Есть у друга шуруповерт BOSCH GSR 12-2 Professional, давно уже но работает им редко, и начали интенсивно умирать АКБ, еще осенью, давай говорю мне его, я за зиму его оживлю, время и вариантов море, восстановить старые банки залив в них дисцилированную воду и потренировав их, заменить умершие банки если их немного, переделать на литий. Но нет, я говорит мало им работаю мне емкости хватит, в результате оба АКБ к весне умерли в ноль вольт, АКБ зарядником я запустил, но емкости то все равно нет, новые покупать все равно что новый шуруповерт купить, менять никель-кадмиевые банки тоже не дешево и не на долго, в результате получаю добро на переделку на литий. Хозяин пенсионер так что стараемся экономить, да и пользуется он им от случая к случаю. Заказываю на АЛИ BMS 4S 15А, что бы потом переделать в 3S по схеме.
Как не странно, 4S стоит дешевле 3S, зрение конечно не то но все же переделал, и 100-150 руб. сэкономил. Так же заказал высокотоковые народные АКБ 6 шт. Samsung inr1865025rm 20a как раз на два блока АКБ. Пришли, проверил емкость на 1А токе.
Вроде неплохо, да и отзывы у продавана неплохие.
В сети много инфы про переделки, но платы для трех и четырех АКБ немножко разные, если плата на 4 АКБ то и надо ставить 4 или переделывать по схеме на 3 АКБ. У меня по этой схеме сделано, потому как сам шуруповерт на 12 вольт.
Ёмкость каждой сборки как две новых Ni-Ca (старые в теории 1.3 Ah), старые и новые АКБ закрепил термоклеем, АКБ спаивал, а не сваривал, знаю что не по феншую но не перегревал, пойдет и так;) и зарядку не переделывал (работает в штатном режиме, вся индикация правильно показывает и зарядку и окончание заряда), крутит как новый и лучше, балансир на АКБ не ставил, это еще как минимум 300 руб, лучше через годик или два разберу и отбалансирую вручную. Вот так открыли "второе дыхание" шуруповерту.
GVGVLG, Волгоград, Россия
https://www.drive2.com/users/gvgvlg/
Видеоподборка. Лучшие видео о переделке шуруповертов.
1. Переделка шуруповерта на Li-Ion аккумулятор.
Переделка шуруповерта на Литий-ионный аккумулятор
Как перевести шуруповёрт на литиевые аккумуляторы (сварка аккумуляторов в батарею)
Как самому переделать никель кадмиевый аккумулятор на литий ионный в шуруповерте
Переделка шуруповёрта на литий ионные аккумуляторы стандарта 18650
Переделка шуруповёрта на литий 18650
2. Переделка шуруповерта на сетевой.
Переделка шуруповерта на сетевой. Тест разных источников питания
Переделка шуруповерта на сетевой
Когда аккумуляторы не держат заряд и выработали свой ресурс, а шуруповерт еще находится в хорошем состоянии, его можно подключить к сети 220В через блок питания, обладающий достаточной мощностью.
Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о двух простеньких платках, предназначенных для контроля за сборками Li-Ion аккумуляторов, именуемые BMS. В обзоре будет тестирование, а также несколько вариантов переделки шуруповерта под литий на основе этих плат или подобных. Кому интересно, милости прошу под кат.
Update 1, Добавлен тест рабочего тока плат и небольшое видео по красной плате
Update 2, Поскольку тема вызвала небольшой интерес, поэтому постараюсь дополнить обзор еще несколькими способами переделки шурика, чтобы получился некий простенький FAQ
Общий вид:
Краткие ТТХ плат:
Примечание:
Сразу же хочу предупредить – с балансиром только синяя плата, красная без балансира, т.е. это чисто плата защиты от перезаряда/переразряда/КЗ/высокого нагрузочного тока. А также вопреки некоторым убеждениям ни одна из них не имеет контроллера заряда (CC/CV), поэтому для их работы необходима специальная платка с фиксированным напряжение и ограничением тока.
Габариты плат:
Размеры плат совсем небольшие, всего 56мм*21мм у синей и 50мм*22мм у красной:
Вот сравнение с аккумуляторами АА и 18650:
Внешний вид:
Начнем с :
При более детальном рассмотрении можно увидеть контроллер защиты – S8254AA и компоненты балансировки для 3S сборки:
К сожалению, рабочий ток по заявлению продавца всего 8А, но судя по даташитам один мосфет AO4407A рассчитан на 12А (пиковый 60А), а у нас их два:
Еще отмечу, что ток балансировки совсем небольшой (около 40ma) и активируется балансировка, как только все ячейки/банки перейдут в режим CV (вторая фаза заряда).
Подключение:
попроще, ибо не имеет балансира:
Она также выполнена на основе контроллера защиты – S8254AA, но рассчитана на более высокий рабочий ток в 15А (опять же по заявлениям производителя):
Ходя по даташитам на используемые силовые мосфеты, рабочий ток заявлен 70А, а пиковый 200А, хватит даже одного мосфета, а у нас их два:
Подключение аналогичное:
Итого, как мы видим, на обеих платах присутствует контроллер защиты с необходимой развязкой, силовые мосфеты и шунты для контроля проходящего тока, но в синей есть еще и встроенный балансир. Я особо не вникал в схему, но похоже, что силовые мосфеты запараллелены, поэтому рабочие токи можно умножать на два. Важное примечание - максимальные рабочие токи ограничиваются токовыми шунтами! Про алгоритм заряда (CC/CV) эти платки не знают. В подтверждение тому, что это именно платы защиты, можно судить по даташиту на контроллер S8254AA, в котором о зарядном модуле ни слова:
Сам контроллер рассчитан на 4S соединение, поэтому с некоторой доработкой (судя по даташиту) – подпайкой кондера и резистора, возможно, заработает красная платка:
Синюю платку так просто доработать до 4S не получится, придется допаивать элементы балансира.
