Переделка аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы. Переделка шуруповерта на Li-Ion аккумуляторы и в сетевой своими руками Как переделать аккумуляторный шуруповерт на литиевый аккумулятор

В арсенале любого хорошего хозяина наверняка найдётся распространённый сегодня в быту электроинструмент - шуруповёрт. Главным его достоинством является мобильность. Ведь это устройство работает от съёмных аккумуляторов, что делает его использование максимально удобным, поскольку не требуется подключаться к розетке электросети. Но как быть, если аккумуляторная батарея (АКБ) шуруповёрта вышла из строя? Покупать новую будет довольно затратно, потому что её стоимость в некоторых моделях доходит до 50–70% цены самого шуруповёрта. Намного практичнее будет сразу приобрести новый инструмент, в комплект которого входят целых два аккумулятора. Но продлить срок службы старого шуруповёрта всё же можно, отремонтировав вышедшую из строя АКБ.

Что собой представляет аккумулятор шуруповёрта

В любых моделях электрошуруповёртов такой важный элемент, как аккумулятор, выглядит примерно одинаково. Он представляет собой пластиковую коробку, внутри которой размещены до десятка (а иногда и больше) элементов питания. Они соединены между собой в последовательную цепочку и располагаются таким образом, что выводы первой и последней банки в цепи замыкаются на контакты, обеспечивающие питание инструмента и подключение к зарядному устройству.

Аккумулятор шуруповерта представляет собой цепочку заряжаемых элементов питания, соединённых последовательно

АКБ шуруповёрта любого типа имеют довольно простую конструкцию, в которой легко может разобраться любой человек, хоть немного знакомый с основами электротехники. Помимо элементов питания в корпусе аккумуляторного блока может располагаться:

В зависимости от вида применяемых элементов питания аккумуляторы шуруповёрта бывают следующих типов:

никель-кадмиевые, обозначаемые символами NiCd и рассчитанные на номинальное напряжение 12 В;
никель-металлгидридные (NiMh) с тем же номинальным напряжением, что и элементы первого типа (12 В);
литийионные (Li-Ion), напряжение которых в зависимости от количества используемых элементов может составлять от 14,4 до 36 В.

Разные типы аккумуляторов обеспечивают разное номинальное напряжение и мощность шуруповёрта

Аккумуляторные батарейки первого типа (NiCd) наиболее распространены в современных инструментах, прежде всего, благодаря самой низкой их стоимости. Особенно часто аккумуляторы на основе никель-кадмиевого сплава можно встретить в бюджетных моделях шуруповёртов. Они не боятся низких температур и могут храниться в разряженном состоянии, не теряя своих характеристик. Из недостатков таких элементов питания можно отметить:

ярко выраженный эффект памяти, когда при неполной выработке заряда батарея словно запоминает, до какой величины использовали её ёмкость, и в дальнейшем уже не заряжается выше этих параметров;
небольшая ёмкость и малое число циклов зарядки и разрядки;
подверженность саморазряду, когда неиспользуемая заряженная АКБ постепенно теряет заряд;
высокая токсичность при вскрытии банки из-за входящего в состав батареи кадмия.

Для того чтобы новый аккумулятор для шуруповёрта не потерял ёмкость, первые несколько раз его нужно подвергнуть зарядке в течение 10–12 часов, даже если появится индикация, что он зарядился намного раньше. В процессе работы аккумулятором лучше пользоваться до полного разряда, после чего сразу же подключить к зарядному устройству до достижения полной зарядки.

Никель-металлгидридные элементы в современных шуруповёртах тоже встречаются часто. Они состоят из экологически чистых элементов, но стоят дороже никель-кадмиевых батареек. У них более низкий саморазряд и эффект памяти и большее число циклов зарядки, чем у элементов типа NiCd. Но они боятся низких температур и в разряженном состоянии также теряют свои характеристики.

Самыми дорогими являются литийионные батареи, которые, по сравнению с первыми двумя типами, обладают заметными преимуществами:

Из недостатков аккумуляторов этого типа следует отметить их небольшой срок службы. Через три года литий начинает разлагаться, батарея теряет свою ёмкость без возможности восстановления.

Характерные неисправности АКБ шуруповёрта

Несмотря на то что шуруповёрты комплектуются разными типами аккумуляторных батарей, все они имеют одинаковую конструкцию и аналогичные неисправности. Наиболее часто встречаются следующие поломки этого устройства:

потеря ёмкости одним или несколькими элементами питания;
механическое повреждение цепи аккумуляторного блока (отрыв пластин, соединяющих банки между собой или с клеммами);
высыхание электролита;
разложение лития в элементах типа Li-Ion.

Потеря ёмкости элементов питания - это самый распространённый дефект аккумуляторов шуруповёрта. Суть его состоит в том, что утрата ёмкости заряда хотя бы одного элемента питания не даёт возможности полностью зарядить остальные банки. Получая некачественный заряд, АКБ быстро разряжается.

Такая неисправность может являться следствием эффекта памяти либо высыхания электролита в банках из-за их нагрева при зарядке или под нагрузкой. Этот дефект в аккумуляторах любого типа можно устранить самостоятельно, без обращения в сервисный центр. При этом можно попытаться восстановить неисправные элементы или заменить их. Не получится восстановить только литийионные аккумуляторные элементы питания, которые потеряли ёмкость в результате разложения лития. Такие банки можно лишь заменить новыми, снятыми с неработающего аккумуляторного блока.

