Как сделать из 18650 12 вольт. Делаем вечный аккумулятор для шуруповерта
Виды, маркировка и характеристики литий─ионных аккумуляторов 18650
К нам на почту пришло довольно много вопросов от читателей насчёт литий─ионных аккумуляторов 18650. Поэтому было решено написать небольшой FAQ по этому типу литиевых батарей. Аккумуляторные элементы 18650 востребованы на современном рынке. Они используются в аккумуляторных батареях ноутбуков, различных фонарях, power bank, некоторых видах электроинструмента. В этой заметке рассмотрим основные вопросы, которые больше всего интересуют людей. А именно разновидности элементов 18650, вопросы, связанные с их маркировкой, защита, плюсы, минусы и цена.
Для начала стоит назвать основные типы аккумуляторов 18650, которые различаются по материалу катода. От этого во многом зависят такие свойства аккумуляторов, как ёмкость и максимально допустимый ток разряда.
- LiCoO 2 (литий─кобальтовые). Эти аккумуляторы самые распространённые и имеют самые большие значения ёмкости среди моделей, выполненных по технологии Li─Ion;
- LiMnO 2 или LiMn 2 O 4 или LiNiMnCoO 2 (группа литий─марганцевых). По своей ёмкости они проигрывают первой группе, но зато имеют высокий разрядный ток (5─7*С);
- LiFePO 4 (литий─феррофосфатные). Эти аккумуляторные элементы превосходят предыдущие по большинству параметров, но уступают по ёмкости и напряжению. Они имеют срок службы до 1 тысячи циклов заряд-разряд и набирают заряд меньше чем за 1 час.
Выходное напряжение аккумулятора 18650 составляет 3,78 вольта. Ёмкость наиболее распространённых аккумуляторов лежит в пределах 2000─3200 мАч. Реже встречаются банки ёмкостью 1000, 1100, 1500 мАч.
Широкое применение аккумуляторы 18650 получили в устройствах, где требуется большая ёмкость. Это светодиодные фонари, аккумуляторные батареи ноутбуков, power bank для зарядки различных мобильных гаджетов и т. п.
Как расшифровать маркировку аккумуляторов 18650?
Давайте, разберём маркировку литий─ионных элементов 18650 на следующем примере: ICR18650-26F M.
Первая буква I говорит о том, что аккумулятор выполнен по литий─ионной технологии. Вторая буква обозначает материал катода. В нашем случае кобальт. Есть следующие варианты:
- C ─ кобальт;
- M ─ марганец;
- F ─ железофосфатный.
| Форм-фактор | Пояснение |
|---|---|
| Форм-фактор | Пояснение |
| 10440 | "мизинчиковые" |
| 14500 | "пальчиковые" |
| 16340 | аналог CR123 |
| 17335 | |
| 18500 | не получили широкого распространения |
| 18650 | рассматриваемые элементы |
| 18670, 18700 | с платами защиты |
| 26650 | феррофосфатные аккумуляторы увеличенного размера производства A123 Systems |
| 32650 | имеют самый большой размер и вес около 150 грамм |
И в конце маркировки идёт обозначение ёмкости. В указанном примере ёмкость равна 2600 мАч. Но обычно концовка маркировки сильно отличается в зависимости от производителя. Тут практически у каждого может быть свой собственный вариант.
Защита аккумуляторов 18650
Согласно требованиям безопасности, напряжение литий─ионных аккумуляторов 18650 должно в процессе эксплуатации находиться в интервале 2,5─4,2 вольта. Чтобы обеспечить это требование, на некоторые аккумуляторы 18650 устанавливается защита. Он представляет собой небольшую печатную плату.
Эта плата припаивается к выводам элемента с помощью стальной или алюминиевой ленты. Как правило, крупными производителями в серийном производстве такие защищённые элементы не выпускаются. Они выпускают незащищенные элементы, которые используются в устройствах с контроллерами заряда-разряда. В качестве примера можно привести аккумуляторную батарею ноутбука или шуруповёрта.