Тестирование плат:
Итак, переходим к самому главному, а именно к тому, насколько они пригодны для реального применения. Для тестирования нам помогут следующие приспособления:
- сборный модуль (три трех/четырехрегистровых вольтметра и холдер для трех 18650 аккумуляторов), который мелькал в моем обзоре зарядника , правда, уже без балансировочного хвостика:
- двухрегистровый ампервольтметр для контроля тока (нижние показания прибора):
- понижающий DC/DC преобразователь с токоограничением и возможностью заряда лития:
- зарядно-балансировочное устройство iCharger 208B для разряда всей сборки
Стенд простой - плата преобразователь подает фиксированное постоянное напряжение 12,6V и ограничивает зарядный ток. По вольтметрам смотрим, на каком напряжении срабатывают платы и как отбалансированы банки.
Для начала посмотрим главную фишку синей платы, а именно балансировку. На фото 3 банки, заряженные на 4,15V/4,18V/4,08V. Как видим – разбалансировка. Подаем напряжение, зарядный ток постепенно падает (нижний приборчик):
Поскольку платка не имеет каких-либо индикаторов, то окончание балансировки можно оценить только на глаз. Амперметр за час с лишним до окончания уже показывал по нулям. Кому интересно, вот небольшой ролик о том, как работает балансир в этой плате:
В итоге банки отбалансированы на уровне 4,210V/4,212V/4,206V, что весьма неплохо:
При подаче напряжения чуть большего 12,6V, как я понял, балансир неактивен и как-только напряжение на одной из банок достигнет 4,25V, то контроллер защиты S8254AA отключает заряд:
Такая же ситуация и с красной платой, контроллер защиты S8254AA отключает заряд также на уровне 4,25V:
Теперь пройдемся по отсечке при нагрузке. Разряжать буду, как уже упоминал выше, зарядно-балансировочным устройством iCharger 208B в режиме 3S током 0,5А (для более точных замеров). Поскольку мне не очень хочется ждать разряда всей батареи, поэтому я взял один разряженный аккумулятор (на фото зеленый Самсон INR18650-25R).
Синяя плата отключает нагрузку, как только напряжение на одной из банок достигнет 2,7V. На фото (без нагрузки->перед отключением->окончание):
Как видим, ровно на 2,7V плата отключает нагрузку (продавец заявлял 2,8V). Как мне кажется, немного высоковато, особенно если учитывать тот факт, что в тех же шуруповертах нагрузки огромные, следовательно, и просадка напряжения большая. Все же желательно в таких приборах иметь отсечку под 2,4-2,5V.
Красная плата, наоборот, отключает нагрузку, как только напряжение на одной из банок достигнет 2,5V. На фото (без нагрузки->перед отключением->окончание):
Вот здесь вообще все отлично, но нет балансира.
Update 1: Тест нагрузки:
По току отдачи нам поможет следующий стенд:
- все тот же холдер/держатель для трех 18650 аккумуляторов
- 4-х регистровый вольтметр (контроль общего напряжения)
- автомобильные лампы накаливания в качестве нагрузки (к сожалению, у меня всего 4 лампы накаливания по 65W, больше не имею)
- мультиметр HoldPeak HP-890CN для измерения токов (макс 20А)
- качественные медные многожильные акустические провода большого сечения
Пару слов о стенде: аккумуляторы соединены «вальтом», т.е. как бы друг за другом, для уменьшения длины соединительных проводов, а следовательно и падения напряжения на них при нагрузке будет минимальным:
Соединение банок на холдере («вальтом»):
В качестве щупов для мультиметра выступили качественные провода с крокодилами от зарядно-балансировочного устройства iCharger 208B, ибо HoldPeak’овские не внушают доверие, да и лишние соединения будут вносить дополнительные искажения.
Для начала потестим красную плату защиты, как самую интересную в плане токовой нагрузки. Припаяем силовые и побаночные провода:
Получается что-то типа этого (нагрузочные соединения получились минимальной длины):
Я уже упоминал в разделе о переделке шурика о том, что подобные холдеры не очень предназначены для таких токов, но для тестов пойдет.
Итак, стенд на основе красной платки (по замерам не более 15А):
Коротко поясню: плата держит 15А, но у меня нет подходящей нагрузки, чтобы вписаться в этот ток, поскольку четвертая лампа добавляет еще около 4,5-5А, а это уже за пределами платки. При 12,6А силовые мосфеты теплые, но не горячие, самое то для продолжительной работы. При токах более 15А плата уходит в защиту. Я замерял с резисторами, они добавляли пару ампер, но стенд уже разобран.
Огромный плюс красной платы – нет блокировки защиты. Т.е. при срабатывании защиты ее не нужно активировать подачей напряжения на выходные контакты. Вот небольшой видеоролик:
Немного поясню. Поскольку лампы накаливания в холодном виде имеют низкое сопротивление, да к тому же еще включены параллельно, то платка думает, что произошло короткое замыкание и срабатывает защита. Но благодаря тому, что у платы нет блокировки, можно немного разогреть спиральки, сделав более «мягкий» старт.
Синяя платка держит больший ток, но на токах более 10А силовые мосфеты сильно греются. На 15А платка выдержит не более минуты, ибо через 10-15 секунд палец уже не держит температуру. Благо остывают быстро, поэтому для кратковременной нагрузки вполне подойдут. Все бы ничего, но при срабатывании защиты плата блокируется и для разблокировки необходимо подавать напряжение на выходные контакты. Это вариант явно не для шуруповерта. Итого, ток в 16А держит, но мосфеты очень сильно греются:
Вывод:
лично мое мнение таково, что для электроинструмента отлично подойдет обычная плата защиты без балансира (красная). Она имеет высокие рабочие токи, оптимальное напряжение отсечки в 2,5V, да и легко дорабатывается до конфигурации 4S (14,4V/16,8V). Я считаю – это самый оптимальный выбор для переделки бюджетного шурика под литий.
Теперь по синей платке. Из плюсов – наличие балансировки, но рабочие токи все же небольшие, 12А (24А) это для шурика с крутящим моментом 15-25Нм несколько маловато, особенно когда патрон уже почти стопорит при затяжке самореза. Да и напряжение отсечки всего 2,7V, а это значит, что при сильной нагрузке часть емкости батареи останется невостребованной, поскольку на высоких токах просадка напряжения на банках приличная, да и они рассчитаны на 2,5V. И самый большой минус – плата при сработке защиты блокируется, поэтому применение в шуруповерте нежелательно. Синюю платку лучше использовать в каких-нибудь самоделках, но это опять же, лично мое мнение.