Неисправность АКБ шуруповёрта может быть вызвана потерей ёмкости одного или нескольких элементов питания, поэтому её легко устранить, заменив их на новые или заведомо рабочие

Ремонт аккумулятора шуруповёрта своими руками

Большинство дефектов аккумуляторного блока шуруповёрта можно устранить самостоятельно, если знать причину возникновения неисправности и методы борьбы с ней.

Диагностика неисправностей АКБ шуруповёрта

Прежде чем приступать к ремонту аккумулятора, нужно провести его диагностику и выявить причину неисправности. Для этого необходимо:

Полностью зарядить аккумуляторный блок. Предварительно никель-кадмиевую или никель-металлгидридную батарею нужно разрядить до нуля, чтобы избежать проявления эффекта памяти.
Разобрать корпус аккумулятора, сняв его крышку. Она может быть прикручена винтами или посажена на клей, что несколько затруднит разборку. Во втором случае для снятия крышки необходимо острым скальпелем или ножом пройтись по клеевому соединению, а затем, аккуратно поддевая тонкой отвёрткой, отсоединить крышку.
Крышка аккумуляторного блока может крепиться к его корпусу винтами или клеем
Визуальным осмотром определить наличие механических повреждений, разрывов цепи, а также вздутых или потёкших банок аккумулятора.
После разборки аккумуляторного блока производят визуальный осмотр содержимого на предмет наличия явных дефектов
Замерить мультиметром напряжение на каждой из батарей. Для элементов питания типа NiCd или NiMh оно должно быть в пределах 1,2–1,4 В, а для литийионных банок - 3,6–3,8 В. На каждой банке измеренное значение лучше написать карандашом, чтобы избежать путаницы.
Замерив напряжение на каждой банке, можно найти все неисправные элементы
Нагрузить АКБ, присоединив к выходным контактам обычную автомобильную лампочку или сопротивление.
Подсоединив лампу, даём возможность батареям поработать, чтобы показать просадку напряжения под нагрузкой
Подержав аккумулятор под нагрузкой, снова замерить напряжение на каждой банке и найти элементы питания, на которых произошла максимальная просадка. Это и есть дефектные элементы.

Видео: как полностью разрядить аккумулятор шуруповёрта

Отыскав неисправные элементы питания, необходимо определиться со способом их ремонта. Здесь возможны два варианта действий. Первый - это реанимировать дефектные батарейки, прошив их током с более высоким напряжением или добавить в банки дистиллированной воды в случае пересыхания электролита. Но эти меры являются временными, в дальнейшем неисправность может проявиться снова. Более эффективным является другой способ ремонта, который состоит в замене дефектных элементов питания новыми или бывшими в употреблении, но заведомо исправными.

Видео: поиск дефектных элементов питания в АКБ шуруповёрта

Восстановление аккумуляторных элементов питания

Восстановление утраченной ёмкости элемента питания возможно лишь для аккумуляторов, имеющих эффект памяти. Это никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батарейки. Для этого понадобится более мощное зарядное устройство с регулируемыми параметрами напряжения и силы тока. Установив напряжение около 4 В и силу тока 200 мА, воздействуем этим током на элементы питания, в которых обнаружена максимальная просадка напряжения.

Можно попробовать восстановить дефектные батареи путём сжатия или уплотнения. Эта процедура представляет собой разбавление электролита, объём которого в банке АКБ уменьшился. Для этого необходимо:

Процедура, описанная в пункте 5, может в определённых условиях восстановить работоспособность батареи, если причиной её неисправности стал эффект памяти.

Видео: процесс восстановления ёмкости аккумуляторов шуруповёрта

Замена элементов питания

Самым действенным способом ремонта аккумулятора шуруповёрта является замена дефектной банки. Для этого можно использовать новую батарейку, которую сегодня легко можно найти в продаже, или снять исправную банку с неработающего аккумуляторного блока. Работы по замене нужно выполнять в следующей последовательности:

Удалить из цепи АКБ неисправный элемент питания. Учитывая, что все они соединены между собой пластинами, посаженными на точечную сварку, лучше всего для этой цели воспользоваться бокорезами. При этом нужно оставить достаточной длины хвостовик на исправной банке, чтобы иметь возможность припаять его к новому элементу питания.
На исправных банках нужно оставить хвостовики, чтобы их можно было спаять, на неисправной банке это делать необязательно
Новый аккумулятор припаять на место удалённой дефектной банки, соблюдая необходимую полярность. Плюсовой вывод припаивается к минусовому выводу «соседа», а минусовой - соответственно, к плюсовому. Для этого понадобится паяльник мощностью не менее 40 Вт и паяльная кислота. Если не удалось сохранить достаточную длину пластины, можно соединить банки медным проводником.
Для пайки применяется паяльник мощностью не менее 40 Вт и паяльная кислота
Собрать батарейки в корпус по той же схеме, по которой они были уложены до ремонта.
После монтажа исправной банки всю цепочку нужно снова уложить в коробку АКБ
Произвести выравнивание заряда на каждой банке путём повторения несколько раз цикла зарядки-разрядки. После чего проверить потенциалы напряжения на каждой банке мультиметром. Они должны быть на одном уровне - 1,3 В.

