Vapcell P2150A 21700 5000mAh — трохи більше, ніж просто акумулятор

У мене були різні акумулятори: звичайні, із захистом, із перетворювачем і навіть із вбудованим зарядним пристроєм, але настільки незвичайний акумулятор потрапив мені до рук уперше.
Огляд, тести, висновки.


Ще коли я вибирав акумулятори для тестування, то вирішив, що це просто звичайнісінькі акумулятори із захистом і зарядним пристроєм, а відрізняються вони від інших лише розміром. Але все виявилося набагато цікавіше: у цьому випадку маємо справу з гібридом акумулятора, захисту, зарядного пристрою та павербанка.

Упаковка звична, і на цьому етапі все так само, як в інших акумуляторів Vapcell


Характеристики із сайту Vapcell
Model: INR21700 5000mah 10A
Size: 21.1*70.5mm
Typical Capacity: 5000mAh (0.2C discharge)
Min capacity: 4800mAh (0.2C discharge)
Nominal voltage: 3.60V
Max Continuous Discharge Current: 10A
End-of-charge voltage: 4.20V
End-of-discharge Voltage: 2.5V
Weight: 76g ( Appr)
Internal resistance: 28mΩ ( Appr)（AC 1kHz）
Standard Charge: 1500mA,CCCV 100mA cut-off
Quick Charge Current: 2500mA
Cycle life : 1C discharge / 70% DOD, ≥ 800 cycles


Здавалося б, усе як завжди, але перелік характеристик на цьому не закінчується.
Protect plate (PCB) Specification:
Over charge protection voltage: 4.25+0.1/-0v
Over discharge protection voltage ：2.50+0/-0.1V
Over current protection current: 12~18A

USB Type-C Interface Specification:
USB charge model : CC CV
USB input power : 5.0v ,≥1.0A
USB end-of-charge voltage : 4.20V
USB CC mode charge current: 1000mA
USB CV mode charge current :100mA
USB output : 5.0v ,max 1.5A

Акумулятори мають виступний позитивний контакт з отвором, за яким розташований двоколірний світлодіод. Біля позитивного контакту є й роз’єм USB, але не звичний для таких рішень microUSB, а сучасніший USB-C, що, звісно, цікавіше.
Також тут зазначено всі необхідні характеристики як самого акумулятора, так і входу/виходу.


Розміри та вага.
Так, довжина акумулятора — це біль і сльози: мало в який зарядний пристрій можна встановити акумулятор завдовжки понад 76 мм. Звісно, заряджати зручно вбудованим зарядним пристроєм, але при зовнішньому підключенні струм заряджання може сягати 2.5А.


Цікаво, але виявилося, що струм заряджання становить близько 1.5А, хоча і в описі, і на самих акумуляторах зазначено лише 1А.
Спочатку акумулятори були заряджені приблизно на 40%, а під час циклу «нормалізації» я отримав 4834 і 4857мАч.


Як це часто буває, заявлено два режими заряджання: звичайний струмом 1.5А та прискорений струмом 2.5А.
Звичайний режим, звісно, щадний, але заряджати акумулятор майже чотири години — це якось забагато. Зі вбудованим зарядним пристроєм буде приблизно те саме.


У прискореному режимі акумулятору доводиться важче, зате заряджання триває на годину менше — лише 2 години 38 хвилин. Частково час заряджання збільшується через наявність в акумуляторі захисту, і тут на це не вплинути.


Для попередньої перевірки схеми захисту я під’єднав акумулятор до тестера EBC-A10H, але його 10 ампер не змогли перевантажити акумулятор.


Гаразд, під’єднуємо до потужнішого навантаження та запускаємо автотест.
Відсікання відбулося за струму близько 14А, що цілком відповідає заявленому значенню —
Over current protection current: 12~18A


У другого екземпляра результати схожі, але варто зазначити, що струм спрацьовування залежить від рівня заряду та температури.


Крім того, в описі зазначено, що:
Over discharge protection voltage ：2.50+0/-0.1V

Встановлюємо струм розряджання 0.2С і дивимося, за якої напруги захист від’єднає елемент.
У мене вийшло близько 2.411 вольта, що відповідає заявленим характеристикам. Зі збільшенням струму навантаження поріг спрацьовування підвищуватиметься. Маю на увазі напругу на клемах акумулятора, а не зовнішніх.


Вимірювання ємності.
Перший екземпляр перевіряв у режимах: 0.2, 0.5, 1, 2С і 12.5А.
У результаті отримав 4735мА·год або 17.25Вт·год, що помітно менше за заявлене. До того ж акумулятор не витримав тривалого тесту струмом 12.5А — спрацював захист. Але, справедливості заради, ніхто й не обіцяв такого: заявлений максимум — 10А.