Возможные схемы применения или как переделать питание шурика на литий:
Итак, как же можно переделать питание любимого шурика с NiCd на Li-Ion/Li-Pol? Эта тема уже достаточно заезжена и решения, в принципе, найдены, но я вкратце повторюсь.
Для начала скажу лишь одно – в бюджетных шуриках стоит лишь плата защиты от перезаряда/переразряда/КЗ/высокого нагрузочного тока (аналог обозреваемой красной платы). Никакой балансировки там нет. Более того, даже в некоторых брендовых электроинструментах нет балансировки. Это же относится ко всем инструментам, где есть гордые надписи «Зарядка за 30 минут». Да, они заряжаются за полчаса, но отключение происходит тогда, как только напряжение на одной из банок достигнет номинала или сработает плата защиты. Не трудно догадаться, что банки будут заряжены не полностью, но разница всего 5-10%, поэтому не столь важно. Главное запомнить, заряд с балансировкой идет, как минимум, несколько часов. Поэтому возникает вопрос, а оно вам надо?
Итак, самый распространенный вариант выглядит так:
Сетевое ЗУ со стабилизированным выходом 12,6V и ограничением тока (1-2А) -> плата защиты ->
В итоге: дешево, быстро, приемлемо, надежно. Балансировка гуляет в зависимости от состояния банок (емкость и внутреннее сопротивление). Вполне рабочий вариант, но через некоторое время разбалансировка даст о себе знать по времени работы.
Более правильный вариант:
Сетевое ЗУ со стабилизированным выходом 12,6V, ограничением тока (1-2А) -> плата защиты с балансировкой -> 3 последовательно соединенных аккумулятора
В итоге: дорого, быстро/медленно, качественно, надежно. Балансировка в норме, емкость батареи максимальная
Итого, будем стараться сделать наподобие второго варианта, вот как можно сделать:
1) Li-Ion/Li-Pol аккумуляторы, платы защиты и специализированное зарядно-балансировочное устройство (iCharger, iMax). Дополнительно придется вывести балансировочный разъем. Минусов всего два – модельные зарядники недешевые, да и обслуживать не очень удобно. Плюсы – высокий ток заряда, высокий ток балансировки банок
2) Li-Ion/Li-Pol аккумуляторы, плата защиты с балансировкой, DC преобразователь с токоограничением, БП
3) Li-Ion/Li-Pol аккумуляторы, плата защиты без балансировки (красная), DC преобразователь с токоограничением, БП. Из минусов только то, что со временем появится разбалансировка банок. Для минимизации разбалансировки, перед переделкой шурика необходимо подогнать напряжение к одному уровню и желательно брать банки из одной партии
Первый вариант сгодится только тем, кто имеет модельное ЗУ, но мне кажется, если им нужно было, то они уже давным давно переделали свой шурик. Второй и третий варианты практически одинаковые и имеют право на жизнь. Необходимо лишь выбрать, что важнее – скорость или емкость. Я считаю, что самый оптимальный вариант – последний, но только раз в несколько месяцев нужно балансировать банки.
Итак, хватит болтовни, переходим к переделке. Поскольку я не имею шурика на NiCd аккумах, поэтому о переделке только на словах. Нам будет нужно:
1) Источник питания:
Первый вариант. Блок питания (БП), как минимум, на 14V или больше. Ток отдачи желателен не менее 1А (в идеале около 2-3А). Нам подойдет блок питания от ноутбуков/нетбуков, от зарядных устройств (выход более 14V), блоки для питания светодиодных лент, видеозаписывающей аппаратуры (DIY БП), например или :
- Понижающий DC/DC преобразователь с токоограничением и возможностью заряда лития, например или :
- Второй вариант. Готовые блоки питания для шуриков с токоограничением и выходом 12,6V. Стоят недешево, как пример из моего обзора шуруповерта MNT - :
- Третий вариант. :
2) Плата защиты с балансиром или без оного. То току желательно брать с запасом:
Если использоваться будет вариант без балансира, то необходимо подпаять балансировочный разъем. Это нужно для контроля напряжения на банках, т.е. для оценки разбалансировки. И как вы понимаете, нужно будет периодически дозаряжать батарею побаночно простым зарядным модулем TP4056, если началась разбалансировка. Т.е. раз в несколько месяцев, берем платку TP4056 и заряжаем поочереди все банки, которые по окончании заряда имеют напряжение ниже 4,18V. Данный модуль корректно отрубает заряд на фиксированном напряжении 4,2V. Данная процедура займет час-полтора, зато банки будут более-менее отбалансированы.
Написано немного сумбурно, но для тех, кто в танке:
Через пару месяцев ставим на зарядку батарею шуруповерта. По окончании заряда достаем балансировочный хвостик и меряем напряжение на банках. Если получается что-то вроде этого – 4,20V/4,18V/4,19V, то балансировка, в принципе не нужна. Но если картина следующая – 4,20V/4,06V/4,14V, то берем модуль TP4056 и дозаряжаем поочереди две банки до 4,2V. Другого варианта, кроме специализированных зарядников-балансиров я не вижу.
3) Высокотоковые аккумуляторы:
Я уже ранее писал пару небольших обзоров о некоторых из них – и . Вот основные модели высокотоковых 18650 Li-Ion аккумуляторов:
- 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 проверенные временем дешевенькие Samsung INR18650-25R 2500mah (20А макс.), Samsung INR18650-30Q 3000mah (15А макс.) или LG INR18650HG2 3000mah (20А макс.). С другими баночками особо не сталкивался, но лично мой выбор - Samsung INR18650-30Q 3000mah. У Лыж был небольшой технологический дефект и начали появляться фейки с заниженной токоотдачей. Статью о том, как отличить фейк от оригинала могу скинуть, но чуть позже, нужно поискать ее.
