Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 14 В
При переделке шуруповертов разной мощности и фонариков с Ni-Cd на Li-ion, чаще используют аккумуляторы форм фактор 18650. Они легко встают в контейнер или гнездо, так как вместо двух-трех родных устанавливают один литиевый. Переделка АКБ шуруповерта должна вестись с учетом особенностей литиевых аккумуляторов на 18650.
Этот вид источников энергии не переносит глубокий разряд и излишний заряд. Значит, необходимо использовать платы управления величиной напряжения. Так как каждая батарея имеет свой характер, их заряд корректируется балансиром. Смысл переделки шуруповерта с напряжением на 14,4 В заключен в создании прибора с использованием литиевых аккумуляторов для облегчения ручного инструмента и повышения его работоспособности. Больше всего для этих целей подходят литиевые аккумуляторы 18650.
При подборе комплектующих, следует учесть, пусковой ток шуруповерта высок, необходимо выбрать соответствующий BMS на нужное количество банок и не менее чем на 30 А. Для переделки зарядки шуруповерта на литиевый аккумулятор необходимо запастись хорошим паяльником, не кислотным флюсом и толстыми проводами для выполнения перемычек.
Комплектация:
- Литий-ионные банки в количестве 4 шт.
- Контроллер li-ion аккумулятора на 4 банки, хорошо подходит CF-4S30A-A. В нее встроен балансир, контролирующий заряд каждого элемента.
- Термоклей, флюс для паяния ТАГС, припой.
- Термостойкий скотч;
- Соединительные перемычки или толстый провод в изоляции сечением не менее 0,75 квадрата, порезанный для мостиков.
Порядок работы по переделке шуруповерта под 18650:
- Разобрать корпус и извлечь из контейнера связку из 12 Ni-Cd элементов.
- Убрать гирлянду, оставив разъем с выводами «+» и «-» . Вместо термодатчика установится термопара от контроллера.
- Спаять сборку, учитывая, что нельзя использовать кислоту, только нейтральный флюс и чистый припой. В период соединения нельзя разогревать крышки. Работать точечно.
- Подключить балансировочные точки к контроллеру, согласно схеме. На плате разъемы предусмотрены.
- Соединить сборку с выводами плюса и минуса.
- Проверить работоспособность схемы. Если все работает, собранную АКБ, контроллер разместить в гнезде, закрепить с помощью герметика.
Если ЗУ не универсальное, потребуется дополнительная переделка. Шуруповерты на 12 V с универсальным зарядным устройством собирают так же, но используется защитная схема подключения 3х18650 3,7 В на литиевые аккумуляторы. Точно так же переделывается отвертка с использованием комплекта АКБ 18650 в количестве 2 элементов.
Как заряжать аккумулятор, правила
Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.
Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.
С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.
Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?
Не разряжать полностью
Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.
Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца
Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?
Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.
Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки
Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки
Хранение с небольшим зарядом
Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.
Заряжать только оригинальной зарядкой
Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:
- Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
- Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.
Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.
Не перегревать аккумулятор при зарядке
Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.
Конструкция аккумулятора шуруповерта и виды «банок»
Все аккумуляторы для шуруповертов независимо от страны производителя и марки устроены одинаково. Внутри АКБ элементы питания установлены в ряд. Конечное напряжение создается суммированием напряжения каждой банки. Каждая из них имеет одинаковое напряжение и размеры. Различие в мощности.
У батареи имеются следующие контакты:
- 3 силовых – для зарядки и разрядки.
- Управляющий. Он соединен с термодатчиком, который встроен в аккумулятор и защищает зарядное устройство от перегрева.
- Сервисный. Служит для выравнивания заряда во всех элементах.
Производители оснащают свою продукцию разными аккумуляторами с различными накопительными элементами. Самые распространенные – никель-кадмиевые (Ni-Cd) напряжением 1.2 В. Они работают при низких температурах, недорого стоят, могут храниться в разряженном состоянии.
Из недостатков отмечают:
- малую емкость;
- сохранение «эффекта памяти»;
- саморазрядку.
