Как поменять аккумуляторы на шуруповерт

Оживляем шуруповерт. Все для переделки шуруповерта на 18650 литий-ионные аккумуляторы

Аккумулятор шуруповерта рано или поздно «устанет» и его необходимо будет менять. Купить новый аккумулятор оправданно в ситуации когда инструмент стоит копейки. Но если у вас что-то более-менее приличное, или аккумулятор старый на Ni-CD, то однозначно имеет смысл поменять севшие 18650 аккумуляторы на новые или полностью перевести шуруповерт с никеля на литиевые.

Безусловно, как и в любом деле, тут есть свои нюансы, но если ваши руки хотя бы минимально прямые, то самостоятельно переделать шуруповерт на литий совсем несложно. Нужно лишь знать что купить для переделки и понимать базовые нюансы процесса. А уж купить на алиэкспресс все для перевода шуруповерт на литий — элементарно.

Почему 18650 Li-ion? Преимущества литиевых аккумуляторов очевидны:

• большая плотность энергии на единицу массы
• низкий саморазряд
• фактически отсутствует эффект памяти
• доступность и цена

Переделка аккумулятора шуруповерта. Что нужно знать:

1. Для шуруповерта нужны высокотоковые 18650 аккумуляторы (идеально — Sony/Murata VTC5, VTC5A, VTC6. Допустимо — Samsung 25R), либо менее высокотоковые аккумуляторы, соединенные в параллель (если позволяет место).
2. Категорически нельзя использовать старые ноутбучные аккумуляторы и просто разные аккумуляторы. Все 18650 аккумуляторы в сборке должны иметь минимальный разбег емкости и прочих характеристик. Безусловно, купить высокотоковый 18650 аккумулятор на алиэкспресс — самое простое решение. Только заранее учитывайте что название модели не будет иметь никакого отношения к ячейке внутри. 4 аккумулятора, купленные одним лотом у одного продавца могут существенно отличаться по емкости и внутреннему сопротивлению. Хотя ниже по ссылке будет неплохой вариант для тех, кто не хочет паять.
3. Подключение аккумуляторов к BMS плате производится строго последовательно: вначале 0 В затем 4,2 В, 8,4 В, 12,6 В, 16,8 В. При нарушении BMS работать не будет!
4. 18650 аккумуляторы в сборке должны быть заряжены одинаково. Лучше всего зарядить каждый аккумулятор отдельно и затем собрать в сборку.
5. Как посчитать сколько нужно 18650 литиевых аккумуляторов вместо никелевых? В целом, расчет такой:
   2-3 NiCd = 1 литиевый, 5-6-7 NiCd = 2 литиевых, 8-9-10 NiCd = 3 литиевых, 11-12-13 NiCd = 4 литиевых
6. Литиевые аккумуляторы очень боятся перегрева. Идеальный вариант — точечная сварка. Пайка тоже вполне работает. Как паять 18650? Самое главное — вам нужно максимально большое жало. Свести время контакта жала и 18650 аккумулятора к минимуму и не перегреть последний. В остальном процесс не отличается от любой другой пайке. Лучше всего набить руку на тех старых аккумуляторах, которые вы будете заменять.

BMS-плата

BMS (Battery Management System) – система управления батареей. BMS-плата исключительно важна при переделке шуруповерта на литий. Зачем она нужна и как она работает? Она контролирует заряд и разряд, предотвращая переразряд и перезаряд аккумулятора шуруповерта, в нее встроен «балансир», который заряжает отдельно каждый Li-Ion аккумулятор в сборке. Последнее крайне важно! Бывают BMS без балансира! 3S — 12v, 4s — 14v, 5s — 18v Чтобы выбрать BMS плату, надо учитывать что минимальный ток должен быть 30А, иначе она будет уходить в защиту.

Вариант BMS-платы по ссылке на 2-3 доллара дороже каких-то базовых версий, но вы получаете 100А вместо 30А или 40А. На мой взгляд, по функционалу это лучшая БМС-плата с алиэкспресс и заслуживает этой символической переплаты.

Замена аккумуляторов в шуруповерте — как поменять элементы питания самостоятельно

Рано или поздно у любого аккумулятора заканчивается ресурс, поэтому требуется частично поменять в нем элементы питания или полностью его заменить. Конечно, проще купить и установить новую батарею, потому что замена Ni-Cd и Li-Ion аккумуляторов в шуруповерте – это простая процедура, не требующая особых навыков. Для замены же дефектных элементов в батарее требуются определенные знания в электротехнике и опыт, но зато это позволит вам сэкономить семейный бюджет.

Типы элементов питания аккумулятора шуруповерта

Изготавливают аккумуляторы для шуруповертов из таких элементов:

Никель – кадмиевые (NiCd)

Им характерно номинальное напряжение — 1,2 V.