Важно не перегреть банку при выполнении паяльных работ. Поэтому слишком долго задерживать жало паяльника на батарее нельзя.

Ремонт аккумуляторных блоков с банками литийионного типа производится аналогично. Единственное, что усложняет задачу при ремонте, это отсоединение батарей от управляющей платы. При этом применим лишь один метод ремонта - замена дефектной банки.

Видео: как нужно правильно паять банки АКБ шуруповёрта

Как переделать АКБ шуруповёрта под литийионные элементы питания

Часто владельцы шуруповёртов на никель-кадмиевых аккумуляторах хотят переделать свои АКБ под литийионные батареи. Их привлекают преимущества, которые можно приобрести такой переделкой аккумуляторного блока:

облегчить вес шуруповёрта, для работы которого потребуется меньшее количество элементов питания при тех же значениях ёмкости батареи и напряжения;
избавиться от эффекта памяти, которого нет в элементах питания литийионного типа;
сократить время зарядки батарей.

Кроме того, при определённой схеме сборки можно в два раза увеличить ёмкость заряда, а значит, и время работы шуруповёрта от одной зарядки. Преимущества, конечно, очевидные, но у такого решения есть и свои недостатки, которые тоже нужно знать, чтобы взвесить все за и против. Из отрицательных моментов адаптирования АКБ шуруповёрта под литийионные банки следует отметить:

более высокую стоимость элементов питания литийионного типа;
необходимость поддерживать уровень заряда элемента строго в пределах от 2,7 до 4,2 В, для чего потребуется дополнительно установить в коробку АКБ плату контроллера заряда-разряда;
большие размеры элементов питания типа Li-Ion, которые потребуют проявить смекалку и фантазию, чтобы разместить их в корпусе аккумулятора шуруповёрта;
невозможность применять инструмент с такими аккумуляторами в условиях низких температур.

Но если решение о замене никель-кадмиевых батарей всё же принято, то действовать дальше нужно в следующей последовательности:

Определиться с количеством литийионных элементов питания и их электрическими характеристиками. Например, для наиболее распространённого шуруповёрта, работающего от батареи с номинальным напряжением 14,4 В лучше взять 4 литийионных элемента, суммарное максимальное напряжение которых будет равно 4,2х4=16,8 В. Здесь необходимо учитывать что сразу же после начала работы на новых аккумуляторах напряжение на них просядет и будет равно 14,4–14,8 В. Если позволяет ёмкость коробки аккумуляторного блока, можно взять 8 таких банок, образовав из них 4 пары с параллельно соединёнными элементами питания. Это позволит увеличить ёмкость АКБ в 2 раза.
Подобрать плату контроллера на 4 аккумулятора. Её параметры должны соответствовать току разряда и номинальному напряжению выбранных элементов питания. При этом рабочий ток разряда должен быть в 2 раза меньше предельно допустимого значения тока разряда батарей, который обычно равен 25–30 А. Значит, плата должна быть рассчитана на ток 12–15 А.
Плата контроллера должна быть предназначена для работы с нужным числом элементов питания и рассчитана на их рабочий ток разряда
Разобрать коробку аккумулятора шуруповёрта и вынуть из него все никель-кадмиевые банки. Разрезать всю цепь кусачками или бокорезами, оставив лишь верхний элемент с контактами для подключения к инструменту. Термистор можно тоже удалить, поскольку за перегревом батарей теперь будет следить плата контроллера.
При соединении платы контроллера управления с цепочкой литийионных батарей нужно соблюдать полярность Литийионные элементы питания лучше размещать в корпусе АКБ шуруповёрта горизонтально
Закрыть АКБ крышкой, установив на уложенные горизонтально батарейки элемент питания с контактами на батарейке старого типа.

Может оказаться, что собранную конструкцию не получится заряжать от старого зарядного устройства. Тогда необходимо установить дополнительно разъём для новой зарядки.

Видео: замена никель-кадмиевых батарей на литийионные

Как правильно хранить аккумуляторы шуруповёрта

Чтобы аккумулятор шуруповёрта прослужил как можно дольше, его нужно правильно хранить, особенно когда он используется не очень часто и с длительными перерывами. При этом нужно соблюдать некоторые правила.

Аккумуляторные блоки на основе кадмия обладают эффектом памяти, уменьшающим ёмкость батарей при неполной выработке заряда. Поэтому АКБ с элементами питания типа NiCd и NiMh следует хранить в разряженном состоянии, а устройства батареями литийионного типа - зарядив их на половину ёмкости банок . Достичь такого уровня можно за время, равное примерно 65–70% от обычного срока полной зарядки.

Если аккумуляторный блок вашего шуруповёрта стал быстро разряжаться и совсем не держит заряд, не спешите выбрасывать его и покупать новый. Срок его службы легко можно продлить, воспользовавшись изложенными выше рекомендациями. Этим вы избавите себя от лишних затрат, ведь АКБ шуруповёрта стоит больше половины стоимости всего инструмента.

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.

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.

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.

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.

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

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.

Отечественной промышленностью уже давно выпускаются образцы надёжных и недорогих шуруповертов, большинство из которых оснащаются устаревшими типами встроенных аккумуляторов. Самостоятельная переделка шуруповерта на литий позволяет его владельцу продлить жизнь этого изделия и даже несколько улучшить эксплуатационные показатели. Современный li ion аккумулятор для шуруповерта выглядит, как это представлено на размещённом ниже рисунке.

