Пошаговая инструкция
После того, как все составляющие элементы и инструменты для замены аккумуляторов в шуруповерте подготовлены, можно приступать к сбору. В качестве примера, была разобрана переделка 12 вольтового оборудования на Li-lon батарейку, внутри которого присутствовало 12 NiCd аккумуляторных банок по 1,2 В.
- В первую очередь требуется демонтировать корпус и достать из него встроенный аккумулятор. Для этого нужны кусачки, поскольку сам разъем должен остаться на своем месте.
- Возьмите контроллерный прибор и термопару. Данные элементы необходимо установить в область, где был термодатчик. К слову, если данная деталь еще не извлечена, ее следует убрать. Также нужно помнить о том, что требуется подбирать все детали таким образом, чтобы они смогли поместиться в корпус инструмента.
Так как аккумуляторы не токовые для облегчения их работы было решено ставить по 2 акб в параллель
- После этого в строгой последовательности спаяйте все подготовленные детали. По выбранной схеме к плате припаяйте контроллер. Здесь главное не забыть подсоединить балансировочные точки. Для этого на схеме имеется специальный разъем и проводка.
- Завершающим этапом считается подключение вывода на полюс и минус.
- Основная часть работы выполнена, теперь остается все аккуратно укомплектовать в корпус ничего не повредив.
Если в комплекте имелось штатное ЗУ, то с ними не возникнет проблем. Такие устройства вполне подходят для литиевых аккумуляторных блоков. Еще весь заряд будет поступать через контроллер, что полностью исключает вероятность перегрева батареи от скачков напряжения.
Если изначально шуруповерт на 12 вольт, лучше собирать по такой схеме
Многие задаются вопросом, можно ли сделать зарядку, которая будет заряжать два типа аккумуляторов? Схемы на такие приборы существуют, и они рабочие, но использовать подобное ЗУ не рекомендуется из-за разности напряжения аккумуляторных блоков.
Новые аккумуляторные блоки на рынке продаются в среднем около 2000-3000 рублей. А затраты на модернизацию никель-кадмиевых в литий-ионные не превышают 1000 рублей. Поэтому переделка полностью оправдана.
ВИДЕО: Как пересадить шуруповерт на литиевые аккумуляторы (сварка аккумуляторов в батарею)
Информационный сайт о накопителях энергии
Каждый мастер встречается с проблемой снижения работоспособности инструмента, или полного отказа из-за аккумулятора. Производители используют в 12-ти, 14-ти, 18-ти вольтовых шуруповертах аккумуляторы из никель-кадмиевых батареек. Схема последовательной сборки нескольких элементов создает нужное напряжение. Замена никель-кадмиевых батареек на литийевые увеличивает срок службы аккумулятора, облегчая конструкцию. Обязательная установка платы BMS добавляет надежность. Поэтому переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы, в основном, на форм-фактор 18650, оправдана.
С какими сложностями можно столкнуться при модернизации?
Прежде чем приступать к работе, надо определить целесообразность доработки. Некачественный или уже давно эксплуатируемый инструмент разумнее не переделывать — нерентабельно.
Цена необходимых материалов и затраченных усилий составит 2/3 стоимости самого оборудования.Рациональнее купить новый шуруповерт или дрель. Стоит обдумать и другие моменты:
- Литиевые аккумуляторные батареи стандарта 18650 (только они подойдут в качестве замены) имеют длину 6.5 см и диаметр 1.8 см. Посадочное гнездо для Ni-CD не подойдет для Li-ion. Размещать батареи придется в корпусе АКБ. При этом потребуется самостоятельно выполнить монтаж проводов и защитной микросхемы.
- На выходе Li-ion напряжение равно 3.6 В. Этот параметр у Ni-CD равен 1.2 В. Новые АКБ могут быть просто несовместимы с оборудованием.
- Литий-ионные АКБ не выдержат перезарядное напряжение больше 4.2 В и разрядное до 2.7 В. Работа в таком режиме очень быстро выведет из строя аккумуляторные элементы, поэтому установка защитной платы обязательна.
- Родное зарядное устройство (прилагаемое к оборудованию для работы от Ni-CD) в 8 из 10 случаев использовать для Li-ion нельзя. Потребуется купить новое. Если в планах покупки нет, тогда надо еще переделать и зарядное устройство шуруповерта для работы от литиевых аккумуляторов, что тоже может иметь свои трудности.