Как все это хозяйство соединить:
Ну и пару слов о соединении. Используем качественные медные многожильные провода приличного сечения. Это качественные акустические или обычные ШВВП/ПВС сечением 0,5 или 0,75 мм2 из хозмага (вспарываем изоляцию и получаем качественные проводочки разного цвета). Длина соединительных проводников должна быть минимальной. Аккумуляторы, желательны из одной партии. Перед их соединением желательно зарядить их до одного напряжения, чтобы как можно дольше не было разбалансировки. Пайка аккумуляторов не представляет ничего сложного. Главное иметь мощный паяльник (60-80Вт) и активный флюс (паяльная кислота, например). Паяется на ура. Главное потом протереть место пайки спиртом или ацетоном. Сами аккумуляторы размещаются в батарейном отсеке от старых NiCd банок. Располагать лучше треугольником, минус к плюсу или как в народе «вальтом», по аналогии с этим (один аккум будет расположен наоборот), либо чуть выше хорошее пояснение (в разделе тестирование):
Так, соединяющие аккумуляторы провода, получатся короткими, следовательно, падение драгоценного напряжения в них под нагрузкой будет минимальным. Использовать холдеры на 3-4 аккумулятора не рекомендую, не для таких токов они предназначены. Побаночные и балансировочные проводники не так важны и могут быть меньшего сечения. В идеале, аккумы и плату защиты лучше запихать в батарейный отсек, а понижающий DC преобразователь отдельно в док станцию. Светодиодные индикаторы заряд/заряжено можно заменить своими и вывести на корпус докстанции. При желании можно добавить в батарейный модуль минивольтметр, но это лишние деньги, ибо общее напряжение на АКБ только косвенно скажет об остаточной емкости. Но если есть желание, почему бы и нет. Вот :
Теперь прикинем по ценам:
1) БП – от 5 до 7 долларов
2) DC/DC преобразователь – от 2 до 4 долларов
3) Платы защиты - от 5 до 6 долларов
4) Аккумуляторы – от 9 до 12 долларов (3-4$ штучка)
Итого, в среднем 15-20$ за переделку (со скидками/купонами), либо 25$ без оных.
Update 2, еще несколько способов переделки шурика:
Следующий вариант (подсказали по комментам, спасибо I_R_O
и cartmannn
):
Использовать недорогие 2S-3S зарядные устройства типа (это производитель того же iMax B6) или всевозможные копии B3/B3 AC/imax RC B3 () или ()
Оригинальный SkyRC e3 имеет зарядный ток на каждую банку 1,2А против 0,8А у копий, должен быть точен и надежен, но в два раза дороже копий. Совсем недорого можно купить на том же . Как я понял по описанию, он имеет 3 независимых зарядных модуля, что-то сродни 3 модулей TP4056. Т.е. SkyRC e3 и его копии не имеют балансировки как таковой, а просто заряжают банки до одного значения напряжения (4,2V) одновременно, поскольку у них не выведены силовые разъемы. В ассортименте SkyRC есть действительно зарядно-балансировочные устройства, например, но ток балансировки всего 200ma и стоит уже в районе 15-20 долларов, зато умеет заряжать лифешки (LiFeP04) и токи заряда до 3А. Кому интересно, могут ознакомиться с модельным рядом .
Итого, для данного варианта необходимо любое из вышеперечисленных 2S-3S зарядных устройств, красная или аналогичная (без балансировки) плата защиты и высокотоковые аккумуляторы:
Как по мне, очень хороший и экономичный вариант, наверно, я бы остановился на нем.
Еще один вариант, предложенный камрадом Volosaty
:
Использовать так называемый «Чешский балансир»:
Где он продается лучше спросить у него, я первый раз о нем услышал, :-). По токам ничего не подскажу, но судя по описанию, ему необходим источник питания, поэтому вариант не такой бюджетный, но вроде как интересный в плане зарядного тока. Вот ссылка на . Итого, для данного варианта необходимы: источник питания, красная или аналогичная (без балансировки) плата защиты, «чешский балансир» и высокотоковые аккумуляторы.
Преимущества:
Я уже ранее упоминал о преимуществах литиевых источников питания (Li-Ion/Li-Pol) над никелевыми (NiCd). В нашем случае сравнение лицом к лицу – типичная батарея шурика из NiCd аккумов против литиевой:
+ высокая плотность энергии. У типичной никелевой батареи 12S 14,4V 1300mah запасенная энергия 14,4*1,3=18,72Wh, а у литиевой батареи 4S 18650 14,4V 3000mah - 14,4*3=43,2Wh
+ отсутствие эффекта памяти, т.е. можно заряжать их в любой момент, не дожидаясь полного разряда
+ меньшие габариты и вес при одинаковых параметрах с NiCd
+ быстрое время заряда (не боятся больших токов заряда) и понятная индикация
+ низкий саморазряд
Из минусов Li-Ion можно отметить только:
- низкая морозостойкость аккумуляторов (боятся отрицательных температур)
- требуется балансировка банок при заряде и наличие защиты от переразряда
Как видим, преимущества лития налицо, поэтому зачастую имеет смысл переделки питания…
Вывод:
обозреваемые платки неплохи, должны подойти для любой задачи. Если бы у меня был шурик на NiCd банках, для переделки я бы выбрал красную платку, :-)…
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
"Сколько будет стоить поменять старые никелевые аккумуляторы на литий-ионные в моем шуруповерте", -это, пожалуй, один из самых популярных вопросов, которые можно услышать от наших клиентов.
И действительно, проблема достаточно распространенная. У многих найдется старый аккумуляторный шуруповерт (гайковерт, перфоратор, лобзик, триммер и т.д.) в котором штатные аккумуляторы вышли из строя, а новые купить либо нет возможности, так как они могут быть сняты с продажи или просто не хочется тратиться на заведомо устаревшую технологию, а хочется сразу заменить Ni-Mh аккумуляторы на Li-Ion и дать, зачастую, дорогому и качественному электроинструменту вторую жизнь.
Причин для такого желания действительно множество:
- первая, и основная, это то, что Li-Ion аккумуляторы обладают гораздо большей электрической плотностью, чем Ni-Mh батареи.
Проще говоря, при одинаковом весе, Li-Ion аккумулятор будет обладать большей электрической емкостью чем Ni-Mh. Соответственно, установив в старый корпус Li-ion аккумуляторы мы получаем гораздо более продолжительное время работы инструмента.
