Як переробити акумулятор шуруповерта на літій-іонний: покрокова інструкція Переробка шуруповерта на Li-Ion акумулятори та в мережевий своїми руками Як переробити акумуляторний шуруповерт на li ion
Переваги акумуляторних електроінструментів очевидні, обговорювати це питання немає сенсу. До негативних факторів можна віднести деякі незручності, пов'язані з необхідністю заряджати батареї, а також високу вартість елементів живлення (йдеться про якісні енергозборки).
Якщо із зарядкою доводиться миритися, то другу проблему виробники вирішують не найкращим для споживача способом. Більшість шуруповертів у доступному ціновому діапазоні оснащені нікель-кадмієвими акумуляторами (Ni-Ca), експлуатаційні властивості яких бажають кращого.
У корпусі батареї розміщено 10-12 з'єднаних між собою пальчикових Ni-Ca акумуляторів (типова напруга – 14 вольт). Такі елементи мають обмежений термін служби і досить низьку ємність, яка поступово втрачається при експлуатації. У результаті через 2-3 роки час утримання заряду може знизитися в 3-5 разів. Доводиться регулярно міняти зіпсовані «бочки», або взагалі купувати новий блок АКБ.
Оптимальний варіант з погляду ціна-якість – літієві акумулятори серії 18650. Конструктивно вони виглядають як звичайні пальчикові батареї, розмір на 25% більший за формат АА.
Параметри типового Li-ion акумулятора:
- напруга 3,6-3,7 В
- ємність від 800 до 4500 mAh
- струм віддачі – близько 35А
Оптимальна ємність 2500 mAh, надто високі значення не відповідають дійсності, і спричиняють невиправдане завищення вартості. Акумулятор на 2500 mAh більш-менш пристойного виробника (наприклад, LG) можна купити за 300-600 рублів.
Як розрахувати параметри нової батареї
- Споживаний струм шуруповерт зазвичай не перевищує 10-15 ампер. Відповідно, типового струму віддачі (розряду) Li-ion акумулятора (30-35А) вистачить із запасом.
- Напруга живлення розраховується за старою батареєю Ni-Ca. Зазвичай блок складається з 12 акумуляторів по 1,2 вольта, тобто загальний показник 14,4 В. Акумулятори літієві не можна розряджати до напруги нижче 2,74 вольта. Робоча напруга 3,0-3,5, тобто для заміни необхідно з'єднати послідовно 4 акумулятора 18650.
Отриманої робочої напруги від 12 до 14 В більш ніж достатньо. Навіть відносно нові штатні Ni-Ca батареї рідко видають більше 12 вольт.
Якщо дозволяє об'єм, можна паралельно з'єднати 2 послідовні зборки по 4 акумулятори, збільшивши ємність батареї вдвічі. При цьому, взаємне розташування може бути будь-яким – за формою корпусу. Головне – забезпечити надійне з'єднання дротів.
- Крім того, бажано розмістити в загальний корпус зарядний пристрій. Тоді вам не доведеться щоразу виймати акумулятори з корпусу.
Зарядний пристрій – варіанти виготовлення
Оптимальна конструкція - "все в одному". Тобто, в корпусі батареї розміщено і акумулятори, і зарядний пристрій із входом 220 вольт. Ви просто підключаєте мережевий кабель, і робите зарядку.
Є й інший варіант – зарядний пристрій винесено в окремий корпус для економії місця (це дозволяє помістити більше акумуляторів в корпус батареї).
Більшість зарядних пристроїв (ми говоримо про фабричні плати, які можна придбати в магазинах радіотоварів, або на тому ж Aliexpress), розраховані на певну кількість Li-ion акумуляторів у збиранні. Ви просто підбираєте підходящий варіант.
Можна зібрати таку схему самостійно, якщо у вас є навички радіоаматора. У такому разі собівартість ситуації знизиться.
За будь-якого варіанта обов'язково встановлюється пристрій контролю заряду (розряду). Це можуть бути індикаторні світлодіоди або цифрове табло.
Вбудований контроль літієвих акумуляторів
Елементи цього чутливі до перерозряду. Якщо напруга на акумуляторі впаде нижче значення 2,75 - починається деградація, і модуль втрачає ємність. Тому слід стежити за параметрами під час роботи.
Деякі елементи 18650 оснащені вбудованими платами контролю розряду і просто відключають акумулятор при досягненні критичної величини напруги. При купівлі елементів потрібно уточнити цей момент. Якщо батареї не мають захисту, її можна встановити додатково. Такі готові плати також є у продажу.
Схема встановлюється в загальний корпус батареї, і не заважає зарядці акумуляторів.
Варіант із готовим комплектом для вейперів
Акумулятори 18650 популярні у т.зв. вейперів – любителів електронних цигарок. У продажу є готові комплекти, що складаються із зарядного пристрою та Li-ion акумуляторів. Для використання такого набору в шуруповерті доведеться встановити в корпус акумулятора контейнер з контактами, і щоразу виймати модулі для зарядки.
Якщо дозволяють розміри корпусу шуруповерта, і немає бажання возитися зі схемами – це варіант для вас. Зрозуміло, витрати дещо зростуть.
Висновок - переваги та недоліки переробки акумулятора шуруповерта на літієві елементи
Будь-яке доопрацювання має бути економічно виправданим. Якщо ми витрачаємо гроші та час, треба розуміти, яка при цьому вийде користь.
Переваги Li-ion акумуляторів
- Енергоємність літієвих акумуляторів значно більша. Отже, при тих же розмірах і масі, тривалість використання батареї між перезарядами буде вищою.
- Процес заряду відбувається швидше. Значить вимушені простої у роботі на час перезаряджання скорочуються.
- На відміну від нікелевих акумуляторів, літієві не мають так званого ефекту пам'яті. Їх можна заряджати, не чекаючи повної розрядки.
Недоліки заміни акумуляторів з Ni-Ca на Li-ion:
- Насамперед, витратна частина. Загальна вартість ситуації може досягти 2-3 тис. рублів.
- Залежність зовнішньої температури: літієві акумулятори втрачають працездатність при негативних температурах. Отже, взимку, на вулиці, користуватися таким інструментом не можна.
- Нестандартна напруга Li-ion акумуляторів (3,6-3,7) призводить до неточностей при підборі кінцевого значення.
- Акумулятори стандарту 18650 відрізняються від стандартних Ni-Ca «банок». Для розміщення їх у штатному корпусі шуруповерта потрібно вирішувати низку конструктивних проблем.
Для заряджання літієвих акумуляторів не підходить штатний пристрій шуруповерта. Доводиться виготовляти нову схему.
Всіх вітаю, хто заглянув на вогник. Мова в огляді піде, як ви напевно вже здогадалися, про дві прості хустки, призначені для контролю за збірками Li-Ion акумуляторів, іменовані BMS. В огляді буде тестування, а також кілька варіантів обробки шуруповерта під літій на основі цих плат або подібних. Кому цікаво, ласкаво прошу під кат.
Update 1, Доданий тест робочого струму плат та невелике відео по червоній платі
Update 2, Оскільки тема викликала невеликий інтерес, тому постараюся доповнити огляд ще кількома способами переробки шурика, щоб вийшов простенький FAQ
Загальний вигляд:
Короткі плати ТТХ:
Примітка:
Відразу хочу попередити – з балансиром лише синя плата, червона без балансира, тобто. це чисто плата захисту від перезаряду/перерозряду/КЗ/високого навантажувального струму. А також всупереч деяким переконанням жодна з них не має контролера заряду (CC/CV), тому для їх роботи необхідна спеціальна хустка з фіксованою напругою та обмеженням струму.
Габарити плат:
Розміри плат зовсім невеликі, всього 56мм*21мм у синій та 50мм*22мм у червоної: 
Ось порівняння з акумуляторами АА та 18650: 
Зовнішній вигляд:
Почнемо з : 
При більш детальному розгляді можна побачити контролер захисту – S8254AA та компоненти балансування для 3S складання: 
На жаль, робочий струм за заявою продавця всього 8А, але судячи з датішит один мосфет AO4407A розрахований на 12А (піковий 60А), а у нас їх два: 
Ще зазначу, що струм балансування зовсім невеликий (близько 40ma) і активується балансування, як тільки всі комірки/банки перейдуть у режим CV (друга фаза заряду).