Как правило, защищённые литий─ионные элементы 18650 делают небольшими партиями в Китае. К незащищенному аккумулятору припаивается плата защиты, и вся конструкция оборачивается в термозащитную плёнку. Покупая такой элемент, нужно учитывать, что его длина будет несколько больше (1,5─2 мм).
Защищённые аккумуляторы 18650 используются во всех устройствах, не имеющих контроллера заряда-разряда для литий─ионных элементов. Самый распространённый пример использования таких элементов – светодиодные фонари. Чтобы литиевые элементы в фонаре не высаживались в ноль, на них ставится защита.
Стоит учитывать, что установка защиты на литий─ионные 18650 увеличивает длину элемента. А когда их несколько штук, то эта прибавка суммируется. В результате набор таких элементов может просто не влезть в корпус фонаря или мешать закрытию крышки, как которой обычно сделан минусовой контакт.
Нужно помнить, что защита элемента 18650 не защитит устройство и батарейки от перегрева. Её роль – это контроль напряжения. Многие используют аккумуляторы 18650 в фонарях без защиты. Относительно безопасно это можно делать, если у вас в фонаре 1 элемент. Когда устанавливается несколько элементов, они обязательно должны быть с защитой.
Поставленная задача очень проста: сделать такой аккумулятор, чтобы его было довольно просто заряжать и заменять элементы внутри с помощью простых манипуляций.
В начале рассмотрим внутренности обычного аккумулятора шуруповерта. Внутри большинства шуруповертов находится много "банок" 1.2 Вольта, изготовленные по технологии Ni-Cd или Ni-MH. В шуруповерте сверху таких банок 12, т.е. итоговое напряжение аккумулятора примерно 12*1.2=14.4 В. Емкость не превышает 1.5 А/ч. Сами аккумуляторы служат довольно долго, но среди 12 штук часто находится 1-2, которые перестают работать намного раньше своих коллег. Получается, что через некоторое время батарея умирает из-за малой части своих внутренностей. Существует рецепт: заменить банку, которая не работает, а остальное оставить без изменений. Но при это эти банки сложно найти и если менять, то лучше все. Еще плюс паять их очень сложно, нужно иметь сварочный аппарат. В итоге я пришел к следующим выводам:
Надо чтобы емкость аккумулятора была больше, чтобы реже заряжать
Замена банок происходила за пару минут
Не покупать зарядку
Реализация
Современная технология аккумуляторов, которая используется повсеместно - это Литиевая (Li-Ion). Она используется в телефонах, ноутбуках, плеерах, фонариках и много еще где. Доступным решением является батарея 18650. Если разобрать обычный аккумулятор ноутбука, то там их можно найти:
Эти акб можно купить или достать из старого ноутбука. Если будете покупать рекомендую по соотношению цена/качество "Sanyo 2400 Ma/h red". Имейте ввиду, что они должны быть незащищенные. В противном случае они будут отключаться при возникновении тока 2А, что бывает часто в шуруповерте. Я недавно покупал россыпь оных на ebay, к сожалению мой продавец уже не доступен, т.к. ссылку не привожу.
Чтобы их удобно было менять нам еще понадобится так называемый пружинный держатель для 18650:
Многие такие видели для обычных батареек АА. Бывают на 1-4 АКБ. Что странно, в радио магазине или на рынке такие найти сложно, проще заказать в интернете на сайтах с дешевыми китайскими вещами по запросу "18650 holder". Стоимость последнего около 1-2$.