Их изготавливают в странах третьего мира, поэтому производство считают вредным. При постоянном применении быстро выходят из строя.
Есть никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы напряжением 1.2 В. К их плюсам можно отнести:
- высокое качество изготовления;
- низкий «эффект памяти»;
- слабую способность к саморазрядке;
- значительную емкость;
- наличие большого количества циклов.
Но стоят они дорого. Если их долго хранить разряженными, они теряют часть характеристик. Не могут длительное время работать при низкой температуре.
Элементы питания в аккумуляторе называются «банками»
У литий-ионных батарей (Li-Ion) напряжением 3.7 В свои преимущества:
- нет «эффекта памяти» и саморазряда;
- обладают существенной емкостью;
- имеют большое количество циклов заряда и разряда.
Чтобы создать нужное напряжение потребуется немного батарей, это уменьшает вес и размер аккумулятора. Есть и минусы:
- дороговизна;
- емкость из-за разложения лития через 3 года теряется.
Аккумулятор – это источник постоянного тока, в котором в результате химической реакции получается электрическая энергия. Ее он отдает в цепь. При зарядке ток течет в обратную сторону, заряжая накопитель.
Диагностика неисправностей АКБ
Подозревать неисправность батареи шуруповерта или проводить ее восстановление нужно не сразу, а сначала попробовать заменить ее на вторую из комплекта, прежде зарядив ее как следует. Если шуруповерт вращается плохо, то это может быть вызвано поломками в его механике (мотор или редуктор). В случае сомнений нужно заменить блок питания, если есть такая возможность. Если все указывает на аккумулятор, то тогда можно приступать к его диагностике и восстановлению.
Прежде всего нужно выяснить тип батареи. Это написано на ее корпусе и от этого зависит возможность восстановления. Также должно быть указано номинальное напряжение. Оно обычно лежит в пределах 14 … 19 В. Затем, не разбирая корпус блока аккумуляторов, проводят его проверку. Для этого можно использовать два метода:
- Проверка мультиметром;
- Проверка нагрузкой.
Метод мультиметра
Мультиметр может быть использован в двух режимах: измерения напряжения и измерения тока. Если есть два прибора, то это еще лучше, не потребуется делать лишних переключений.
Схема измерений показана ниже:
Один мультиметр переключается в режим измерения напряжения (вольтметр), другой – в режим измерения тока (амперметр). Если прибор только один, то вместо амперметра придется использовать просто провод. Провода от аккумулятора к вольтметру могут быть тонкими, а провода от источника питания к батарее – потолще, но не стоит слишком увлекаться, в конце-концов для всей цепи подойдут провода 0.5 сечением мм.кв.
Если напряжение на батарее в норме, но ток заряда мал, значительно меньше одного ампера, то для Ni-Cd аккумулятора это может означать неисправность одного из элементов батареи. Восстановление аккумулятора шуруповерта здесь отменяется, нужен ремонт. Для Li-ion это означает, что либо он в норме, либо также неисправность одного из элементов.
Пусть Ni-Cd аккумулятор имеет номинальное напряжение 18 Вольт. Тогда легко узнать, сколько внутри элементов, не открывая корпуса. Зная номинальное напряжение Ni-Cd 1.2 В, поделите: 18/1,2 = 15. Значит, в корпусе 15 элементов. Если вольтметр показывает холостое напряжение 16,8 В, то это может означать и замыкание одной из банок, и просто разряд нормальной батареи. Такая батарея в разряженном состоянии дает 15 В. Если заряженная показывает 16,8 В или около того, значит, один из элементов замкнут накоротко. Восстановить тоже не получится, придется заменить.
Если батарея при зарядке пропускает ток больше одного ампера, а напряжение постепенно растет, увеличиваясь на 0,1 В за каждые 5-10 минут, и в конце заряда напряжение чуть больше номинала, то аккумулятор в порядке, восстановления не требуется.
Метод нагрузки
Этот метод похож на предыдущий и он пожалуй, проще. Не нужно разбирать зарядное устройство, или использовать лабораторный источник питания. Понадобится только:
- Автомобильные лампочки;
- Мультиметр;
- Куски провода;
- Паяльник с припоем и флюсом.