Переделкой инструмента всех неудобств не исключить.
Новый литиевый АКБ выказывает плохие эксплуатационные характеристики при использовании в условиях низких температур. Надо взвесить все за и против, приступая к работе.
Плюсы и минусы модернизации шуруповерта
Один минус уже указан — быстрое снижение емкости элементов при температуре окружающей среды ниже +7-+100С. Есть и еще один — цена аккумуляторов, но в отличие от Ni-CD элементов литий-ионные батарейки значительно долговечнее. Никель-кадмиевые АКБ химически непредсказуемые. При выходе из строя одного аккумулятора, оставшиеся не дадут нужного напряжения для работы оборудования.
Замену проводят и по другим причинам:
- Емкость литий-ионных батареек в 2 раза больше, чем у никель-кадмиевых тех же параметров;
- Нет «эффекта памяти» заряда. Зарядку можно проводить при любом разряде элемента, в любое время.
- Стандарт 18650 облегчит вес конструкции. Будет проще и легче работать.
Не надо забывать о необходимости устанавливать защитную плату (перегреваясь, Li-ion элемент взрывается, может спровоцировать возгорание) в ходе работ.
Методы соединения элементов батареи
Блок, который аккумулирует энергию, можно собрать разным способом. Существует три вида сборки:
- пайка;
- точечная сварка;
- кассеты.
Паять необходимо как можно быстрее, поэтому нужен мощный паяльник примерно на 100 Вт. Литиевые батареи боятся перегрева, поэтому их нельзя долго нагревать, высокая температура приводит к повреждению. При отсутствии опыта стоит прибегнуть к услугам профессионала.
Техника соединения элементов в блок с помощью точечной сварки считается наилучшей. С работой лучше справится мастер, у которого имеется специальный сварочный аппарат.
Не очень надежным способом считаются специальные кассеты. Полученные контакты имеют значительное переходное сопротивление, которое при высоком токе начнет быстро разрушаться.
Элементы соединяют последовательно, тогда напряжение суммируется, а величина емкости не изменяется. Последовательно соединенные аккумуляторы не все одновременно выходят из строя, потому в некоторых случаях из двух аккумуляторных батарей шуруповерта можно восстановить одну рабочую банку, выбрав исправные. Но надо иметь в виду, что прослужит она недолго. Поэтому специалисты советуют к такому ремонту прибегать в редких случаях.
Алгоритм переделки АКБ на литий ионную батарею
Как переделать шуруповерт, чтобы получить наивысшую производительность? Для этого требуется строго выполнять некоторую технологическую последовательность.
Читать также: Как подобрать якорь для электродвигателя
Подбор подходящего аккумулятора
Соединение батарей делается последовательным, Поэтому номинал напряжения каждого элемента суммируется с последующим. То есть, чтобы получить 14, 4 вольта, потребуется четыре элемента с напряжением 3,3 В.
Чтобы переделать аккумуляторный шуруповерт, нужно покупать миниатюрные батареи только известного производителя. К примеру, аккумуляторы марки LiFePO4, выпущенные фирмой Sistem A123. Емкость элемента достигает 2 300 мА/ч. Этого значения достаточно, для эффективной работы электрического инструмента. Дешевые батареи, сделанные в Китае, не дадут большого эффекта. Они быстро выйдут из строя.
При выборе батареи для переделки, нужно чтобы на выводах были расположены медные полоски. Паять такие элементы намного проще.
Подбор инструментов и материалов
Технология пайки отличается своей спецификой. Температура жала паяльника постоянно высокая. Если АКБ длительное время продержать при таком термическом воздействии, она быстро испортится. Поэтому нагрев паяльника должен быть минимальным.
Чтобы такое произошло, необходимо обычную канифоль заменить паяльной кислотой. Ее можно приобрести в магазине радиодеталей. Для такого процесса придется также приобрести паяльник с мощностью, достаточной для плавки припоя в минимально короткие сроки. Наиболее подходящим будет бытовой паяльник с мощностью 65 ватт. При 100 ваттах АКБ все время будет перегреваться.
Паяльные работы требуют большого опыта. Например, 40 ватный паяльник будет долго нагреваться, можно просто «переборщить». Чтобы начать переделывать ion аккумуляторы, необходимо приобрести следующие детали:
- Батарея 18650.