Підключення: 
простіше, бо немає балансира: 
Вона також виконана на основі контролера захисту - S8254AA, але розрахована на більш високий робочий струм 15А (знову ж за заявами виробника): 
Ходячи по даташитах на силові мосфети, робочий струм заявлений 70А, а піковий 200А, вистачить навіть одного мосфета, а у нас їх два: 
Підключення аналогічне: 
Разом, як ми бачимо, на обох платах присутній контролер захисту з необхідною розв'язкою, силові мосфети і шунти для контролю струму, що проходить, але в синій є ще й вбудований балансир. Я особливо не вникав у схему, але схоже, що силові мосфети запаралелені, тому робочі струми можна множити на два. Важлива примітка – максимальні робочі струми обмежуються струмовими шунтами! Про алгоритм заряду (CC/CV) ці хустки не знають. На підтвердження того, що це саме плати захисту, можна судити по датасіту на контролер S8254AA, в якому про зарядний модуль жодного слова: 
Сам контролер розрахований на 4S з'єднання, тому з деякою доопрацюванням (судячи з даташиту) - підпаювання кондера і резистора, можливо, запрацює червона хустка: 
Синю хустку так просто доопрацювати до 4S не вийде, доведеться допоювати елементи балансу.
Тестування плат:
Отже, переходимо до найголовнішого, саме до того, наскільки вони придатні для реального застосування. Для тестування нам допоможуть такі пристрої:
- збірний модуль (три три/чотириреєстрові вольтметри і холдер для трьох 18650 акумуляторів), який миготів у моєму огляді зарядника, правда, вже без балансувального хвостика: 
- Двореєстровий ампервольтметр для контролю струму (нижні показання приладу): 
- понижувальний DC/DC перетворювач із струмообмеженням та можливістю заряду літію: 
- зарядно-балансувальний пристрій iCharger 208B для розряду всього збирання
Стенд простий - плата перетворювач подає фіксовану постійну напругу 12,6V та обмежує зарядний струм. По вольтметрах дивимося, на якому напрузі спрацьовують плати та як відбалансовані банки.
Для початку подивимося головну фішку синьої плати, а саме балансування. На фото 3 банки заряджені на 4,15V/4,18V/4,08V. Як бачимо – розбалансування. Подаємо напругу, зарядний струм поступово падає (нижній приладчик): 
Оскільки хустка не має жодних індикаторів, то закінчення балансування можна оцінити лише на око. Амперметр за годину з гаком до закінчення вже показував по нулях. Кому цікаво, ось невеликий ролик про те, як працює балансир у цій платі:
У результаті банки відбалансовані на рівні 4,210V/4,212V/4,206V, що дуже непогано:
При подачі напруги трохи більшого 12,6V, як я зрозумів, балансир неактивний і як тільки напруга на одній зі банок досягне 4,25V, то контролер захисту S8254AA відключає заряд:
Така сама ситуація і з червоною платою, контролер захисту S8254AA відключає заряд також на рівні 4,25V:
Тепер пройдемося по відсіканню при навантаженні. Розряджатиму, як уже згадував вище, зарядно-балансувальним пристроєм iCharger 208B в режимі 3S струмом 0,5А (для більш точних вимірів). Оскільки мені не дуже хочеться чекати на розряд всієї батареї, тому я взяв один розряджений акумулятор (на фото зелений Самсон INR18650-25R).
Синя плата відключає навантаження, як тільки напруга на одній із банок досягне 2,7V. На фото (без навантаження->перед відключенням->закінчення):
Як бачимо, рівно на 2,7V платня відключає навантаження (продавець заявляв 2,8V). Як мені здається, трохи високо, особливо якщо враховувати той факт, що в тих же шуруповертах навантаження величезні, отже, і просадка напруги велика. Все ж таки бажано в таких приладах мати відсічення під 2,4-2,5V.
Червона плата, навпаки, відключає навантаження, як тільки напруга на одній із банок досягне 2,5V. На фото (без навантаження->перед відключенням->закінчення):
Ось тут взагалі все добре, але немає балансиру.
Update 1: Тест навантаження:
По струму віддачі нам допоможе наступний стенд:
- той самий холдер/тримач для трьох 18650 акумуляторів
- 4-х регістровий вольтметр (контроль загальної напруги)
- автомобільні лампи розжарювання як навантаження (на жаль, у мене всього 4 лампи розжарювання по 65W, більше не маю)
- Мультиметр HoldPeak HP-890CN для вимірювання струмів (макс 20А)
- якісні мідні багатожильні акустичні дроти великого перерізу
Кілька слів про стенді: акумулятори з'єднані «вальтом», тобто. як би один за одним, для зменшення довжини з'єднувальних проводів, а отже і падіння напруги на них при навантаженні буде мінімальним: 
З'єднання банок на холдері («вальтом»): 
Як щупи для мультиметра виступили якісні дроти з крокодилами від зарядно-балансувального пристрою iCharger 208B, бо HoldPeak'івські не вселяють довіру, та й зайві з'єднання будуть вносити додаткові спотворення.
Для початку потестимо червону плату захисту, як найцікавішу в плані струмового навантаження. Припаяємо силові та побаночні дроти: 
Виходить щось на кшталт цього (навантажувальні з'єднання вийшли мінімальної довжини): 
Я вже згадував у розділі про переробку шурика про те, що подібні холдери не дуже призначені для таких струмів, але для тестів піде.
Отже, стенд на основі червоної хустки (за вимірами не більше 15А): 
Коротко поясню: плата тримає 15А, але я не маю відповідного навантаження, щоб вписатися в цей струм, оскільки четверта лампа додає ще близько 4,5-5А, а це вже за межами хустки. При 12,6А силові мосфети теплі, але не гарячі, саме для тривалої роботи. При струмах понад 15А плата йде на захист. Я заміряв із резисторами, вони додавали пару ампер, але стенд уже розібраний.
Величезний плюс червоної плати немає блокування захисту. Тобто. при спрацьовуванні захисту не потрібно активувати подачею напруги на вихідні контакти. Ось невеликий відеоролик:
Трохи поясню. Оскільки лампи розжарювання в холодному вигляді мають низький опір, та ще й включені паралельно, то хустка думає, що сталося коротке замикання і спрацьовує захист. Але завдяки тому, що плата не має блокування, можна трохи розігріти спіральки, зробивши «м'якший» старт.
Синя хустка тримає більший струм, але на струмах понад 10А силові мосфети сильно гріються. На 15А хустки витримає трохи більше хвилини, бо через 10-15 секунд палець не тримає температуру. Благо остигають швидко, тому для короткочасного навантаження цілком підійдуть. Все б нічого, але при спрацюванні захисту платня блокується і для розблокування необхідно подавати напругу на вихідні контакти. Це варіант явно не для шуруповерта. Отже, струм у 16А тримає, але мосфети дуже сильно гріються: 
Висновок:особисто моя думка така, що для електроінструменту відмінно підійде звичайна плата захисту без балансу (червона). Вона має високі робочі струми, оптимальну напругу відсікання в 2,5V, та й легко допрацьовується до конфігурації 4S (14,4V/16,8V). Я вважаю – це найоптимальніший вибір для переробки бюджетного шурику під літій.
Тепер по синій хустці. З плюсів – наявність балансування, але робочі струми все ж таки невеликі, 12А (24А) це для шурика з крутним моментом 15-25Нм дещо замало, особливо коли патрон вже майже стопорить при затягуванні шурупа. Та й напруга відсічення всього 2,7V, а це означає, що при сильному навантаженні частина ємності батареї залишиться незатребуваною, оскільки на високих струмах просадка напруги на банках пристойна, та й вони розраховані на 2,5V. І найбільший мінус - плата при спрацюванні захисту блокується, тому застосування в шуруповерт небажане. Синю хустку краще використовувати в якихось саморобках, але це знову ж таки, особисто моя думка.
Можливі схеми застосування або як переробити живлення шурика на літій:
Отже, як можна переробити харчування улюбленого шурика з NiCd на Li-Ion/Li-Pol? Ця тема вже досить заїжджена і рішення, в принципі, знайдено, але я коротко повторюся.
