Переделка акб шуруповерта на литий

Ничего нового я в этой статье не скажу, но просто хочется поделиться опытом апгрейда аккумуляторов моего старого шуруповёрта 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 аккумуляторного 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).

Какая нужна плата и какие нужны элементы для переделки шуруповёрта 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 вольт, максимальное – 12,6 вольт. Превышение номинального напряжения никак не повредит мотору, он не сгорит и при большей разнице, беспокоиться не надо.

Переделка акб шуруповерта на литий

Литий-ионные элементы, как это всем давно известно, категорически не любят перезаряд (напряжение выше 4,2 В) и чрезмерный разряд (ниже 2,5 В). При таких превышениях рабочего диапазона элемент очень быстро деградирует. Поэтому литий-ионные элементы всегда работают в паре с электронной платой (BMS – Battery Management System), управляющей элементом и контролирующей как верхнюю, так и нижнюю границу напряжения. Это плата защиты, просто отсоединяющая банку от электрической цепи при выходе напряжения за границы рабочего диапазона. Поэтому помимо самих элементов, потребуется такая плата BMS.

Теперь два важных момента, с которыми я несколько раз неудачно экспериментировал, пока не пришёл к правильному выбору. Это – максимально допустимый рабочий ток самих 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-амперными элементами 18650 производства Sony VTC4 (ёмкостью 2100 мАч) и и 20-амперными Sanyo UR18650NSX (ёмкостью 2600 мАч). Они нормально работают в моих шуруповёртах. А вот, например, китайские TrustFire 2500 мАч и японские светло-зелёные Panasonic NCR18650B на 3400 мАч не годятся, они на такие токи 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 шуруповёрта 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-амперными BMS, купленными 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».

Переделка акб шуруповерта на литий

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.

Как разобрать аккумулятор шуруповёрта

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.

Переделка акб шуруповерта на литий

Интересующая нас часть.

Переделка акб шуруповерта на литий

От старой схемы нужны только контактные пластины. Они прочно приварены к верхним двум элементам точечной сваркой. Отковырять сварку можно отвёрткой или плоскогубцами, но ковырять надо максимально аккуратно, чтобы не сломать пластик.

Читать также:  Нож танто из напильника

Переделка акб шуруповерта на литий

Переделка акб шуруповерта на литий

Всё почти готово для дальнейшей работы. Кстати, штатные термодатчик и размыкатель я оставил, хотя они уже не особо актуальны.

Переделка акб шуруповерта на литий

Но очень даже вероятно, что наличие этих элементов необходимо для нормальной работы штатного зарядного устройства. Поэтому настоятельно рекомендую их сохранить.

Собираем литиево-ионный акумулятор

Вот новые элементы Sanyo UR18650NSX (по этому артикулу их можно найти на Алиэкспрессе) ёмкостью 2600 мАч. Для сравнения, старый аккумулятор имел ёмкость всего 1300 мАч, в два раза меньше.

Переделка акб шуруповерта на литий

Надо припаять провода к элементам. Провода нужно брать сечением не менее 0,75 кв.мм, ведь токи 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 быстродействующий флюс. Я пользуюсь глицериновым флюсом ТАГС. Полсекунды – и всё готово.

Переделка акб шуруповерта на литий

Припаиваем другие концы проводов к плате согласно схеме.

Переделка акб шуруповерта на литий

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 надеваю 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.

Переделка акб шуруповерта на литий

Теперь всё заизолировано как надо.

Переделка акб шуруповерта на литий

Контактную часть можно укрепить в корпусе аккумулятора парой капелек супер-клея.

Переделка акб шуруповерта на литий

Аккумулятор готов к сборке.

Переделка акб шуруповерта на литий

Хорошо, когда корпус на винтах, но это не мой случай, поэтому я просто снова склеиваю половинки «Моментом».

Переделка акб шуруповерта на литий

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.

Зарядное устройство Makita DC9710 и литий-ионная батарея

Раньше заряд аккумулятора контролировало само устройство. При достижении полного уровня оно останавливало процесс и сигнализировало о 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.

Переделка акб шуруповерта на литий

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.

Зарядное устройство Makita DC1414 T и литий-ионная батарея

Здесь есть небольшой нюанс, который 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:

Переделка акб шуруповерта на литий

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, у которых максимальное суммарное напряжение может составлять 12,6 В), заряднику 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 мигая красным и зелёным светодиодом.

Это нормально! Ваша новая батарея всё равно зарядится – правда, не до конца. Напряжение будет составлять примерно 12 вольт.

Переделка акб шуруповерта на литий

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 итоге получили вдвое большую ёмкость, а дальнейший ремонт (в случае нескорого 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 других ресурсах без согласования запрещено.

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы — Ni-Cd на Li-ion

Переделка акб шуруповерта на литий

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы — почти все модели шуроповертов старого образца работали на никель-кадмиевых аккумуляторах. Такой тип АКБ относятся к недорогим изделиям, но не обладает достаточной мощностью для шуроповерта, к тому же имеет запоминающий эффект.

