Как переделать шуруповерт на литой ионные аккумуляторы
Шуруповерты, как и прочий строительный инвентарь, приобретается в расчете на хорошую продолжительность срока эксплуатации. Поэтому быстрое расходование заряда или медленный процесс подзарядки становятся настоящей проблемой. Когда штатный АКБ вышел из строя или функционирует откровенно плохо, пользоваться инструментом становится невозможно. Следует приобрести аккумулятор или сделать самостоятельно. В представленной статье дана подробная инструкция, как спаять аккумуляторы для шуруповерта своими руками.
Типы соединений элементов в батареи
- Последовательное соединение — положительный полюс соединяется с отрицательным.
- Параллельное соединение — положительный полюс крепится к положительном, отрицательный к отрицательному.
Важно. Литиевые аккумуляторы паять нельзя, так как от высокой температуры они приходят в негодность.
Пайка проводов АКБ с модулем
Перед пайкой провода поверхность обрабатывается флюсом, концы провода зачищаются. Для соединения провода с контактной зоной блока используется классический 25 ватный паяльник. Для припоя используется легкоплавкий состав. Окончательная плавка должна занимать не болей 3 секунд.
строение аккумулятора шуруповерта
Шуруповерт — универсальный прибор для сбора мебели, бытовых нужд, ремонта и для работы. Автономный прибор не требует соединительно кабеля с розеткой. Современные модели Оснащены внушительным аккумулятором, замена которого, обойдется пользователю по стоимости почти как новый инструмент.
Конструкция акб имеет универсальный вид, а именно пластиковую оболочку, заключающую в себя ряд компонентов питания. В зависимости от особенности модели насчитывается от нескольких штук до нескольких десятков соединенных аккумуляторных банок. При этом соединение происходит последовательно, первый и последнее звено образуют замыкание, что обеспечивает подключение к ЗУ.
Уровень напряжения колеблется в пределах от 9-18 В в 18-36В на профессиональных устройствах. Данный показатель имеет прямое отношение к продолжительности работы батареи.
Интересно. В ряде случаев в строение блока входит датчик температуры и термопрерыватель, Которые защищают инструмент от последствий перегрева путем замыкания цепи.
Особенности выбора литиевых аккумуляторов
Литий-ионной поколение является Наиболее современным. при выборе аккумулятора необходимо обращать внимание на следующие характеристики:
- Число доступных циклов разрядки и зарядки (последние модели способны разряжаться до 600 раз).
- Скорость зарядки (максимум 2 часа).
- Цена (не более 50% стоимости шуруповерта).
- Особенность работы на полной мощности.
- Память уровня заряда.
- самозарядка.
- Габариты.
- Устойчивость к температурным перепадам.
Сборка АКБ
После проверки внутреннего сопротивления каждой ячейке разрешено приступать к сборке батареи. Собранные ячейки помещаются в пакет с учетом полярности. Затем подключаются балансиры и силовые провода, пакеты соединяются между собой.
Существует 2 техники соединения батареи — пайкой и болтами. Припая деталь, значит обеспечить надежность соединения, однако если нет уверенности в собственных навыками, лучше выбрать альтернативный вариант и выбрать элементы, предназначенный для сборки болтами.
После стяжки все элементы помещаются в заранее приготовленный бокс с отверстием для кабелей. Монтируется плата BMS и балансиров. После вывода силовых проводов, отверстия герметизируются.
Основные моменты замены
Знание Наиболее ответственных моментов поможет избежать ошибок при переделываниы элементов питания:
- Использование исключительно качественных и оригинальных компонентов.
- Замена на литиевые заменители производится методом расчета количества батареек.
- Количество находится из рассчета 3,7 В на один элемент.
- Размеры банок по сравнении с Ni-Cd отличаются, что требует дополнительной установки банок контроллера зарядки и разрядки.
- НЕ стоит торопиться утилизировать родной аккумулятор, путем диагностики устанавливается возможность его ремонта.
батареи шуруповерта
В напряжении и ёмкости аккумуляторов
Коротко разберём распространённое мнение — «при последовательном соединении двух аккумуляторов (АКБ), их ёмкость не меняется, она остаётся такой же, как у одного аккумулятора, поэтому время автономной работы при таком соединении будет меньше».
Но как же закон сохранения энергии? Да, при последовательном соединении аккумуляторов, формально ёмкость считается как у одного аккумулятора, а напряжение удваивается (или утраивается, учетверяется и т.д., в зависимости от количества последовательно Соединённых АКБ). При параллельном же соединении АКБ — ёмкость удваивается (утраивается и т.д.), а напряжение остаётся тем же.