Для початку скажу лише одне – у бюджетних шуриках стоїть лише плата захисту від перезаряду/перерозряду/КЗ/високого навантажувального струму (аналог червоної плати, що оглядається). Жодного балансування там немає. Більше того, навіть у деяких брендових електроінструментах немає балансування. Це стосується всіх інструментів, де є горді написи «Зарядка за 30 хвилин». Так, вони заряджаються за півгодини, але відключення відбувається тоді, коли напруга на одній із банок досягне номіналу або спрацює плата захисту. Не важко здогадатися, що банки будуть заряджені не повністю, але різниця всього 5-10%, тому не так важливо. Головне запам'ятати, заряд із балансуванням триває, як мінімум, кілька годин. Тому постає питання, а воно вам треба?
Отже, найпоширеніший варіант виглядає так:
Мережеве ЗУ зі стабілізованим виходом 12,6V та обмеженням струму (1-2А) -> плата захисту ->
У результаті: дешево, швидко, прийнятно, надійно. Балансування гуляє залежно від стану банок (ємність та внутрішній опір). Цілком робочий варіант, але через деякий час розбалансування дасться взнаки за часом роботи.
Більш правильний варіант:
Мережеве ЗУ зі стабілізованим виходом 12,6V, обмеженням струму (1-2А) -> плата захисту з балансуванням -> 3 послідовно з'єднані акумулятори
У результаті: дорого, швидко/повільно, якісно, надійно. Балансування в нормі, ємність батареї максимальна
Отже, намагатимемося зробити на зразок другого варіанта, ось як можна зробити:
1) Li-Ion/Li-Pol акумулятори, плати захисту та спеціалізований зарядно-балансувальний пристрій (iCharger, iMax). Додатково доведеться вивести балансувальний роз'єм. Мінусів лише два – модельні зарядники недешеві, та й обслуговувати не дуже зручно. Плюси – високий струм заряду, високий струм балансування банок
2) Li-Ion/Li-Pol акумулятори, плата захисту з балансуванням, DC перетворювач з струмообмеженням, БП
3) Li-Ion/Li-Pol акумулятори, плата захисту без балансування (червона), DC перетворювач з струмообмеження, БП. З мінусів лише те, що з часом з'явиться розбаланс банок. Для мінімізації розбалансування перед переробкою шурика необхідно підігнати напругу до одного рівня і бажано брати банки з однієї партії.
Перший варіант пригодиться лише тим, хто має модельне ЗУ, але мені здається, якщо їм потрібно було, то вони вже давно переробили свій шурик. Другий та третій варіанти практично однакові та мають право на життя. Необхідно лише вибрати, що важливіше – швидкість чи ємність. Я вважаю, що найоптимальніший варіант – останній, але лише раз на кілька місяців потрібно балансувати банки.
Отже, вистачить балаканини, переходимо до ситуації. Оскільки я не маю шурика на NiCd акумуляторах, тому про переробку тільки на словах. Нам буде потрібно:
1) Джерело живлення:
Перший варіант. Блок живлення (БП) як мінімум на 14V або більше. Струм віддачі бажаний не менше 1А (в ідеалі близько 2-3А). Нам підійде блок живлення від ноутбуків/нетбуків, від зарядних пристроїв (вихід більше 14V), блоки для живлення світлодіодних стрічок, відеозаписуючої апаратури (DIY БП), наприклад: 
- Знижувальний DC/DC перетворювач з струмообмеженням та можливістю заряду літію, наприклад, або : 
- Другий варіант. Готові блоки живлення для шурик з токообмеженням і виходом 12,6V. Коштують недешево, як приклад із мого огляду шуруповерта MNT - : 
- третій варіант. : 
2) Плата захисту з балансиром або його. То струму бажано брати із запасом: 
Якщо використовуватиметься варіант без балансира, необхідно підпаяти балансувальний роз'єм. Це необхідно контролю напруги на банках, тобто. для оцінки розбалансування. І як ви розумієте, потрібно буде періодично заряджати батарею побаночно простим зарядним модулем TP4056, якщо почалося розбалансування. Тобто. раз на кілька місяців беремо хустку TP4056 і заряджаємо по черзі всі банки, які після закінчення заряду мають напругу нижче 4,18V. Цей модуль коректно відрубує заряд на фіксованому напрузі 4,2V. Ця процедура займе годину-півтори, натомість банки будуть більш-менш збалансовані.
Написано трохи сумбурно, але для тих, хто у танку:
Через кілька місяців ставимо на зарядку батарею шуруповерта. Після закінчення заряду дістаємо балансувальний хвостик та міряємо напругу на банках. Якщо виходить щось подібне до цього – 4,20V/4,18V/4,19V, то балансування, в принципі, не потрібне. Але якщо картина наступна – 4,20V/4,06V/4,14V, то беремо модуль TP4056 і дозаряджаємо по черзі дві банки до 4,2V. Іншого варіанту, окрім спеціалізованих зарядників-балансурів, я не бачу.
3) Високострумові акумулятори: 
Я вже раніше писав кілька невеликих оглядів про деякі з них – і . Ось основні моделі високострумових 18650 Li-Ion акумуляторів:
- Sanyo UR18650W2 1500mah (20А макс.)
- Sanyo UR18650RX 2000mah (20А макс.)
- Sanyo UR18650NSX 2500mah (20А макс.)
- Samsung INR18650-15L 1500mah (18А макс.)
- Samsung INR18650-20R 2000mah (22А макс.)
- Samsung INR18650-25R 2500mah (20А макс.)
- Samsung INR18650-30Q 3000mah (15А макс.)
- LG INR18650HB6 1500mah (30А макс.)
- LG INR18650HD2 2000mah (25А макс.)
- LG INR18650HD2C 2100mah (20А макс.)
- LG INR18650HE2 2500mah (20А макс.)
- LG INR18650HE4 2500mah (20А макс.)
- LG INR18650HG2 3000mah (20А макс.)
- SONY US18650VTC3 1600mah (30А макс.)
- SONY US18650VTC4 2100mah (30А макс.)
- SONY US18650VTC5 2600mah (30А макс.)
Я рекомендую перевірені часом дешеві Samsung INR18650-25R 2500mah (20А макс.), Samsung INR18650-30Q 3000mah (15А макс.) або LG INR18650HG2 3000mah (20А макс.). З іншими баночками особливо не стикався, але мій вибір - Samsung INR18650-30Q 3000mah. Лиж мав невеликий технологічний дефект і почали з'являтися фейки із заниженою струмовіддачею. Статтю про те, як відрізнити фейк від оригіналу, можу скинути, але трохи пізніше, потрібно пошукати її.
Як усе це господарство поєднати:
Та й кілька слів про з'єднання. Використовуємо якісні мідні багатожильні дроти пристойного перерізу. Це якісні акустичні або звичайні ШВВП/ПВС перерізом 0,5 або 0,75 мм2 з хозмагу (випаровуємо ізоляцію та отримуємо якісні проводочки різного кольору). Довжина з'єднувальних провідників має бути мінімальною. Акумулятори бажані з однієї партії. Перед з'єднанням бажано зарядити їх до однієї напруги, щоб якомога довше не було розбалансування. Паяння акумуляторів не становить нічого складного. Головне мати потужний паяльник (60-80Вт) та активний флюс (паяльна кислота, наприклад). Паяється на ура. Головне потім протерти місце паяння спиртом чи ацетоном. Самі акумулятори розміщуються в відсіку від старих NiCd банок. Розташовувати краще трикутником, мінус до плюсу або як у народі «вальтом», за аналогією з цим (один акум буде розташований навпаки), або трохи вище хороше пояснення (у розділі тестування): 
Так, що з'єднують акумулятори дроту, вийдуть короткими, отже, падіння дорогоцінної напруги в них під навантаженням буде мінімальним. Використовувати холдери на 3-4 акумулятори не рекомендую, вони не призначені для таких струмів. Побаночні та балансувальні провідники не такі важливі і можуть бути меншого перерізу. В ідеалі, акуми та плату захисту краще запхати в батарейний відсік, а знижуючий DC перетворювач окремо в док станцію. Світлодіодні індикатори заряду/зарядження можна замінити своїми і вивести на корпус докстанції. За бажання можна додати в батарейний модуль мінівольтметр, але це зайві гроші, бо загальна напруга на АКБ лише побічно скаже про залишкову ємність. Але якщо є бажання, то чому б і ні. Ось: 
Тепер прикинемо за цінами:
1) БП – від 5 до 7 доларів
2) DC/DC перетворювач – від 2 до 4 доларів
3) Плати захисту – від 5 до 6 доларів
4) Акумулятори - від 9 до 12 доларів (3-4 $ штучка)
Разом, загалом 15-20$ за переробку (зі знижками/купонами), чи 25$ без них.