• Небольшая цена;
• Не боятся холода;
• Сохраняют ресурс в процессе хранения в разряженном состоянии.

• Эффект памяти;
• Саморазрядка;
• Незначительная емкость;
• Мало циклов зарядки/разрядки, поэтому при интенсивной работе электроинструментом долго не проживут.

Никель-металлгидридные (NiMH)

Характерно номинальное напряжение 1,2V.

• Незначительный эффект памяти;
• Несущественная саморазрядка;
• Емкость больше NiCd;
• Больше циклов зарядки/разрядки.

• Большая цена;
• Частично теряется ресурс в процессе долгого хранения в разряженном состоянии;
• В холодную погоду сокращается рабочий ресурс.

Литий-ионные (Li-ion)

Отличаются номинальным напряжением 3,6V.

• Нет эффекта памяти;
• Минимальная саморазрядка;
• Большая емкость;
• Значительно больше циклов зарядки/разрядки, по сравнению с перечисленными выше элементами питания;
• Для набора требуемого напряжения аккумулятора требуется меньше банок, благодаря чему удается значительно уменьшить массу и размеры аккумуляторной батареи.

• Большая цена, почти в 3 раза выше Ni-Cd;
• Через 3 года эксплуатации значительно понижается емкость из-за разложения лития.

Определение причины неисправности

Все элементы питания аккумулятора шуруповерта в одно время повредится не могут. Причем не стоит забывать, что в результате последовательное соединение банок, при неисправности одной из них – перестает нормально работать вся электрическая цепь аккумулятора. Поэтому требуется найти в ней неисправные звенья.

Для этого потребуется мультиметр, а для второго способа определения слабого элемента питания лампа на 12 V, если аккумулятор выдает такое напряжение.

Последовательность действий такая:

1. Полностью заряжаем аккумулятор.
2. Аккуратно разбираем источник питания и замеряем на элементах напряжение. На NiCd банках должно быть не менее 1,2 — 1,4V, на литиевых 3,6 — 3,8V.
3. Помечаем маркером или краской банки с напряжением менее номинального. Например, на многих NiCd банках 1,3 V, а на одной или нескольких 1 — 1,2V.
4. Собираем источник питания и используем в шуруповерте до существенного падения мощности.
5. Еще раз разбираем его и замеряем на банках падение напряжения. На помеченных ранее элементах питания «просадка» будет значительнее, в отличие от остальных. В соответствие с рассматриваемым ранее примером на них будет не 1,2V, а меньше 1V. Разница на банках 0,5 – 0,7V является критической, поэтому элемент с меньшим напряжением меняют.

Если электродвигатель инструмента работает от 12V или 13V, то выявить проблемную банку можно по-другому. До конца заряженный аккумулятор требуется разобрать, затем подсоединить к плюсу и минусу лампочку на 12V для постепенной разрядки. Замеряется напряжение на элементах питания, на которых из них меньше всего напряжение являются неисправными.

Поломки в виде потери контакта на блоке или повреждения термистора происходят очень редко. Эти проблемы характерны контрафакту, поэтому разбирать их не будем. Выявленные дефектные банки меняют для восстановления работоспособности неисправного источника питания.

Восстановление неисправного аккумулятора

Восстановить литиевые аккумуляторы шуруповерта нельзя. У них нет эффект памяти, поэтому проблема вероятно связана с разложением лития и это не остановить. В таких батареях важно точно определить, что является причиной неисправности: какая-либо банка или схема управления.

Делается это двумя способами:

1. Заменой схемы управления, которую можно на время взять с другого аналогичного источника питания. Если она не исправна, ее меняют.
2. Подачей на дефектный элемент питания тока 200 мА напряжением 4 V. Если напряжение на банке будет расти до 3,6 V, то – она рабочая, соответственно проблема с другой или со схемой управления.

Для восстановления Ni-Cd аккумуляторов в современном шуруповерте своими руками используют два способа:

1. Уплотнением или сжатием (подходит в тех случаях, если электролит есть и потерян только объём).
2. Воздействие большим напряжением (более номинального). Благодаря этому способу удается убрать эффект памяти, в результате чего частично восстановить утраченную банкой емкость. Никель – кадмиевые элементы в основном теряют емкость в результате выкипания электролита, поэтому никакая «прошивка» высоким током не позволит реанимировать батарейку. Этот способ позволит на время восстановить работу аккумулятора, поэтому скоро придется менять источник питания.

Замена неисправных элементов питания

Самым эффективным способ ремонта аккумулятора шуруповерта – это замена в нем изношенных элементов, которые были ранее определены.

Для этого можно взять часть исправных банок с аккумулятора «донора» или купить новые, которые можно быстро найти в онлайн-магазинах, где предусмотрена доставка товаров по почте. Стоят Ni-Cd элементы емкостью 2000 мА/ч недорого. Главное при покупке проверить, чтобы размеры элементов соответствовали родным.