Як і слід було очікувати, за великого струму навантаження максимальна температура буде в районі плати захисту, біля роз’єму вона сягає 85 градусів.
Нижче — температура наприкінці тестів струмом 1, 2С і 12.5А


Під час тесту другого акумулятора я встановив максимальний струм 11.5А замість 12.5А, і він майже завершив тест із таким навантаженням. Думаю, якби в кімнаті було трохи прохолодніше, захист дав би завершити тест.


У другого все майже так само, за винятком того, що в режимі 11.5А температура не надто відрізнялася від температури під час тесту зі струмом 10А.


Щодо ідентичності характеристик усе дуже непогано, припускаю, що всередині стоять фірмові елементи.


Вбудований зарядний пристрій має три режими:
1. Якщо акумулятор сильно розряджений, спочатку заряджає малим струмом.
2. Після досягнення певної напруги вмикається звичайне заряджання струмом 1.5А
3. Коли акумулятор повністю заряджений, струм заряджання вимикається; на фото — споживання самого тестера.

Під час заряджання світлодіод блимає червоним, після завершення світиться синім. Хоча іноді світлодіод блимав червоним і синім, але повної логіки роботи індикатора я так і не зрозумів.

Схоже, всередині стоїть двонапрямний перетворювач напруги, тож маємо до 1.5А на виході й до 1.5А струму заряджання, а оскільки це перетворювач, то струм у колі акумулятора ще більший.
На користь цього свідчить і те, що під час заряджання тестер нарахував лише 4105мА·год і майже 20Вт·год, хоча з проведених вище тестів відомо, що реальна ємність акумулятора перевищує 4700мА·год.


Температура верхньої частини акумулятора під час заряджання не перевищує 50 градусів.


Повербанк, звісно, примітивний, але має автоматичний режим: за малого струму навантаження вихід вимикається.
Також є якась індикація сильного розряджання: перед вимкненням блимає червоним. Але й тут логіка роботи індикатора місцями для мене так і залишилася загадкою.
Під час перевірки протоколів чомусь показало підтримку Huawei і, що ще дивніше, Power Delivery, хоча під час перегляду режимів нічого цікавого там не виявилося.


Напруга на виході тримається досить стабільно: коливання в усьому діапазоні навантажень становили близько 30-40мВ. При цьому напруга трохи завищена, що теж нормально.
Якщо струм перевищує 1.6А, напруга починає падати, а за подальшого збільшення струму навантаження вихід вимикається.


Розмах пульсацій помірний. Нижче осцилограми без навантаження та за струмів 0.5, 1 і 1.5А, хоча за максимального струму він міг би бути й меншим.


Коли ПБ перейшов у «сплячий» режим, видно, що він періодично подає невелику напругу на вихід, щоб визначити наявність навантаження.


Роботу в режимі повербанка перевіряв за струму 1.5 і 1А для першого екземпляра та 1.5А для другого.
Майже незалежно від режиму роботи на виході маємо 2830-2890мА·год і 14.5-14.8Вт·год. Крім того, у режимі 1А напруга на виході становила 5.14В, а в режимі 1.5А була трохи нижчою — 5.10В.
У будь-якому разі виходить, що за ємності акумулятора 16.6Вт·год у режимі ПБ отримуємо 14.5Вт·год, тобто ККД становить близько 87%. Як на мене, для такого компактного пристрою це дуже непогано.


Для експерименту, наближеного до реального сценарію використання, беремо смартфон і підключаємо його до виходу акумулятора.
Спочатку акумулятор був повністю заряджений, а смартфон мав заряд 30%.
Цей смартфон під час живлення від 5 вольт може споживати струм заряджання до 2А, але оскільки під навантаженням повербанк трохи знизив напругу, зменшився й струм заряджання — у цьому випадку до 1.6А. При цьому вихід не вимкнувся, і акумулятор продовжував заряджатися.
За пару годин смартфон повністю зарядився, а струм упав до 350мА. Так, треба було підключити повністю розряджений смартфон, але чомусь я думав, що повербанк розрядиться раніше.

У підсумку в моєму конкретному випадку повербанк зарядив смартфон із 30 до 100%, віддавши при цьому 2738мА·год із власних 2890, тобто майже повністю розрядився.

При цьому з’ясував, що світлодіод світиться синім, коли заряд акумулятора перевищує 50%, червоним — коли менше ніж 50%, і блимає, коли залишається близько 5–7%.



