Capacité réelle d’une batterie externe

Sais-tu combien de recharges pour ton téléphone avec une batterie externe ? Combien de recharges tu auras avec 10000mAh ? et 20000mAh ?

Une erreur très courante chez les personnes qui veulent connaître le nombre de charges qu’elles peuvent avoir sur leur téléphone avec une batterie externe consiste à diviser les capacités des deux appareils, c’est-à-dire :

Nombre de charges = Capacité de la batterie externe (mAh) / Capacité du Smartphone (mAh)

Par exemple, si vous avez un smartphone avec une batterie d’une capacité de 2500mAh et que vous voulez acheter une batterie externe de 10000mAh, combien de charges pourriez-vous effectuer ?

Si nous appliquons la formule ci-dessus, nous obtenons 4 charges complètes :

Nombre de charges = 10000 mAh / 2500 mAh = 4 charges

Nous sommes au regret de vous dire que ce calcul serait incorrect, car les 10000mAh du powerbank font référence à la capacité de sa batterie interne.

Un résultat plus proche de la réalité serait d’utiliser la capacité réelle disponible sur le port de sortie USB du powerbank :

Nombre de charges = Capacité réelle de la Batterie externe / Capacité du Smartphone

Si nous supposons que la capacité réelle est de 6000 mAh, nous aurions assez pour 2 charges complètes de notre téléphone :

Nombre de charges = 6000 mAh / 2400 mAh = 2,5 charges

Bien que cette deuxième formule soit encore techniquement incorrecte (les capacités sont divisées à différents voltages), nous voulions vous faire voir de manière simple que le nombre de charges est beaucoup plus faible que prévu malgré le fait que la batterie externe est annoncée avec une capacité de 10000 mAh.

Et c’est le principal problème que rencontrent de nombreux utilisateurs d’Amazon lors de l’achat d’une batterie externe :

customer reviews amazon power bank

Dans l’article suivant, nous allons vous expliquer en profondeur comment calculer la capacité réelle et le nombre de charges d’une batterie externe pour n’importe quel appareil et pour différentes tensions de charge.

Bien que le contenu de cet article puisse sembler un peu technique et fastidieux à lire, nous avons essayé de le rendre aussi facile à comprendre que possible pour toute personne néophyte en la matière.

Après l’avoir lu, vous serez un véritable expert et vous saurez tout des batteries externes !

Composants d’une batterie externe

Tout d’abord, il faut connaître les 2 éléments de base qui composent une batterie externe :

  1. Une batterie rechargeable d’une certaine capacité (mAh) et une tension nominale (V).
  2. Un circuit électronique qui contrôle le processus de charge et de décharge de la batterie rechargeable, et qui remplit d’autres fonctions importantes telles que, par exemple, la protection contre la surtension, la décharge excessive, le contrôle de la température, etc.

Comme nous le verrons plus loin, la capacité réelle d’une batterie externe dépendra de la qualité de ses deux composants.

Capacité de la batterie et tension nominale

La batterie d’un power bank est constituée de cellules lithium-ion (Li-Ion) ou lithium-polymère (LiPo).

En général, on utilise des cellules ayant une tension nominale de 3,7 volts (V) et une capacité comprise entre 1500 et 5000 milliampères-heures (mAh). Cependant, des cellules avec d’autres tensions sont également disponibles sur le marché, par exemple 3,6V, 3,8V ou 3,85V.

En outre, cette batterie peut être constituée d’une seule cellule ou de plusieurs reliées entre elles :

Cellule unique

Si la batterie du power bank est constituée d’une seule cellule, sa capacité et sa tension nominale seront les mêmes que celles de la cellule elle-même.

Cellules multiples

Si la batterie du power bank est composée de plusieurs cellules, sa capacité et tension nominale dépendront de la capacité et de la tension individuelle de chaque cellule ainsi que de la configuration utilisée (circuit en série ou en parallèle) pour connecter toutes les cellules entre elles.

En général, une batterie de power bank utilise des cellules de même capacité et de même tension connectées en parallèle.

Dans le cas d’une connexion parallèle, la tension de la batterie du power bank est la même que la tension des cellules et sa capacité est la somme de la capacité individuelle de chacune des cellules connectées.

Dans l’image ci-dessus, nous voyons un exemple où 4 cellules Li-Ion de 3,6V et 3400mAh ont été connectées en parallèle, ce qui donne une batterie d’une capacité de 13600mAh et d’une tension de 3,6V.

Par conséquent, si nous voulons fabriquer une batterie externe en utilisant des cellules de 3400mAh et 3,6V connectées en parallèle, la batterie aura une tension de 3,6V et sa capacité dépendra du nombre de cellules utilisées :

  • 1 cellule : 3400 mAh/3.6V
  • 2 cellules : 6800 mAh/3,6V (2 x 3400 mAh)
  • 3 cellules : 10200 mAh/3.6V (3 x 3400 mAh)
  • 6 cellules : 20400 mAh/3.6V (6 x 3400 mAh)
  • 8 cellules : 27200 mAh/3.6V (8 x 3400 mAh)

Donc, à partir de maintenant, en regardant la capacité d’un power bank, il faut se rappeler qu’il s’agit de la capacité de sa batterie interne.

