Как избрать контроллер?
Что нужно, происходит переделка шуруповерта на литиевые батареи. Штатная зарядка для устройства требуется непременно. Выбирая для себя контроллера учтите, что устройство должен соответствовать двум характеристикам:
- показателю номинального рабочего напряжения;
- показателю номинального рабочего тока.
С напряжением что остается сделать нашему клиенту максимально ясно: если батарея 11,1 В, то и контроллер будет с таким же напряжением.
Понятие «номинальный рабочий ток» предполагает пропускную способность защиты платы. Таким макаром, контроллер на 4 А рассчитан на отметку тока 4 А, а при показателе 8 А на этот адрес ложится дополнительная нагрузка. В данном случае сработает защитное устройство. Эти технические данные изложены в паспорте каждой модификации контроллера. При всем этом одна модификация может владеть показателем тока ограничения 30 А, а другая — 50 А. И оба эти устройства формально будут применимы для функционирования. Также для литиевого аккума имеется ограничение в габаритах. Потому следует получать таковой контроллер, который уместится в корпусе старенькой батарейки.
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
Важно не допускать приварки провода в месте касания. Перезапуск аккумулятора
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.
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.
Выбор контроллера
При всех своих достоинствах, литий-ионные элементы чувствительны к:
- глубокому разряду;
- перезаряду;
- излишнему зарядному току;
- перегреву.
Контролировать самостоятельно эти параметры в течение нескольких часов, которые потребуются для пополнения энергии АКБ, сложно. Поэтому эти функции возлагаются на систему PCB (Power Control Board) или СОФ (система обеспечения функционирования). Она представляет собой плату небольшого размера, которую часто встраивают в корпус аккумулятора (из-за этого длина элемента типоразмера 18650 несколько выше обещанных 65 мм). Эта система прекращает заряд при достижении нужного напряжения и отключает АКБ при разряде до установленного уровня. Такие элементы имеют на корпусе маркировку Protected. Если маркировка отсутствует или прямо указано Unprotected, значит батарея такой системой не оснащена и контролировать параметры заряда придется вручную или возложить эту функцию на внешнее устройство.
Не надо путать PCB (СОФ) с системой BMS – Battery Management System или PCM – Power Charge Module. Эта система предназначена для поэлементного контроля заряда аккумуляторов, включенных в батарею по последовательной схеме. Элементы, из которых составлена АКБ, имеют определенный разброс параметров, поэтому возможна ситуация, когда часть элементов уже заряжена, а другую часть еще надо заряжать. Очевидно, что этот режим неблагоприятен для аккумуляторов. Эту проблему призвана решать BMS («балансир»). И в рассматриваемом случае без данной системы не обойтись.
Типовая схема включения балансира.
Типовая схема включения BMS показана на рисунке. При достижении номинальных параметров, элемент шунтируется внутренним ключом, остальные аккумуляторы продолжают заряжаться.
У плат разных производителей маркировка может несколько отличаться (вместо «B-» встречается обозначение «0V», вместо порядкового номера батареи – суммарное напряжение в точке подключения). Приобрести готовое устройство можно в интернете на известных торговых площадках. Выбирать надо по следующим параметрам:
- рабочий ток – не менее 30 А;
- количество подключаемых элементов должно соответствовать количеству аккумуляторов в батарее.
И, конечно, надо соизмерять габариты платы с имеющимся установочным местом.
Восстановление корпуса шуруповёрта HITACHI 14 вольт, модель DS14DVF3
Приветствую всех владельцев арсеналов в виде электро-аккумуляторных инструментов!
Данный шуруповёрт, мне вручили как металлолом, он был немного «ушатан», да и аккумуляторы перестали функционировать.Пролежал он у меня долго.Поначалу хотел пустить его по прямому назначению (разобрать и сдать), т.к. на тот момент у меня было достаточно инструментов (шуруповёртов), но передумал, т.к. в процессе работы не удобно постоянно менять или биты, или свёрла, вот и решил отремонтировать его.
Как и в статье «Мелкий ремонт аккумуляторной дрели-шуруповерт HITACHI 12 вольт» в нём были отвратительные шумы в редукторе совмещённые со скрежетом, был очень сильно грязный, было отломано «ушко» на корпусе, за которое цепляется аккумулятор. Сам аккумулятор держался за уцелевшее «ушко», но если так оставить, то и оно может рано или поздно отломаться.