- BMS плата CF-4S30A-A/
- Провода, сечением 2,5 кв. мм.
- Паяльник.
- Корпус старой батареи.
Несколько слов о BMS плате
Она предназначена для осуществления контроля над зарядом или разрядом батареи. CF-4S30A-A рассчитана на четыре банки из аккумуляторных батарей 18650, дающих разрядный ток 30А. Плата оборудована специальным «балансиром». Он выполняет функции контроля заряда каждого элемента отдельно. Это позволяет полностью исключить возможность неравномерной зарядки. Чтобы плата правильно функционировала, батареи для сборки должны иметь одинаковую емкость. Желательно чтобы они были взяты из одного и то же блока.
Промышленность выпускает большое количество плат BMS, отличающихся своими технологическими характеристиками. Для переделки аккумулятора шуруповерта, плата, работающая на токе, значение которого менее 30А, не очень подходит. Она будет постоянно включать режим защиты.
Чтобы восстановить работу, некоторым платам требуется кратковременная подача зарядного тока. Чтобы такое сделать, придется удалить аккумулятор из корпуса, снова подключить к нему зарядное устройство. Плата CF-4S30A-A такого недостатка не имеет. Достаточно отпустить курок включения шуруповерта, если отсутствует ток вызывающий короткое замыкание, плата включится автоматически.
Переделанный аккумулятор на этой плате можно заряжать универсальной зарядкой. Последние модели, комплектует многофункциональными зарядками.
Распространённый метод восстановления Ni─Cd аккумуляторов?
На тему восстановления Ni─Cd аккумуляторов есть достаточно много статей и видеороликов в интернете. Большинство из них касается восстановления аккумуляторов от шуруповёртов и другого портативного инструмента. Это неудивительно, поскольку такие батареи стоят достаточно дорого и зачастую их ещё нужно поискать. В основном при восстановлении никель─кадмиевых аккумуляторов используется одна методика, которую мы сейчас опишем.
На изображении ниже представлен аккумулятор от шуруповёрта в сборе и его начинка.
Аккумулятор от шуруповёрта
А на следующем фото представлена одна батарейка этой сборки.
Одна Ni-Cd батарейка из аккумулятора
При этом ток должен быть гораздо больше ёмкости батареи (в десятки раз)
Методика восстановления пригодна для никель─кадмиевых аккумуляторов. Не путать с никель─металлогидридными. Опробована она была на моделях рулонного типа. В принципе подходит для батареек любого возраста и даже потёкших. Конечно, чем старше будет аккумулятор, тем меньше шансов будет его восстановить.
Что понадобиться при проведении процедуры восстановления:
- другая рабочая аккумуляторная батарея с сильным током. Это может быть аккумулятор от источника бесперебойного питания, автомобильный аккумулятор и т. п.;
- крокодилы, куски провода. Куски провода должны иметь длину около 10 сантиметров и сечение не менее 1,5 мм2;
- мультиметр для контроля напряжения;
- средства защиты (перчатки, очки).
В идеале следует проводить процедуру на каждой батарейке (1,2 вольта) по отдельности, а не на все сборке сразу. В этом случае процедура восстановления будет проходить эффективнее и вторую батарею можно будет использовать меньшей мощности (вполне хватит стандартной автомобильной АКБ или аккумулятора из источника бесперебойного питания).
Итак, по порядку, что нужно делать:
Находите у восстанавливаемой батарейки (или у всего блока шуруповёрта, если восстанавливаете целиком) плюс и минус;
Затем при помощи куска провода и крокодилов соединяете минусы;
Потом к одному из плюсовых контактов крепится второй кусок провода;
После этого нужно свободным концом провода быстро касаться оставшегося свободным плюсового контакта
Здесь важно делать касания быстро и кратковременно (2─3 касания в секунду). Эта процедура продолжается 3─4 секунды
Важно не допускать приварки провода в месте касания.
Перезапуск аккумулятора
Вообще, рекомендуется касаться проводом не самого вывода батареи, а сначала прикрепить к нему крокодил или пластину. И уже касаться их.