Tension du port de sortie

Nous avons déjà vu qu’une batterie externe est constituée d’une batterie interne d’une certaine capacité (mAh) et d’une tension nominale (V), qui est généralement de 3,7 volts (V).

Cependant, lorsque qu’un appareil est chargé avec une batterie externe, il faut savoir que le port de sortie USB de n’importe quelle batterie externe fonctionne à une tension standard de 5V.

Cette tension peut même être supérieure (9V, 12V ou 20V) si l’appareil connecté et la batterie externe prennent en charge les protocoles de charge rapide tels que Quick Charge (QC) ou Power Delivery (PD).

Cette différence entre la tension de la batterie et la tension de sortie de la batterie externe est la raison pour laquelle la capacité d’une batterie externe sur son port de sortie USB est différente de la capacité indiquée sur sa batterie interne.

Par exemple, une batterie externe de 10000mAh aura une capacité de 7400mAh sur son port de sortie USB à une tension de charge de 5V.

Résumé

Dans cette section, nous avons vu que :

  1. Une batterie externe est constituée d’une batterie interne (composée d’une ou plusieurs cellules Li-Ion ou Lipo) et d’un circuit électronique.
  2. La capacité annoncée sur un power bank correspond à la capacité de sa batterie interne et est différente de la capacité disponible sur le port de sortie.

Comment calculer la capacité réelle d’une batterie externe ?

Nous allons découvrir une méthode étape par étape pour calculer la capacité réelle d’une batterie externe pour n’importe quelle tension de charge (ou tension du port de sortie).

De plus, pour mieux assimiler les concepts théoriques, chaque section sera accompagnée d’un exemple pratique utilisant des données réelles provenant d’une batterie externe d’une capacité de 10000 mAh de Ugreen (modèle PB178) :

Plus précisément, les données qui nous intéressent sur ce modèle sont la capacité (mAh) et la tension (V) de sa batterie :

  • Battery Capacity : 10000mAh 3.85V

Plus tard, nous expliquerons également ce que signifie le Rated Capacity (capacité nominale), que certains fabricants commencent à ajouter aux spécifications de leur batterie externe.

Énergie stockée

Comme nous le savons, une batterie externe est un appareil électronique qui stocke l’énergie dans une batterie interne et la transfère ensuite à la batterie d’autres appareils.

Cette énergie est mesurée en wattheures (Wh) et est calculée en multipliant la capacité (mAh) par la tension nominale (V) de sa batterie interne :

Énergie stockée (Wh) = [Capacité batterie (mAh) x Tension nominale batterie (V)] / 1000

Exemple 1 : Comment calculer l'énergie stockée dans une batterie externe ?

La batterie externe de la photo avait une batterie de 10000 mAh de capacité et une tension nominale de 3,85V. Pour connaître la quantité d’énergie stockée nous appliquons la formule précédente :

Énergie stockée batterie externe = 10000 mAh x 3,85V = 38500 mWh / 1000 = 38,5 Wh

Nous pouvons ainsi constater que notre batterie externe stocke 38,5 wattheures (Wh) d’énergie qui pourra être utilisée pour recharger la batterie d’autres appareils.

Conversion de la tension

Pendant le processus de charge d’un appareil, le circuit électronique d’une batterie externe élève la tension nominale de la batterie (par exemple, 3,7 V) à la tension du port de sortie USB (tension standard de 5 V).

En supposant que la conversion de tension (de 3,7 V à 5 V) se déroulerait idéalement, c’est-à-dire sans pertes d’énergie, toute l’énergie stockée dans la batterie du power bank devrait être entièrement transférée à son port de sortie USB.

Par conséquent, nous pouvons définir l’égalité suivante :

Énergie stockée Batterie externe = Énergie de sortie Batterie externe

Décomposons cette équation en termes de capacité et de tension :

Capacité batterie (mAh) x Tension nominale batterie (V) = Capacité de sortie (mAh) x Tension de charge (V)

A partir de l’équation ci-dessus, nous connaissons toutes les variables sauf la capacité du port de sortie.

En mettant cette variable de côté, nous pouvons obtenir une première approximation de la capacité réelle du port de sortie d’une batterie externe en fonction de la tension à laquelle l’appareil est chargé (5V étant la tension standard).