Последняя важная вещь для самодельного АКБ - это умная зарядка. У меня такая под боком была, очень рекомендую "Imax B6" или аналоги: 
Теперь есть два способа подключения:
1) Просто соединяем последовательно все акб с помощью держателей и к концам подсоединяем клемы умного зарядного. Плюс этой систему- простота. Минус- банки должны быть одинаковыми иначе все могут испортиться. Дело в том, что если на любой банке 18650 напряжение упадет ниже 3х вольт, то ее можно будет вскоре выбрасывать. Если ваши АКБ разные, то вы не сможете проконтролировать этот ньюанс. Если что-то произойдет с одной банкой, нужно будет менять все вместе, иначе будут проблемы.
Всем привет. Обзор не столько аккумуляторов (на которые, кстати, вышел, благодаря Mysku), сколько варианта переделки шуруповёрта. Аккумуляторы качественные, ёмкость соответствует, вживление их вместо никель-кадмиевых прошло успешно
Участники обзора:
Высокотоковые аккумуляторы LG HE4 с Gearbest:
Аккумуляторы годные, проверку их ёмкости проводил знакомый на зарядном устройстве Opus, ёмкость соответствует. Больше никаких специальных тестов не проводилось.
Трёхканальное зарядное устройство Imax B3:
Это уже вторая попытка купить такую зарядку, в первый раз заказ не пришёл, вернули деньги. Заказанная у продавца по ссылке выше зарядка приехала, работает, в комплекте сетевой шнур длиной 40см, на картинке шнур явно другой. Шлейфа для подключения зарядки куда-либо в комплекте не было.
Держатель трёх аккумуляторов 18650:
На картинке продавца этот вариант держателя трёх 18650 имел штыри для запайки в печатную плату, но приехал ко мне совсем другой вариант, мало того, что не для печати, так ещё с напаянными колхозно перемычками, соединяющими все три батареи параллельно. 
Получил частичный возврат денег. Перемычки отпаял, использовал, хоть и не так, как планировалось изначально.
Предыстория.
Моему шуруповёрту Интерскол ДА-12ЭР-01 уже почти 10 лет. Больше всего ему «досталось» во время время ремонта в квартире лет 6 назад, но обычно большую часть года он отдыхал, немного трудился летом на даче, ну и выполнял мелкие задачи: поделки, сборка мебели и т.д. Проблемы с аккумуляторами начались пару лет назад, один аккумулятор перестал держать заряд, второй отрабатывал вполне нормально. Я тогда разобрал дефектный аккумулятор, выявил два наиболее замученных элемента, и попытался заменить их подобными, купленными на ебэе. Но когда поставил новые элементы, то обнаружил, что и остальные элементы, что я посчитал ещё живыми, тоже кандидаты в мусорное ведро: под нагрузкой напряжение на них изменяло полярность. Менять все элементы смысла не было, поэтому я переделал этот аккумулятор в некий адаптер для подключения шуруповёрта к прикуривателю автомобиля.
Но подключать я его собирался не к бортовой сети авто, а к старому свинцовому аккумулятору 12в 7ач от галогенного света для видеокамеры, гнездо которого было аналогично гнезду автомобильного прикуривателя. Свет для видеокамер у меня уже давно светодиодный с питанием от литиевых аккумуляторов, но аккумулятор на 12в остался, вот и пригодился для шуруповёрта, правда использовался всего пару раз. Вот этот супермега адаптер:
Но так как аккумулятору 12в 7ач было уже больше 8 лет, он перестал держать заряд, восстановить его не удалось, и я был вынужден сдать его на металлолом. Так что скорее всего «адаптер» под прикуриватель разберу, подключать «шурик» к машине смысла не вижу.
Этим летом окончательно сдался и второй аккумулятор шуруповёрта, он стал разряжаться настолько быстро, что серьёзную работу им выполнять стало невозможно. Весной он ещё хоть как-то работал, но к осени десяток средненьких саморезов на одной зарядке стал его пределом.
Но тем не менее, я считаю, что поработали родные аккумуляторы шуруповёрта очень неплохо - у меня они протянули 8 и 10 лет, в то время как у знакомых умирали и на 3-м, и на 5-м году, при примерно таком же непрофессиональном режиме использования.