После проведения одного цикла таких касаний делается замер напряжения на восстанавливаемой батарее. Если не появилось, то делаете ещё один цикл. После того, как на батарейке появится напряжение, она ставится на зарядку до набора своей ёмкости. Скорее всего, она будет меньше номинала. Рекомендуется ещё сделать несколько циклов заряд-разряд для тренировки аккумулятора. Подробно о том, как заряжать Ni-Cd аккумуляторы читайте по указанной ссылке.
Почитав отзывы об этом методе восстановления, стало ясно, что он дает лишь кратковременное улучшение состояния батареи. Аккумулятор действительно начинал работать, заряжаться, разряжаться, набирать ёмкость, но впадал некоторое время, «что в кому». Я так понимаю, что это происходит по причине того, что не устранялся источник проблемы. В результате прожига устранялись дендриты, вызывавшие микрозамыкания, и батарейка оживала. Но поскольку состав и объём электролита нарушены, всё возвращалось в исходное состояние.
После поисков в интернете был найден ещё один, более совершенный метод восстановления Ni─Cd аккумуляторных батарей. Советуем также прочитать материал про то, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Все за и против переделки аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы
Для начала следует задуматься, а нужна ли мне эта переделка? Ведь это будет откровенный «самопал» и в ряде случаев может привести к выходу из строя как аккумулятора, так и самого шуруповёрта. Поэтому, давайте, рассмотрим все за и против этой процедуры. Возможно, что после этого некоторые из вас решат отказаться от переделки Ni─Cd аккумулятора для шуруповёрта на литиевые элементы.
Аккумулятор шуруповёрта
Доводы «за»
Начнём с преимуществ:
- Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
- Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
- У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку.
Теперь о недостатках и сложностях литиевых аккумуляторов.
Доводы «против»
- Литиевые аккумуляторные элементы нельзя заряжать выше 4,2 вольта и разряжать ниже 2,7 вольта. В реальных условиях этот интервал ещё более узкий. Если выйти за эти пределы аккумулятор можно вывести из строя. Поэтому, кроме самих литиевых банок вам потребуется подключить и установить в шуруповёрт контроллер заряда-разряда;
- Напряжение одного элемента Li─Ion 3,6─3,7 вольта, а для Ni─Cd и Ni─MH это значение 1,2 вольта. То есть, возникают проблемы со сборкой аккумуляторной батареи для шуруповёртов с номиналом по напряжению 12 вольт. Из трёх литиевых банок, соединённых последовательно, можно собрать АКБ номиналом 11,1 вольта. Из четырёх ─ 14,8, из пяти ─ 18,5 вольта и так далее. Естественно, что и пределы напряжения при заряде-разряде также будут другие. То есть, могут возникнуть проблемы совместимости переделанной батареи с шуруповёртом;
- В большинстве случаев в роли литиевых элементов для переделки используются банки стандарта 18650. По размерам они отличаются от Ni─Cd и Ni─MH банок. Кроме того, нужно будет место для контроллера заряда-разряда и проводов. Всё это нужно будет уместить в стандартном корпусе АКБ шуруповёрта. Иначе работать им будет крайне неудобно;
- Зарядное устройство для кадмиевых аккумуляторов может не подойти для зарядки батареи после её переделки. Возможно, потребуется доработка ЗУ или использование универсальных зарядок;
- Литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Это критично для тех, кто использует шуруповёрт на улице;
- Цена литиевых аккумуляторов выше кадмиевых.
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
Типы аккумуляторных батарей
По конструктивным особенностям различают батареи в виде слайдеров и обоймы.
Аккумулятор шуруповёрта в виде слайдера
Но это несущественные отличия по сравнению с типами батарей. И слайдер, и обойма используется в разных типах батарей.
Аккумулятор шуруповёрта в виде обоймы
Существуют три типа аккумуляторов для шуруповёрта:
- Никель — кадмиевые (Ni-Cd).
- Никель — металлогидридные (Ni-Mh).
- Литий — ионные (Li-Ion).
Литий — полимерные батареи (Li-Pol) не производятся для шуруповёртов. Основные области их применения: смартфоны, сотовые телефоны, планшеты, ноутбуки, радиоуправляемые приборы, электромобили.
