko 150 g!

Vapcell stworzył w zasadzie odświeżoną i wyraźnie ulepszoną wersję prostego powerbanku z jednym ogniwem 18650. Myślę, że wiele osób jeszcze takie pamięta. Jednocześnie ten akumulator można po prostu wykorzystywać jako akumulator przy prądzie obciążenia do 10-11 A.

Krótko mówiąc, moim zdaniem to interesujące akumulatory, które w niektórych sytuacjach mogą się przydać. Trzeba jednak pamiętać o specyfice współpracy z urządzeniami wyposażonymi w uniwersalny port.

Na razie to wszystko. Mam nadzieję, że było ciekawie. Jak zwykle chętnie odpowiem na pytania i poczytam komentarze.