Update 2, ще кілька способів переробки шурика:
Наступний варіант (підказали за коментарями, дякую I_R_Oі cartmannn):
Використовувати недорогі 2S-3S зарядні пристрої типу (це виробник того ж iMax B6) або всілякі копії B3/B3 AC/imax RC B3 () або ()
Оригінальний SkyRC e3 має зарядний струм на кожну банку 1,2А проти 0,8А у копій, повинен бути точний і надійний, але вдвічі дорожче за копії. Зовсім недорого можна купити на тому ж. Як я зрозумів за описом, він має 3 незалежні зарядні модулі, щось схоже на 3 модулів TP4056. Тобто. SkyRC e3 та його копії не мають балансування як такої, а просто заряджають банки до одного значення напруги (4,2V) одночасно, оскільки у них не виведено силових роз'ємів. В асортименті SkyRC є справді зарядно-балансувальні пристрої, наприклад, але струм балансування всього 200ma і коштує вже в районі 15-20 доларів, зате вміє заряджати ліфешки (LiFeP04) та струми заряду до 3А. Кому цікаво, можуть ознайомитися з модельним рядом.
Отже, для даного варіанта необхідно будь-який з перерахованих вище 2S-3S зарядних пристроїв, червона або аналогічна (без балансування) плата захисту та високострумові акумулятори: 
Як на мене, дуже хороший та економічний варіант, напевно, я зупинився б на ньому.
Ще один варіант, запропонований камрадом Volosaty:
Використовувати так званий «Чеський балансир»: 
Де він продається краще спитати у нього, я вперше про нього почув, :-). По струмах нічого не підкажу, але судячи з опису, йому необхідне джерело живлення, тому варіант не такий бюджетний, але як цікавий у плані зарядного струму. Ось посилання на . Отже, для цього варіанта необхідні: джерело живлення, червона або аналогічна (без балансування) плата захисту, «чеський балансир» та високострумові акумулятори.
Переваги:
Я вже раніше згадував про переваги літієвих джерел живлення (Li-Ion/Li-Pol) над нікелевими (NiCd). У нашому випадку порівняння віч-на-віч – типова батарея шурика з NiCd акумуляторів проти літієвої:
+ Висока щільність енергії. У типової нікелевої батареї 12S 14,4V 1300mah запасена енергія 14,4*1,3=18,72Wh, а у літієвої батареї 4S 18650 14,4V 3000mah - 14,4*3=43,2Wh
+ Відсутність ефекту пам'яті, тобто. можна заряджати їх у будь-який момент, не чекаючи повного розряду
+ менші габарити та вага при однакових параметрах з NiCd
+ швидкий час заряду (не бояться великих струмів заряду) та зрозуміла індикація
+ низький саморозряд
З мінусів Li-Ion можна відзначити лише:
- низька морозостійкість акумуляторів (бояться негативних температур)
- потрібне балансування банок при заряді та наявність захисту від перерозряду
Як бачимо, переваги літію очевидні, тому часто має сенс переробки харчування.
Висновок:оглядові хустки непогані, повинні підійти для будь-якого завдання. Якби у мене був шурик на NiCd банках, для переробки я вибрав би червону хустку, :-)…
Товар надано для написання огляду магазином. Огляд опубліковано відповідно до п.18 Правил сайту.
Має сенс. Перевагою є те, що вони мають велику електричну густину. В результаті, встановивши такий пристрій у корпус шуруповерта, ми зможемо досягти збільшення тривалості роботи інструменту у багато разів. Струм зарядки у літієвих акумуляторів високої потужності, особливо у нових модифікацій вона може досягати 1-2 С. Підзарядити такий прилад можна за 1 годину, при цьому не завищуючи рекомендовані виробником параметри і не псуючи якість виробу.
Як виглядають літієві акумулятори?
Більшість пристроїв з літію укладено в призматичний корпус, але деякі моделі мають циліндричну форму. У таких батареях застосовуються рулонні електроди та сепаратори. Корпус виготовляється з алюмінію або сталі. Позитивний полюс виходить на корпусну кришку.
У призматичних конфігураціях електроди мають вигляд прямокутних пластин. Для забезпечення безпеки в батареї передбачено пристрій, який виступає регулятором всіх процесів і розмикає електричний ланцюг за критичних ситуацій. Підвищена герметизація корпусу не дає витікати назовні електроліту і проникати всередину кисню та вологи.
Яких заходів слід дотримуватись, щоб не пошкодити літієвий акумулятор?
- В силу обмежень технології показник зарядженості літієвих акумуляторів не повинен бути вищим за 4,25-4,35 В. Розряд не повинен доходити до показника 2,5-2,7. Ця умова вказується у технічному паспорті для кожної конкретної моделі. При завищенні цих значень можна вивести пристрій з ладу. Застосовуються спеціальні контролери зарядки та розрядки, які зберігають напругу на літієвому осередку в межах норми. Переробка шуруповерта на літієвий акумулятор із контролером захистить пристрій від збою в роботі.
- Показник напруги літієвих акумуляторів кратний 3,7 (3,6). У Ni-Mh-моделей цей показник становить 1,2 В. Це явище зрозуміле. у літієвих пристроях зберігається на окремому осередку. Літієвий акумулятор 12 вольт ніколи не буде зібраний. Номінал становитиме 11,1 В (три послідовні осередки) або 14,8 В (чотири послідовні осередки). Крім цього, показник напруги літієвої комірки змінюється при роботі при повній зарядці на 4,25 В, а при повній розрядці - на 2,5 В. Показник напруги 3S (3 serial - три послідовні з'єднання) буде змінюватися при функціонуванні пристрою від 12,6 (4,2х3) до 7,5 (2,5х3). Для конфігурації 4S цей показник коливається від 16,8 до 10 В.
- Переробка шуруповерта на літієві акумулятори 18650 (переважна більшість виробів має саме цей розмір) вимагає врахування різниці в габаритах з Ni-Mh-осередками. Діаметр осередку 18650 дорівнює 18 мм, а висота становить 65 мм. Дуже важливо підрахувати, скільки комірок поміститься в корпусі. При цьому слід пам'ятати, що для моделі з потужністю 11,1 В вам знадобиться кількість комірок, кратна трьом. Для моделі з потужністю 14,8 В – чотирма. Ще повинен поміститися контролер та комутаційні дроти.
- Пристрій для заряджання акумулятора на основі літію відрізняється від пристосування для Ni-Mh-модифікацій.
У статті буде розглянуто, як відбувається переробка шуруповерта на літієві Інструмент укомплектований парою Ni-Mh-акумуляторних батарей з показником напруги 12 В та ємністю 2,6 Ач. Буде розглянуто переробку шуруповерта Hitachi. Акумулятори літію забезпечать приладу довготривалу службу.
Вибираємо номінальну напругу
Насамперед слід визначитися з вибором показника номіналу напруги для пристрою на основі літію. Вибір слід здійснити між 3S-моделлю (діапазон її напруги становить від 12,6 до 7,5 В) та 4S-Li-Ion-батареєю (діапазон напруги - від 16,8 до 10 В).
Переваги другого варіанта
Другий варіант є більш підходящим, тому що напруга в батареї досить швидко зменшується з максимального показника до мінімального (з 16,8 до 14,8 В). Для електричного мотора, чим, власне кажучи, і є шуруповерт, перевищення 2,8 не є критичною відміткою.
Найнижчий показник напруги у 3S-Li-Ion-модифікації. Він дорівнює 7,5, що є недостатнім для нормального функціонування електричного пристосування. Змонтувавши чотири конфігурації, ми збільшимо акумулятор.
Як визначитися з вибором літієвих осередків?
Щоб здійснити вибір осередків з урахуванням літію, слід намітити обмежувальні чинники. В даний час виробляються літієві пристрої з допустимим значенням навантаження струму 20-25 А.
Імпульсні значення струму (нетривалі, до 1-2 секунд) досягають 30-35 А. Конфігурація акумулятора не буде порушена.
Скільки осередків поміститься у корпус?
Зібрати 4S2P (чотири послідовні сполуки та дві паралельні) не вийде. Переробка шуруповерта на літієві акумулятори 18650 передбачає наявність восьми осередків. Як же їм вкластися о четвертій? На кожну комірку ляже максимальне навантаження струму.