Ток заряда у высокомощных Li-ion аккумуляторов, особенно у свежих моделей, может достигать значений 1С - 2С (однократное или двукратное значение емкости).
Т.е. такой аккумулятор можно зарядить за 1 - 0,5 часа, при этом не превысив рекомендуемые производителем параметры и, соответственно, не снижая срок службы аккумулятора.
Но и останавливающих факторов для выполнения такой задумки достаточно:
- В силу технологических ограничений Li-ion аккумуляторы не могут быть заряжены свыше чем 4,25-4,35В и разряжены ниже чем 2,5-2,7В (указывается в технических характеристиках для каждого конкретного аккумулятора). При превышении этих значений вы можете повредить аккумулятор и вывести его из строя. Для защиты Li-Ion аккумулятора используются специальные контроллеры заряда-разряда, которые держат напряжение на Li-Ion ячейке в разрешенных пределах. Т.е кроме самих аккумуляторов вам понадобится еще и контроллер заряда-разряда.
- Напряжение Li-ion аккумуляторных батарей всегда кратно 3,7В (3,6В) в то время как у Ni-Mh батарей оно кратно 1,2В. Это связано с номинальным напряжением (величина напряжения, которая держится на Li-Ion аккумуляторе достаточно продолжительное время в середине вольт-амперной характеристики разрядной кривой) на отдельной ячейке. У Li-ion аккумуляторов это напряжение равно 3,7В, у Ni-Mh - 1,2В. Поэтому вы никогда не сможете собрать из Li-Ion аккумуляторов 12В батарею. В номинале, она может быть 11,1В (3 последовательно) или 14,8В (4 последовательно). Более того, напряжение Li-Ion ячейки меняется в процессе работы от полностью заряженного- 4,25В до полностью разряженного -2,5В. Таким образом напряжение 3S (3 serial - 3 последовательных соединения) аккумуляторной батареи будет меняться в процессе работы от 12,6В (4,2х3) до 7.5В (2.5х3). Для 4S батареи- от 16,8В до 10В.
- Li-Ion аккумулятор типоразмера 18650, а 99 процентов всех Li-Ion аккумуляторных батарей состоят из ячеек типоразмера 18650, имеет отличные габаритные размеры от Ni-Mh ячеек. Габарит ячейки 18650 составляет 18 мм в диаметре и 65 мм в высоту. Важно "прикинуть" сколько Li-Ion ячеек влезут в ваш корпус. При этом надо понимать, что для аккумулятора 11,1В вам понадобится количество Li-ion ячеек кратное 3. Для батареи в 14,8В - четырем. При этом должно остаться место для размещения контроллера заряда-разряда и коммутационных проводов.
- Зарядное устройство (ЗУ) для Li-ion аккумуляторов отличается от зарядного устройства для Ni-Mh аккумуляторов. Справедливости ради, надо отметить, что ЗУ поставляемые с многими шуруповертами являются универсальными ЗУ и могут заряжать как NI-Cd, Ni-Mh так и Li-ion батареи. Убедитесь в том, что ваше ЗУ обладает такой возможностью.
- Стоимость Li-ion аккумуляторов. а она, по сравнению с Ni-Mh аккумуляторами может отличаться в разы.
Если все вышесказанное вас не отпугнуло, то рассмотрим пример процесса изготовления Li-Ion аккумуляторной батареи взамен имеющейся у нас Ni-Mh аккумулятора от гайковерта DEWALT DC840.
Данный гайковерт комплектуется двумя Ni-Mh аккумуляторными батареями напряжением 12В емкостью 2,6Ач.
Для начала мы определимся с выбором номинального напряжения для нашей Li-ion аккумуляторной батареи.
Выбор стоит между 3S Li-ion батареей с диапазоном напряжений 12,6В - 7,5В и 4S Li-Ion батареей с диапазоном напряжений 16,8В - 10В.
Мы остановимся на втором варианте, так как:
а) Напряжение на батарее достаточно быстро опускается с максимального до номинального, т.е. с 16,8В до 14,8В, а для электромотора, чем собственно говоря и является гайковерт, превышение в 2,8В не является критичным.
б) Минимальное напряжение у 3S Li-Ion батареи составит 7,5В, что крайне мало для нормальной работы электроинструмента. И КПД у 4S батареи в данном случае будет выше чем КПД 3S Li-Ion аккумулятора.
в) Установив 4 Li-ion ячейки мы тем самым повысим электрическую емкость нашего аккумулятора.
Итак, с 1м пунктом разобрались: делаем 4S (14,8В) Li-Ion аккумуляторную батарею.
Второе. Определяемся с выбором Li-ion ячеек.
Для этого нам надо определить ограничивающие факторы.
В случае с изготовлением Li-Ion аккумулятора для электроинструмента основным ограничением является максимальный ток нагрузки. В настоящее время существуют Li-Ion аккумуляторы с допустимым номинальным (длительным) током нагрузки в 20-25А. Импульсные (кратковременные, до 1-2сек) значения тока нагрузки могут достигать 30-35А. При этом вы не нарушите структуру аккумулятора.
В наш корпус от старого Ni-Mh аккумулятора может комфортно влезть до 6 Li-Ion ячеек 18650. Соответственно мы не можем собрать 4S2P (4 последовательных соединения и 2 параллельных) Li-ion батарею, для которой понадобится 8 ячеек а должны уложиться в 4 ячейки. Естественно, что в этом случае, каждая из ячеек должна "держать" однократную величину максимального тока нагрузки во всем диапазоне режимов работы электроинструмента.
Определяем максимальный ток, протекающий в аккумуляторе в процессе работы гайковерта.
На видео ниже видно, что мы подсоединили гайковерт к лабораторному источнику питания (ИП) с максимальным током в 30А. Регулятор ограничителя максимального тока выставляем на максимально возможное значение. Выставив напряжение ИП близкое к номинальному напряжению нашей будущей аккумуляторной батареи мы начинаем плавно нажимать на курок. Ток, потребляемый гайковертом. поднимается до 5А.
