Как реанимировать аккумуляторную батарею
Поскольку батарея аккумуляторного шуруповерта состоит из множества отдельных элементов питания, сбои в ней могут быть вызваны несколькими причинами.
- Выход из строя или сбои в системе управления блоком элементов (контроллер заряда, уровня напряжения).
- Изменение параметров или выход из строя одного из элементов питания.
Определить, что батарее требуется диагностика и реанимация, достаточно просто. Неполадки с контроллером проявляются в виде отказа в зарядке, ее непрерывность до перегрева всего аккумуляторного блока, отсутствия напряжения.
Проблемы отдельных блоков диагностируются более разнообразно, от полного выхода батареи из строя до различных случаев изменения ее напряжения и полезной емкости. Метод реанимации зависит, прежде всего, от типа отдельных элементов питания.
Литий-ионные
Стандартная проверка литий-ионных аккумуляторных батарей выглядит так.
- Демонтируется плата управления. На ее место устанавливается рабочая, снятая с другого блока такого же типа.
- Извлекаются отдельные аккумуляторы и тестируются. При помощи регулируемого блока питания на каждый подается 4В с током 200 мА. Если напряжение растет — единица исправна.
Если батарея не работает из-за выхода из строя одного элемента, найти и заменить виновного не составит труда. Но у аккумуляторов данного типа существуют и другие проблемы.
У литий-ионных батарей есть стандартная технологическая особенность: носитель заряда в них разлагается. Поэтому, несмотря на отсутствие памяти и стабильный набор предела напряжения, при нормальной эксплуатации через три года емкость изделия падает в 2 раза.
Однако в рамках всей батареи есть другая проблема. Она называется разбалансировка узлов питания. Проявляется она в виде постепенного снижения полезной емкости, времени работы шуруповерта. Определить разбалансировку можно только при разборке батареи. Извлекаются все единицы питания. Желательно это делать после полной зарядки батареи. Каждый из аккумуляторов тестируется. Если напряжение на некоторых меньше остальных, необходимо устранять разбалансировку.
Данная проблема известна пользователям электронных сигарет. Сегодня в продаже есть множество вариантов зарядных устройств, способных устранить разбалансировку группы литий-ионных батарей. Однако в бытовых условиях можно воспользоваться более дешевым методом: каждый из элементов заряжается отдельно. При этом рекомендуется найти данные от производителя о номинальных токах и времени заряда. Используя регулируемый блок питания, можно разрядить элементы до одинакового уровня.
Балансировочная плата для литий-ионных АКБ
Никель-кадмий
Никель-кадмиевые батареи имеют незначительный эффект памяти, выдерживают отрицательные температуры, долго хранят заряд без заметного снижения характеристик. Однако их конструкционные особенности также формируют некоторые негативные факторы отказа.
Во-первых, никель-кадмиевые батареи имеют электролит. Он со временем испаряется. В результате никакие методы реанимации не помогут. Элемент питания подлежит замене.
Во-вторых, никель-кадмиевые батареи чувствительны к механическим воздействиям. На этом базируется один из пары основных методов реанимации. Элемент можно восстановить:
- деформируя или наоборот, возвращая исходную форму элементу;
- подачей повышенного напряжения и токов при помощи регулируемого блока питания.
Преимущества и недостатки
Есть у литиевых аккумуляторов и некоторые специфические недостатки.
- Самым заметным является существенное падение практической емкости при работе на морозе. При отрицательных температурах инструмент, оснащенный литиевыми батареями, время от времени приходится отогревать, при этом электрическая емкость полностью восстанавливается.
- Вторым заметным недостатком является не слишком большой срок службы. Несмотря на заверения производителей, лучшие образцы при самой аккуратной эксплуатации выдерживают не более трех-пяти лет. Уже через год после покупки литиевый аккумулятор любой распространенной марки при самом аккуратном использовании может потерять до трети емкости. Через два года от исходной емкости останется едва ли половина. Средний срок нормальной эксплуатации – два-три года.
- И еще один заметный недостаток: цена литиевых батарей намного выше, чем стоимость все еще широко применяемых в ручном электроинструменте батарей никель-кадмиевого типа.
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.
Особенности выбора литиевых аккумуляторов
Больше чем для половины шуруповертов применяют аккумуляторные батареи 12 В.
При подборе нового аккумулятора учитывают:
- Величину разрядного тока. Этот параметр указан в технической документации. Значения колеблются в пределах 15-30 А, в отдельных моделях он составляет 40 А.
- Характеристики литий-ионных элементов. Аккумуляторы 18650 должны иметь такие же параметры, как и емкости.
- Количество новых батареек. 1 Li-ion равна 3 Ni-CD.
Не нужно торопиться ставить источники питания в шуруповерт. Первым делом необходимо, чтобы они полностью зарядились. Если инструмент будут интенсивно эксплуатировать, то первое, что скорее всего выйдет из строя – аккумулятор, как наиболее уязвимая деталь. Его исправность проверяют при помощи мультиметра.
Литиевые аккумуляторы
Далее купил 10 литиевых аккумуляторов и собрал из них батареи по 2 штуки параллельно, и затем подключил 5 получившихся блоков последовательно. Соединение аккумуляторов между собой производилось пайкой с помощью предварительно залуженных медных пластин. Для пайки нужно одно основное правило – не перегреть АКБ! Поэтому паять нужно мощным паяльником и как можно быстрее за 1-2с. Если сразу не получилось лучше подождать и не кипятить аккумулятор.
У кого имеется точечная сварка – проблем с соединением не будет. В результате собралась батарея на напряжение 21 В и емкость 5,2 А*ч. Подключение АКБ к плате контроля представлено на рисунке.
Далее все упаковывается в корпус и проверяется под нагрузкой.
В стандартную зарядку я встроил модуль на LM2596. Блок питания должен быть на пару вольт больше, чем напряжение заряженной батареи. Выставил напряжение на холостом ходу 21 В. Затем подключил АКБ и выставил зарядный ток 0,8 А. Почему такой? Потому что нашелся блок питания на 24 В с макс. током 0,8 А. Специально приобретать не стал. Пусть лучше дольше заряжается. Это не производственный, а домашний вариант инструмента.
В процессе зарядке выявился небольшой минус. При достижении у аккумулятора напряжения полного заряда ЗУ должно переходить из фазы CC в фазу СV. То есть сначала АКБ заряжается установленным током (0,8 А в моем случае), и при достижении 21 В напряжение поддерживается на этом уровне, а ток постепенно падает до 0,1*Iуст (в моем случае 0,08 А, устанавливается средним потенциометром). На этом процесс зарядки останавливается. На данном модуле об этом сигнализирует средний светодиод, но всего лишь сигнализирует, что аккумулятор готов к работе, но по факту зарядка продолжается, что в принципе не критично. АКБ все равно не перезарядится. А минус состоит в том, что из-за того, что плата контроля имеет свою защиту от перезаряда, она отключает ЗУ не дойдя до фазы CV.
Чтобы это обойти пришлось уменьшить напряжение модуля ЗУ до примерно 20,7-20,8 В. Фаза CV начинается раньше, но в любом случае АКБ заряжается полнее, чем вообще без нее. Если не знать об этом небольшом недостатке, то вы и не заметите разницы в процессе эксплуатации.