Покупка даже одного нового никель-кадмиевого аккумулятора - форменная дикость, это 50-60% цены подобного шуруповёрта (да, такие ещё продаются) с двумя такими аккумуляторами в комплекте. Также отверг я вариант покупки уже собранной батареи никель-кадмиевых аккумуляторов с али или ебэя, готовой к установке в корпус отжившего аккумулятора: это дешевле, но качество этих батарей сомнительное, так, у двух купленных мной на ебэе элементов был приличный разброс ёмкости, и сколько это всё проработает, неизвестно. К тому же, от никель-кадмия я решил отказаться окончательно и бесповоротно: от перевода на литий аккумуляторной отвёртки, что я проделал полгода назад, впечатления самые положительные.
Вообще, конечно, мой шуруповёрт уже старый и потрёпанный, поэтому были мысли купить ему на замену новый, современный, с литиевым аккумулятором. Но механическая часть пока ещё в полном порядке, а у современных недорогих шуриков механика чрезвычайно слабая: те, что доводилось держать в руках, имели просто неприличные люфты в подшипнике патрона через неприлично малый срок времени. А покупать профессиональный дорогой шуруповёрт смысла нет, большую часть года он пролежит в шкафу.
Но самое главное, что руки чесались переделать шуруповёрт под литий самому. При этом были определённые сомнения: стоимость аккумуляторов, платы защиты и выравнивания заряда приближалась к простенькому шурику на литии из Леруа-мерлена, с годовой гарантией. Но желание попаять и помастырить перебороло сомнения, что пришлют левые аккумуляторы, что что-то пойдёт не так и т.п.
Сначала я хотел сделать всё по классической схеме, то есть взять три высокотоковых аккумулятора формата 18650, добавить к ним плату защиты и выравнивания заряда 3S, соответственно переделать зарядное устройство под литий. Но потом решил сделать проще, и на мой взгляд, намного удобнее.
По опыту работы с аккумуляторами для видеокамер VBG6, F550, F770 и др, где два аккумулятора 18650 соединены последовательно, я давным-давно сделал вывод, что умирают аккумуляторы в основном из-за того, что схема выравнивания заряда не справляется со своей задачей. В итоге один аккумулятор постоянно перезаряжен, второй недозаряжен, и очень скоро батарея идёт в мусорное ведро. Даже замена умерших элементов на оригинал Sanyo, у которых параметры куда стабильнее, давала эффект не столь продолжительный, как хотелось бы, пара лет и всё…
А в шуруповёрте батарея будет из трёх элементов, токовые нагрузки куда выше, разбаланс ёмкости элементов проявится быстрее, поэтому я очень сомневаюсь, что плата выравнивания заряда/балансировки поможет аккумуляторам не умереть преждевременно. Поэтому и решил отказаться от зарядки сразу всех аккумуляторов от одного источника, в пользу зарядки каждого по отдельности. Трёхканальное зарядное устройство я решил взять готовое, широко известное Imax B3, на мой взгляд оно в любом случае эффективнее, чем плата балансировки, к тому же при этом весьма компактное и лёгкое.
От платы защиты от переразряда/перезаряда я решил вообще отказаться, на шуруповёрте есть индикатор напряжения аккумулятора, по нему вполне можно сориентироваться, насколько разряжен аккумулятор. Ну а если какой-то аккумулятор из трёх «подгуляет» и будет мучиться наравне со всеми (защита от снижения напряжения давно бы вырубила всю батарею)… знать, судьба у него такая, ему уже не помочь, зато батарея не будет отключаться раньше времени.
Прикинув, что после установки в корпус аккумулятора трёх элементов 18650 в нём останется ещё достаточно много свободного места, я решил и саму зарядку Imax B3 запихать туда же. При этом для зарядки аккумуляторов достаточно будет просто подключить к шуруповёрту шнур 220в. И ведь действительно удобно: никаких внешних зарядок, в комплекте к шуруповёрту будет только шнур 220в, причём шнур универсальный, даже от приёмника/принтера/муз.центра подойдёт.