Несмотря на то, что большое количество фирм за сравнительно скромную цену может переделать шуруповерт на новый аккумулятор, сделать это удобнее собственными силами.

Основания и сложности переделки

Преимущества и недостатки LI Ion

Прежде всего, отметим, что старые никель-кадмиевые батареи вполне надёжны, недороги и могут работать в условиях низких температур, выдерживая большое количество циклов заряда-разряда. Однако они имеют одно нехорошее свойство, состоящее в постепенной потере ёмкости, если ставить их на зарядку, не дождавшись полного разряда (так называемый «эффект памяти»).

Необходимость в переделке шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 объясняется рядом преимуществ последних, основными из которых являются:

Большая емкость, позволяющая продлить время эксплуатации прибора;
Заметно меньшие, чем у других батарей габариты и вес (фото ниже);

Способность хорошо «держать» заряд, находясь не под нагрузкой;
Отсутствие эффекта памяти, характерного для старых батарей.

Однако и у новых литиевых аккумуляторов имеется недостаток, заключающийся в ухудшении параметров при полном их разряде. При напряжениях более 4,2 и менее 2,7 Вольт они «чувствуют» себя не очень комфортно. Именно поэтому ещё при производстве эти изделия оснащаются встроенными контроллерами, защищающими их от КЗ, перенапряжений и глубокого разряда.

Обратите внимание! Встроенный электронный регулятор автоматически отключает их при размыкании питающей цепи, или когда аккумулятор шуруповерта находится вне отсека рабочего инструмента.

Ещё одним минусом переделки аккумулятора шуруповерта на литий является неприспособленность новых батарей для функционирования при низких температурах. Однако все эти недостатки с лихвой перекрываются уже рассмотренными ранее достоинствами.

Проблемные места

Для реализации обозначенных выше преимуществ потребуется решить ряд вопросов, возникающих при переделке аккумулятора шуруповерта на li- ion , а именно:

Рабочие габариты нового изделия, определяемые из его обозначения (диаметр – 18 мм, длина – 65 мм) не совпадают с размерами заменяемых элементов;
Полноценная замена аккумуляторов возможна лишь при условии доработки батарейного отсека, позволяющей поместить плату контроллера и жгут соединительных проводов;
При переделке также должна учитываться разность напряжений каждого из элементов сборного источника, состоящего из нескольких акб (1,2 Вольта у никель-кадмиевых против 3,7 Вольт у LI Ion).

Важно! С учётом данного обстоятельства необходимо заранее попытаться подогнать суммарное напряжение нескольких новых элементов под старое его значение (на рисунке ниже приведены никель-кадмиевые батареи).

В отдельных случаях добиться совпадения питающих напряжений не удаётся совсем, что заставляет отказаться от переделки или искать другие, подходящие по этому параметру изделия. При этом важно соблюдать меру и просчитать экономическую целесообразность перехода на li ion 18650 (иначе модернизация может оказаться дороже самого инструмента).

Особенности литий ионного аккумулятора

Прежде чем переделать шуроповерт под литий ионный аккумулятор, необходимо внимательно ознакомиться с предполагаемыми режимами его работы в составе этого инструмента. При этом должны учитываться следующие факторы:

Основной рабочий параметр этих изделий – нагрузочный ток (с его номинальным значением можно ознакомиться в паспорте инструмента);
При выборе подходящего типа Li-Ion 18650 следует ориентироваться на модель, обеспечивающую значительные по величине разрядные (или нагрузочные) токи, достигающие значений от 15-ти до 30-40 Ампер;
При этом не обязательно принимать во внимание заявленную ёмкость подбираемого аккумулятора, которая всегда может быть восстановлена за счёт дополнительной зарядки шуруповерта li ion.

Обратите внимание! Этими особенностями объясняется недопустимость применения литиевого аккумулятора от отслужившего свой срок ноутбука, который нередко упоминается на страничках Интернета. Такие батареи не рассчитаны на большой ток разряда и не обладают требуемыми техническими параметрами.

Отметим также, что при выборе нескольких элементов 18650, вставляемых в один аккумуляторный отсек, не допускается использовать элементы с сильно отличающимися по величине емкостями.

Исходя из указанных в технических характеристиках рабочих напряжений старых и новых аккумуляторов (1,2 и 3,7 Вольт), при подборе их количественного соотношения следует придерживаться пропорции 1 к 3-м. Так, для 12-вольтового батарейного отсека никель-кадмиевых элементов (10 штук) его переделывают таким образом, чтобы в нём уместилось 3 литиевых аккумулятора (при этом получается небольшой недобор по напряжению).

Напомним также о том, что перед сборкой необходимо произвести полную зарядку каждого из устанавливаемых элементов, что обеспечит выравнивание их потенциалов.

Переделка отсека

Разборка

Перед тем, как своими руками разобрать корпус старого аккумуляторного отсека, следует обратить внимание на то, что он может быть изготовлен по следующим технологиям:

Отдельные части скрепляются между собой посредством мелких шурупов типа «саморез»;
Эти элементы фиксируются на основании шуруповерта с помощью технического клея или специальных защелок (на фото ниже приводится внешний вид такого блока).