Варианты соединения аккумуляторов
Противоречия здесь нет. Когда люди говорят о аккумуляторе (обычно о автомобильном), то сообщают его ёмкость, но не уточняют вольтаж. Просто все привыкли, что аккумуляторы имеют напряжение 12В, и подразумевается, что упоминать об этом глупо. Но в вообще-то, ёмкость без указания вольтажа не имеет физического смысла. Существуют аккумуляторы самой разной ёмкости и на разное напряжение — на 2В, и на 6В, и на 12В, и, редко, на 24В. Кроме того, любые одинаковые АКБ можно соединить последовательно, параллельно, или последовательно-параллельно одновременно.
Но стоит только указать после величины ёмкости её вольтаж, как всё встаёт на свои места. Ведь энергоёмкость в любом случае, как бы мы НЕ соединялы аккумуляторы, останется прежней.
Итак, если, например, два АКБ по 200Ач 12В (например, Аккумулятор Delta GEL 12-200), соединить последовательно, то получится энергоёмкость 200Ач 24В. А если эти же два АКБ соединить параллельно, то получится — 400Ач 12В. Проверим: 200Ач 24В = 480Ач В = 400Ач 12В
Но для расчётов токов (обычно, номинальным током заряда считается ток 0,1С, где С -величина равная ёмкости аккумулятора), С берут именно по цифре слева, т.е. в нашем примере, при последовательном соединении С = 200, а при параллельном С = 400 Легко заметить, что и мощность зарядного устройства в обоих случаях будет одинаковой.
Для первого случая, зарядный ток будет 0,1200 = 20А, но при напряжении 24В. Т.е. зарядная мощность, Р = 20А 24В = 480Вт
Для второго случая, зарядный ток будет 0,1400 = 40А, но при напряжении 12В. Т.е. зарядная мощность, Р = 40А 12В = 480Вт
Если рассматривать одиночные аккумуляторы, то, например, один аккумулятор 600Ач 2В (см. Раздел Аккумуляторные батареи FAAM) по своей энергоёмкости соответствует одному аккумулятора 100Ач 12В (например, Аккумулятор DELTA GEL 12-100).
Чтобы Получить из ЭТИХ аккумуляторов (600Ач 2В) большую аккумуляторную батарею, например, на 24В, нужно соединить последовательно 12 шт таких АКБ с помощью перемычек (Перемычка для аккумуляторов 250 мм). Общая итоговая ёмкость получится 600Ач 24В. Эта энергоёмкость, если сравнивать её с 12-и вольтовым АКБ по 200Ач (а такие применяются в грузовиках), соответствует 6-и штукам (три Соединённых параллельно цепочки аккумуляторов, где каждая цепочка состоит из двух, Соединённых последовательно, аккумуляторов):
(600Ач2В) 12 = 600Ач24В = (200Ач24В) (200Ач 24В) (200Ач 24В)
Обратите внимание — на всех рисунках специально показано, что если минус инвертора подключён к условно первому АКБ, то плюс — к последнему. Так его следует подключать, чтоб компенсировать сопротивление даже толстых медных проводов, соединяющий аккумуляторы. Иначе, из-за их сопротивления, при огромных токах, «дальний» от выводов инвертора аккумулятор, окажется и не «дозаряжаем», и не «доразряжаем».
Итак, ёмкостью (читайте «энергоёмкостью») аккумулятора (объединённое группы аккумуляторов), называется количество электричества (т.е. мощности, равной току умножение на НАПРЯЖЕНИЕ), которое аккумулятор отдает при разряде до наименьшего допустимого напряжения.
Чтобы аккумулятор служил долго, его нельзя разряжать более чем на 80%. Для 12-и вольтового АКБ, это соответствует напряжению на его клеммами примерно 11,5В. Но здесь важно каким током щодо емкости АКБ мы его разряжаем.
Чем больше сила разрядного тока, тем ниже напряжение, в которого может разряжаться аккумулятор. Это потому что при быстром разряде большими токами щодо маленькой ёмкости аккумулятора электролит НЕ успевает перемешиваться, и разряженный слой скапливается вокруг пластин. Напряжение АКБ падает и нагрузку снимают. Однако, спустя несколько десятков минут, электролит перемешивается и ёмкость (и, соответственно, напряжение аккумулятора) повышается.
Если же разряжать малым током щодо ёмкости, то можно вычерпать всю энергию, что плохо для долговечности АКБ. Всегда надо оставлять не мене 20% ёмкости. Подробнее об этом далее.
Отметим, что во время заряда, зарядное устройство постепенно повышает напряжение на АКБ, а затем, после снятия заряда, напряжение уменьшается, возвращаясь к спокойным состоянию (так, на 12-и вольтовом аккумуляторе, в зависимости от типа АКБ, оно обычно растёт до 14 , 1 — 14,5 в, а после снятия заряда, даже без нагрузки, в течении получаса возвращается к 12,5 — 12,8 в).