Именно это свойство батареи способствует постепенному снижению величины его емкости. По этой причине, большинству обладателей такого инструмента выгодна его переделка на литиевые аккумуляторы 18650 с напряжением 12v. Конечно работа с переделкой не быстрая и требует некоторых затрат, но если все сделать правильно, то конечный результат стоит того.

Переделка акб шуруповерта на литий

Положительные и отрицательные стороны переделки

В первую очередь нужно четко представлять, что мы будем иметь в результате модернизации электро инструмента, установив в него Литий-Ионные аккумуляторы.

Основные преимущества Li-Ion аккумуляторов:

  • существенно увеличивается время работы шуруповерта от одной зарядки;
  • кардинально повышается быстрота зарядки АКБ, чтобы получить полностью заряженную батарею Li-Ion, потребуется примерно один час;
  • по меньшей мере в два раза больше удельная емкость по сравнению с Ni-Cd;
  • экономия на приобретении новых Никель-Кадмиевых батарей по причине короткого срока их эксплуатации;
  • литиевые аккумуляторы не обладают запоминающим эффектом заряда;
  • возможность подзарядки по мере необходимости.
Читать также:  Раствор цинка и меди

Недостатки Li-Ion аккумуляторов:

  • теряют эффективные свойства при длительном хранении, то есть возможность старения;
  • сложности эксплуатации при отрицательной температуре окружающей среды;
  • необходимость применения специально предназначенного для них зарядного устройства;
  • высокая цена.

Этапы подготовительных работ

Прежде всего нужно выяснить наибольшее значение напряжение для заряда, делается это путем расчета количества элементов. В случае использования трех емкостей, наиболее эффективным напряжением будет 12v, а для четырех — 16v.

Рассмотрим вариант с шуруповертом рассчитанным на напряжение 14,4v. В этом случае необходимо применить четыре емкости, следовательно, уравнивается разница в вольтах и увеличивается объем емкости. В результате инструмент на Li-Ion аккумуляторе может значительно большее время работать.

В отношении типа элементов, то переделка устройства на литиевые аккумуляторы считается более надежной с использованием батареек формата 18650. На этом этапе нужно определится с объемом емкости и током разрядки. При условии стандартной работы устройства, потребляемый ток находится в диапазоне от 5А до 10А. Однако, в случае неожиданного резкого снижения его величина может достигать 25А. Для того чтоб предохранить батареи от повреждений при появлении таких скачков, следует применять элементы с током разряда 30А.

Переделка акб шуруповерта на литий
Элементы формата 18650, имеющие увеличенный ток разряда

Можно скомпоновать литий-ионную аккумуляторную батарею из восьми емкостей, для этого объединяются в параллель по две банки. Теперь эти пары нужно соединить последовательно, главное чтобы восемь емкостей вместились в корпус.

Когда выполняется переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы, то немаловажным фактором является подбор контролера, исходя из рабочего напряжения и тока разряда. Напряжение батарейки должно быть одинаково с напряжением контроллера, однако ток для разрядки относительно максимального, должен быть в два раза ниже.

Для примера, это происходит так — устройство контроля заряд/разряд рассчитывают на ток примерно 14А, наряду с этим функция защиты сработает резком скачке тока до 30А.

Также, в процессе переделки шуруповерта на литий-аккумулятор не забывайте заранее просчитать размер платы защиты. Она обязательно должна свободно помещаться в корпусе, если же не вмещается, то придется увеличить пространство корпуса.

Пошаговое выполнение монтажа

Когда у вас все необходимые компоненты для переделки шуруповерта на литиевые аккумуляторы уже подготовлены, то можно начинать процесс сборки. В этой части статьи мы будем рассматривать реконструкцию шуруповерта рассчитанного на напряжение 12v. В его состав входило двенадцать NiCd аккумуляторных емкостей с напряжением 1,2v каждая. Наша задача заменить их на Li-Ion.

      1. Первым делом отделяем корпус аккумулятора и вынимаем установленную там батарею. Для выполнения этой процедуры вам потребуются бокорезы либо кусачки, при этом коннектор должен оставаться в своем гнезде.
      2. На этом этапе выполняется установка платы контроллера и термопары. Эти компоненты монтируются на место температурного датчика.

Переделка акб шуруповерта на литий
В связи с тем, что емкости не токовые, то для обеспечения их корректной работы было установлено по две банки параллельно.

      3. Теперь нужно соединить все пары последовательно. Согласно имеющейся схеме припаяйте к плате контроллер, при этом нужно помнить, что необходимо подключить балансные точки. Для выполнения этого шага схема имеет специальный коннектор и провода.
      4. Заключительный шаг предполагает подключение проводов положительного и отрицательного напряжения.

Если в наборе есть оригинальное зарядное устройство, то тогда никаких проблем не должно с ним быть. Приборы такого типа совершенно подходят для Li-Ion АКБ. Прохождение заряда осуществляется через схему контроллера. А это в свою очередь полностью снимает возможность критического нагрева аккумулятора в результате бросков напряжения.