Capacité de sortie (mAh) = [ Capacité batterie (mAh) x Tension nominale batterie (V) ] / Tension de charge (V)

Exemple 2 : Calcul de la capacité réelle (idéale)

Si nous appliquons cette formule aux données de notre batterie externe (10000 mAh et 3,85 V), nous obtenons une capacité de 7700 mAh au port de sortie à une tension de charge de 5V :

Capacité de sortie = (10000 mAh x 3,85 V) / 5 V = 7700 mAh

De plus, nous pouvons constater que, bien que les capacités soient différentes (10000mAh et 7700mAh), l’énergie est conservée à l’entrée (batterie) et à la sortie (port USB) de la batterie externe car nous avons considéré que le processus de conversion de la tension pendant la charge d’un appareil est idéal (aucune perte d’énergie) :

10000 mAh x 3,85 V = 38500 mWh = 7700 mAh x 5 V

Rendement énergétique

Jusqu’à présent, nous avons calculé la capacité réelle d’une batterie externe à son port de sortie en considérant qu’elle est capable de fournir 100 % de l’énergie stockée dans sa batterie.

Cependant, nous avons le regret de vous annoncer que la formule définie dans la section précédente n’est jamais applicable dans la réalité :

Énergie stockée Batterie externe Énergie produite Batterie externe FAUX !

L’énergie au port de sortie d’une batterie externe sera TOUJOURS inférieure à l’énergie stockée et la quantité fournie dépendra de la qualité de ses deux composants :

Batterie

Si la batterie utilisée est de mauvaise qualité, après quelques cycles de charge/décharge de la batterie externe, une partie de sa capacité sera perdue.

Par conséquent, la batterie externe aura moins d’énergie disponible pour alimenter un appareil.

Circuit électronique

Lors de l’étape de conversion de tension effectuée par le circuit électronique de la batterie externe, une partie de l’énergie stockée dans sa batterie sera perdue sous forme de chaleur (effet Joule).

C’est pourquoi, moins le circuit électronique est efficace, plus la perte d’énergie sera importante et moins la batterie externe disposera d’énergie pour alimenter un appareil.

Nous pouvons définir le rendement énergétique de décharge d’une batterie externe comme le rapport entre l’énergie fournie sur son port de sortie USB et l’énergie stockée dans sa batterie :

Rendement énergétique batterie externe (%) = 100 x (Énergie de sortie / Énergie stockée)

Il faut savoir que le rendement énergétique d’une batterie externe ne sera jamais de 100 % :

Même si nous achetons une batterie externe flambant neuve et que sa batterie est en parfait état, il y aura toujours une perte d’énergie due au processus de conversion de tension effectué par le circuit électronique de la batterie externe afin de charger un appareil.

Cette perte d’énergie sera plus ou moins importante en fonction de la qualité du circuit électronique.

Exemple 3 : Calcul du rendement énergétique

Dans l’exemple 2, nous avons calculé la capacité réelle d’une batterie externe en supposant que le processus de conversion de la tension (de 3,85 à 5 V) était idéal, c’est-à-dire qu’il se déroulait sans perte d’énergie.

Par conséquent, la batterie externe fournit 100% de son énergie stockée :

Rendement énergétique (idéal) = Énergie de sortie/Énergie stockée = 38480 mWh / 38480 mWh = 1 x 100 = 100%

Cependant, nous savons déjà qu’une partie de l’énergie stockée est perdue en réalité pendant le processus de conversion de la tension, de sorte que le rendement sera toujours inférieur à 100 %.

Pour calculer le rendement énergétique réelle de notre batterie externe, nous allons supposer avoir mesuré l’énergie obtenue à son port de sortie :

Rendement énergétique (réel) = 28875 mWh / 38500 mWh = 0,75 x 100 = 75%

Comme nous pouvons le voir, la batterie externe a pu fournir 75% (28875 mWh) de l’énergie totale stockée dans sa batterie (38500 mWh) tandis que les 25% restants (38500 – 28875 = 9625 mWh) ont été perdus sous forme de chaleur.

Énergie utile et capacité réelle

Une fois que nous connaissons le concept de rendement énergétique d’une batterie externe, nous sommes prêts à calculer l’énergie et la capacité qu’elle aura à son port de sortie USB.

En partant de la formule du Rendement Énergétique, nous faisons passer la variable d’Énergie Stockée de l’autre côté de l’équation et, de cette façon, nous obtenons l’énergie disponible au port de sortie de la batterie externe :

Rendement énergétique Batterie externe = Énergie de sortie / Énergie stockée

Énergie de sortie (utile) = Rendement énergétique x Énergie stockée

L’énergie calculée dans cette formule est l’énergie utile de la batterie externe, c’est-à-dire l’énergie que nous pourrons utiliser pour recharger nos appareils.

Si nous analysons cette formule, la seule donnée que nous ignorons est le rendement énergétique de la batterie externe.

Il faudra définir cette valeur nous-même et, me direz-vous, quelle valeur dois-je lui imputer ?

Sur la base de notre expérience, après avoir analysé un grand nombre de modèles, nous recommandons d’utiliser un rendement de 85% (0,85) :

Il existe des batteries externes dont le rendement est supérieur à 90 % et d’autres inférieur à 80 %, mais si notre batterie externe est d’une qualité suffisante, son rendement de décharge sera d’environ 85 %*.

*Notez que ce rendement peut être légèrement réduit lorsque vous travaillez avec des protocoles de charge rapide.

Nous avons déjà vu comment calculer l’énergie utile d’une batterie externe, si nous voulons savoir quelle est sa capacité réelle au port de sortie pour une tension de charge déterminée, il nous suffit d’utiliser l’équation ci-dessus en termes de capacité et de tension :

Énergie de sortie = Rendement x Énergie stockée

Capacité de sortie (mAh) x Tension de charge (V) = Rendement x Capacité batterie (mAh) x Tension nominale batterie (V)

Ensuite, nous écartons notre inconnue qui serait la capacité réelle au port de sortie et enfin nous obtenons la formule générale :

Capacité de sortie (mAh) = Rendement x [Capacité batterie (mAh) x Tension batterie (V)] / Tension de charge (V)

Cette formule est valable pour n’importe quelle tension de charge si, par exemple, nous voulons calculer la capacité réelle d’une batterie externe au port de sortie pour une tension de charge de 5V, nous appliquerons la formule suivante :

Capacité réelle (5V) = 0,85 x [Capacité batterie (mAh) x Tension batterie (V)] / 5V

Dans le cas où la capacité de la batterie externe est indiquée en termes d’énergie (wattheures Wh), nous pouvons utiliser la formule suivante :

Capacité réelle (5V) = (0,85 x énergie stockée (Wh) / 5V) x 1000

Exemple 4 : Calcul de l'énergie utile et de la capacité réelle

Enfin, nous allons appliquer ces formules à notre batterie externe :

Nous rappelons que ce modèle possède une batterie interne d’une capacité de 10000 mAh et une tension de 3,85V et nous voulons savoir quelle est son énergie utile et sa capacité au port de sortie pour une tension de charge standard de 5V.

Commençons par calculer l’énergie utile de la batterie externe en supposant qu’elle a un rendement énergétique de 85 % :

Énergie utile = Rendement x Énergie stockée = 0,85 x (10000 mAh x 3,85 V) = 32725 mWh / 1000 = 32,725 Wh

Cette batterie externe stocke une énergie de 38,5 wattheures (Wh) et est capable de fournir 85% de cette énergie, donc son énergie utile est de 32725 mWh ou 32,725 Wh.

Si nous voulons savoir quelle est la capacité au port de sortie pour une tension de 5V :

Capacité réelle (5V) = 0,85 x (10000 mAh x 3,85V) / 5V = 32725 mWh / 5V = 6545 mAh

Comme nous pouvons le constater, cette batterie externe de 10000 mAh possède une capacité de 6545 mAh au port de sortie pour une tension de 5V.

De plus, nous pouvons voir que l’énergie stockée dans la batterie externe (38500 mWh) ne correspond pas à l’énergie fournie au port de sortie (32725 mWh) car une partie de celle-ci est perdue sous forme de chaleur :

10000 mAh x 3,85V = 38500 mWh 32725 mWh = 6545 mAh x 5V.

L’énergie restante (38500 – 32725 = 5775 mWh) a été perdue pendant le processus de conversion de la tension (de 3,85V à 5V).

Résumé

Dans cette section, nous avons appris :

  1. Que l’énergie au niveau du port de sortie d’une batterie externe est appelée énergie utile et sera TOUJOURS inférieure à l’énergie stockée dans sa batterie.
  2. Que l’énergie utile d’une batterie externe dépend de la qualité de ses composants (état de la batterie et rendement du circuit électronique).
  3. Que le rendement énergétique d’une batterie externe est le rapport entre l’énergie fournie à son port de sortie et l’énergie stockée dans sa batterie.
  4. A calculer théoriquement l’énergie utile et la capacité réelle au port de sortie d’une batterie externe en connaissant ses spécifications et en supposant que le rendement énergétique est de 85 % lorsque sa batterie est complètement déchargée.

Formules :

  • Énergie stockée (Wh) = [capacité de la batterie (mAh) x tension de la batterie (V)] / 1000
  • Rendement énergétique (%) = [Énergie de sortie (Wh) / Énergie stockée (Wh)] x 100
  • Énergie de sortie ou utile (Wh) = Énergie stockée (Wh) x 0,85
  • Capacité réelle ou de sortie (mAh) = [Énergie de sortie (Wh) / Tension de charge (V)] x 1000

Exemple d’utilisation :

Appliquons les formules avec les données de la batterie externe utilisée comme exemple dans cette section en supposant qu’elle a un rendement énergétique de 85% :

Données de la batterie externe Ugreen :

  • Batterie interne d’une capacité de 10000mAh et tension nominale de 3,85V.
  • Rendement énergétique à la décharge de 85 %.

Résultat :

  • Énergie stockée (Wh) = (10000mAh x 3,85V) / 1000 = 38,5 Wh
  • Énergie utile (Wh) = 38,5Wh x 0,85 = 32,725 Wh
  • Capacité réelle à 5V (mAh) = (32,725 Wh / 5V) x 1000 = 6545 mAh

Comment mesurer la capacité réelle d’une batterie externe ?

Jusqu’à présent, nous avons vu quelques formules qui nous permettent de savoir quelle serait l’énergie utile et la capacité réelle d’une batterie externe avant de l’acheter.

Ces formules sont basées sur l’hypothèse qu’une batterie externe générique possède un rendement énergétique de 85 % lorsqu’elle est complètement déchargée.

Toutefois, comme nous le verrons plus loin, le rendement énergétique peut varier d’une batterie externe à l’autre.

Comparaison entre données réelles et théoriques

Si nous avons déjà acheté une batterie externe et que nous voulons connaître sa capacité réelle, son énergie utile et son rendement énergétique, il faudra alors la décharger complètement (de 100% à 0%) en connectant à un port de sortie USB une charge électronique à une tension (V) et un courant (A) constant et un multimètre pour mesurer l’énergie totale fournie.

Nous allons décharger notre batterie externe Ugreen avec une charge électronique de 10W (5V/2A) et comparer les données obtenues par le multimètre avec les résultats des formules décrites dans la section précédente :

Test de décharge Energie stockée Energie sortie Rendement Capacité sortie
10W (5V-2A) 38,5 Wh 35 Wh 90,78% 6769 mAh
Théorique (formules) 38,5 Wh 32,725 Wh 85% 6545 mAh

Nous observons que les données réelles et théoriques sont assez similaires et que même pour ce modèle, on obtient de meilleurs résultats que ceux prévus par les formules.

En conclusion :

Pour le calcul théorique de l’énergie utile et de la capacité réelle d’une batterie externe, nous pouvons utiliser une autre valeur de rendement énergétique, par exemple 80 % ou 90 %, mais nous considérons que 85 % est une valeur moyenne valable pour toute batterie externe.

Que signifie Rated Capacity ?

Bien qu’il ne soit pas très courant de trouver des informations sur la capacité réelle du port de sortie dans les spécifications d’une batterie externe, certains fabricants commencent à inclure cette information.

Le modèle PB178 d’Ugreen en est un exemple :

  • Rated Capacity : 6000mAh (TYP 5V-3A)

Cette donnée indique que le fabricant garantit qu’une batterie externe de ce modèle, avec une capacité de 10000 mAh (38,5 Wh), peut fournir au moins 6000 mAh (30 Wh) via un ou plusieurs ports de sortie USB lorsqu’une charge de 15W (5V/3A) est demandée.

De plus, dans ce cas, les 15W correspondent à la puissance totale que ce modèle peut fournir (Sortie totale : 5V-3A).

Par curiosité, nous avons effectué le même test avec notre batterie externe et nous pouvons confirmer qu’elle fournit la puissance garantie (30Wh) :

Test de décharge Energie stockée Energie de sortie Rendement Capacité de sortie
Ugreen 38,5 Wh 30 Wh 77,92% 6000 mAh
PowerBank20 38,5 Wh 33,62 Wh 87,32% 6580 mAh

En outre, il faut savoir que le rendement énergétique d’une batterie externe varie également en fonction du type de décharge, c’est-à-dire que plus le courant demandé est important (3A contre 2A), plus l’énergie sera perdue sous forme de chaleur (effet Joule).

Plus d’exemples avec des données réelles : le projet PowerBank20

Afin de recommander les meilleures batteries externes du marché, l’un des tests que nous effectuons chez PowerBank20 consiste à analyser le rendement énergétique de la batterie externe lorsqu’elle est complètement déchargée.

Dans le tableau suivant, vous pouvez consulter certaines données que nous avons enregistrées lors de ce test pour des modèles analysés sur notre site web et provenant de marques connues du secteur :

BrandModelCell TypeBattery Capacity (mAh)Battery Voltage (V)Input Energy (Wh)USB Output PortOutput Capacity 5V (mAh)Output Energy (Wh)Efficiency (%)
BlitzWolfBW-P6LiPo100003.737.0USB-A647332.387.3
TronsmartPBT10LiPo100003.737.0USB-A628531.384.59
XiaomiPLM02ZMLiPo100003.8538.5USB-A664633.8487.9
XiaomiPLM09ZMLiPo100003.737.0USB-A635831.8286.0
XiaomiPLM01ZMLiPo101803.8539.19USB-A711735.4690.48
AnkerA1261LiPo100003.8538.5USB-A626331.9182.88
RAVPowerRP-PB077LiPo100003.838.0USB-A648033.287.37
ElecjetGen 4Graphene90003.733.3USB-A528626.1978.64
OmarsOMPB10KLiPo100003.737.0USB-A/USB-C688334.6893.73
TqkaKA023LiPo100003.737.0USB-A/USB-C642832.5487.95
KinpsKP-S010LiPo100003.737.0USB-A643932.6888.32
UgreenPB108LiPo100003.838.0USB-A/USB-C686434.8991.82
DuracellPB318650 Li-Ion100503.6336.5USB-A593029.781.37
PoweraddMP-TC018GYLiPo100003.737.0USB-A/USB-C682934.7393.86
AideazID1001LiPo100003.636.0USB-A/USB-C707435.8399.53
TronsmartPBD01LiPo100003.737.0USB-A/USB-C657633.0389.27
AukeyPB-N50LiPo100003.737.0USB-A650732.2387.11
BaseusBS-P10KQ02LiPo100003.737.0USB-A/USB-C667332.6588.24
ZendureZDA3TC18650 Li-Ion100003.737.0USB-A/USB-C550727.4774.24
XnuoyoXP2LiPo100003.737.0USB-A469323.4663.41
CharmastW1040PLiPo104003.738.48USB-A/USB-C660032.985.5
OzkuC1001LiPo100003.737.0USB-A/USB-C653332.9889.14
ZendureZDA3PD18650 Li-Ion100003.737.0USB-A/USB-C594329.9580.95
PoweraddSlim 218650 Li-Ion50003.718.5USB-A292314.6579.19
AukeyPB-Y13LiPo100003.737.0USB-A/USB-C648431.9786.41
AnkerA110918650 Li-Ion50003.718.5USB-A329816.8691.14
AukeyPB-N5418650 Li-Ion50003.718.5USB-A328216.2587.84
AukeyPB-N4118650 Li-Ion50003.718.5USB-A307615.382.7
BonaiBNPBM58-9GN18650 Li-Ion58003.721.46USB-A292814.5767.89
OmarsSlim PackLiPo50003.718.5USB-C328716.8991.3
RomossQS05LiPo50003.718.5USB-A338116.7890.7
RAVPowerRP-PB06018650 Li-Ion67003.724.79USB-A367918.7775.72
XiaomiPLM10ZMLiPo50003.718.5USB-A301915.1782.0
PoweraddEnergyCell21700 Li-Ion100003.737.0USB-A562127.6674.76
PoweraddEnergyCell21700 Li-Ion50003.718.5USB-A272513.8374.76
TeckNetIEP1010LiPo100003.737.0USB-A711035.7496.59
XnuoyoXPB-1W18650 Li-ion100003.737.0USB-A604630.0981.32
OmarsSlim PackLiPo100003.737.0USB-A644932.8888.86
AukeyPB-XN10LiPo100003.737.0USB-A628332.0786.68
XiaomiPLM03ZMLiPo100003.8538.5USB-A719835.4792.13
OmarsOMPB20KPLTLiPo200003.774.0USB-A1415869.1593.45
AideazID1002LiPo200003.672.0USB-A1440570.4497.83
AukeyPB-T10LiPo200003.774.0USB-A1202661.9283.68
ElecjetA5Graphene50003.718.5USB-A314615.9186.0
PoweraddPilot X7LiPo200003.774.0USB-A1353869.193.38
ZMIQB822LiPo200003.774.0USB-A1390270.5895.38
XiaomiPLM07ZMLiPo200003.774.0USB-A1453471.0696.03
AukeyPB-N36LiPo200003.774.0USB-A1199859.8480.86
AukeyPB-Y11LiPo200003.774.0USB-A1357070.0994.72
AukeyPB-Y14LiPo200003.774.0USB-A1380771.3896.46
XiaomiPLM11ZMLiPo100003.737.0USB-A649632.9288.97
RAVPowerRP-PB043LiPo201003.774.37USB-A1114856.475.84
PoweraddEnergyCellLiPo200003.774.0USB-A1403170.7395.58
RAVPowerRP-PB159LiPo201003.672.36USB-A1221060.3283.35
RomossSW20 ProLiPo200003.774.0USB-A1291265.1788.07
UgreenPB132LiPo200003.774.0USB-A1415771.7897.0
TeckNetiEP12000LiPo200003.774.0USB-A1300565.5888.62
LitioniteVulcanLiPo200003.774.0USB-A1279964.7187.45
dodocoolDP13LiPo201003.672.36USB-A1321264.1988.71
BlitzWolfBW-P8LiPo200003.774.0USB-A1367965.788.78
CharmastW2002PLiPo268003.799.16USB-A1384671.4872.09
PoweraddPilot Pro 4LiPo268003.799.16USB-A2126392.2693.04
PoweraddEnergyCell ll18650 Li-ion100003.737.0USB-A551727.5674.49
LitioniteNJF-2LiPo250003.792.5USB-A1151959.2664.06
YaberYR700LiPo220003.781.4USB-A1114556.6669.61
X-DragonXD-PB-021LiPo268003.799.16USB-A1101456.1456.62
OmarsOMPB20PW40GYCJNL18650 Li-ion200003.672.0USB-A1278164.2389.21
RAVPowerRP-PB18621700 Li-ion100003.6336.3USB-A645431.6887.27
EC TechnologyPB0518650 Li-ion268003.799.16USB-A1380467.3867.95
XiaomiPLM06ZMLiPo200003.774.0USB-A1385168.4992.55
BlitzWolfBW-P9LiPo100003.737.0USB-A632932.1486.86
FlyLinkTechJ17BLiPo268003.799.16USB-A1375170.871.4
RedmiPB200LZMLiPo200003.774.0USB-A1393171.9397.2
TackLifeT8LiPo180003.766.6USB-A977249.3774.13
BlavorPN-W12LiPo200003.774.0USB-A1396268.7892.95
PoweraddEnergyCell llLi-ion268003.799.16USB-A1743085.2986.01
UgreenPB178LiPo100003.8538.5USB-A676934.9590.78
CharmastC2023LiPo238003.788.06USB-A1324268.5677.86
BaseusBS-30KP365LiPo300003.8114.0USB-A21284109.4295.98
AnkerA123918650 Li-ion100003.6336.3USB-A608630.8584.99