Схема проверки:
Если аккумулятор отдает номинальный ток в течение нескольких минут, вольтметр показывает напряжение немного ниже номинала, а лампочки не тускнеют, то батарея исправна. Может однако случиться, что для Ni-Cd вскоре ток начнет ослабевать. Это проявление «памяти». В таком случае нужно провести восстановление. Литий-ионные батареи не имеют эффекта памяти, хотя в теории он существует, на практике считают, что его просто нет.
Поэлементная проверка
Этот способ требует разборки корпуса батарейного блока. Он применяется, когда аккумулятор или его элемент перестает отдавать хороший ток, а попытки восстановления оказываются неудачными. Здесь достаточно одного плохого звена, поскольку они соединены последовательно. Но чтобы найти такой элемент, нужно проверить внутреннее сопротивление каждого из них.
Разумеется, начинать надо с общего осмотра всех банок: нет ли трещин, подтекания и т.д. Неисправный элемент сразу выдаст себя внешним видом.
Проверку на токовую отдачу производят с использованием закона Ома для полной цепи (он же первый закон Кирхгофа). Для этого нужно взять сопротивление с номиналом 10 Ом, рассчитанное на 25 Вт, и амперметр. Проверяемый элемент закорачивают на сопротивление, включенное последовательно с амперметром.
Например, пусть для Ni-Cd аккумулятора с напряжением 1,2 В получен ток 100 мА. Запишем его и повторно сделаем измерение, но уже не тока, а напряжения на элементе. Сначала измерим холостое напряжение, без подключения резистора, а потом подключим резистор и посмотрим, насколько упало напряжение. Пусть первый раз было 1,2 В, а после подключения резистора стало 1,05 В. Тогда внутреннее сопротивление этого элемента:
Устройство аккумулятора шуруповерта
Аккумулятор – это источник энергии для беспроводных моделей шуруповертов. За счет протекания физико-химических процессов (электролиза) данный элемент накапливает электроэнергию, а затем выдает на соответствующих своих выходах постоянное напряжение нужной величины. Напряжение и емкость являются основными параметрами любого накопителя. Первое показывает разность потенциалов между катодом и анодом батареи. Напряжение измеряется в вольтах. Емкость определяет величину выдаваемого за 1 час аккумуляторной батареей тока, поэтому измеряется данный параметр в ампер-часах.
У разных моделей аккумуляторный блок (АКБ) выглядит и устроен сходным образом. Он состоит из следующих конструктивных элементов:
- корпуса с расположенными на нем контактами;
- питающих элементов (батарей);
- цепи датчика температуры (термистора), выполняющего функцию защиты блока от перегрева (диапазон составляет от 50 до 600 градусов).
Термисторами оснащаются не все модели. Корпус обычно представляет собой коробку из пластика, состоящую из двух частей. У него внутри размещаются, в основном, около 10 батарей, а иногда их количество больше. При этом элементы питания соединяются друг с другом в цепочку. Свободные клеммы крайних банок подсоединяются к расположенным на корпусе контактам, предназначенным для питания электродвигателя инструмента и подключения к зарядному оборудованию. Выходное напряжение АКБ определяется путем суммирования данного параметра всех соединенных в единую цепь батарей.
На корпусе АКБ расположены 4 контакта:
- 2 силовых («+», «-»), предназначенных для зарядки и разрядки;
- один управляющий верхний, связанный с термистором;
- один контакт, используемый для зарядки от специальных станций, которые способны выравнивать величину заряда у всех элементов питания, имеющихся в составе блока.
По виду элементов питания аккумуляторные накопители разделяют на такие типы:
- никель-металлогидридные (обозначаются – NiMh) с выходным напряжением 1,2 V;
- никель-кадмиевые (маркируются NiCd) на выходе выдают также 1,2 V;
- литий-ионные (обозначаемые символами Li-Ion), у которых напряжение зависит от числа питающих элементов в АКБ и может быть в диапазоне 1,2-3,6 V.