Для разборки клееного блока, расположенного на шуруповёрте, удобнее всего воспользоваться киянкой с пластиковой головкой, что исключает возможные повреждения корпуса прибора. Перед демонтажём следует удалить из отсека все ненужные части конструкции, оставив только контактные пластины (их сборку), необходимые для подсоединения к самому инструменту и внешнему зарядному устройству.

Способы соединения

Соединять устанавливаемые в старый отсек Li Ion аккумуляторы можно следующими способами:

Использование специальных переходных кассет;
Пайка элементов паяльником;
Точечная сварка.

Самый быстрый их них – первый, однако при его применении образуются контактные зоны с переходными сопротивлениями, ощутимыми при больших рабочих токах. Помимо этого, габариты отсека в этом случае заметно увеличиваются, что не всегда удобно с точки зрения эргономики.

Соединение элементов на пайку подходит для тех, кто хорошо освоил приёмы работы с паяльником, что очень важно именно в этом случае. Дело в том, что при пайке аккумулятора эту операцию необходимо проделывать как можно быстрее, чтобы не перегреть контактные зоны его полюсов.

Так называемая «точечная сварка» – самый удобный и надёжный способ из всех рассмотренных ранее. Но поскольку наличие сварочного аппарата в личном хозяйстве является большой редкостью, придётся обращаться к специалистам, что также не очень дёшево. Рассмотрим самый доступный из всех этих подходов (пайку) более подробно.

Соединение элементов методом пайки

При применении этого способа следует помнить о том, что переделанные под новые условия эксплуатации элементы соединяются последовательно, в результате чего их напряжения складываются, а суммарная емкость не меняется. В процессе пайки рекомендуется применять легкоплавкий припой и низкотемпературный флюс, поскольку любой перегрев контактов элементов 18650 может привести к их разрушению.

Важно! В процессе пайки батарей в отсеке, которым оснащается шуруповерт или дрель, желательно пользоваться паяльником мощностью до 40 Ватт. Такая предосторожность позволит сохранить литиевый аккумулятор в целости и сохранности.

По завершении соединения элементов в последовательную цепочку нужно будет подпаять к плюсовой и минусовой клемме сборки провода, идущие к плате со схемой управления (контроллером). Особое внимание при этом уделяется сечению используемых проводников, которое не должно быть менее 1,5 мм². При данном типоразмере они не будут нагреваться при длительной эксплуатации или зарядке.

При проведении этой операции желательно воспользоваться специальными изолирующими трубками, обладающими термоусадочными свойствами. Посредством этих изолирующих изделий удаётся надёжно защитить места пайки от нежелательных замыканий и окисления (смотрите фото далее по тексту).

Непосредственная сборка аккумулятора

Все дальнейшие операции по замене аккумуляторной сборки в шуруповерте на новые изделия могут быть представлены в виде следующей последовательности действий:

Сначала все разобранные части корпуса прибора тщательно очищаются от скопившейся за время эксплуатации пыли и грязи;
Затем для отличающихся по габаритам новых аккумуляторных батарей нужно будет подготовить посадочное место, зафиксировав на его днище посредством универсального клея «Момент»» кусочек поролона;

Дополнительная информация. В отдельных случаях для этих целей допускается использовать герметик, с помощью которого уплотняющая прокладка крепится к внутренней стенке корпуса отсека.

На завершающем этапе работ к оставшимся от старой схемы контактам припаиваются проводники, отходящие от плюса и минуса литиевой сборки, а сама она размещается на ложе в корпусе;
Поверх неё укладывается плата с контроллером, со всех сторон изолированная защитной плёнкой, а затем вся эта конструкция закрывается крышкой с поролоновой прокладкой.

В заключение обзора известных способов переделки отметим, что каждый из них выбирается соответственно возможностям и предпочтениям исполнителей. Единственно, за чем следует внимательно следить при их реализации, – надёжная изоляция всех элементов отсека, исключающая КЗ в питающих цепях.

Видео

Проблема, стоящая перед всеми, кто имеет дома какой-либо эл/инструмент, работающий от АКБ – повышение срока их эксплуатации. В основном все бытовые модели шуруповертов комплектуются аккумуляторами металлгидридными (NiMH) или никель-кадмиевыми (NiCd). И это объясняется в первую очередь их более низкой ценой по сравнению с литий-ионными (Li-ion) аналогами.

Несмотря на высокую стоимость, последние предпочтительнее по многим параметрам. Достаточно обозначить лишь два – практически полное отсутствие саморазряда и более длительный срок пригодности. Пользоваться шуруповертом в быту приходится не каждый день, а лишь изредка, поэтому имеет смысл переделать аккумулятор шуруповерта с NiCd (или NiMH) на литий-ионную батарею самостоятельно, не тратя деньги на образец промышленного изготовления. О том, как это осуществить – данная статья.

Все обозначенные ниже величины напряжений – лишь для одной из моделей шуруповертов, как пример расчетов.

Алгоритм переделки АКБ на литий-ионную батарею

Подбор аккумуляторов

Здесь нелишне вспомнить среднюю школу – при последовательном соединении батарей номиналы их напряжений суммируются. К примеру, если для нормальной работы шуруповерта нужно 14,4 В, то вместо одного (штатного) аккумулятора достаточно приобрести 4 штуки по 3,3 В. Вполне хватит, так как литий-ионные элементы при включении инструмента не слишком «проседают».