Теперь нажмем на курок очень резко,- тем самым мы, практически, "закорачиваем" цепь питания. Ток импульсно взлетает до 20 - 30А. Может быть он и взлетел бы и выше, но мощность ИП не позволяет этого увидеть. Надо понимать, что это будет кратковременный ток нагрузки в случае очень резкого нажатия на курок гайковерта. И любой шуруповерт/всечтоугодноимеющееэлектродвигатель будет вести себя именно таким образом. Именно поэтому смешно слышать утверждения покупателей, мол, у вас нерабочие контроллеры и плохие аккумуляторы, потому, что, видети-ли, мой шуруповерт потребляет всего 4А,- я измерял,- и я взял аккумуляторы Samsung 22F с емкостью 2200мАч (самые дешевые с максимальным током в 3А) и контроллер на 8А и у меня ничего не работает... А незащищенные Li-ion аккумуляторы и контроллеры обмену/возврату не подлежат. Тут, я думаю, все понятно... Незнание законов не освобождает от ответственности...
Теперь зажмем наконечник гайковерта в зафиксированные тиски и посмотрим до какого значения будет повышаться ток потребления при режимах работы, когда в гайковерте срабатывает трещетка. Величина тока подскакивает до 10-12А.
На этом этапе мы определились с величиной тока нагрузки. В нашем случае она составит: на холостом ходу 5А, при резком старте 30А, при максимальной нагрузке - 12А . Соответственно. мы выбираем Li-ion ячейки с номинальным током нагрузки 10-20А и импульсным в 25-30А.
Нам подойдут модели Li-ion аккумуляторов (в наличии, на момент написания статьи): 18650 2000мАч LG INR18650HD2 3,7В 25A , 18650 2500мАч LG ICR18650HE4 3,7В 20A , 18650 2600мАч SONY US18650VTC5 3,6В 30A, 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A .
Мы остановились на 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A для обеспечения максимальной емкости.
Выбор контроллера (платы защиты от переразряда-перезаряда).
Контроллер должен удовлетворять двум параметрам:
Номинальному рабочему напряжению (в нашем случае 14,8В)
номинальному рабочему току.
С напряжением все понятно: если батарея на 14,8В то и контроллер должен быть на 14.8В, если батарея на 11,1В то и контроллер следует выбирать с номинальным напряжением в 11,1В.
Параметр "номинальный рабочий ток" определяет "пропускную способность" платы защиты. Т.е. контроллер на 4А расчитан на ток в 4А и при 8А у него сработает защита от перегрузки. Контроллер на 16А номинальной нагрузки будет "уходить в защиту" при 30±10А. Все эти параметры указаны на вкладке "Характеристики" для каждой конкретной модели контроллера.
При этом, у одного экземпляра контроллера ток ограничения может быть равен 30А а у другого 50А. И оба этих контроллера будут формально исправны. Но мы ограничены еще и в габаритах, поэтому контроллер следует выбирать таким образом, чтобы он влез в ваш корпус от старой батареи.
Исходя из вышеописанных условий, мы выбрали плату защиты для 14,8В батареи модели HCX-D177 со значением номинального рабочего тока в 16А и пороговым значением максимального тока в 30±10А.
Итак, мы определились с комплектующими для нашей Li-ion аккумуляторной батареи. С ЗУ проблем не возникло, так как оно рассчитано на работу как с Ni-Mh так и с Li-ion аккумуляторами.
Плюс к тому, при условии, что мы ставим контроллер заряда-разряда, мы застрахованы от перезаряда нашей батареи.
Приступаем к процессу разборки-сборки.
Вскрываем старый аккумулятор, отвинчивая 5 шурупов.
Достаем старую Ni-Mh батарею
Видно, что контактная площадка, которая входит в зацепление с контактной группой гайковерта, приварена к плоскости минусового контакта одной из Ni-Mh ячеек.
Отрезаем точки сварки при помощи многофункционального инструмента DREMEL 4000 с установленным отрезным камнем. В результате у нас остается непосредственно контактная группа от аккумуляторной батареи.
Припаиваем к кокнтактам провода с сечением не менее 2мм2 для силовых выводов и 0,2мм2 для подключения терморезистора и вклеиваем контактную площадку в корпус аккумулятора при помощи термоклея.
Подбираем 4 ячейки LG INR18650HG2 3000мАч по внутреннему сопротивлению на измерителе внутреннего сопротивления аккумуляторов. Его значение должно быть одинаковым для всех четырех аккумуляторов в нашей батарее.
Li-Ion ячейки LG INR18650HG2 склеиваем термоклеем таким образом, чтобы обеспечить максимально-удобное расположение в корпусе.
Сварку ячеек производим на станке для контактной сварки при помощи никелевой сварочной ленты с сечением 2х10мм.
Устанавливаем плату защиты.
На этом этапе мы уже можем оценить на сколько мы облегчили вес нашей батареи.
Вес старых Ni-Mh аккумуляторов составлял 536 гр. Вес новой Li-Ion батареи равен 199гр. Таким образом, выигрыш в весе составляет 337 гр, что достаточно ощутимо в процессе работы. При этом, энергетическая емкость у нас увеличивается с 31,2Вт*ч (12В * 2,6Ач) в оригинальной Ni-Mh батарее до 44,4Вт*ч (14,8В * 3Ач)
Устанавливаем батарею в корпус. Пустоты заполняем мягким упаковочным материалом.
Батарея готова
Подключаем ее к нашему гайковерту.
На видео продемонстрировано, что при резком нажатии на курок срабатывает защита по току у нашей платы защиты. Но в реальных условиях такой режим использоваться, скороее всего, не будет. Если специально не пытаться добиться срабатывания защиты, то гайковерт ведет себя абсолютно прогнозируемо.
Зажимаем наконечник в губки тисков. Как и ожидалось, мощности батареи хватает с лихвой для срабатывании трещетки, ограничивающей усилие кручения.
Разряжаем Li-ion батарею нашего гайковерта на электронной нагрузке. Ток разряда выставляем 5А. График разряда представлен на иллюстрации ниже.
Вставляем аккумулятор в штатное ЗУ. Ток заряда, при замере, составил 3А, что укладывается в допустимые значения тока заряда для данных Li-ion ячеек (для LG INR18650HG2 максимальный ток заряда составляет 4А, что указано на вкладке Характеристики).