Під час роботи верхня частина акумулятора нагрілася приблизно до 54–55 градусів, і така температура трималася майже весь час, поки струм не почав падати. Плюсовий контакт при цьому був відчутно гарячим.


І все було б чудово, якби не один нюанс. Я помітив його ще зі смартфоном під час одного з тестів, але спочатку покажу на іншому прикладі.
1. Беремо два акумулятори, з’єднуємо їх кабелем і дивимося, що відбувається.
2. Акумулятор номер 1 заряджає під’єднаний до нього акумулятор номер 2 — усе зрозуміло й логічно.
3. А ось тепер усе стало навпаки: акумулятор номер 2 почав заряджати акумулятор номер 1.


Трохи докладніше. Тут я вже під’єднав USB-тестер до окремого БЖ, щоб він не перезавантажувався, коли зникає живлення.
1. Збираємо конструкцію з тих самих двох акумуляторів, кабелю та USB-тестера. Акумулятор номер 1 (унизу) повністю заряджений, акумулятор номер 2 (угорі) повністю розряджений.
2. Струм від акумулятора номер 1 іде до акумулятора номер 2 і, відповідно, заряджає його.
3. Але акумулятор номер 1 повністю розрядився, віддавши всю енергію акумулятору номер 2, і струм потік у зворотному напрямку.
4. Так, усе правильно, тепер акумулятори помінялися місцями.

Усе відбувається дуже просто. Після повного розряджання акумулятора його вихід вимикається. Оскільки вихід повністю вимикається, електроніка другого акумулятора вважає, що під’єднали навантаження, і подає напругу на вихід. На вході першого акумулятора з’являється напруга, і його електроніка вважає, що під’єднали зарядний пристрій, тож починає заряджання.

Увесь нюанс полягає в тому, що чимало телефонів використовують свій USB-роз’єм не лише як вхід для зарядного пристрою та під’єднання до ПК, а й як вихід OTG, подаючи через нього живлення на під’єднані пристрої.
Думаю, тепер ви зрозуміли суть: після того як акумулятор повністю розрядиться, заряджаючи той самий смартфон, він почне заряджатися від смартфона :)

Звісно, це проявляється лише з пристроями, у яких USB-порт універсальний, як і в акумулятора, про який ідеться в огляді. Але це слід мати на увазі, інакше можна під’єднати смартфон і зрештою отримати два розряджені пристрої.


Під час цього тесту мені вдалося отримати максимальну температуру майже 60 градусів, хоча вихідний струм становив лише 1.46А. Можливо, позначилося те, що акумулятор уже майже розрядився.


Внутрішній опір акумулятора вимірював лише після отримання та після «нормалізації», і, на мій погляд, він відносно невеликий, що дуже добре.


Наприкінці захотілося порівняти його з іншими акумуляторами розміру 21700 і ємністю 5000мАч, і тут я навіть не думав, що їх у мене побувало так багато.
Результати наведено для струму 0.2С, а додатково — для струму 1С у акумулятора, про який ідеться в огляді, та Samsung 48X, як найближчого, на мою думку.



Висновки.
Мабуть, реально причепитися я зміг лише до двох речей: ємності 4700мАч замість заявлених 5000 і великої довжини, через яку ці акумулятори вдасться встановити далеко не в кожен зарядний пристрій. Наприклад, Vapcell S4 дає змогу заряджати такі акумулятори, а от у старенький Nitecore i2 вони просто не влізли.

Звісно, акумулятор вийшов дуже нішевим, і я навіть одразу не придумаю сценарію використання, але водночас вони однозначно незвичайні. Крім того, певною мірою вони навіть зручніші за деякі повербанки. Наприклад, у мене є простенький ПБ від Югрин із реальною ємністю 10Ач, так от він важить 234 грами, а пара акумуляторів, про які йдеться в огляді, матиме зіставну ємність, але загальна вага становитиме лише 150 грамів!

По суті, у Vapcell вийшла оновлена й помітно вдосконалена версія простенького повербанка на один елемент 18650 — думаю, багато хто ще пам’ятає такі. При цьому цей акумулятор можна використовувати просто як акумулятор за струму навантаження до 10-11А.

Якщо коротко, то, на мій погляд, акумулятори цікаві й у деяких ситуаціях можуть бути корисними, але варто пам’ятати про особливості роботи з пристроями, що мають універсальний порт.

На цьому поки все, сподіваюся, було цікаво. Як завжди, буду радий запитанням і просто коментарям.