Переделка акб шуруповерта на литий
В случае если инструмент был рассчитан на 12v, тогда наиболее подходящей для сборки будет вот эта схема:

Исходя из того, что в продаже новые аккумуляторные батареи стоят в пределах трех тысяч рублей, а затраты на переделку обойдутся где-то в районе 1000 руб. Следовательно, такая модернизация шуруповерта вполне себя оправдывает.

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы

Переделка Ni-Cd аккумулятора шуруповерта на Li-ion. Колосальная емкость 4400mAh!

Большинству людей, имеющих шуруповерт на Ni-Cd или Ni-Mn, знакома такая ситуация, когда по истечении продолжительного времени аккумуляторы теряют свою емкость. И не только из-за ресурса жизни батареи, но и из-за эффекта памяти. Смысл его в том, что пролежавший долго разряженный аккумулятор запоминает уровень заряда и впоследствии уже не заряжается до своей номинальной емкости. А держать батарею постоянно заряженной вряд-ли кто-то будет. Некоторые пытаются восстанавливать старые аккумуляторы или собирают из двух плохеньких один нормальный.

Переделка акб шуруповерта на литийПеределка акб шуруповерта на литий

Я пошел по другому пути. Сейчас достаточно сильно распространены Li-Ion аккумуляторы. Они не имеют такого эффекта памяти и для тех, кто не каждодневно пользуется шуруповертом идеальный вариант для хранения в не полностью заряженном состоянии. Еще один их плюс в том, что они имеют большую емкость по сравнению никелевыми аккумуляторами при тех же размерах. Для сравнения стандартная АБ была на 1,3 А*ч, а сделанная своими руками 5,2 А*ч. О ней и пойдет дальше речь.

Читать также:  Какие бывают ножницы по металлу ручные

Переделка акб шуруповерта на литий

Для начала нужны аккумуляторы. И не простые, а высокотоковые. Они способны отдавать большие токи примерно до 30 А. Все покупки производились на алиэкспресс. Дальше нужна плата контроля АКБ. Она контролирует много параметров, которые представлены в таблице. И также не забываем про плату ЗУ. Выбрал на LM2596. Это действительно хорошее зарядное устройство. Использовал для зарядки сборки из 6 х Li-Ion аккумуляторов (25,2 В; 2800 мА/ч).

Переделка акб шуруповерта на литий

Инструкция по настройке ЗУ

  1. Подключаем к БП, у которого напряжение минимум на 1 В выше чем может дать сборка из аккумуляторов. Например, для сборки из 6хLi-Ion надо БП с выходом 26,2В. Выходной ток БП зависит от тока зарядки АКБ.
  2. На ХХ настраиваем нужное выходное напряжение, соответствующее максимальному напряжению АКБ в заряженном состоянии. В моем случае – 25,2 В.
  3. Подключаем АКБ к ЗУ, в разрыв между ними измеритель тока – устанавливаем нужный ток заряда. Я установил 1 А для АКБ с емкостью 2800 мА/ч.
  4. При снижении зарядного тока до 0,1 х Ток заряда крутим средний многооборотник до зажигания синего светодиода – "зарядка окончена".

Все соответствует корявому описанию)). Работает отлично. Буду использовать для зарядки переделанного шуруповерта. До Самары дошло за 25 дней. Для тех кто не может разобраться в работе светодиодов нашел отличное описание:

Верхний горит пока преобразователь способен отдавать в нагрузку установленный ток (в случае использования как зарядного получается это индикатор фазы СС, как только он погаснет – пошла фаза CV) средний светодиод горит пока ток в нагрузке не опустится до 0.1 установленного, погас – заряд окончен.

Значение 0.1 установлено по умолчанию, при желании корректируется как большую (заряд быстрее, емкость меньше) так и в меньшую сторону (время заряда увеличивается, аккумулятор заряжается полнее) средним потенциометром. Но заряд продолжается и после его выключения, это лишь индикатор, что аккумулятор в принципе заряжен и готов к использованию. Нижний светодиод – просто индикатор работы преобразователя.

charge – этот индикатор горит, пока ток в выходной цепи выше заданного значения. Это значение устанавливается относительно максимального тока. При установке большого максимального тока (единицы ампер) может не получиться установить индикацию на маленький ток (единицы и десятки миллиампер).

Литиевые аккумуляторы

Переделка акб шуруповерта на литий Переделка акб шуруповерта на литий

Переделка акб шуруповерта на литий Переделка акб шуруповерта на литий

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.

Последствия перегрева могут привести к пожару и ожогам. Будьте осторожны!

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.

Переделка акб шуруповерта на литий

Далее все упаковывается в корпус и проверяется под нагрузкой.

Переделка акб шуруповерта на литий

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.

Переделка акб шуруповерта на литий

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.

Переделка акб шуруповерта на литий

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.

Вывод

В целом готовое устройство мне понравилось. По сравнению с тем, что было раньше возникает такое чувство, что этот шуруповерт не посадишь. Стоимость переделки на начало 2017г составляет около 2000 рублей. Специально для сайта Радиосхемы – SssaHeKkk.

Обсудить статью ПЕРЕДЕЛКА ШУРУПОВЁРТА НА ЛИТИЕВЫЕ АКБ

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *