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.
Порядок переделки
Разборка
Корпус шуруповерта, который необходимо разбирать для замены аккумуляторов, крепится винтами или клеем. В первом случае достаточно воспользоваться отверткой – процесс не займет более 5 минут. Если корпус приклеен – поможет молоток. Несколько интенсивных ударов в нижнюю часть около кромки разъединят шуруповерт, открыв внутренний отсек с аккумуляторами. Сам корпус при этом не повреждается, так как защита от ударов предусмотрена конструкцией.
Как выглядит разобранный корпус аккумулятора?
Вынув схему с аккумуляторами, обратите внимание на контактные пластины – они нужны для подсоединения новых батарей. Их можно открепить отверткой или плоскогубцами, но делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить пластиковые элементы
Также рекомендуется сохранить штатный термодатчик и размыкатель. От них зависит работа зарядного устройства, если его не планируется заменять.
Следующий этап подразумевает пайку кабелей к плате стабилизации. Блок с аккумуляторами подсоединяется к защитному модулю через подготовленные провода с сечением 1,5 или 2,5 мм2
При подключении важно соблюдать схему:
- на плюс к контакту В+;
- на минус к контакту В-.
Кабели с остальных контактов аккумулятора присоединяются к зажимам В1, В2 и В3. Число соединений зависит от количества батарей. Не следует забывать и о технике безопасности – во избежание короткого замыкания плата стабилизации изолируется от батарей термоусадкой.
После пайки проводов к плате необходимо подсоединить блок питания. На самом модуле для этого предусмотрены контакты Р+ и Р-. От них кабели идут к соответствующим клеммам стандартной микросхемы.
Сборка
Схема подключения новых деталей.
После подключения новых аккумуляторов к схеме шуруповерта необходимо припаять провода к внутренним элементам устройства. Потребуются кабели с сечением 0,75 мм2, так как токи проводятся довольно большие. Провод с таким сечением хорошо выдерживает токи более 20 А при напряжении 12 В. В процессе пайки можно не волноваться о том, что аккумуляторам повредит перегрев – литиевые АКБ хорошо его выдерживают. Однако потребуется быстродействующий флюс, например глицериновый ТАГС.
Для большей надежности устройства можно пустить на контактные разъемы аккумуляторного блока толстые провода с сечением 1,5 мм2, особенно, если позволяет свободное пространство. Перед припайкой к ответным контактам также нужно использовать отрезки термоусадочной трубки. Она дополнительно изолирует плату от элементов батареи. В ином случае края пайки могут повредить конструкцию литиевого элемента и привести к короткому замыканию.
Заряжается обновленный шуруповерт штатным зарядником, если его замена не предусмотрена.
Переделка зарядного устройства
В случаях, когда стандартная зарядка не подходит к новым литиевым аккумуляторам по вольтажу и прочим параметрам, необходимо ее модернизировать. Переделать зарядное устройство шуруповерта для литиевых аккумуляторов можно, установив недостающие элементы контактной схемы. В их число входят: узлы остановки зарядки, защитные элементы и т.д. В целом ЗУ дорабатывается под основной параметр – выводной ток. Если зарядное устройство необходимо менять основательно, то дешевле и проще будет купить новое универсальное оборудование, которое автоматически рассчитывает ток и напряжение.
Переделка шуруповерта под литиевые батареи – это довольно простой процесс, не требующий наличия специальных знаний и умений. Нужно лишь знать базовые правила соединения контактов и уметь паять на начальном уровне
Не менее важно соблюдать технику безопасности, чтобы не повредить элементы шуруповерта. Также может потребоваться переделка зарядного устройства под новые характеристики аккумуляторов, но в большинстве случаев проще купить автоматическое ЗУ
Разборка и сборка
Переделка шуруповерта на литиевые батареи включает последующие этапы:
- Следует вскрыть старенькый аккумулятор, отвинтив 5 саморезов.
- Извлечь из корпуса Ni-Mh-батарею. Будет приметно, что контактная площадка, входящая в зацепление с контактной группой шуруповерта, приварена к минусовому контакту одной из Ni-Mh-ячеек. Точки сварки следует обрезать средством инструмента с встроенным туда отрезным камнем DREMEL 4000.
- К контактам припаиваются провода, сечение которых составляет нисколько не меньше 2.4 мм 3.5 для силовых выводов и 0,4 мм 2.7 для терморезистора. Контактная площадка вклеивается в корпус аккума средством термоклея.
- По показателю внутреннего сопротивления на измерителе подбираются четыре ячейки. Значение является одним и этим же для всех 4 устройств.
- Литиевые ячейки склеиваются термоклеем так, чтоб они размещались в корпусе компактно.
- Сварка ячеек проводится на станке для контактной сварки средством сварочной ленты из никеля (показатель ее сечения бывает равен 2Х10 мм).
Неисправности и ремонт зарядного устройства для АКБ
Чтобы произвести ремонт зарядки, необходимо иметь хотя бы минимальные знания в радиоделе, а также прибор для “прозвонки” радиодеталей устройства — тестер. Все зарядные устройства для шуруповертов похожи между собой и имеют следующие узлы:
- низковольтную часть, включающую в себя выпрямитель преобразователя, а также схему, которая обеспечивает подачу питания для зарядки АКБ;
- понижающий инвертор;
- сетевой выпрямитель.
Сетевые выпрямители можно назвать самыми выносливыми элементами зарядников, если их правильно эксплуатировать. Но если зарядка предназначена для работы от электросети 120-130 В, и во время подключения ее через конвертор сгорает предохранитель, то чтобы починить ее, неисправность следует искать именно в выпрямителе. В зарядных устройствах, работающих от 220 В, часто горят высоковольтные транзисторы инвертора. В то же время, остальная электроника зарядки и выпрямитель инвертора выходят из строя очень редко. Также причиной того, что не работает зарядное устройство, можно считать пробитые или вздутые конденсаторы.
Перед поиском неисправности потребуется разборка корпуса зарядного устройства. Делать это следует аккуратно, поскольку большинство корпусов собирается на 1 шурупе и на защелках, которые легко ломаются.
Все составляющие электронной схемы зарядки необходимо проверять тестером. Чаще всего, оказывается неисправным конденсатор выпрямителя. Даже если при визуальном осмотре вы увидите вздувшиеся электролиты, их необходимо перепаять, заменив на исправные аналоги. Далее, установив предохранитель с нужным номиналом, можно проверить работу платы в режиме зарядки АКБ. Если проблем не обнаружено, показатели тока и напряжения находятся в пределах нормы, то плату можно монтировать в корпус.
Если плата зарядного устройства все равно отказывается работать, и зарядка батареи не происходит, тогда необходимо искать неполадки дальше. Исправность предохранителя, а также наличие напряжения на конденсаторе свидетельствует о том, что неисправность находится в инверторе. Диагностика инвертора является сложной задачей и требует наличие определенного опыта, а также специальной аппаратуры — осциллографа. Если опыта и аппаратуры нет, то отремонтировать зарядку можно, поочередно проверяя все радиодетали, меняя транзисторы и микросхемы преобразователя, и каждый раз проверяя плату на работоспособность.
Также при визуальном осмотре можно заметить и пробитые диоды. Они будут отличаться своей желтизной вследствие перегрева. Если хотя бы один диод (диодного моста) пробивает, он коротит на себя трансформатор. Случившееся вызывает перегрев остальных диодов, вследствие чего возникает перегрев обмоток трансформатора и их межвитковое замыкание. Поэтому нужно проверить тестером все подозрительные диоды и обе обмотки трансформатора. Проверка чаще всего показывает обрыв на первичной обмотке.
Стоит знать, что практически во всех трансформаторах такого типа стоит тепловая защита, которая срабатывает при температуре 130°С. Обычно этот датчик находится под верхними слоями изоляции трансформатора. Если заменить датчик нечем, то на свой страх и риск можно просто спаять ножки датчика, исключив обрыв. Далее, следует вернуть снятую с обмоток изоляцию на место и проверить работоспособность зарядного устройства. В большинстве случаев, данная неисправность трансформатора устраняется довольно простым способом.
Доводы «за»
- 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.
Зарядное устройство
Литий-ионный аккумулятор шуруповерта нельзя зарядить подключением к обыкновенному блоку питания. Для этого употребляется зарядное устройство. Блок питания просто выдает размеренное напряжение заряда в данных границах. А в зарядном устройстве определяющий параметр – ток заряда, влияющий на уровень напряжения. Его значение ограничивается. В схеме ЗУ есть узлы, отвечающие за прекращение процесса заряда и другие защитные функции, к примеру, отключение при неправильной полярности.
Простейшее ЗУ – блок питания с включенным в схему сопротивлением для понижения зарядного тока. Время от времени подключают еще таймер, срабатывающий по истечении установленного временного промежутка. Все эти варианты не содействуют долгому сроку службы аккума.
Методы зарядки LI Ion аккумов для шуруповерта:
- Применение промышленного зарядного устройства. Нередко оно подходит и для зарядки новейшей батареи;
- Переделка схемы зарядного устройства, с установкой дополнительных частей схемы;
- Покупка готового ЗУ. Неплохой вариант – IMax.
Допустим, существует старенькое ЗУ Makita DC9710 для зарядки Ni-Cd батареи на двенадцать В, имеющее индикацию в виде зеленоватого светодиода, сигнализирующего об окончании процесса. Наличие платы BMS дозволит приостановить заряд по достижении данных пределов напряжения на элемент. Зеленоватый светодиод при всем этом не зажгется, а просто погаснет красноватый. Заряд закончен.
Зарядное устройство Makita DC9710
ЗУ Makita DC1414 T создано для заряда широкой линейки аккумуляторных батарей 7,2-14,4 В. В нем при срабатывании защитного отключения по окончании заряда индикация не будет работать корректно. Наблюдается мерцание красноватого и зеленоватого света, что тоже говорит об окончании заряда.
Цена подмены аккумов шуроповерта на литий-ионные находится в зависимости от мощности инструмента, необходимости брать зарядное устройство и т.д. Но если дрель-шуруповерт в неплохом многофункциональном состоянии, ЗУ не востребует основательной переделки либо подмены, то за пару тыщ рублей можно получить усовершенствованный электроинструмент с увеличенным временем автономной работы.
Sources:
https://elquanta.ru/instrument/peredelka-shurupoverta-litievye-akkumulyatory.html
Какая плата BMS нужна и как её подключить
Литиевые аккумуляторы 18650 боятся перезарядки и глубокой разрядки. При последовательном соединении элементов невозможно гарантировать синхронную работу элементов. Если одна банка будет иметь меньшую емкость, то при зарядке она пополнится энергией быстрее остальных, и при дальнейшей зарядке произойдет перезарядка. При работе батарея меньшей емкости разрядится быстрее остальных, что может привести к глубокому разряду.
Все эти проблемы поможет решить плата защиты с балансировкой. BMS платы:
- защищают от короткого замыкания;
- восстанавливаются после срабатывания защиты;
- следят за напряжением на каждой банке и отключают нагрузку, когда хотя бы одна из ячеек полностью разряжается (защита от глубокого разряда);
- осуществляют балансировку (защита от перезарядки).
Плата BMS для шуруповерта должна выдерживать максимальный пиковый ток не менее 30 А. Кроме того, при выборе нужно ориентироваться на количество последовательно соединенных банок. Для шуруповерта на 12 В требуется 3 батареи, выбираем плату 3S. Если для питания нужен источник на 14 В, то покупаем 4S, а для 18 В приобретаем 5S.
Как подключить к плате BMS последовательно 2, 3 или 4 банки, показано на рисунке.
Можно также использовать смешанное, последовательно параллельное соединение. В таком случае к последовательно соединенным банкам подключаем параллельно столько же элементов питания.
Ремонт аккумуляторных батарей шуруповертов
Ремонтные работы включают в себя восстановление источников питания или замену банок в аккумуляторе шуруповерта своими руками.
Перед разборкой и ремонтом аккумулятор полностью заряжается штатным зарядным устройством. Восстановление производится в следующей последовательности:
Разборка корпуса
Корпус батареи состоит из двух частей. Встречается соединение на шурупах – в таких случаях разбор не представляет труда. При клеевом соединении необходимо тщательно обстучать киянкой места склейки. По мере разрушения клеевого слоя необходимо прикладывать усилия для разъединения частей. Может помочь острый тонкий нож, который вводится в щель между частями.
Определение дефектных банок
Порядок действий для определения дефектных банок:
- элементы внимательно осматриваются;
- выявляются вздутые, со следами вытекшего электролита на корпусе и т. п., которые невозможно починить, для замены;
- тестером проверяется выходное напряжение на каждой банке. В никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементах должно быть 1,2 V, в литий-ионных – от 3, 6 до 4 V в зависимости от модели. Если аккумулятор эксплуатируется долго, показатели будут меньше, однако снижение не должно превышать 10-20%. Цель проверки – выявить аккумуляторы, имеющие заряд меньше половины от номинала.
Электрическая емкость снижается вследствие неравномерности заряда элементов штатной зарядкой. Устройство отключается, когда температура бочки, на которой установлен термодатчик, достигнет значения полного заряда. Часть элементов при этом могут быть недозаряжены. Это губительно для никель-кадмиевых батарей, так как из-за эффекта памяти после нескольких циклов с неполным зарядом их характеристики значительно ухудшаются.
Восстановление элементов
Алгоритм восстановления банок:
- разряженный элемент подключается с соблюдением полярности к универсальному зарядному устройству, например Imax B6. Прибор проводит зарядку-разрядку основных типов аккумуляторов токами разной силы в автоматическом режиме с постоянным контролем состояния батарей;
- проводится 2-3 цикла полный заряд/полный разряд током, соответствующим типу батареи. Обычно этого достаточно для получения высокого заряда батарейки. Процесс повторяется с другими разряженными элементами. Необходимо помнить, что для устранения эффекта памяти Ni-Cd аккумулятору необходимо 5-6 циклов глубокий разряд/максимальный заряд.
Существуют и другие способы восстановления работоспособности батарей:
- кратковременное воздействие токами, значительно превышающими силу токов зарядки. Утверждается, что таким способом можно быстро восстановить любую «убитую» батарею. Действительно, при импульсном воздействии тока в 10 и более раз превышающего силу тока зарядки Ni-Cd и Ni-MH батареи быстро достигают номинальной емкости. Однако эффект такого воздействия длится 2-3 цикла, затем батарея обычно восстановлению не подлежит.
- добавление внутрь корпуса элемента дистиллированной воды: в корпусе сверлится небольшое отверстие, через него внутрь вводится 1 куб. см. дистиллята, проводится полная зарядка элемента. Через несколько дней проверяется уровень заряда: если он низкий, внутрь вводится еще 1 куб. см. воды и батарея вновь заряжается.
При достижении нормальных показателей емкости и напряжения корпус герметизируется, и аккумулятор готов к работе. Этот способ более эффективен, чем способ зарядки высокими импульсными токами.
Сборка аккумулятора
После того, как ремонт АКБ шуруповерта завершен, батарею можно собирать:
- элементы вставляются в основание корпуса батареи без больших усилий – соединения пайкой не так надежны, как сварные и могут повредиться;
- провода, идущие на клеммы батареи, укладываются без сильных перегибов. Не допускается их соприкосновения друг с другом или с полюсами банок;
- при сборке литиевых батарей плату-контроллер изолируют от элементов прокладкой из картона, полиэтилена и т. п., чтобы избежать короткого замыкания в схеме;
- части корпуса соединяются друг с другом шурупами, если это предусмотрено конструкцией, или с помощью клея. Рекомендуется клей-герметик – соединение получается надежное и герметичное, в при необходимости быстроразъемное.