Si vous êtes curieux de connaître l’ensemble des données de chaque batterie externe analysée, vous pouvez visiter cette section.

Conclusions

Avant d’acheter une batterie externe :

  1. On peut estimer l’énergie utile et la capacité réelle en connaissant seulement ses spécifications et en fixant un rendement énergétique théorique de 85 %.
  2. Une fois l’énergie utile de la batterie externe connue, nous pouvons estimer le nombre de charges qu’elle pourrait effectuer sur un téléphone portable.

Comment calculer le nombre de charges d’une batterie externe ?

Pour calculer le nombre de charges qu’une batterie externe peut fournir à un appareil en particulier, nous devons savoir :

Energie utile de la batterie externe

L’énergie utile d’une batterie externe est l’énergie disponible sur son port de sortie USB pour être transférée vers un appareil.

Pour la calculer, il faut connaître l’énergie stockée dans la batterie du powerbank et son rendement énergétique lors de la décharge (recharge de l’appareil) à une tension déterminée.

Énergie utile Batterie externe = (Énergie stockée x Rendement) / 100

Veuillez noter que le rendement énergétique d’une batterie externe dépend de la qualité du modèle et du type de charge effectué sur l’appareil. Toutefois, à titre indicatif, nous recommandons d’utiliser un rendement de 85 %.

Energie de recharge de l’appareil

L’énergie de recharge d’un appareil est l’énergie nécessaire que sa batterie interne doit recevoir pour une recharge complète (de 0 à 100 %).

Pour la calculer, il faut connaître l’énergie stockée dans la batterie de l’appareil ainsi que le rendement énergétique de sa recharge (y compris le câble de charge) :

Energie de recharge de l’appareil = (Energie stockée / Rendement) x 100

L’énergie stockée dans un appareil peut être trouvée en consultant les spécifications du guide de l’utilisateur ou par une recherche sur Google « mah (ou wh) + nom de l’appareil ».

D’autre part, chaque appareil aura son propre rendement énergétique lors de la recharge, avec une valeur comprise entre 80 et 90 %, qui varie bien sûr en fonction de nombreux facteurs :

  • Qualité et état de conservation du circuit de charge.
  • Câble de chargement : longueur, section et état de conservation.
  • L’état de la batterie de l’appareil lui-même.

Toutefois, comme pour une batterie externe, nous vous recommandons d’utiliser 85 % comme valeur indicative.

Une fois ces données connues, il suffit d’appliquer la formule suivante pour obtenir le nombre de charges :

Nombre de charges = Énergie utile Batterie externe / Énergie recharge Appareil

N’oubliez pas qu’il s’agit d’une formule générale, valable pour tout appareil pouvant être rechargé avec une batterie externe (téléphone, tablette, smartwatch…).

D’autre part, son résultat, logiquement, n’est pas précis à 100 % mais il nous aide à avoir une idée du nombre de charges approximatif que peut offrir la batterie externe que nous envisageons d’acheter pour charger notre appareil.

Exemple : Combien de charges font 10000 mAh ?

Nous allons à présent estimer le nombre de charges que nous aurions sur notre téléphone Bq Aquaris X2 Pro, possédant une batterie de 3100mAh, en supposant que nous voulons acheter la batterie externe de 10000 mAh d’Ugreen.

Nous allons ensuite comparer le résultat avec les données réelles obtenues lors des mesures une fois que la batterie externe aura été achetée.