Сказано-сделано. Первыми приехали ко мне аккумуляторы с GB, сначала я пытался их проверить сам, ставя по одному в имеющийся у меня повербанк, давая нагрузку в 1А, и рассчитывая ёмкость, исходя из времени работы до отключения. Несмотря на то, что я пересчитывал ёмкость с напряжения 5в до напряжения 3,7в, результаты у меня получились сильно заниженные, порядка 1,5ач, поэтому я попросил знакомого проверить эти аккумуляторы на полноценной тестовой зарядке Opus, модель не помню, и он успокоил меня, ёмкость всех аккумуляторов оказалась в норме, правда, не 2,5ач, а 2,3ач, что меня вполне устроило.
Изначально я хотел соединить аккумуляторы точечной сваркой, даже купил для этого никелевую ленту, но агрегат для точечной сварки так и не доделал. Поэтому решил использовать готовый держатель трёх элементов 18650, заказанный, правда, для совсем другой поделки. Он не соответствовал описанию продавца, но после небольшой переделки вполне подошёл, тем более что аккумуляторы сидят в нём очень плотно, контакты достаточно толстые и жёсткие. Даже при очень динамичной тряске аккумуляторы не выскакивали из держателя.
В самую последнюю очередь приехала ко мне зарядка Imax B3. Проверил - работает, тогда и запустил процесс переделки шуруповёрта на литий.
Родной аккумулятор был выпотрошен, я припаял провода к контактной группе, на основании корпуса закрепил винтами батарейный отсек, и припаял к нему провода. Поставил предохранитель на 10А, но его повесил на клеммах: автомобильный держатель не влез в корпус. Кстати, подпирает контактную группу один из никель-кадмиевых элементов, он как раз нужной длины. Погонял шуруповёрт от литиевых аккумуляторов и подивился, насколько мощно он теперь крутит.
Далее я установил зарядку Imax B3 в крышку аккумулятора, поставил на боковую стенку крышки разъём для зарядки (не родной). У индикаторных светодиодов удалил подставки, и вывел их в отверстия в корпусе, так что теперь можно наблюдать весь процесс зарядки по трём светящимся «глазам». Естественно, красный свет - идёт зарядка, зелёный - заряжено.
Далее подсоединил зарядку к аккумуляторам, немного погонял шуруповёрт, и поставил на зарядку. И вот тут вылезла проблема, о которой я уже читал, и избежать которой было в принципе нельзя. Микросхемы - контроллеры заряда TP4056 стали дико нагреваться. Ну ещё бы им не нагреваться, зарядный ток (судя по токозадающему резистору сопротивлением 1,8к) около 600 мА, на входе порядка 6в. Причём у меня были практически полностью заряженные аккумуляторы, напряжение на которых во время заряда было около 4,15в, при этом на каждой микросхеме рассеивалась мощность около 1,1 вт. Этого вполне достаточно, чтобы три микросхемы на небольшой плате, да ещё в замкнутом объёме, конкретно поджарились. Если б аккумуляторы пришлось заряжать с нуля, то на микросхемах рассеивалась бы ещё большая мощность.
Поэтому я заменил токозадающие резисторы, увеличив их с 1,8к до 4,7к, таким образом снизив зарядный ток до примерно 270 мА. Но даже при этом микросхемы обжигали пальцы. Конечно, ничего страшного в таком режиме не произошло, аккумуляторы нормально зарядились, почти одновременно загорелись зелёные светодиоды. Но всё-таки, в сильную жару зарядное устройство может перегреться, корпус-то у меня при испытаниях не был закрыт. Ну и ток заряда как-то маловат.