Инструменты и материалы:
- паяльная станция
- обычный паяльник
- крестовая отвёртка
- канцелярский нож
- пластик поликарбонат (РС)
- ножницы по металлу
- винты (подходящие по размеру, взамен недостающим)
- смазка для редуктора
- старая зубная щётка для отмывания корпуса от грязи
- соединительные обжимные клеммы
- термоусадочные трубки
- шило или часовая отвёртка (чтобы оттереть грязь)
- респиратор для защиты органов дыхания
Валялся он у меня достаточно долго, чтобы по верх старой пыли ещё и скопилась новая.Когда начал разбирать его для чистки, то обнаружил что не хватает двух винтов.
После того как разобрал корпус, выкрутив все винты, обнаружил внутри много грязи, не меньше чем снаружи.
Вытащив моторчик с кнопкой, обнаружил маленький «сюрприз».
Видимо в процессе ремонта и были потеряны те два винта.
Для начала решил промыть сам редуктор.Моторчик отсоединяется легко от редуктора, достаточно придерживать корпус редуктора и моторчик повернуть против часовой стрелки.
Начал извлекать их из редуктора.Проблем с разбором никаких не возникнет, т.к. все шестерёнки «сидят» на штырьках, они легко снимаются.Пластинка поверх шестерёнок также вынимается как отсоединяется редуктор, повернуть её против часовой стрелки и она освободиться. В корпусе есть пазы за которые она держится.
Разбирал редуктор запоминая какая шестерёнка на каком месте, а лучше выделить свободное место на столе и складывать их по порядку изъятия.
Я их складывал как получиться, так как уже ремонтировал «младшего брата», и был совсем мелкий ремонт шуруповёрта Interskol 14 вольт. Опыт есть и не запутался при обратной сборке.
На первый взгляд, моторчик выглядел чистым, но сняв пластину, за которую он крепиться к редуктору, увидел не мало грязи.
После решил исправить не добросовестную работу с проводами.Это не критично, но я решил сделать так, как бы это сделал я.
Перед тем как соединять провода и обжимать их клещами, не забыть на провода надеть термоусадочные трубки.А то придётся в пустую израсходовать обжимные клеммы.
Вот эта клемма, хоть она не предназначена для таких толстых проводов, но у меня удалось их использовать по их назначению.Длинные «усики» по краям обжимаются на изоляции, а внутренние широкие (маленькие) обжимаются на проводе.
После того как оттёр корпус, сначала и шилом, и часовой отвёрткой (в мелких пазах), после, дома в ванне, отмывал корпус старой зубной щёткой с мылом под горячей водой.Результат также на лицо.
После окончания работы с проводами подключил моторчик обратно к редуктору, вставил в него немного покрутив из стороны в сторону, чтобы шестерёнка села «на своё место», и повернув по часовой стрелке зафиксировал в пазах на корпусе редуктора.
Теперь можно приступать к ремонту корпуса, где отломана часть, за которую цепляется аккумулятор.
Корпус сделан из пластмассы поликарбонат с добавлением пятнадцати частиц стекловолокна (точную информацию не искал, так как очень много работы, на всё времени нет).Маркировка поликарбоната из двух букв РС РР РР
Выбор типа химии литиевых аккумуляторов
В первую очередь нужно определиться с выбором типа химии литиевых аккумуляторов. Здесь два варианта – либо литий железо фосфатные (LiFePO4), либо литий ионные (Li Ion). Но в любом случае при работе на такую мощную нагрузку нужно учитывать что аккумулятор должен быть способен отдавать необходимый ток без вреда для своего самочувствия! Разберем кратко особенности этих типов аккумуляторов.
Рабочая температура
Если предполагается пользоваться шуруповертом при минусовых температурах, то лучше выбрать литий железо фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы. Диапазон температур при котором можно их разряжать -20 ~ 65 °С. У Li Ion емкость на морозе падает быстрее. Если работа в основном планируется при плюсовых температурах, то подойдут и те и другие. Но оба типа аккумуляторов (за исключением некоторых моделей LiFePO4) нельзя заряжать при отрицательной температуре. А верхний предел температуры при заряде у тех и других около 60°С.
Долговечность
Количество полных циклов заряд/разряд у LiFePO4 аккумуляторов более 1000, у Li Ion менее 500. Но! Если не до 0% разряжать и не до 100% заряжать, то количество циклов существенно возрастает. Хранение любые литиевые аккумуляторы лучше всего переносят наполовину заряженные при температуре 0 +10°C. Подробнее о хранении можно почитать в
Рабочее напряжение
Одна ячейка Li Ion аккумулятора при 100% заряде имеет напряжение 4,2 В, при полном разряде около 3 – 2,5 В. Среднее рабочее напряжение 3,7 В.