La formule permettant d’estimer le nombre de charges du téléphone en utilisant la batterie externe Ugreen est la suivante :

Nombre de charges = Énergie utile Batterie externe / Énergie de recharge Smartphone

Le tableau ci-dessous présente les spécifications des deux appareils :

Spécifications Power bank Ugreen PB178 Smartphone Bq Aquaris X2 Pro
Capacité batterie 10000 mAh 3100 mAh
Tension batterie 3,85V 3,85V
Energie stockée 38500 mWh = 38,5 Wh 11935 mWh ~ 12 Wh

Nous allons calculer l’énergie utile de la batterie externe Ugreen en supposant qu’elle est capable de fournir 85 % (0,85) de son énergie stockée (38,5 Wh) :

Énergie utile Batterie externe = 10000 mAh x 3,85 V x 0,85 = 32725 mWh ~ 33 Wh

Nous calculons ensuite la quantité d’énergie dont notre téléphone Bq Aquaris X2 Pro aura besoin pour recharger sa batterie en supposant que le processus de recharge (câble, conversion de tension…) a un rendement de 85 % (0,85) :

Énergie de recharge du smartphone = (3100 mAh x 3,85 V) / 0,85 = 14041 mWh ~ 14 Wh

Nous constatons que la batterie du Bq Aquaris X2 Pro doit recevoir environ 2000 mWh d’énergie supplémentaire (14000 – 12000 mWh) pour recharger complètement sa capacité de 12 Wh.

Enfin, nous calculons le nombre estimé de charges :

Nombre de charges = 33 Wh / 14 Wh = 2,36 charges

Par conséquent, nous savons que si nous achetons la batterie externe d’Ugreen d’une capacité de 10000 mAh, nous disposerons de 2 charges complètes (de 0% à 100%) sur notre téléphone Bq Aquaris X2 Pro et, en plus, nous aurons encore de l’énergie pour une troisième charge partielle (de 0% à 36%).

Pour le calcul ci-dessus, nous avons utilisé un rendement de 85% à la fois pour la décharge de la batterie externe et pour la recharge de l’appareil.

Si le rendement énergétique lors de la recharge de l’appareil peut être vérifié si l’on possède l’équipement de mesure nécessaire, nous ne connaissons pas en revanche le rendement de décharge d’une batterie externe avant de l’acheter.

Pour cette raison, nous disons que le nombre de charges calculé est une information approximative mais suffisamment valable pour toute personne intéressée par l’achat d’une batterie externe et qui veut avoir une idée approximative du nombre de charges dont elle disposerait sur son appareil sans faire l’erreur de diviser la capacité de la batterie externe par la capacité de l’appareil :

Nombre de charges = 10000 / 3100 = 3,22

Cependant, pour les lecteurs les plus curieux, vérifions le nombre réel de charges que nous aurons sur notre téléphone une fois que nous aurons acheté la batterie externe Ugreen.

Validation des données

Les tableaux suivants présentent les résultats obtenus lors des tests de charge du téléphone et de décharge de la batterie externe, tant pour la charge standard (la charge habituelle pour tout appareil doté d’un port de charge USB) que pour la charge rapide Quick Charge 3.0 et Power Delivery (ce téléphone est compatible avec les deux protocoles).

Il est également vérifié que le rendement moyen obtenu dans les deux tests diffère des 85% établis dans les formules théoriques.

Smartphone Bq Aquaris X2 Pro

Type de recharge Cable de chargement* Energie stockée Energie de recharge Rendement
Standard (5V) USB-A a USB-C 11,94 Wh 14,63 Wh 81,61 %
Quick Charge 3.0 USB-A a USB-C 11,94 Wh 15,20 Wh 78,55%
Power Delivery USB-C a USB-C 11,94 Wh 14,70 Wh 81,22 %
Moyenne 11,94 Wh 14,84 Wh 80,46 %
  1. Nous notons que ce téléphone possède un rendement moyen de charge de 80% avec une alimentation requise d’environ 15 Wh.
  2. Le câble de charge est pris en compte lors de la mesure de l’énergie de charge de l’appareil.

Batterie externe Ugreen 10000mAh PB178

Type de décharge Port USB Charge électronique* Energie stockée Energie de sortie (utile) Rendement
Standard (5V) USB-A 10W 38,5 Wh 34,95 Wh 90,78 %
Quick Charge 3.0 USB-A 14W 38,5 Wh 34,04 Wh 88,42 %
Power Delivery USB-C 14W 38,5 Wh 34,05 Wh 88,44%
Moyenne 38,5 Wh 34,35 Wh 89,22 %*
  1. Nous observons que ce modèle est capable de fournir plus d’énergie (90%) que ce que nous avons établi pour le calcul théorique (85%).
  2. Pour mesurer l’énergie qu’une batterie externe peut fournir par son port de sortie USB, on effectue une décharge complète en connectant une charge électronique à une puissance constante. En tenant compte de la puissance de charge d’un téléphone, nous avons effectué nos tests avec 10 et 14W pour la charge standard et rapide respectivement.

Avec ces données, nous calculons le nombre de charges réelles en utilisant la formule décrite ci-dessus :

Type de charge Energie utile
batterie externe
Energie de recharge
Smartphone
Nombre de charges
Standard (5V) 34,95 Wh 14,63 Wh 2,39
Quick Charge 3.0 34,04 Wh 15,20 Wh 2,24
Power Delivery 34,05 Wh 14,70 Wh 2,32
Moyenne 34,35 Wh 14,84 Wh 2,31
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