Никель — кадмиевые батареи самые дешёвые, быстро заряжаются, имеют более тысячи зарядных циклов. Аккумуляторы устойчивы к эксплуатации при низких температурах. Но они обладают эффектом памяти. То есть заряжать их можно только после полной разрядки, иначе ёмкость будет падать. У них высокий ток саморазряда. Они изготовлены из токсичных материалов и их сложно утилизировать. Эти батареи пользуются самым большим спросом.
Никель — металлогидридные батареи дороже, не токсичны, имеют низкий эффект памяти. Ток саморазряда больше никель — кадмиевых. Ёмкость выше, цикл заряда более пятисот. Эти аккумуляторы хуже переносят высокую скорость разряда. Они меньше подходят для максимального использования мощности инструмента. Их нужно постоянно подзаряжать.
Литий — ионные батареи дороже, мощнее, быстро заряжаются. У них отсутствует эффект памяти. Низкий ток саморазряда. Напряжение элементов аккумулятора больше, поэтому их число меньше. Следовательно габариты и вес таких батарей меньше, чему у никелевых. Но их нельзя разряжать полностью, иначе через несколько таких циклов придётся покупать новый. Чтобы повысить качество литий — ионных батарей, производители устанавливают в корпус батареи или шуруповёрта микросхему, контролирующую работу аккумулятора. Образуется многоуровневая многоступенчатая защита:
- От высокой температуры.
- От полного разряда. Эти аккумуляторы боятся полного разряда и не могут восстановиться, если разряд будет ниже допустимой нормы.
- От короткого замыкания.
- От перезаряда, так как может произойти взрыв.
- От токов перегрузки.
Контролирующая плата, установленная в корпус батареи, более эффективна. Когда аккумулятор лежит отдельно от шуруповёрта и не используется, микросхема контролирует его состояние и в случае каких-то проблем размыкает цепь. Аккумулятор полностью защищён.
Восстановление аккумулятора шуруповёрта
Следует сразу же предупредить, что батареи с элементами литий-ионного типа не ремонтируются. Их можно только заменить.
Основные методы восстановления параметров отдельных батареек:
- восстановление АКБ через заморозку;
- устранение эффекта памяти;
- добавление испарившегося электролита.
Восстановление АКБ через заморозку
Никель-кадмиевые аккумуляторы можно попробовать восстановить простым методом заморозки. Рассмотрим порядок действий:
- полностью разряженный аккумулятор помещаем в полиэтиленовый пакет и помещаем его в морозильную камеру бытового холодильника;
- часов через 10-12 необходимо извлечь батарею из морозильной камеры;
- поставить её на зарядку;
- после чего, нужно посадить аккумулятор, тоесть включить его в работу до полной потери энергии;
- повторить такую операцию 2-3 раза.
Если попытка восстановить аккумулятор не увенчалась успехом, необходимо прибегнуть к другим методам.
Устранение эффекта памяти
Распознать такой дефект не очень сложно. После полного заряда батареи, она быстро разряжается и перестаёт работать. Через некоторое время вновь начинает функционировать.
Сначала необходимо полностью произвести процесс зарядки, причём желательно небольшим током (если есть такая возможность). Затем, полностью разрядить на малой нагрузке. Такие действия позволят произвести просадку не только верхнего слоя, но и всех пластин полностью.
Для нагрузки можно применять обыкновенную электрическую лампочку мощностью 60 Вт и напряжением 220 В. Разряд проводить до 30 % от номинальной ёмкости порядка 5 В.
Такую процедуру, перед использованием аккумулятора, нужно повторить не менее пяти раз. Конечно, такое «лечение» не позволит полностью восстановить батарею, но продлит её жизнь, как минимум на год.
Добавление электролита
Считается, что испарение электролита — самая распространённая проблема аккумуляторных батарей.
Для решения этой проблемы нужно демонтировать неисправные элементы, путём разрезания соединительных пластин. После чего, нужно сделать небольшое отверстие в корпусе элемента (диаметром до 1 мм) со стороны отрицательной клеммы. Затем, при помощи медицинского шприца, долить несколько капель дистиллированной воды. После чего обязательно произвести качественную герметизацию батарейки эпоксидной смолой. Вставить реанимированный элемент в существующую схему.
Чтобы произвести выравнивание потенциала всех элементов, их нужно разрядить лампочкой на 1,5 Вольта. Цикл заряд-разряд нужно выполнить минимум пять раз, только тогда использовать инструмент.