Что учесть:

Раз принято решение о переделке АКБ шуруповерта, то для достижения ожидаемого эффекта следует покупать мини-батареи от известного производителя. Например, аккумуляторы LiFePO4 компании Sistem A123. Их емкость (в мА/ч) – 2 300, что вполне достаточно для нормальной работы эл/инструмента. Если ориентироваться на дешевые элементы «made in Китай», то переделка теряет смысл – эти изделия долго не прослужат.
Покупка мини-аккумуляторов литий-ионных через интернет-магазин позволит существенно сэкономить. Они обойдутся примерно в 900 рублей, в то время как в торговой точке за них придется отдать не менее 1 700 – 2 000. Это же касается и зарядного устройства. Такой подход позволит решить проблему с минимальными затратами, иначе проще купить к шуруповерту готовый Li-ion аккумулятор за 6 800 – 7 150 рублей и не тратить время на переделку. О том, .
При покупке батарей следует обратить внимание на наличие медных полосок на их выводах. Это существенно облегчит процесс сборки аккумулятора из отдельных элементов (этап пайки).

Подбор инструментов и материалов

Процесс пайки отличается своей спецификой. Жало паяльника разогревается до высокой температуры, а длительное термическое воздействие для АКБ губительно. Следовательно, необходимо свести время нагрева до минимума. Этого получится добиться, если вместо традиционного флюса – сосновая канифоль или спиртосодержащие составы на ее основе – использовать паяльную кислоту. Приобрести можно в любой точке, где продаются радиомонтажные инструменты и детали, или в автомагазине (отдел запчастей). Стоимость флакончика для пайки в 20 г – порядка 35 рублей.

Исходя из сказанного, и так, чтобы его мощности хватило для быстрого плавления припоя. Автор использовал самый распространенный в быту – 65 Вт/220. С инструментом более высокой мощности – 100 Вт – работать сложнее, так как перегрева избежать трудно. Здесь нужен опыт и аккуратность. То же касается и паяльника на 40 Вт. Придется увеличить время нагрева, поэтому можно «переборщить». Хотя это рекомендация на основе личного опыта и автор не вправе навязывать свое мнение.

Монтаж литий-ионной батареи

Подготовка «сборки»

Перед тем, как заняться пайкой, следует определиться с компоновкой отсека для аккумулятора. То есть расположить все элементы так, чтобы они удобно в него ложились. После этого приобретенные батарейки скрепляются клейкой лентой (ПВХ, скотч).

Обработка контактов мини-аккумуляторов

Они постепенно окисляются. Значит, их нужно немного зачистить. Именно слегка, с помощью мелкозернистой (шлифовальной) шкурки.

Он начинается с обезжиривания «контактной» части аккумулятора и кратковременном нагреве приложенного припоя. Лудить лучше легко плавящимся, например, ПОС-40. Паяльник должен соприкасаться с металлом АКБ не более 1,2 – 2 сек. Особое внимание при пайке плюсового вывода.
Использовать в качестве соединительных проводов желательно медные, сечением не менее 2,5 «квадрата». Они обязательно изолируются термокембриком.
Все мини-аккумуляторы соединяются перемычками согласно схеме. В качестве таковых используется провод или «шины» из полосок тонкого металла.
Заключительный этап – присоединение проводов к выводам отсека для аккумулятора. В случае, если укладка сборки в него затруднена, следует убрать ребра жесткости. Они из пластмассы, поэтому при помощи бокорезов избавиться от них несложно.

Дополнительно

Делать или нет, решать вам, читатель. Но особенность Li-ion аккумуляторов в том, что они чувствительны к перезаряду. Поэтому желательно контролировать номинал напряжения не только на всей сборке, но и на каждом элементе в отдельности. Значит, кроме 2-х проводов «+» и «–», нужно вывести еще 5. Чтобы ограничиться всего лишь одним разъемом (и для заряда, и для балансировки), можно использовать такой.

Схема распайки контактов

«+» – 5 и 9.
«–» – 1 и 6.
Контакты балансировочные (по возрастающей) – 2, 7, 3, 8 и 4.

Разъемы для подключения к зарядному устройству выбираются в зависимости от его модели. Оба соединительных кабеля припаиваются по схеме.

Несмотря на то, что использование литий-ионных аккумуляторов дает множество преимуществ – отсутствие «памяти» батареи, крайне низкий саморазряд, возможность работать шуруповертом в условиях отрицательных температур, длительный (до 8 лет) срок пригодности – они более чувствительны к соблюдению технологии зарядки. Если не контролировать номинал напряжения, то Li-ion АКБ быстро разрушаются. Следовательно, придется приобретать специальное, более дорогое зарядное устройство. То, которым изначально укомплектован шуруповерт, для литий-ионных аккумуляторов не подходит.

В интернете встречаются рекомендации по вторичному использованию Li-ion батарей, которые ранее были установлены в других технических устройствах. Например, для обеспечения автономной работы ноутбука или телефона (сотового). Вариантов много. Автор предлагает задаться простым вопросом – рациональна ли такая экономия, если изделия категории б/у не обеспечат нормального функционирования шуруповерта, учитывая специфику применения данного эл/инструмента? Возможно, какое-то время он и будет выполнять свою задачу, но насколько эффективно и как долго – вполне закономерный вопрос. Поэтому подобные советы различных «самоделкиных» вряд ли заслуживают внимания.