Одна ячейка LiFePO4 аккумулятора при 100% заряде имеет напряжение 3,6 В, при полном разряде около 2 В. Среднее рабочее напряжение 3,2 В.
Исходя из этого считаем количество последовательно соединенных ячеек для получения необходимого напряжения на выходе АКБ. Это принято обозначать числом последовательных ячеек + символ S (serial – последовательный). Напряжение при таком соединении суммируется.
последовательное соединение ячеек 3s 1p
Li Ion: 1S-4,2 В, 2S-8,4 В, 3S-12,6 В, 4S-16,8 В, 5S-21 В…
LiFePO4: 1S-3,6 В, 2S-7,2 В, 3S-10,8 В, 4S-14,4 В, 5S-18 В…
То есть к примеру, для 12 вольтового шуруповерта нужна АКБ Li Ion 3S, либо LiFePO4 4S.
Рабочий ток
В характеристиках аккумулятора обычно указывают номинальный и максимальный (пиковый) ток разряда. При номинальном токе он способен работать продолжительное время, а при пиковом – несколько секунд
Поэтому для такой мощной нагрузки как шуруповерт необходимо обращать внимание на этот показатель и выбирать высокотоковые модели аккумуляторов
На холостом ходу 12 вольтовый шуруповерт средней мощности потребляет ток 1-2 А, а при максимальной нагрузке (особенно в заторможенном состоянии) ток может достигать 30 А. Поэтому, если предполагается использовать например, аккумулятор GTF HG2 18650 3000 мАч с номинальным и пиковым токами соответственно 10А и 25А, то необходимо делать сборку минимум 3S2P, чтобы не перегружать аккумуляторы. При параллельном соединении двух аккумуляторов допустимые токи удваиваются, при соединении трех – утраиваются и т.д.
последовательно – параллельное соединение ячеек 3s 2p
Отличие от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей
Исторически первыми по-настоящему массовыми аккумуляторными батареями для ручного электроинструмента были батареи никель-кадмиевые. При невысокой цене они вполне допускают относительно большие нагрузки и обладают удовлетворительной электрической емкостью при разумных габаритах и массе. Аккумуляторы этого типа до сих пор широко распространены, особенно в недорогом секторе ручных электроприборов.
Главное отличие литиевых аккумуляторов от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей – малая масса при высокой электрической емкости и очень хорошей нагрузочной способности.
Кроме того, очень важным отличием литиевых элементов питания является существенно меньшее время зарядки. Такую батарею можно зарядить за пару часов. А вот полный цикл заряда никель-кадмиевых аккумуляторов занимает не менее двенадцати часов.
Переделка шуруповерта 18V на литий (Li-ion)
С этим связана еще одна особенность: в то время как литиевые батареи совершенно спокойно переносят как хранение, так и эксплуатацию в не полностью заряженном состоянии, никель-кадмиевые обладают крайне неприятным «эффектом памяти». На практике это означает, что для продления срока службы, а также, чтобы не допустить быструю потерю емкости, никель-кадмиевые аккумуляторы желательно использовать до полного разряда. После чего обязательно заряжать до полной емкости, что занимает значительное время.
Литиевые аккумуляторные батареи лишены этого недостатка.
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.
Точечная сварка
Наиболее безопасный способ соединения банок — это точечная сварка. Ее суть состоит в следующем: к месту сварки прижимаются электроды. Через них в течение небольшого промежутка времени пропускается большой ток. За это время металл пластины успевает расплавиться и привариться к батарее. При этом тепло не успевает проникнуть внутрь аккумулятора и причинить ему вред.
Она выполняется так:
- на ровную поверхность устанавливаем банки, которые необходимо соединить, для удобства их можно обмотать изолентой или скотчем, чтобы они располагались так же как в готовой сборке;
- поверх батареи кладем соединительную ленту;
- прижимаем к ленте электроды и включаем ток.
Аппарат для точечной сварки можно приобрести или сделать своими руками.
Переделка шуруповерта 12 / 14 вольт на литиевые аккумуляторы
Спустя некоторый срок эксплуатации батарея шуруповерта устанет и ее нужно будет заменить. В этот момент пригодится инструкция как переделать шуруповерт на литий ионные аккумуляторы.