Поэтому я установил на микросхемы небольшой радиатор (через номакон), снова изменив токозадающие резисторы на 2,2к - зарядный ток около 500 мА. Погоняв зарядку в таком режиме, я не обнаружил сколь-либо серьёзного нагрева радиатора, и уверен, что и в жаркий день в закрытом корпусе аккумулятора температура будет в норме.
Единственное, что меня напрягает, так это максимальное напряжение на аккумуляторах в конце заряда: 4,20 4,23 4,21в. Разве это не слишком много? Но повлиять на это напряжение невозможно, разве что заменить микросхемы.
В общем, собрал новый аккумулятор окончательно. Вместо прежних 1,5ач он имеет ёмкость 2,3ач, причём без эффекта памяти. Минус в том, что его нельзя оставлять на сильном морозе, но никто же не заставляет так делать.
Ну и как работает от нового аккумулятора шуруповёрт, мне нравится.
Теперь немного о родном зарядном устройстве шуруповёрта:
Зарядка все 10 лет отработала нормально, несмотря на то, что грелась как утюг. Удивительно, но за 10 лет из неё так и не выветрился резкий запах пластика и жжёного гетинакса. Применить её теперь негде, поэтому решил её распотрошить:
Все изделия фирмы «Интерскол», с которыми мне доводилось сталкиваться, вызывали большие сомнения, что сделаны они у нас в стране, как утверждает сам «Интерскол». Слишком уж у них всё «по китайски», и печать, и сборка, и исключительно импортные комплектующие. Также и с зарядным устройством, «своего» просто ноль. Я знаком с отечественным производством, как ширпотреба, так и военной техники, и считаю, что в данном случае сделано всё «не по нашему». Думаю, «Интерскол» лишь клеил свои этикетки.
Но раз зарядка идёт в утиль, я решил позаимствовать из неё контактную группу, подключавшуюся к аккумулятору. Плату разобрал и опилил, оставив кусок с контактами:
Вопрос, зачем? Да чтобы иметь возможность подключить к аккумулятору вместо шуруповёрта внешнюю нагрузку. Раньше «походным» источником напряжения у меня был аккумулятор на 12в 7ач, но он умер, и логично было использовать вместо него аккумулятор для шуруповёрта. Вот я и изготовил из кусочка зарядки и других подвернувшихся под руку материалов специальный переходник.
Назначение этого переходника со штекером прикуривателя на проводке - питание бортсети автомобиля при съёме стартерного аккумулятора для подзарядки или замены на другой аккумулятор (у меня их два). Жутко не хочется восстанавливать настройки магнитолы и других устройств после обесточивания бортсети. Воткнул штекер в прикуриватель - и делай своё дело, можно при этом и габариты с аварийкой включить, и все настройки сохранятся. Жаль только лампы под капотом нет… Заводить мотор при подключенном внешнем аккумуляторе не рекомендуется, ограничитель зарядного тока аккумуляторов отсутствует, но в случае чего перегорит предохранитель на 5А в штекере.
В планах сделать переходник универсальным, чтобы подключать разные устройства, но я не нашёл у себя подходящего разъёма, позже переделаю.
В общем, переделкой шуруповёрта доволен. Обошлось мне это примерно в 1100 рублей, плюс три вечера после работы на переделку. На мой взгляд, получилось удобно, но, конечно, не без недостатков. За разрядом батареи нужно следить, чтобы не угробить аккумуляторы, и лучше переделанный шурик не давать в чужие руки. Но я сам пока ещё точно не знаю, как поведёт себя шуруповёрт при разряженной до предела батарее, насколько снизится его мощность, и что при этом покажет индикатор. Так что надо будет понаблюдать за шуруповёртом в процессе работы с ним.
Планирую купить +57 Добавить в избранное Обзор понравился +61 +114
Переделка аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы
Многие владельцы шуруповёртов хотят переделать аккумуляторы от них на литиевые аккумуляторные элементы. На эту тему написано много статей и в настоящем материале хотелось бы суммировать информацию по этому вопросу. В первую очередь рассмотрим доводы в пользу переделки шуруповёрта на литиевые батареи и против нее. А также рассмотрим отдельные моменты самого процесса замены аккумуляторов.