Собираем литиево-ионный аккумулятор
Вот новые элементы Sanyo UR18650NSX (по этому артикула их можно найти на Алиэкспрессе) ёмкостью 2600 мАч. Для сравнения, старый аккумулятор имел ёмкость всего 1300 мАч, в два раза меньше.
Надо припая провода к элементам. провода нужно брать сечением не мене 0,75 кв.мм, ведь тока у нас будут немалые. Провод с таким сечением нормально работает с токами более 20 А при напряжении 12 В. паять литий-ионные банки можно, кратковременный перегрев им никак НЕ повредит, это проверено. Но нужен хороший быстродействующими флюс. Я пользуюсь глицериновым флюсом ТАГС. Полсекунды — и всё готово.
Припаивая другие концы проводов к плате согласно схеме.
На контактные разъёмы батареи я всегда пускаю ещё более толстые провода по 1,5 кв.мм — потому что место позволяет. Прежде чем их припаивать к ответным контактам, на плату Надевайте отрезок термоусадочной трубки. Она необходима для дополнительной изоляции платы от аккумуляторных элементов. В противном случае острые края пайки легко могут протереть или проткнуть тонкую плёнку литий-ионного элемента и вызывать замыкание. Можно и НЕ применять термоусадку, но хотя бы что-то изолирующее проложить между платой и элементами совершенно необходимо.
Контактную часть можно укрепить в корпусе аккумулятора парой капелек супер-клея.
Хорошо, когда корпус на винтах, но это не мой случай, поэтому я просто снова склеивая половинки «Моментом».
Зарядка батареи производится штатным зарядным устройством. Правда, алгоритм работы меняется.
У меня есть два зарядных устройства: DC9710 и DC1414 T. И работают они теперь по-другому, поэтому я расскажу, как именно.
Какая нужна плата и какие нужны элементы для переделки Шуруповёрт на литий-ион
Итак, вот мой аккумулятор на 9,6 В и ёмкостью 1,3 А · ч. При максимальном уровне заряда он имеет напряжение 10,8 вольт. Литий-ионные элементы имеют номинальное напряжение 3,6 вольта, максимальное — 4,2. Следовательно, для замены старых никель-кадмиевых элементов на литий-ионные мне потребуются 3 элемента, их рабочее напряжение будет 10,8, максимальное — 12,6 вольт. Превышение номинального напряжения никак НЕ повредит мотора, Он не сгорит и при большей разнице, беспокоиться не надо.
Литий-ионные элементы, как это всем давно известно, категорически НЕ любят перезаряд (напряжение выше 4,2 В) и чрезмерные разряд (ниже 2,5 В). При таких превышение рабочего диапазона элемент очень быстро деградирует. Поэтому литий-ионные элементы всегда работают в паре с электронной платой (BMS — Battery Management System), управляющей элементом и контролирующем как верхнюю, так и нижнюю границу напряжения. Это плата защиты, просто отсоединяющая банка от электрической цепи при выходе напряжения за границы рабочего диапазона. Поэтому помимо самых элементов, потребуется такая плата BMS.
Теперь два принципиальных момента, с Которым я несколько раз неудачно экспериментировал, Пока не пришёл к правильному выбору. Это — максимально допустимый рабочий ток самых Li-Ion элементов и максимальный рабочий ток BMS-платы.
В шуруповёрте рабочие токи при высокой нагрузке достигают 10-20 А. Поэтому и элементы нужно покупать такие, Которые способны отдавать высокие токи. Лично я успешно пользуюсь 30-ампернымы элементами 18650 производства Sony VTC4 (ёмкостью 2100 мАч) и и 20-ампернымы Sanyo UR18650NSX (ёмкостью 2600 мАч). Они нормально работают в моих Шуруповёрт. А вот, например, китайские TrustFire 2500 мАч и японские светло-зелёные Panasonic NCR18650B на 3400 мАч НЕ годятся, они на такие тока НЕ рассчитаны. Поэтому не надо гнаться за ёмкостью элементов — даже 2100 мАч более чем достаточно; главное при выборе — не просчитаться с максимально допустимым током разряда.
И точно так же, BMS-плата должна быть рассчитана на высокие рабочие токи. Я видел в YouTube, как народ собирает аккумуляторы на 5-ти или 10-амперных платах — не знаю, лично у меня такие платы при включении Шуруповёрт сразу уходили в защиту. По-моему, это выброс денег. Скажу так, что сама фирма Makita ставит в свои аккумуляторы 30-амперные платы. Поэтому я пользуюсь 25-ампернымы BMS, купленнымы на Алиэкспрессе. Они стоят около 6-7 долларов и Ищутся по запросу «BMS 25A». Поскольку нужна плата на сборку из 3-х элементов, то надо искать такую плату, в названии которой будет «3S».