Для контроля над состоянием элементов аккумулятора можно приобрести индикатор напряжения. В радиомагазине подскажут, какую плату целесообразнее использовать. Стоит недорого – в пределах 180 рублей.

Прежде чем заниматься переделкой аккумулятора, следует посмотреть паспорт шуруповерта. Какое номинальное напряжение в нем указано. В зависимости от этого выбирается требуемое количество элементов.

Автор обращает внимание, что без достаточных познаний в радиотехнике заниматься самостоятельным изготовлением электронных плат нецелесообразно. Малейшая ошибка, к примеру, в подборе деталей для балансировочной схемы приведет к тому, что элементы начнут один за другим «вылетать», и их заменой на новые мини-АКБ придется заниматься регулярно.

Если нет уверенности в том, что работу получится выполнить качественно, не стоит тратить время на переделку и приобрести литий-ионную батарею к шуруповерту в магазине. Несмотря на ее цену, в конечном итоге это выйдет дешевле, чем постоянная реанимация самодельного аккумулятора. Или поступить проще – купить соответствующую модель зарядного устройства. Тогда и платы монтировать не придется.

2016-06-02

Промышленность давно выпускает шуруповерты, и многие люди обладают старыми моделями с никель-кадмиевыми и никель-металлогидридными аккумуляторами. Переделка шуруповерта на литий позволит улучшить эксплуатационные характеристики аппарата, не покупая новый инструмент. Сейчас много фирм предлагают услуги переделки аккумуляторов шуруповерта, но сделать это можно и своими руками.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов

Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают низкой ценой, выдерживают много зарядных циклов, не боятся низких температур. Но ёмкость батареи будет снижаться, если поставить ее на заряд, не дождавшись полного разряда (эффект памяти).

Литий-ионные аккумуляторы имеют следующие преимущества:

высокая емкость, которая обеспечит большее время работы шуруповерта;
меньшие размеры и вес;
хорошо сохраняет заряд в нерабочем состоянии.

Но литиевый аккумулятор для шуруповерта плохо выдерживает полный разряд, поэтому заводские инструменты на таких аккумуляторах оснащают дополнительными платами, защищающими работу батареи от перегрева, КЗ, избыточного заряда во избежание взрыва, полного разряда. При установке микросхемы непосредственно в аккумулятор происходит размыкание цепи, если неиспользуемая батарея находится отдельно от инструмента.

Трудности при переделке

В Li-Ion батареях присутствуют объективные недостатки, такие как плохая работа при низких температурах. Помимо того, при переделке шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 может встретиться ряд трудностей:

Стандарт 18650 означает, что диаметр одного аккумуляторного элемента равен 18 мм при длине 65 мм. Эти габариты не совпадают с размерами никель-кадмиевых или никель-металлогидридных элементов, установленных ранее в шуруповерте. Замена аккумуляторов потребует разместить их в штатном корпусе АКБ, плюс установка защитной микросхемы и соединительных проводов;
Напряжение на выходе литиевых элементов – 3,6 В, а на никель-кадмиевых – 1,2 В. Допустим, номинальное напряжение старой батареи – 12 В. Такое напряжение при последовательном соединении Li-Ion элементов обеспечить нельзя. Рамки колебания напряжения при зарядно-разрядных циклах ионного аккумулятора также изменяются. Соответственно, переделанные батареи могут быть несовместимы с шуруповертом;
Ионные аккумуляторы отличаются спецификой работы. Они плохо выдерживают напряжение перезаряда больше 4,2 В и разряда меньше 2,7 В вплоть до выхода из строя. Поэтому, когда переделывают АКБ, в шуруповерте необходима установка защитной платы;
Существующим зарядным устройством бывает нельзя воспользоваться для шуруповерта с Li-Ion аккумулятором. Потребуется также его переделать или приобрести другое.

Важно! Если дрель или шуруповерт дешевые и не очень качественные, то лучше не заниматься переделкой. Это может выйти дороже стоимости самого инструмента.

Выбор аккумуляторов

Часто для шуруповертов используются батареи напряжением 12 В. Факторы, которые необходимо учитывать при выборе Li-Ion аккумулятора для шуруповерта:

В подобных инструментах применяются элементы с высокими значениями разрядного тока;
Во многих случаях емкость элемента находится в обратной зависимости от тока разряда, поэтому нельзя выбирать его только по емкости. Главным показателем является ток. Значение рабочего тока шуруповерта можно посмотреть в паспорте инструмента. Обычно это от 15 до 30-40 А;
Не рекомендуется при замене аккумулятора шуруповерта на Li-Ion 18650 использовать элементы с разными значениями емкости;
Иногда встречаются советы применить литиевый аккумулятор от старого ноутбука. Это абсолютно недопустимо. Они рассчитаны на гораздо меньший ток разряда и имеют неподходящие технические характеристики;
Количество элементов считается, исходя из примерного соотношения – 1 Li-Ion на 3 Ni-Cd. Для 12-вольтовой батареи понадобится для замены 10 старых банок поставить 3 новых. Уровень напряжения будет слегка снижен, но если установить 4 элемента, то повышенное напряжение сократит срок службы электродвигателя.

Важно! Перед сборкой необходимо произвести полный заряд всех элементов для уравнивания.