Замена аккумуляторов в шуруповерте на литиевые 18650 не требует от пользователя специфичных знаний, необходимо только лишь понимание основ ремонта, а также приобрести необходимые компоненты.
При подключении к плате аккумуляторов необходимо соблюдать четкую последовательность: 0 В затем 4,2 В, 8,4 В, 12,6 В, 16,8 В, в противном случае гаджет не будет работать
При этом важно обеспечить одинаковый уровень заряда
Чтобы понять, как переделать шуруповерт 12 вольт на литий ионные аккумуляторы, необходимо определиться с типом пайки. Наиболее оптимальный вариант — точечная сварка, так как перегрев нежелателен. Тем не менее пайка также уместна. Во избежание лишних расходов, которые возникнут при неаккуратной работе, рекомендуется потренироваться на ненужных батареях.
Для того, чтобы посчитать, сколько аккумуляторов 18650 нужно для 12В шуруповерта, стоит прибегнуть к следующей схеме расчетов: 2-3 никель — 1 литиевый; 5-7 = 2; 8-10 =3; 11-13 = 4.
Смысл и порядок переделки шуруповертов на литиевые аккумуляторы
Почему никель-кадмиевые аккумуляторы быстро выходят из строя? В гирлянде последовательно соединенных банок каждая особенна. Химический процесс индивидуален, заряд в закрытых системах различный. При неисправности в одной банке, конструкция не дает нужное напряжение. Система контроля и балансировка заряда в отдельных компонентах не предусмотрена.
- Каждая Ni-Cd банка дает 1,2 В, а li-ion 18650 – 3,6 В.
- Емкость литиевой батарейки в 2 раза больше никель-кадмиевой, близкого размера.
- Перегретая батарейка li-ion грозит взрывом и возгоранием, поэтому установка контроля равномерности заряда в банках обязательна. В никель-кадмиевых батарейках BMS не ставят – производитель не заинтересован.
- У литиевых элементов нет эффекта памяти, в отличие от Ni-Cd, заряжать их можно в любое время и в течение часа.
- Шуруповерт становиться значительно легче после переделки аккумулятора на li-ion, с использованием банок 18650.
Есть только два препятствия для переделки шуруповерта под литиевые аккумуляторы – с ним невозможно работать при минусе. Емкость банок падает, начиная с понижения уже от +10 0 С. Литиевые аккумуляторы дороги.
Зная, какое требуется входное напряжение на шуруповерт, переделка зарядного устройства производится, с учетом размещения банок литиевого аккумулятора и управляющих элементов в заводском контейнере. Также можно поступить с фонариком, модернизировав гнездо под блок из элементов 18650.
Допустим необходима переделка 12 В шуруповерта, использующего Ni-Cd банки на li-ion. Если использовать 3 банки, напряжения на выходе недостаточно: 3,6 х 3 = 10, 8 В. С 4-мя компонентами мощность аппарата будет выше: 3,6 х 4 = 14,4 В. При этом инструмент станет легче на 182 г, несколько увеличится его мощность, емкость – сплошные плюсы. Но при демонтаже необходимо оставить клеммы и родной термодатчик.
Срок службы аккумулятора для шуруповерта
При правильном использовании и хранении аккумулятор может длиться примерно три-четыре года. На практике этот период иногда сокращается до двух лет. Постоянно менять инструмент очень дорого, поэтому лучше выбрать лучший вариант для определенных целей сразу.
Существует 3 различных типа аккумуляторов:
- Никель-кадмий. Самый доступный, но недолговечный, особенно при частом использовании в холодных погодных условиях.
- Гидрид никеля. Небольшое устройство, которое не имеет длительного срока службы.
- Литий-ионный. Наиболее востребованы, они способны не выгружаться в течение длительного времени, но имеют большую стоимость, чем вышеперечисленные варианты.
Независимо от типа аккумулятора, время работы аккумулятора зависит от количества используемых зарядов и способов хранения. То есть, чем больше инструмент работает, тем быстрее он разряжается. При этом равнина в работе негативно влияет на жизнь, особенно если инструмент хранится в состоянии, где он сидел.
Восстановление аккумулятора шуруповерта 18 вольт
18 в общая мощность, соответствует 15 блокам. Как донор вам нужно выбрать электроприбор напряжением 14,5 В, то есть автомобильный аккумулятор на 12 В не будет.