По времени, работа по замене Ni-Mh аккумуляторов на Li-Ion аккумуляторы заняла около 2ух часов (с проверкой всех параметров на оборудовании - около 4ех часов). В принципе, все это можно сделать и самому "на коленке", но контактную сварку и подбор аккумуляторов без специального оборудования сделать невозможно.
Стоимость замены Ni-Mh аккумулятора на Li-Ion.
Посмотрим, что у нас получается по стоимости:
- стоимость 4ех Li-ion аккумуляторов 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A, на момент написания статьи, составляет 4 х 550руб = 2200руб
- стоимость контроллера заряда разряда с балансиром HCX-D177 составляет 1240руб
- стоимость работы по сварке и сборке равна 800руб
Итого, получается, что самодельная Li-ion батарея 14,8В 3Ач стоит 4240руб
Найдем аналогичную Li-Ion батарею заводского исполнения для какого-либо другого шуруповерта. Аккумулятор Makita 194065-3 имеет абсолютно идентичные параметры.
На момент написания статьи такой аккумулятор стоил от 5500 руб до 6500 руб.
Получается, что прямая экономия составляет 1300 до 2300руб. И, при этом, не следует забывать о том, что батарею, которую мы сделали, купить невозможно в принципе!
Компания Запас Мощности выполняет работы по переделке Ni-Mh аккумуляторов от шуруповертов на Li-Ion . Стоимость вы можете посчитать сами аналогично тому, как мы сделали это выше, т.е суммарная стоимость аккумуляторов, контроллера и стоимости работы.
Гарантия, на предоставляемые услуги, составляет 6 мес. Гарантия оказывается только в том случае, если работы проводились с использование наших комплектующих
PS. Отдельное спасибо за предоставленный подопытный гайковерт и моральную поддержку:) компании
Проблема, стоящая перед всеми, кто имеет дома какой-либо эл/инструмент, работающий от АКБ – повышение срока их эксплуатации. В основном все бытовые модели шуруповертов комплектуются аккумуляторами металлгидридными (NiMH) или никель-кадмиевыми (NiCd). И это объясняется в первую очередь их более низкой ценой по сравнению с литий-ионными (Li-ion) аналогами.
Несмотря на высокую стоимость, последние предпочтительнее по многим параметрам. Достаточно обозначить лишь два – практически полное отсутствие саморазряда и более длительный срок пригодности. Пользоваться шуруповертом в быту приходится не каждый день, а лишь изредка, поэтому имеет смысл переделать аккумулятор шуруповерта с NiCd (или NiMH) на литий-ионную батарею самостоятельно, не тратя деньги на образец промышленного изготовления. О том, как это осуществить – данная статья.
Все обозначенные ниже величины напряжений – лишь для одной из моделей шуруповертов, как пример расчетов.
Алгоритм переделки АКБ на литий-ионную батарею
Подбор аккумуляторов
Здесь нелишне вспомнить среднюю школу – при последовательном соединении батарей номиналы их напряжений суммируются. К примеру, если для нормальной работы шуруповерта нужно 14,4 В, то вместо одного (штатного) аккумулятора достаточно приобрести 4 штуки по 3,3 В. Вполне хватит, так как литий-ионные элементы при включении инструмента не слишком «проседают».
Что учесть:
- Раз принято решение о переделке АКБ шуруповерта, то для достижения ожидаемого эффекта следует покупать мини-батареи от известного производителя. Например, аккумуляторы LiFePO4 компании Sistem A123. Их емкость (в мА/ч) – 2 300, что вполне достаточно для нормальной работы эл/инструмента. Если ориентироваться на дешевые элементы «made in Китай», то переделка теряет смысл – эти изделия долго не прослужат.
- Покупка мини-аккумуляторов литий-ионных через интернет-магазин позволит существенно сэкономить. Они обойдутся примерно в 900 рублей, в то время как в торговой точке за них придется отдать не менее 1 700 – 2 000. Это же касается и зарядного устройства. Такой подход позволит решить проблему с минимальными затратами, иначе проще купить к шуруповерту готовый Li-ion аккумулятор за 6 800 – 7 150 рублей и не тратить время на переделку. О том, .
- При покупке батарей следует обратить внимание на наличие медных полосок на их выводах. Это существенно облегчит процесс сборки аккумулятора из отдельных элементов (этап пайки).
Подбор инструментов и материалов
Процесс пайки отличается своей спецификой. Жало паяльника разогревается до высокой температуры, а длительное термическое воздействие для АКБ губительно. Следовательно, необходимо свести время нагрева до минимума. Этого получится добиться, если вместо традиционного флюса – сосновая канифоль или спиртосодержащие составы на ее основе – использовать паяльную кислоту. Приобрести можно в любой точке, где продаются радиомонтажные инструменты и детали, или в автомагазине (отдел запчастей). Стоимость флакончика для пайки в 20 г – порядка 35 рублей.
Исходя из сказанного, и так, чтобы его мощности хватило для быстрого плавления припоя. Автор использовал самый распространенный в быту – 65 Вт/220. С инструментом более высокой мощности – 100 Вт – работать сложнее, так как перегрева избежать трудно. Здесь нужен опыт и аккуратность. То же касается и паяльника на 40 Вт. Придется увеличить время нагрева, поэтому можно «переборщить». Хотя это рекомендация на основе личного опыта и автор не вправе навязывать свое мнение.
Монтаж литий-ионной батареи
Подготовка «сборки»
Перед тем, как заняться пайкой, следует определиться с компоновкой отсека для аккумулятора. То есть расположить все элементы так, чтобы они удобно в него ложились. После этого приобретенные батарейки скрепляются клейкой лентой (ПВХ, скотч).
Обработка контактов мини-аккумуляторов
Они постепенно окисляются. Значит, их нужно немного зачистить. Именно слегка, с помощью мелкозернистой (шлифовальной) шкурки.
- Он начинается с обезжиривания «контактной» части аккумулятора и кратковременном нагреве приложенного припоя. Лудить лучше легко плавящимся, например, ПОС-40. Паяльник должен соприкасаться с металлом АКБ не более 1,2 – 2 сек. Особое внимание при пайке плюсового вывода.
- Использовать в качестве соединительных проводов желательно медные, сечением не менее 2,5 «квадрата». Они обязательно изолируются термокембриком.