Ещё один важный момент: у некоторых плат на зарядку (обозначение «С») и нагрузку (обозначение «P») могут идти разные контакты. Например, плата может иметь три контакта: «P-«, «P» и «C-», как на родной макитовской литий-ионной плате. Такая плата нам не подойдёт. Зарядка и разрядка (charge / discharge) Должны осуществляться через один контакт! То есть, на плате должно быть 2 рабочих контакта: просто «плюс» и просто «минус». Потому что наше старое зарядное устройство также имеет только два контакта.
В общем, как уже можно было догадаться, я со своими экспериментами выбросил массу денег как на неправильные элементы, так и на неправильные платы, совершив все ошибки, Которые можно было совершить. Зато получил бесценный опыт.
Зарядное устройство Makita DC9710 и литий-ионная батарея
раньше заряд аккумулятора контролировало же устройство. При достижении полного уровня оно останавливал процесс и сигнализировало в завершении зарядки зелёным индикатором. Но сейчас контролем уровня и отключением питания занимается установленная нами схема BMS. Поэтому по завершении зарядки красный светодиод на зарядном устройстве просто выключится.
Если у вас именно такое старое устройство — вам повезло. Потому что с ним всё просто. Горит диод — идёт зарядка. Погас — зарядка завершена, аккумулятор полностью заряжен.
Переделка аккумулятора Шуруповёрт на Li-Ion
Ничего нового я в этой статье не скажу, но просто хочется поделиться опытом апгрейда аккумуляторов моего старого Шуруповёрт Makita. Изначально данный инструмент был рассчитан на никель-кадмиевые аккумуляторы (Которые давно уже умерли, как умерли и купленные на смену такие же). Недостатки Ni-Cd известны: низкая ёмкость, небольшой срок жизни, высокая цена. Поэтому уже давно производители аккумуляторных инструмента перешли на литий-ионные батареи.
Ну, а что делать тем, у кого инструмент старый? Да всё очень просто: выбросить Ni-Cd банки и заменить их на Li-Ion популярного формата 18650 (Маркировка обозначает диаметр 18 мм и длину 65 мм).
Как разобрать аккумулятор Шуруповёрт
Как разобрать старый аккумулятор? Есть аккумуляторы, где половинки корпуса крепятся винтами, но есть и на клею. Мои аккумуляторы как раз из последних, и я вообще долгое время считал, что их невозможно разобрать. Оказалось, что возможно, если у тебя есть молоток.
В общем, с помощью интенсивных ударов в периметр кромки нижней части корпуса (молоток с нейлоновой головкой, аккумулятор нужно держать в руке на весу) место склейки успешно разъединяется. Корпус при этом никак НЕ повреждается, я уже 4 штуки так разобрал.
Вот старой схемы нужны только контактные пластины. Они прочно приварены к верхним двум элементам точечной сваркой. Отковырять ссору можно отвёрткой или плоскогубцами, но ковырять надо максимально аккуратно, чтобы не сломать пластик.
Всё почти готово для дальнейшей работы. Кстати, штатные термодатчик и размыкатель я оставил, хотя они уже не особо актуальны.
Но очень даже вероятно, что наличие ЭТИХ элементов необходимо для нормальной работы штатного зарядного устройства. Поэтому настоятельно рекомендую их сохранить.
Зарядное устройство Makita DC1414 T и литий-ионная батарея
Здесь есть небольшой нюанс, який нужно знать. Это ЗУ поновее и предназначено оно для зарядки более широкого диапазона аккумуляторов от 7,2 до 14,4 В. Процесс зарядки на нём идёт как обычно, горит красный светодиод:
А вот когда аккумулятор (Которому в случае NiMH-элементов положено иметь максимальное напряжение 10,8 В) достигнет 12 вольт (у нас же Li-Ion элементы, в которых максимальное Суммарное напряжение может составлять 12,6 В), зарядник снесёт крышу. Потому что Он не поймёт, какой именно аккумулятор он заряжает: то ли 9,6-вольтовый, то ли 14,4-вольтовый. И в этот момент Makita DC1414 войдёт в режим ошибки, попеременно мигают красным и зелёным светодиодом.
Это нормально! Ваша новая батарея всё равно зарядится — правда, не до конца. Напряжение будет составлять примерно 12 вольт.
То есть какую-то часть ёмкости с этим зарядным устройством вы упустите, но мне кажется, это можно пережить.
Итого модернизация аккумулятора обошлась примерно в 1000 рублей. Новый макитовский Makita PA09 стоит в два раза дороже. Причём мы в итоги получили вдвое большую ёмкость, а дальнейший ремонт (в случае нескоро выхода из строя) будет заключаться только в замене литий-ионных элементов.
Внимание: Данная статья и изображения в ней являются объектами авторского права. Частичное или полное воспроизведение на вторых ресурсах без согласования запрещено.
|