Сборка готового аккумулятора
Сборка будет состоять из нескольких этапов:
- Очистить все части корпуса.
- Продумать размещение нового зарядного блока в корпусе. Аккумулятор будет по габаритам существенно меньше старого, поэтому его нужно надежно зафиксировать внутри короба, иначе вибрации при работе шуруповерта быстро выведут из строя блок. Для фиксирования блока можно применить герметик или обычный клей Момент.
- Клеммник с припаянными проводами желательно постараться аккуратно поставить на старое место. Его также потребуется зафиксировать, если в корпусе не предусмотрены для этого пазы.
- Монтаж защитной платы.
- Объединение всех частей аккумуляторного блока. Проверка на надежность размещения. В некоторых моделях шуруповертов они зафиксированы клеем. Можно использовать Момент.
Несколько слов о том, как выбрать защитную микросхему
Выше было сказано, что без защитной платы инструмент не сможет стабильного и долго функционировать.
Поэтому прежде, чем начинать переделывать аккумулятор шуруповерта на литий 12 В или 18 вольт, нужно подобрать хорошую плату BMS.
На что обратить внимание при выборе?
- Балансировку. Если она есть, значит, можно легко обеспечить равномерность заряда батареек. Балансировка предполагает и подбор платы по значению тока.
- Значение тока. Ориентировочно параметр должен равняться 20-30 А. Если оборудование малой мощности, то берут плату с 20 А. Для мощных инструментов потребуется 30-40 А.
- Параметры напряжения для отключения аккумуляторных батарей при каждой перезарядке. Достаточно 3.4 В.
- Параметры напряжения для отключения оборудования. Плата подбирается под технические особенности блока. Минимальное значение — 2.6 В
- Значение тока для срабатывания защиты. Предупреждение перегрузки оборудования.
- Значение сопротивления транзисторов. Подойдет минимальный параметр.
Сборка готового аккумулятора
Все части объединяют в цельный блок. К собранному блоку припаивают провода. Все действия выполняют в соответствии со схемой подключения. К батарейкам делают припой проводов сечением 1.5 мм2. Чтобы части блока не соприкасались, применяют термоусадочную трубку. Сборку соединяют с выходами «плюс» и «минус». Спаянную схему тестируют, если все работает нормально, приступают к сборке корпуса.
Сначала очищают все его части, продумывают как в нем разместить новый зарядный блок. По размерам он намного меньше того, что стоял раньше, потому его необходимо надежно закрепить. В противном случае по время работы инструмента они будут вибрировать. Чтобы батарейки надежно держались, есть специальные держатели, которые защитят банки от вибраций при работе шуруповерта. Для фиксации блока можно использовать клей Момент или герметик.
Клеммник с припаянными проводами аккуратно устанавливают на прежнее место. Если в корпусе отсутствуют пазы для его фиксации, надо закрепить самому. Далее собирают защитную плату и объединяют все части аккумуляторного блока. В конце надо проверить надежность размещения.
Чтобы продлить срок службы батарейки, минимизировать потери емкости и эффективно использовать ее возможности, надо знать, как хранят литиевые аккумуляторы для шуруповерта. Для хранения их вытаскивают из инструмента, кладут в прохладное и сухое место. Оптимальная температура от +1…+25 градусов. Нельзя, чтобы они заморозились. Можно класть в холодильник, положив в пакет, чтобы не появилась влага, но ни в коем случае не в морозилку. Хранят литиевую батарею в заряженном состоянии (лучше всего, если степень заряда будет 40%). Тогда удастся избежать падения напряжения при саморазрядке ниже значения 2.5 В/элемент. Если ее оставить храниться на 3 месяца и больше с напряжением ниже порогового показания 2.5 В, случится падение емкости, которое восстановить не удастся, также произойдет коррозия элементов.
Все манипуляции выполняют по схеме