- Все мини-аккумуляторы соединяются перемычками согласно схеме. В качестве таковых используется провод или «шины» из полосок тонкого металла.
- Заключительный этап – присоединение проводов к выводам отсека для аккумулятора. В случае, если укладка сборки в него затруднена, следует убрать ребра жесткости. Они из пластмассы, поэтому при помощи бокорезов избавиться от них несложно.
Дополнительно
Делать или нет, решать вам, читатель. Но особенность Li-ion аккумуляторов в том, что они чувствительны к перезаряду. Поэтому желательно контролировать номинал напряжения не только на всей сборке, но и на каждом элементе в отдельности. Значит, кроме 2-х проводов «+» и «–», нужно вывести еще 5. Чтобы ограничиться всего лишь одним разъемом (и для заряда, и для балансировки), можно использовать такой.
Схема распайки контактов
- «+» – 5 и 9.
- «–» – 1 и 6.
- Контакты балансировочные (по возрастающей) – 2, 7, 3, 8 и 4.
Разъемы для подключения к зарядному устройству выбираются в зависимости от его модели. Оба соединительных кабеля припаиваются по схеме.
Несмотря на то, что использование литий-ионных аккумуляторов дает множество преимуществ – отсутствие «памяти» батареи, крайне низкий саморазряд, возможность работать шуруповертом в условиях отрицательных температур, длительный (до 8 лет) срок пригодности – они более чувствительны к соблюдению технологии зарядки. Если не контролировать номинал напряжения, то Li-ion АКБ быстро разрушаются. Следовательно, придется приобретать специальное, более дорогое зарядное устройство. То, которым изначально укомплектован шуруповерт, для литий-ионных аккумуляторов не подходит.
В интернете встречаются рекомендации по вторичному использованию Li-ion батарей, которые ранее были установлены в других технических устройствах. Например, для обеспечения автономной работы ноутбука или телефона (сотового). Вариантов много. Автор предлагает задаться простым вопросом – рациональна ли такая экономия, если изделия категории б/у не обеспечат нормального функционирования шуруповерта, учитывая специфику применения данного эл/инструмента? Возможно, какое-то время он и будет выполнять свою задачу, но насколько эффективно и как долго – вполне закономерный вопрос. Поэтому подобные советы различных «самоделкиных» вряд ли заслуживают внимания.
Для контроля над состоянием элементов аккумулятора можно приобрести индикатор напряжения. В радиомагазине подскажут, какую плату целесообразнее использовать. Стоит недорого – в пределах 180 рублей.
Прежде чем заниматься переделкой аккумулятора, следует посмотреть паспорт шуруповерта. Какое номинальное напряжение в нем указано. В зависимости от этого выбирается требуемое количество элементов.
Автор обращает внимание, что без достаточных познаний в радиотехнике заниматься самостоятельным изготовлением электронных плат нецелесообразно. Малейшая ошибка, к примеру, в подборе деталей для балансировочной схемы приведет к тому, что элементы начнут один за другим «вылетать», и их заменой на новые мини-АКБ придется заниматься регулярно.
Если нет уверенности в том, что работу получится выполнить качественно, не стоит тратить время на переделку и приобрести литий-ионную батарею к шуруповерту в магазине. Несмотря на ее цену, в конечном итоге это выйдет дешевле, чем постоянная реанимация самодельного аккумулятора. Или поступить проще – купить соответствующую модель зарядного устройства. Тогда и платы монтировать не придется.
2016-06-02У многих мастеров на службе имеется аккумуляторный шуруповерт. Со временем батарея деградирует и все меньше и меньше держит заряд. Износ аккумулятора очень сильно влияет на время автономной работы. Постоянная подзарядка не выручает. В данной ситуации помогает «перепаковка» аккумулятора такими же элементами. Самые часто используемые элементы в аккумуляторах шуруповерта, это типа размер «SC». Но самое ценное у мастера, это ремонт своими руками.
Переделаем шуруповерт с батареей на 14.4 вольта. В шуруповертах часто используют мотор на широкий диапазон питающего напряжения. Так что в данном случае можно применить всего три Li-ion ячейки формата 18650. Платы контроля использовать не буду. Разряд элементов будет видно в работе. Как только не закручивается саморез, например, пора ставить на зарядку.
Переделка шуруповерта на Li-ion без платы BMS
Для начала разбираем нашу батарею. Внутри ее находится 12 элементов. 10 штук в один ряд и 2 во втором ряду. Ко второму ряду элементов приварена контактная группа. Оставляем пару элементов с контактной группой, остальное утилизируем.
Теперь нужно припаять провода для дальнейшей работы. Контакты оказались из материала, который не получается залудить, поэтому припаиваем провода к элементам. Минус к корпусу элемента, а плюс непосредственно к плюсовому пятачку. Старые элементы выполняют роль опоры в работе не участвуют.
Применять буду литий-ионные аккумуляторы формата 18650. Элементы бу. Нужны для доработки высоко-токовые элементы. Я свои элементы «переодел» в термо-усадку от Sanyo, старая была изрядно потрепанная. Проверил остаточную емкость Imax.
Соединяем аккумуляторы последовательно и припаиваем элементы головы. Аккумулятор практически готов.
Теперь обеспечим комфортную зарядку. Нужно установить разъем на четыре контакта. Я применил разъем со старой материнской платы на нужное мне количество контактов. Ответную часть взял со старого компьютерного блока питания.
Вырезаем отверстие под разъем. Разъем заливаем эпоксидным клеем или супер клеем с содой. Так же припаиваем провода.
Припаиваем провода к элементам. Провод с первого контакта разъема на плюс батареи. Провод со второго контакта разъема на плюс второго элемента, он же минус первого элемента и так далее. Так как заряжать буду «умным» зарядным устройством, то нужно сделать балансировочный провод.
В качестве разъема для подключения к зарядному устройству, буду использовать провод от блока питания компьютера. Провод через который запитывался флоппи дисковод. Отрезаем все ключи с разъема и он прекрасно подходит под зарядное. Распаивается просто. Красный провод к первому контакту разъема аккумулятора. Черный провод ко второму контакту разъема аккумулятора и т. д.
Загрузка...