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 на литиевые элементы.
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 .
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.
Замена аккумуляторов в шуруповёрте на литиевые
Что нужно прикинуть перед началом работ?
Нужно определиться с количеством элементов в батарее, что в итоге решает величину напряжения. Для трёх элементов потолок будет 12,6, а для четырёх ─ 16,8 вольта. Речь идёт о переделке широко распространённых аккумуляторов с номиналом 14,4 вольта. Лучше выбрать 4 элемента, поскольку при работе напряжение довольно быстро просядет до 14,8. Различие в несколько вольт не отразится на работе шуруповёрта.
Кроме того, большее количество литиевых элементов даст большую ёмкость. А значит, большее время работы шуруповёрта.
Далее нужно правильно выбрать сами литиевые элементы. Форм-фактор без вариантов – 18650. Основное, на что нужно смотреть, это разрядный ток и ёмкость. По статистике при штатной работе шуруповёрта потребляемый ток находится в диапазоне 5─10 ампер. Если резко нажать на кнопку запуска, то ток может на несколько секунд подскочить до 25 ампер. То есть, вам нужно выбирать литиевые с максимальным значением разрядного тока 20─30 ампер. Тогда при кратковременном увеличении тока до этих величин, аккумулятор не будет повреждён.
Номинальное напряжение литиевых элементов 3,6─3,7 вольта, а ёмкость в большинстве случаев составляет 2000─3000 мАч. Если позволяет корпус аккумулятора, можете взять не 4, а 8 элементов. По два соединить их в 4 параллельные сборки, а затем уже их подключить последовательно. В результате вы сможете нарастить ёмкость АКБ. Но далеко не в каждый корпус удастся упаковать 8 банок 18650.
И последний подготовительный этап – это выбор контроллера. По своим характеристикам он должен соответствовать по номинальному напряжению и току разряда. То есть, если вы решили собирать батарею 14,4 вольта, то выбираете контроллер с этим напряжением. Рабочий ток разряда обычно выбирается в два раза меньше, чем предельно допустимый ток.
Выше мы установили, что предельно допустимый кратковременный ток разряда для литиевых элементов 25─30 ампер. Значит, контроллер заряда-разряда должна быть рассчитана на 12─15 ампер. Тогда защита будет срабатывать при увеличении тока до 25─30 ампер. Не забывайте также о габаритах платы защиты. Её вместе с элементами нужно будет уместить в корпус АКБ шуруповёрта.
Аккумуляторный инструмент мобильнее и удобнее в использовании по сравнению со своими сетевыми собратьями. Но не надо забывать и о существенном недостатке аккумуляторного инструмента, это как вы сами понимаете недолговечность батарей питания. Покупать отдельно новые аккумуляторы сопоставимо по цене с приобретением нового инструмента.
После четырех лет службы мой первый шуруповерт, а точнее батареи стали терять емкость. Для начала я из двух батарей собрал одну выбрав рабочие «банки», но и этой модернизации хватило ненадолго. Переделывал свой шуруповерт на сетевой - оказалось очень неудобно. Пришлось, купить такой же, но новый 12 вольтовый «Интерскол ДА-12ЭР». Батареи в новом шуруповерте прослужили еще меньше. В итоге два исправных шуруповерта и не одной рабочей батареи.
На просторах интернета много пишут, как решить данную проблему. Предлагается переделать отслужившие свой срок Ni-Cd батареи на Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650. На первый взгляд ничего сложного в этом нет. Удаляешь из корпуса старые Ni-Cd батареи и устанавливаешь новые Li-ion. Но оказалось не все так просто. Ниже описано, на что следует обратить внимание при модернизации аккумуляторного инструмента.