Отдельная батарея состоит из следующих конструктивных элементов:
- положительного и отрицательного контактов;
- электрода с положительным зарядом;
- внешнего покрытия корпуса;
- электролита;
- отрицательного электрода.
Наибольшее распространение получили никель-кадмиевые накопители энергии из-за доступной цены, компактных размеров и большой величины емкости. Их можно перезаряжать более 1 тысячи раз.
Особенности переделки
В большинстве моделей, по крайней мере «Интерскол», «Макита», «Хитачи» представлены универсальные механизмы. Это означает, что зарядник предназначен для питания батарей Ni-Mh и Li-Ion типа.
Особенности связаны с мощностью аккумуляторов. Новые и заменяемые изделия должны соответствовать друг другу. В противном случае возникнет сбой или разрыв цепи, о чем сигнализирует индикатор. При перегрузках или разрыве одновременно мигают красная и зеленая лампочка.
В ситуации, когда зарядное устройство не универсальное, ему потребуется переделка, также как и блоку питания. Процесс зависит от типа ЗУ и производителя, подразумевая практически полное выпаивание элементов платы, установку конденсатора, резисторов и их последующую настройку.
Наряду с этим существует универсальный способ трансформации ЗУ. Он связан с использованием платы BMS, стабилизирующей входное напряжение и ток. На рынке она имеет обозначение DC-DC StepDown, а непосредственно на плате присутствуют подстроечные резисторы. Модуль впаивают в схему зарядного устройства, используя соединения P+ и P- на плате и старые клеммы зарядки.
Методы соединения элементов батареи
Аккумулирующий энергию блок собирают одним из трех способов:
- Точечная сварка. Если нет дома в наличие сварочного аппарата, можно обратиться к специалистам. Эта техника соединения элементов в блок является наиболее предпочтительной.
- Пайка. Паяльник наверняка найдется в каждом доме. Но при спаивании все манипуляции нужно выполнять очень быстро, поскольку припой почти мгновенно охлаждается. Надо избегать длительного нагрева батареек. Высокие температуры повредят элементы. Если навыков пайки нет, лучше доверить работу специалисту.
- Кассеты. Альтернативный, но не самый надежный способ. Контакты, полученные в процессе, будут обладать существенным переходным сопротивлением. Значит, нужно быть готовым к тому, что при больших токах она будет быстро разрушаться. При помощи специальных кассет проводится быстрое соединение батареек в блок.
Чтобы напряжение суммировалось, а значение емкости не изменилось, нужно соединять элементы последовательно.
Переделка на литиевые аккумуляторы 12 вольт
Приведенный выше способ применяется для всех аккумуляторов. Вольтаж определяется параметрами блока питания. Отличия связаны с количеством батарей. Основная масса руководств по трансформации относится к 14 В агрегатам, где для замены используют 4 литиевых батареи 18650. Для 12 В устройства такого количества многовато. Здесь будет достаточно 3-х батарей 18650.
Переделка на литиевые аккумуляторы 18 вольт
Аналогичный подход применяется к 18 вольтовым изделиям. Здесь отличия, также связаны с численностью аккумуляторов. Батарея состоит из 5 единиц 18650, что обеспечивает ей сверх эффективную работу. Если процесс работы слишком интенсивен, шуруповерт даже отдает горелым. Поэтому впоследствии 5-й аккумулятор нередко удаляют.
Подробный видеоурок по переводу шуруповёрта на литий
Основные моменты, касающиеся сборки защищённых аккумуляторных батарей для переделки шуруповёрта под литиевые аккумуляторы
Несколько полезных советов
Эти современные аккумуляторы за счет большой емкости медленно расходуют заряд. При грамотном использовании прослужат не меньше 10 лет.
Преимуществом в пользу комплектации шуруповерта литиевой батареей может стать возможность относительно быстрого наполнения их энергией. Этот тип элементов хорошо переносит хранение и эксплуатацию в не полностью заряженном состоянии.
Они весьма чувствительны к процессу зарядки. Напряжение должно быть всегда наименьшим, а то литий-ионный аккумулятор быстро выйдет из строя.