Як визначити показник максимального струму у шуруповерті?
Переробка шуруповерта 12В на літієві акумулятори передбачає приєднання пристрою до лабораторного джерела живлення з показником максимального струму в 30 А. Регулятор обмежувача ставиться на максимальне значення. Створивши рівень напруги джерела живлення близьким до номінального показника майбутнього акумулятора, починаємо плавне натискання на курок. Струм, що споживається шуруповертом, підніметься до позначки 5 А. Тепер слід різко натиснути на курок. Це закоротить ланцюг живлення. Струм досягне потужності 20-30 А. Можливо, його показник був би набагато вищим, але потужність джерела живлення не дасть це зафіксувати. Це буде нетривалий струм навантаження при різкому натисканні на курок шуруповерта. Будь-яка модель такого пристрою відреагує аналогічно.
Далі слід затиснути наконечник шуруповерта лещатами і поспостерігати, до якого значення підвищиться струм споживання при режимі роботи, коли в шуруповерті спрацює тріскачка. Показник струму у разі зростає до 10-12 А.
Так можна визначитися із величиною струму навантаження. У цьому випадку він дорівнюватиме 5 А на холостому ходу і 30 А при різкому початку, а при максимальному навантаженні складе 12 А. Виробник повинен вибрати літієві осередки, номінальний показник струму навантаження яких становитиме 10-20 А, а імпульсний - 25-30 А.
Як вибрати контролер?
Отже, відбувається переробка шуруповерта на літієві акумулятори. Штатна зарядка для пристрою потрібна обов'язково. При виборі контролера врахуйте, що прилад повинен відповідати двом параметрам:
- показнику номінальної робочої напруги;
- показником номінального робочого струму.
З напругою все ясно: якщо батарея 11,1 В, то і контролер буде з такою ж напругою.
Поняття «номінальний робочий струм» передбачає пропускну спроможність захисту плати. Таким чином, контролер на 4 А розрахований на позначку струму 4 А, а за показника 8 А на нього лягає додаткове навантаження. В цьому випадку спрацює захисний пристрій. Усі ці технічні дані викладено у паспорті кожної модифікації контролера. При цьому одна модифікація може мати показник струму обмеження 30 А, а інша - 50 А. І обидва ці пристрої формально будуть придатні для функціонування. Також при створенні акумулятора літієвого є обмеження в габаритах. Тому слід придбати такий контролер, який вміститься в корпусі старої батареї.
Розбирання та складання
Переробка шуруповерта на літієві акумулятори включає наступні етапи:
- Слід розкрити старий акумулятор, відгвинтивши п'ять шурупів.
- Витягти з корпусу Ni-Mh-батарею. Буде помітно, що контактний майданчик, що входить у зачеплення з контактною групою шуруповерта, приварений до мінусового контакту однієї з Ni-Mh-осередків. Точки зварювання слід обрізати за допомогою інструменту з вмонтованим у нього відрізним каменем
- До контактів припаюються дроти, переріз яких не менше 2 мм 2 для силових висновків і 0,2 мм 2 для терморезистора. Контактний майданчик вклеюється в корпус акумулятора термоклеєм.
- За показником внутрішнього опору на вимірнику підбираються чотири осередки. Значення має бути одним і тим самим для всіх чотирьох приладів.
- Литиві осередки склеюються термоклеєм так, щоб вони розташовувалися в корпусі компактно.
- Зварювання осередків проводиться на верстаті для контактного зварювання за допомогою зварювальної стрічки з нікелю (показник її перерізу повинен дорівнювати 2Х10 мм).
Встановлення плати захисту
Цей етап може показати, наскільки полегшена конструкція акумулятора з літію. Вага пристрою Ni-Mh дорівнювала 536 р. Вага нового пристрою з літію дорівнює 199 г, що буде цілком відчутно. У вазі вдалося виграти 337 р. У цьому спостерігається збільшення енергетичної ємності.
Батарея монтується у корпус. Пустоти заповнюються м'яким матеріалом від упаковки.
Підключення до шуруповерта
- Різке натискання на курок провокує спрацювання захисного механізму струму. Але насправді такий захисний режим навряд чи буде потрібний при користуванні інструментом. Якщо не провокувати захист спеціально, то робота шуруповерта відрізнятиметься стабільністю.
- Наконечник слід затиснути в лещата. Потужність батареї вільно викликає спрацьовування тріскачки, яка обмежує збільшення кількості обертів кручення.
- шуруповерта розряджається на Показник струму розряду повинен дорівнювати 5 А.
- Акумулятор вставляється у штатне ЗП. Показник струму заряду при вимірі дорівнює 3 А, що допустимо для літієвих осередків. Для конфігурації LG INR18650HG2 максимальним струмом заряду стане 4 А, що зазначено у технічній характеристиці.
Скільки часу потрібно на заміну акумуляторів?
Переробка шуруповерта на літієві акумулятори триватиме приблизно дві години. Якщо буде здійснено перевірку всіх параметрів, то знадобиться 4 години.
Все можна зробити самостійно, без допомоги іншої людини. Але контактне зварювання та вибір акумуляторів без спеціалізованого обладнання не провести.
Чим ще можна тестувати ступінь зарядженості крім контролера?
Здійснено переробку шуруповерта на літієві акумулятори. Штатна зарядка, вбудована у корпус, є ідеальним варіантом. Але вартість контролера досить висока. Обійдеться пристрій в 30 доларів, що рівнозначно вартості самого акумулятора.
Щоб провести тестування рівня заряду акумулятора з літію на ходу, не застосовуючи зарядний пристрій, можна використовувати спеціальний індикатор RC helicopter lipo battery AKKU 2-6S AOK. Вартість приладу дуже низька. Він має аналогічний пристрої iMax6 роз'єм балансування та заряджання. До батареї пристрій підключається за допомогою перехідника. Цей пристрій для контролю рівня напруги є дуже зручним. Воно може виміряти від двох до шести з'єднаних між собою послідовно осередків з літію, а також видати сумарний показник або напругу кожного елемента окремо з граничною точністю.
Скільки коштуватиме заміна Ni-Mh на літієвий пристрій?
Яких грошових витрат вимагатиме переробка шуруповерта на літієвий акумулятор?
Ціна на такий пристрій складається з вартості кількох складових:
- конфігурація 4S-акумулятора на основі літію коштує 2200;
- купівля контролера для зарядки та розрядки плюс балансира коштує 1240 р.;
- вартість зварювальної роботи та складання складає 800 р.р.
Виходить, що літієвий акумулятор, зроблений своїми руками, коштує 4240 р.
Для порівняння візьмемо аналогічну конфігурацію із літію фабричного виробництва. Наприклад, пристрій Makita 194065-3 призначений для шуруповерта. Воно має аналогічні параметри. Вартість такого приладу складає 6500 грн. Виходить, що переробка шуруповерта на літієві акумулятори заощаджує 2300 грн.
Вартість нового шуруповерта приблизно на 70% складається із вартості акумулятора до нього. Тому не дивно, коли зіткнувшись із виходом з ладу акумулятора, ми ставимо собі питання – що далі? Купувати новий акумулятор або шуруповерт, а може, є можливість зробити ремонт акумулятора шуруповерт своїми руками і продовжити роботу вже звичним інструментом?
У цій статті, яку умовно розділимо на три частини, ми розглянемо: види акумуляторів, які застосовують у шуруповертах (ч.1), їх можливі причини виходу з ладу (ч.2) та доступні способи ремонту (ч.3).
Акумулятор шуруповерта: конструкція та види
Слід зазначити, що незалежно від марки шуруповерта та країни-виробника акумулятори мають ідентичну будову. Зібраний акумуляторний блок має такий вигляд.
Якщо ми його розберемо, побачимо, що він зібраний з невеликих елементів, які зібрані послідовно. А зі шкільного курсу фізики ми знаємо, що елементи, що мають послідовну сполуку, злагоджують свої потенціали.
Примітка. Сума кожного елемента живлення дає нам підсумкову напругу на контактах акумуляторної батареї.
Набірні частини або банки, як правило, мають стандартний розмір і напругу, відрізняються вони тільки ємністю. Місткість акумулятора вимірюється в А/год і вказується на елементі (зображено нижче).