Для переделки потребуется:
Начну с литий ионных аккумуляторов 18650. Приобретались на .
Номинальное напряжение элементов 18650 - 3,7 В. По заявлению продавца емкость 2600мАч, маркировка ICR18650 26F, габариты 18 на 65 мм.
Преимущества Li-ion батарей перед Ni-Cd - меньшие габариты и вес, при большей емкости, а так же отсутствие так называемого «эффекта памяти». Но у литий ионных батарей есть серьезные недостатки, а именно:
1. Отрицательные температуры резко снижают емкость, что не скажешь про никель кадмиевые батареи. Отсюда вывод – если инструмент часто используется при отрицательных температурах, то замена на Li-ion не решит проблему.
2. Разряд ниже 2,9 - 2,5В и перезаряд выше 4,2В может быть критичным, возможен полный выход из строя. Следовательно, нужна BMS плата для контроля заряда и разряда, если ее не установить, то новые элементы питания быстро выйдут из строя.
В интернете в основном описывают, как переделать 14 вольтовый шуруповерт – он идеально подходит для модернизации. При последовательном соединении четырех элементов 18650 и номинальном напряжении 3,7В. получаем 14,8В. – как раз, что надо, даже при полной зарядке плюс еще 2В это не страшно для электродвигателя. А как быть с 12В инструментом. Возможны два варианта, установить 3 или 4 элемента 18650, если три то вроде бы маловато, особенно при частичном разряде, а если четыре – многовато. Я выбрал четыре и на мой взгляд сделал правильный выбор.
А сейчас про BMS плату, она тоже с AliExpress.
Это так называемая плата контроля заряда, разряда батареи, конкретно в моем случае CF-4S30A-A. Как видно из маркировки рассчитана она для батареи из четырех «банок» 18650 и ток разряда до 30А. Еще в нее встроен так называемый «балансир», который контролирует заряд каждого элемента отдельно и исключает неравномерную зарядку. Для правильной работы платы аккумуляторы для сборки берутся одной емкости и желательно из одной партии.
Вообще в продаже есть великое множество BMS плат с разными характеристиками. На ток ниже 30А брать не советую – плата постоянно будет уходить в защиту и для восстановления работы на некоторые платы нужно кратковременно подать зарядный ток, а для этого нужно вынуть аккумулятор и подключить к зарядному устройству. На плате, которую мы рассматриваем, такого недостатка нет, просто отпускаешь курок шуруповерта и при отсутствии токов короткого замыкания плата включится сама.
Для зарядки переделанного аккумулятора прекрасно подошло родное универсальное зарядное устройство. В последние годы «Интерскол» стал комплектовать свой инструмент универсальными ЗУ.
На фото видно, до какого напряжения BMS плата заряжает мою батарею совместно со штатным зарядным устройством. Напряжение на аккумуляторе после зарядки 14,95В немного выше нужного для 12 вольтового шуруповерта, но это скорее даже лучше. Мой старый шуруповерт стал резвее и мощнее, а опасения что он перегорит, после четырех месяцев использования постепенно развеялись. Вот вроде бы и все основные нюансы, можно приступать к переделке.
Разбираем старую батарею.
Выпаиваем старые банки и оставляем клеммы вместе с термодатчиком. Если удалить и датчик, то при использовании штатного ЗУ оно не включится.
Согласно схеме на фото, спаиваем 18650 элементы в одну батарею. Перемычки между «банками» должны быть выполнены толстым проводом минимум 2,5кв. мм, так как токи при работе шуруповерта большие, а при маленьком сечении резко упадет мощность инструмента. В сети пишут, что паять Li-ion аккумуляторы нельзя так как они боятся перегрева, и рекомендуют соединять при помощи точечной сварки. Паять можно только нужен паяльник по мощней не менее 60 ватт. Самое главное паять надо быстро, чтоб не перегреть сам элемент.
Должно получиться примерно так, чтобы вошло в корпус аккумулятора.