Разборка корпуса аккумулятора

Корпус часто бывает собран на шурупах-саморезах, другие варианты – с помощью защелок или клея. Склеенный блок разобрать сложнее всего, приходится применять специальный молоток с пластиковой головкой, чтобы не повредить части корпуса. Изнутри все удаляется. Повторно применить можно только контактные пластины или всю клеммную сборку для подключения к инструменту, зарядному устройству.

Соединение элементов батареи

Соединение Li – Ion аккумуляторов для шуроповерта выполняется несколькими способами:

Применение специальных кассет. Метод быстрый, но контакты обладают большим переходным сопротивлением, могут быстро разрушиться от сравнительно больших токов;
Пайка. Способ, годный для умеющих паять, так как надо обладать определенными навыками. Пайка должна производиться ускоренно, потому что припой быстро остывает, а долгий нагрев может повредить аккумулятор;
Точечная сварка. Является предпочтительным методом. Не все имеют сварочный аппарат, такие услуги могут оказать специалисты.

Важно! Элементы должны соединяться последовательно, тогда напряжение аккумуляторов складывается, а емкость не изменяется.

На втором этапе припаиваются провода к контактам собранной батареи и к защитной плате согласно схеме подключения. К контактам самой батареи для силовых цепей припаиваются провода с площадью сечения 1,5 мм². Для других цепей можно брать провода потоньше – 0,75 мм²;

Затем на батарею надевается кусок термоусадочной трубки, но это не обязательно. На защитную микросхему также можно надеть термоусадку, чтобы изолировать ее от соприкосновения с аккумуляторами, иначе острые выступы пайки способны повредить оболочку элемента и спровоцировать КЗ.

Дальнейшая замена аккумулятора состоит из следующих этапов:

Хорошо вычищаются разобранные части корпуса;
Так как габариты новых аккумуляторных элементов будут меньше, их нужно надежно зафиксировать: приклеить к внутренней стенке корпуса клеем «Момент» или герметиком;
К старому клеммнику припаиваются плюсовой и минусовой провод, он помещается на прежнее место в корпусе и фиксируется. Укладывается защитная плата, соединяются части аккумуляторного блока. Если они были ранее приклеены, то опять используется «Момент».

Литий-ионный аккумулятор шуруповерта не сможет нормально функционировать без защитной платы BMS. Продающиеся экземпляры имеют разные параметры. Маркировка BMS 3S предполагает, например, что плата рассчитана на 3 элемента.

На что надо обратить внимание, чтобы выбрать подходящую микросхему:

Наличие балансировки для обеспечения равномерности заряда элементов. Если она присутствует, в описании технических данных должно стоять значение тока балансировки;
Максимальное значение рабочего тока, выдерживаемого длительно. В среднем, надо ориентироваться на 20-30 А. Но это зависит от мощности шуруповерта. Маломощным достаточно 20 А, мощным – от 30 А;
Напряжение, при достижении которого происходит отключение аккумуляторов при перезаряде (около 4,3 В);
Напряжение, при котором отключается шуруповерт. Надо подобрать это значение, исходя из технических параметров аккумуляторного элемента (минимальное напряжение – около 2,6 В);
Ток срабатывания защиты от перегрузки;
Сопротивление транзисторных элементов (выбирается минимальное значение).

Важно! Величина тока срабатывания при перегрузке не имеет большого значения. Это значение отстраивается от тока рабочей нагрузки. При кратковременных перегрузках, даже если инструмент отключился, надо отпустить пусковую кнопку, а затем можно продолжать работать.

Имеет ли контроллер функцию автозапуска, можно установить по наличии записи «Automatic recovery» в технических данных. Если такой функции нет, то чтобы вновь запустить шуруповерт после срабатывания защиты надо будет вынимать аккумулятор и подключать его к ЗУ.

Зарядное устройство

Литий-ионный аккумулятор шуруповерта нельзя зарядить подключением к обычному блоку питания. Для этого используется зарядное устройство. Блок питания просто выдает стабильное напряжение заряда в заданных пределах. 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, например, отключение при некорректной полярности.

Простейшее ЗУ – блок питания с включенным в схему сопротивлением для снижения зарядного тока. Иногда подключают еще таймер, срабатывающий по истечении установленного временного промежутка. Все эти варианты не способствуют долгому сроку службы аккумулятора.

Способы зарядки LI Ion аккумуляторов для шуруповерта:

Применение заводского зарядного устройства. Часто оно подходит и для зарядки новой батареи;
Переделка схемы зарядного устройства, с установкой дополнительных элементов схемы;
Покупка готового ЗУ. Хороший вариант – IMax.

Допустим, существует старое ЗУ Makita DC9710 для зарядки Ni-Cd батареи на 12 В, имеющее индикацию в виде зеленого светодиода, сигнализирующего об окончании процесса. Наличие платы BMS позволит остановить заряд по достижении заданных пределов напряжения на элемент. Зеленый светодиод при этом не загорится, а просто погаснет красный. Заряд закончен.

ЗУ Makita DC1414 T предназначено 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 мигание красного и зеленого света, что тоже сигнализирует об окончании заряда.

Стоимость замены аккумуляторов шуроповерта на литий-ионные зависит от мощности инструмента, необходимости покупать зарядное устройство и т.д. Но если дрель-шуруповерт в хорошем функциональном состоянии, ЗУ не потребует основательной переделки или замены, то за пару тысяч рублей можно получить улучшенный электроинструмент с увеличенным временем автономной работы.