Для компонування акумуляторів шуруповертів застосовують такі види елементів:
- нікель – кадмієві (Ni – Cd) батареї, з номінальною напругою на «банках» 1,2V;
- нікель-метал-гідридний (Ni-MH), напруга на елементах – 1,2V;
- літій-іонний (Li-Ion), з напругою – 3,6V.
Розглянемо докладніше переваги та недоліки кожного виду.
- Найпоширеніший вид через низьку вартість;
- Не страшні низькі температури, наприклад Li-Ion батареям;
- Зберігається у розрядженому стані, при цьому зберігає свої характеристики.
- Виробляється лише у країнах «третього світу», зважаючи на токсичність при виробництві;
- Ефект пам'яті;
- Саморозряд;
- Маленька ємність;
- Мінімальна кількість циклів заряд/розряд, отже, довго не «живуть» при інтенсивному використанні.
- Екологічно чисте виробництво, є можливість придбати фірмовий високоякісний акумулятор;
- Низький ефект пам'яті;
- Низький саморозряд;
- Велика ємність порівняно з Ni - Cd;
- Більша кількість циклів заряд/розряд.
- Ціна;
- Втрачає частину характеристик при тривалому зберіганні в розрядженому стані;
- За низьких температур довго не «живе».
- Немає ефекту пам'яті;
- Майже відсутня саморозряд;
- Висока ємність акумулятора;
- Кількість циклів заряд/розряд у рази більша, ніж у попередніх типів акумуляторів;
- Для набору необхідної напруги необхідно менше «банок», що суттєво зменшує вагу та габарити акумулятора.
- Висока ціна майже в 3 рази в порівнянні з нікель - кадмієвим;
- Через роки відбувається істотна втрата ємності, т.к. Li розкладається.
З елементами ми познайомилися, перейдемо до інших елементів акумулятора шуруповерта. Розбирання блоку, наприклад, для ремонту акумулятора шуруповерта Hitachi (зображено нижче), дуже проста – відкручуємо шурупи по периметру та роз'єднуємо корпус.
Корпус має чотири контакти:
- Два силові, «+» і «-» для заряду/розряду;
- Верхній керуючий він включений через термодатчик (термістор). Термістор необхідний захисту батарей, він відключає чи обмежує струм заряду при перевищенні певної температури елементів (зазвичай, у діапазоні 50 - 600С). Нагрів відбувається через великі струми при форсованому заряді, так звана «швидка» зарядка;
- Так званий "сервісний" контакт, який включений через опір 9Ком. Він використовується для складних зарядних станцій, які вирівнюють заряд всіх елементів акумулятора. У побуті такі станції ні до чого, через їхню високу вартість.
Ось, власне, і вся конструкція акумулятора. Нижче наведено відео про те, як розібрати блок.
Визначення несправності
З призначенням елементів конструкції акумулятора розібралися, тепер розглянемо як визначити несправність, це ч.2 ремонту акумулятора шуруповерта. Відразу зауважимо, що всі елементи разом вийти з ладу не можуть, а оскільки ланцюг у нас послідовний, при виході одного елемента – не працює весь ланцюг. Отже, наше завдання визначити, де в нас у ланцюзі найслабша ланка.
Для цього нам буде необхідний мультиметр, і для другого способу пошуку несправності лампа на 12В, якщо акумулятор на шуруповерт теж 12 вольтової. Порядок дій наступний:
Ставимо акумулятор на зарядку, чекаємо сигналу про повний заряд.
Розбираємо корпус та міряємо на кожній банці акумулятора. Для Ni – Cd у нас має бути 1,2 – 1,4В, у літієвих – 3,6/3,8В.
Відзначайте всі «банки», в яких напруга менша за номінальну. Наприклад, більшість елементів Ni - Cd напруга 1,3В, але в однієї чи кількох - 1,2/1,1В.
Збираємо акумулятор і працюємо до помітної втрати потужності.
Знімаємо, розбираємо та міряємо падіння напруги на «банках» акумулятора. На зазначених елементах "просідання" напруги буде більше, ніж на інших. Наприклад, ними вже не 1,2В, а 1,0В або ще нижче.
Примітка. Різниця між елементами в акумуляторній батареї в 0,5 - 0,7В вважається суттєвою, це означає, що елемент стає непридатним.
Таким чином, ми знайшли кандидати на «реанімацію» чи «ампутацію» та заміну на нові елементи.
Якщо Ваш шуруповерт працює від напруги 12 або 13В, можна зробити пошук більш простим методом. Повністю заряджений акумулятор розбираємо і до контактів "+" і "-" підключаємо 12 вольтову лампу. Лампа буде навантаженням і розряджатиме акумулятор. Далі проводимо виміри на елементах батареї, там, де найсильніше падіння напруги, там і слабка ланка.
Є й інші способи, замість лампи можна підібрати опір, але для цього вже необхідні ази електротехніки, та й сумнівно, що резистор з необхідним опором був би під рукою.
Інші несправності дуже рідко трапляються. Наприклад, втрата контакту в місцях паяння батарей або силових контактах блоку, виходу з ладу термістора. Ця проблема більше властива підробкам. Зважаючи на рідкість, загострювати увагу не будемо, обмежимося елементами батареї.
Із «проблемними» елементами розібралися, необхідно ремонтувати. Як відремонтувати акумулятор шуруповерта? Взагалі для ремонту є 2 способи, якщо так можна висловитися. Це відновлення та заміна елементів, які стали непридатними.
Чи можна «реанімувати» елементи та як?
Приступимо до ч.3 ремонту акумулятора шуруповерта і відразу обмовимося, що поняття «реанімація» для літій - іонних батарей не застосовується. Ефекту пам'яті в них немає, швидше за все, відбулося розкладання літію, а з цим уже нічого не вдієш. У таких акумуляторах необхідно з'ясувати, у чому причина несправності: сам елемент чи схема керування. Тут два варіанти:
- змінюємо схему управління від іншої, але аналогічної нашої, батареї, якщо допомогло - знаходимо заміну та міняємо;
- подати 4V на елемент зі струмом приблизно 200мА, для цього необхідно регульований зарядний пристрій. Якщо напруга на елементі зростає до 3,6V - елемент справний, проблема в інших елементах або у схемі управління.
Відновлювальний ремонт акумулятора шуруповерта доступний переважно для Ni - Cd батарей, але вони, як правило, найпоширеніші в побутових шуруповертах.
Отже, як реанімувати акумулятор шуруповерта? Існує два види «реанімації» для цих видів акумуляторів:
- Метод ущільнення або стиснення (він спрацює в тих випадках, коли електроліт все ще є, але втрачено об'єм);
- «Прошивка» напругою і струмом більшим від номінального. Цей спосіб дозволяє усунути ефект пам'яті, і хоч і не повністю, але відновити втрачену ємність.
Цей спосіб наведено нижче на відео.
Примітка. Як правило, у нікель – кадмієвій батареї основна причина втрати ємності – википання електроліту, і якщо його критично мало – жодна «прошивка» не допоможе.
Цей спосіб, якщо його результат буде позитивним, не вирішить проблему виходу з експлуатації елементів. Швидше він лише відстрочить заміну тих, хто прийшов у непридатність, і надалі все одно знадобиться ремонт акумулятора шуруповерта Макіта або будь-якого іншого.
Ремонт та заміна елементів акумулятора шуруповерта
Більш дієвий спосіб ремонту акумуляторів для шуруповерта – заміна елементів, які визначені нами як несправні.
Для здійснення ремонту нам необхідний або акумулятор - "донор", в якому частина елементів справна або нові "банки". Придбати їх не важко, навіть в інтернеті Ви з легкістю знайдете з десяток магазинів, які готові вислати ці елементи поштою. Ціна особливо не кусається, наприклад нікель-кадмієвий елемент ємністю в 2000 мА/год коштує близько 100 рублів.
Примітка. Купуючи новий елемент, слідкуйте за тим, щоб його ємність та габарити збігалися з рідними елементами.
Також нам знадобиться паяльник, малокорозійний флюс (бажано спиртовий флюс на каніфолі) та олово. Про точкове зварювання не говоримо, тому що для разового ремонту акумулятора навряд чи є потреба його купувати або збирати.
У самій заміні нічого складного немає, тим більше якщо хоч якийсь досвід у пайку є. На фото досить детально все зображено, обрізаємо несправний елемент, замість нього запаюємо новий.