Нужно знать, как хранить литиевые аккумуляторы для шуруповерта, это поможет:
- продлить срок службы батареи;
- минимизировать потери емкости;
- эффективно применять их возможности.
Для хранения их вынимают, кладут в сухое, прохладное место, где поддерживается температура от +1 до +25 градусов. Нельзя допускать замораживания батареек. Можно положить в пакет и в холодильник, но не в морозильную камеру. Литиевую батарею хранят в заряженном состоянии со степенью заряда 40 %. В таком случае при саморазрядке напряжение не упадет меньше 2.5 В/элемент. При хранении с напряжением ниже порогового значения 2.5 В. 3 месяца и более, емкость упадет и восстановить будет невозможно, элементы заржавеют.
Технология замены Ni-Cd на Li-ion в шуруповерте
Литиевые элементы отличаются долговечностью, поэтому многие владельцы шуруповертов думают о том, что заменять ими никель-кадмиевые изделия.
Технология замены включает несколько этапов, которым требуется обязательно следовать.
Определение количества Li-ion аккумуляторов
В основном параметры аккумулятора нанесены на нем самом либо на шуруповерте. Для определения количества необходимых элементов требуется разделить указанное на инструменте напряжение на 1,2В (это номинальное напряжение одной никелевой банки).
Чтобы выяснить, сколько литиевых деталей потребуется на замену, деление проводится на 3,7 В — это нормальный показатель для данного вида банок.
Полученный результат рекомендуется округлять в большую сторону, это не скажется негативно на инструменте, а просто увеличит немного его мощность.
Требуется правильно подобрать все необходимые элементы для замены
Выбор Li-ion аккумулятора
Производители предлагают литий-ионные и литий-полимерные элементы. Вторые отличаются меньшим размером и большей безопасностью, однако и стоят они дороже. При этом они не способны отдавать в работу большие токи. Поэтому специалисты рекомендуют брать обычные литий-ионные банки.
Лучше, если у элемента будут приваренные гибкие отводы, потому что подобные детали не любят повышенных температур и лишней пайки. Рекомендуется посмотреть несколько вариантов в магазинах, чтобы выбрать наиболее подходящую модель.
Как влияет величина напряжения аккумулятора на продолжительность работы шуруповерта
Вопрос о том, как влияет величина напряжения аккумулятора на длительность работы изделия, интересует многих. Чтобы понять какая мощность у изделия, требуется умножить напряжение на емкость батареи.
Выбор платы защиты BMS
Литий-ионные аккумуляторы требуют внимательного отношения и соблюдения определенных требований. Роль защиты выполняет плата BMS. Именно данный элемент не допускает превышение напряжения более 4,2 В и снижения меньше 2,55 В на один аккумулятор во время зарядки. Кроме того, элемент держит под контролем максимально допустимый ток и сохраняет необходимый баланс между батареями.
Основными параметрами при выборе является количество последовательно соединенных элементов. В интернете можно посмотреть таблицу, в которой указаны все необходимые параметры и с ее помощью подобрать подходящую плату.
Сделать замену можно даже в домашних условиях, главное — соблюдать последовательность
Блок питания для зарядки
Для литий-ионных аккумуляторов зарядные устройства выбирают, исходя из количества последовательно включенных аккумуляторов в батарее. Чем их больше, тем больше должно быть выходное напряжение.
Зарядка аккумуляторов штатным ЗУ от шуруповерта
При желании можно приобрести специальную универсальную плату для литиевого аккумулятора. Ее устанавливают в родное зарядное устройство. Однако специалисты рекомендуют использовать не доработки, а подходящие зарядки именно для этого вида батарей.
Индикатор емкости литиевой батареи
Индикаторы встречаются светодиодные и цифровые. Вторые дешевле, но не удобны в использовании. Лучше выбирать светодиодные варианты, исходя из количества последовательно включенных аккумуляторов.
Держатель 18650 аккумуляторов
Держатели для аккумуляторов 18650 также лучше приобретать готовые. При желании можно найти в онлайн-магазинах хорошие варианты по приемлемым ценам.