Необхідно відзначити кілька нюансів:
- при паянні паяльником, намагайтеся паяти швидко, так щоб акумулятор не нагрівався, т.к. ризикуєте зіпсувати його;
- при можливості з'єднання реалізуйте за допомогою рідних пластин, або використовуйте таких же розмірів мідні, це важливо тому, що струми зарядки великі і при неправильному перерізі з'єднувальних проводів вони будуть грітися, відповідно спрацьовуватиме захист термістора;
- ні в якому разі не переплутайте плюс батареї з мінусом – з'єднання послідовне, значить, мінус попередньої банки йде на плюс нової банки, а мінус нової – на плюс наступній.
Після того, як спаяли нові елементи, необхідно вирівнювання потенціалів на «банках», оскільки вони різні. Проводимо цикл заряд/розряд: ставимо заряджатися на всю ніч, даємо добу на охолодження та міряємо напругу на елементах. Якщо ми все зробили правильно, картина буде приблизно такою: на всіх елементах однаковий показник мультиметра в межах 1,3В.
Далі приступаємо до розряду батареї, вставляємо акумулятор в шуруповерт і навантажуємо його "на повну". Головне шкодуйте сам шуруповерт, інакше доведеться ремонтувати його. Доводимо до повного розряду. Цю процедуру повторюємо ще двічі, тобто. заряджаємо і повністю розряджаємо.
Слід зазначити, що процедуру стирання ефекту пам'яті слід проводити раз на три місяці. Проводиться за аналогією вищеописаного тренування.
Така не дуже хитра процедура продовжить роботу Вашого шуруповерта, принаймні доти, доки його самого не доведеться міняти на новий
"Скільки буде коштувати поміняти старі нікелеві акумулятори на літій-іонні в моєму шуруповерті", - це, мабуть, одне з найпопулярніших питань, які можна почути від наших клієнтів.
І справді, проблема досить поширена. У багатьох знайдеться старий акумуляторний шуруповерт (гайковерт, перфоратор, лобзик, триммер і т.д.) в якому штатні акумулятори вийшли з ладу, а нові купити або немає можливості, тому що вони можуть бути зняті з продажу або просто не хочеться витрачатися на свідомо застарілу технологію, а хочеться відразу замінити Ni-Mh акумулятори на Li-Ion і дати, найчастіше, дорогому та якісному електроінструменту друге життя.
Причин для такого бажання справді безліч:
- перша, і основна, це те, що Li-Ion акумулятори мають набагато більшу електричну щільність, ніж Ni-Mh батареї.
Простіше кажучи, при однаковій вазі, Li-Ion акумулятор матиме більшу електричну ємність ніж Ni-Mh. Відповідно, встановивши в старий корпус Li-ion акумулятори, ми отримуємо набагато більш тривалий час роботи інструменту.
Струм заряду у високопотужних Li-ion акумуляторів, особливо у свіжих моделей, може досягати значень 1С - 2С (одноразове або дворазове значення ємності).
Тобто. такий акумулятор можна зарядити за 1 - 0,5 години, при цьому не перевищивши рекомендовані виробником параметри і, відповідно, не знижуючи термін служби акумулятора.
Але й зупиняючих чинників для виконання такого задуму достатньо:
- Через технологічні обмеження Li-ion акумулятори не можуть бути заряджені понад 4,25-4,35В і розряджені нижче ніж 2,5-2,7В (вказується в технічних характеристиках для кожного конкретного акумулятора). У разі перевищення цих значень ви можете пошкодити акумулятор і вивести його з ладу. Для захисту Li-Ion акумулятора використовуються спеціальні контролери заряду-розряду, які тримають напругу на комірці Li-Ion в дозволених межах. Тобто, крім самих акумуляторів, вам знадобиться ще й контролер заряду-розряду.
- Напруга Li-ion акумуляторних батарей завжди кратна 3,7В (3,6В) у той час як у Ni-Mh батарей вона кратна 1,2В. Це пов'язано з номінальною напругою (величина напруги, яка тримається на Li-Ion акумуляторі досить тривалий час у середині вольт-амперної характеристики розрядної кривої) на окремому осередку. У Li-ion акумуляторів ця напруга дорівнює 3,7В, у Ni-Mh - 1,2В. Тому ви ніколи не зможете зібрати з Li-Ion акумуляторів 12В батарею. У номіналі вона може бути 11,1В (3 послідовно) або 14,8В (4 послідовно). Більше того, напруга Li-Ion осередку змінюється в процесі роботи від повністю зарядженого-4,25 до повністю розрядженого -2,5В. Таким чином, напруга 3S (3 serial - 3 послідовні з'єднання) акумуляторної батареї буде змінюватися в процесі роботи від 12,6В (4,2х3) до 7.5В (2.5х3). Для 4S батареї - від 16,8 до 10В.
- Li-Ion акумулятор типорозміру 18650, а 99 відсотків усіх Li-Ion акумуляторних батарей складаються з осередків типорозміру 18650, має відмінні габаритні розміри від Ni-Mh осередків. Габарит осередку 18650 становить 18 мм у діаметрі та 65 мм у висоту. Важливо "прикинути" скільки Li-Ion осередків влізуть у ваш корпус. При цьому треба розуміти, що для акумулятора 11,1В вам знадобиться кількість Li-ion комірок кратна 3. Для батареї в 14,8В - чотири. При цьому має залишитися місце для розміщення контролера заряду-розряду та комутаційних проводів.
- Зарядний пристрій для Li-ion акумуляторів відрізняється від зарядного пристрою для Ni-Mh акумуляторів. Заради справедливості, треба зазначити, що ЗУ, що поставляються з багатьма шуруповертами, є універсальними ЗУ і можуть заряджати як NI-Cd, Ni-Mh так і Li-ion батареї. Переконайтеся в тому, що ваше ЗУ має таку можливість.
- Вартість Li-ion акумуляторів. а вона, в порівнянні з Ni-Mh акумуляторами, може відрізнятися в рази.
Якщо все вищесказане вас не відлякало, то розглянемо приклад процесу виготовлення Li-Ion акумуляторної батареї замість Ni-Mh акумулятора від гайковерта DEWALT DC840.
Цей гайковерт комплектується двома Ni-Mh акумуляторними батареями напругою 12В ємністю 2,6Ач.
Спочатку ми визначимося з вибором номінальної напруги для нашої Li-ion акумуляторної батареї.
Вибір коштує між 3S Li-ion батареєю з діапазоном напруги 12,6В - 7,5В і 4S Li-Ion батареєю з діапазоном напруги 16,8В - 10В.
Ми зупинимося на другому варіанті, оскільки:
а) Напруга на батареї досить швидко опускається з максимальної до номінальної, тобто. з 16,8В до 14,8В, а для електромотора, чим власне кажучи і є гайковерт, перевищення 2,8В не є критичним.
б) Мінімальна напруга у 3S Li-Ion батареї становитиме 7,5В, що дуже мало для нормальної роботи електроінструменту. І ККД у 4S батареї в даному випадку буде вищим, ніж ККД 3S Li-Ion акумулятора.
в) Встановивши 4 Li-ion комірки, ми тим самим підвищимо електричну ємність нашого акумулятора.
Отже, з 1-м пунктом розібралися: робимо 4S (14,8В) Li-Ion акумуляторну батарею.
Друге. Визначаємось із вибором Li-ion осередків.
Для цього нам треба визначити обмежуючі фактори.
У разі виготовлення Li-Ion акумулятора для електроінструменту основним обмеженням є максимальний струм навантаження. В даний час існують Li-Ion акумулятори з допустимим номінальним (тривалим) струмом навантаження 20-25А. Імпульсні (короткочасні, до 1-2сек) значення струму навантаження можуть досягати 30-35А. При цьому ви не порушите структуру акумулятора.
У наш корпус від старого Ni-Mh акумулятора може комфортно влізти до 6 Li-Ion осередків 18650. Відповідно ми не можемо зібрати 4S2P (4 послідовні з'єднання та 2 паралельні) Li-ion батарею, для якої знадобиться 8 осередків, а повинні вкластися в 4 осередки. . Природно, що в цьому випадку кожна з осередків повинна "тримати" одноразову величину максимального струму навантаження у всьому діапазоні режимів роботи електроінструменту.
Визначаємо максимальний струм, що протікає в акумуляторі у процесі роботи гайковерта.
На відео нижче видно, що ми приєднали гайковерт до лабораторного джерела живлення (ІП) з максимальним струмом 30А. Регулятор обмежувача максимального струму виставляємо максимально можливе значення. Виставивши напругу ІП близьку до номінальної напруги нашої майбутньої акумуляторної батареї, ми починаємо плавно натискати на курок. Струм, що споживається гайковертом. піднімається до 5А.
Тепер натиснемо на курок дуже різко, тим самим ми, практично, "закорочуємо" ланцюг живлення. Струм імпульсно злітає до 20 - 30А. Можливо, він і злетів би і вище, але потужність ІП не дозволяє цього побачити. Треба розуміти, що це буде короткочасний струм навантаження у разі різкого натискання на курок гайковерта. І будь-який шуруповерт/що що завгодно має електродвигун поводитиметься саме таким чином. Саме тому смішно чути твердження покупців, мовляв, у вас неробочі контролери і погані акумулятори, тому, що, бачити, мій шуруповерт споживає всього 4А, - я вимірював, - і я взяв акумулятори Samsung 22F з ємністю 2200мАч струмом у 3А) і контролер на 8А і в мене нічого не працює... А незахищені Li-ion акумулятори та контролери обміну/поверненню не підлягають. Тут, на мою думку, все зрозуміло... Незнання законів не звільняє від відповідальності...
Тепер затиснемо наконечник гайковерта в зафіксовані лещата і подивимося до якого значення підвищуватиметься струм споживання при режимах роботи, коли в гайковерті спрацьовує тріскачка. Розмір струму підскакує до 10-12А.
На цьому етапі ми визначилися із величиною струму навантаження. У нашому випадку вона становитиме: на холостому ходу 5А, при різкому старті 30А, при максимальному навантаженні - 12А. Відповідно. ми вибираємо Li-ion осередки з номінальним струмом навантаження 10-20А та імпульсним у 25-30А.
Нам підійдуть моделі Li-ion акумуляторів (в наявності, на момент написання статті): 18650 2000мАг LG INR18650HD2 3,7В 25A , 18650 2500мАч LG ICR18650HE4 3,7В 20A 5, 2 6В 30A, 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3, 7В 20A.
Ми зупинилися на 18650 3000мАг LG INR18650HG2 3,7В 20A для забезпечення максимальної ємності.
Вибір контролера (плати захисту від перерозряду-перезаряду).
Контролер повинен задовольняти двом параметрам:
Номінальній робочій напрузі (у нашому випадку 14,8В)
номінальному робочому струму.
З напругою зрозуміло: якщо батарея на 14,8В те й контролер повинен бути на 14.8В, якщо батарея на 11,1В те й контролер слід вибирати з номінальною напругою в 11,1В.
Параметр "номінальний робочий струм" визначає "пропускну спроможність" плати захисту. Тобто. контролер на 4А розрахований струм у 4А і за 8А в нього спрацює захист від навантаження. Контролер на 16А номінального навантаження "йтиме на захист" при 30±10А. Всі ці параметри вказані на вкладці "Характеристики" кожної конкретної моделі контролера.
При цьому, в одного екземпляра контролера струм обмеження може дорівнювати 30А а в іншого 50А. І обидва ці контролери будуть формально справні. Але ми обмежені ще й у габаритах, тому контролер слід вибирати таким чином, щоб він заліз у ваш корпус від старої батареї.
Виходячи з вищеописаних умов, ми вибрали плату захисту для 14,8В батареї моделі HCX-D177 зі значенням номінального робочого струму 16А і пороговим значенням максимального струму 30±10А.
Отже, ми визначилися з комплектуючими для Li-ion акумуляторної батареї. З ЗУ проблем не виникло, оскільки воно розраховане на роботу як з Ni-Mh, так і з Li-ion акумуляторами.
Плюс до того, за умови, що ми ставимо контролер заряду, ми застраховані від перезаряду нашої батареї.
Приступаємо до процесу розбирання-складання.
Розкриваємо старий акумулятор, відгвинчуючи 5 шурупів.
Дістаємо стару Ni-Mh батарею
Видно, що контактний майданчик, що входить у зачеплення з контактною групою гайковерта, приварений до площини мінусового контакту одного з Ni-Mh осередків.
Відрізаємо точки зварювання за допомогою багатофункціонального інструменту DREMEL 4000 із встановленим відрізним каменем. В результаті у нас залишається безпосередньо контактна група від акумулятора.
Припаюємо до кокнтакт проводи з перетином не менше 2мм2 для силових висновків і 0,2мм2 для підключення терморезистора і вклеюємо контактний майданчик в корпус акумулятора за допомогою термоклею.
Підбираємо 4 осередки LG INR18650HG2 3000мАч за внутрішнім опором на вимірювачі внутрішнього опору акумуляторів. Його значення має бути однаковим для всіх чотирьох акумуляторів нашої батареї.
Li-Ion осередки LG INR18650HG2 склеюємо термоклеєм таким чином, щоб забезпечити максимально зручне розташування в корпусі.
Зварювання осередків виробляємо на верстаті для контактного зварювання за допомогою нікелевої зварювальної стрічки з перетином 2х10мм.
Встановлюємо плату захисту.
На цьому етапі ми вже можемо оцінити, наскільки ми полегшили вагу нашої батареї.
Вага старих Ni-Mh акумуляторів складала 536 гр. Вага нової Li-Ion батареї дорівнює 199гр. Таким чином, виграш у вазі становить 337 гр, що досить відчутно у процесі роботи. При цьому, енергетична ємність у нас збільшується з 31,2 Вт * год (12 В * 2,6 Ач) в оригінальній Ni-Mh батареї до 44,4 Вт * год (14,8 В * 3 Ач)
Встановлюємо батарею у корпус. Порожнечі заповнюємо м'яким пакувальним матеріалом.
Батарея готова
Підключаємо її до нашого гайковерта.
На відео продемонстровано, що при різкому натисканні на курок спрацьовує захист струму у нашої плати захисту. Але в реальних умовах такий режим використовуватиметься, швидше за все, не буде. Якщо спеціально не намагатися досягти спрацьовування захисту, то гайковерт поводиться абсолютно прогнозовано.
Затискаємо наконечник у губки лещат. Як і очікувалося, потужності батареї вистачає з лишком для спрацьовування тріскачки, що обмежує зусилля крутіння.
Розряджаємо Li-ion батарею нашого гайковерта на електронному навантаженні. Струм розряду виставляємо 5А. Графік розряду подано на ілюстрації нижче.
Вставляємо акумулятор у штатне ЗП. Струм заряду, при вимірі, становив 3А, що вкладається в допустимі значення струму заряду для даних Li-ion осередків (для LG INR18650HG2 максимальний струм заряду становить 4А, що зазначено на вкладці Характеристики).
За часом, робота із заміни Ni-Mh акумуляторів на Li-Ion акумулятори зайняла близько 2 годин (з перевіркою всіх параметрів на устаткуванні - близько 4 годин). В принципі, все це можна зробити і самому "на коліні", але контактне зварювання та підбір акумуляторів без спеціального обладнання зробити неможливо.
Вартість заміни Ni-Mh акумулятора на Li-Ion.
Подивимося, що у нас виходить за вартістю:
- Вартість 4ех Li-ion акумуляторів 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A, на момент написання статті, становить 4 х 550руб = 2200руб
- Вартість контролера заряду розряду з балансиром HCX-D177 складає 1240руб
- вартість роботи зі зварювання та збирання дорівнює 800руб
Отже, виходить, що саморобна Li-ion батарея 14,8В 3Ач коштує 4240руб
Знайдемо аналогічну Li-Ion батарею заводського виконання для будь-якого іншого шуруповерта. Акумулятор Makita 194065-3 має ідентичні параметри.
На момент написання статті такий акумулятор коштував від 5500 руб. до 6500 руб.
Виходить, що пряма економія становить 1300 до 2300 руб. І, при цьому, не слід забувати, що батарею, яку ми зробили, купити неможливо в принципі!
Компанія Запас Потужності виконує роботи з переробки Ni-Mh акумуляторів від шуруповертів на Li-Ion. Вартість ви можете вважати самі аналогічно тому, як ми зробили це вище, тобто сумарна вартість акумуляторів, контролера та вартості роботи.
Гарантія на послуги, що надаються, становить 6 міс. Гарантія надається лише в тому випадку, якщо роботи проводилися з використанням наших комплектуючих.
PS. Окреме спасибі за наданий піддослідний гайковерт та моральну підтримку:) компанії