Также для соединения их в общую последовательную цепь понадобится паяльник с малокорозийным флюсом (лучше подходит спиртовой флюс на канифоли) и олово. Процесс точечной сварки не разбираем, потому что мало у кого она имеется дома и покупать ее для разовых ремонтных работ нецелесообразно.

Сам процесс замены банок в Ni-Cd аккумуляторе шуруповерта несложный, если имеется даже небольшой опыт в работе с паяльником.

Важно запомнить следующее:

• В процессе пайке паяльником необходимо делать все быстро, иначе в результате нагрева батарейка может повредится и ее невозможно будет отремонтировать.

• Ели невозможно использовать для соединения родные пластины, то устанавливайте медные аналогичного сечения. Это очень важно, потому что по ним проходят большие токи и при выборе меньшего сечения проводящие пластины будут сильно греться, из-за чего часто станет срабатывать термистор.
• Во время спаивания пластин между элементами питания важно соблюсти последовательное соединение: «-» предыдущей батарейки должен соединяться с «+» следующей, а плюс с минусом.

После припаивания пластин к элементам, требуется выровнять на них потенциалы, потому что они разные. Устанавливается отремонтированная АКБ в снятый ранее корпус и герметично закрывается, чтобы в него не попадала влага.

Начало сборки

Замена неисправных батареек в аккумуляторе шуруповерта предусматривает полное трехкратное заряжение и разряжение отремонтированного источника питания. Первый раз требуется заряжать восстановленную АКБ в течение ночи, после чего дать ему 1 день остыть и затем замерить напряжение на элементах питания. Если ремонтные работы выполнены правильно, то на всех банках будет 1,3V.

Для разрядки потребуется установить аккумулятор в шуруповерт и нагрузить по максимуму. Необходимо щадить сам шуруповерт, иначе он может сломаться. Таким образом перезаряжаем его еще 2 раза. Удалять «эффект памяти» желательно систематически 1 раз в 3 месяца, чтобы батарея больше прослужила.

Замена Ni-Cd элементов питания литиевыми

Многие пользователи сегодня стараются установить вместо Ni-Cd элементов в аккумуляторе своего шуруповерта литиевые, так как у последних в разы больше емкость и циклов зарядки/разрядки. Чаще всего кадмиевые банки заменяют литиевыми 18650, получившими такое название из-за размеров. Это делается в случаях, если шуруповертом постоянно активно работают.

Батарейка 18650 с полосками под пайку

Для переделки аккумулятора требуется приобрести элементы 18650 и плату зарядки. Она позволяет контролировать зарядку батареи и отдачу электричества на одних и тех же выводах. В ней также предусмотрена защита от замыкания между банками. Полная замена Ni-Cd питания на литиевые в аккумуляторе шуруповерта предусматривает не только пайку, но и контактную сварку. Поэтому необходимо все это разобрать.

Как спаять литиевые элементы друг с другом

Соединять литиевые элементы друг с другом необходимо только контактной сваркой, потому что они бояться нагрева. Для соединения батареек в единую цепь нужны тонкие железные полоски, которые можно сделать из мягкого тонкого листового железа. Все свариваемые детали обрабатываются спиртом, только после этого можно выполнять сварное соединение точечной сваркой. Длительность импульса подбирается экспериментально так, чтобы металл не прожегся и соединение получилось прочным. Соединенные батареи необходимо зафиксировать друг к другу изолентой.

Контактная сварка

Все банки батареи соединяют таким образом, при этом требуется соблюсти полярность.

После сборки Li-ion батареи, к ней подсоединяют плату зарядки. Ее можно припаять к новому аккумулятору электрическим паяльником.

Минусовой кабель источника питания припаять к выводу B- платы, а плюсовой — к выводу B+. Контактные клеммы требуется подсоединить к клеммам P- и P+, а балансировочные отводы к выводам B1, B2 и B3. Для надежного припоя используется малокорозийный флюс (желательно спиртовой флюс на канифоли) и олово. Плюсовой кабель требуется припаять напрямую, а к минусовому контакту припаять провод сечением не меньше 0,5 мм², потому что он должен выдерживать ток не меньше 10А. Затем необходимо припаять тонкие балансировочные провода.

• к контакту B1 припаять точку соединения 1-го и 2-го (отсчет должен идти с минусового контакта, так как по мере очередного соединения растет напряжение);
• к контакту B2 подсоединить 2-ой и 3-ий;
• к контакту B3 подсоединяют точку соединения 3-го и 4-го элемента питания.

Далее на 100% заряжают собранную батарею и замерить мультиметром напряжения на ее банках (не выше 4,2V).

Необходимо разобрать старый NiCd аккумулятор и вытащить из него блок с элементами, но термодатчики оставляются на месте, потому что зарядник без них функционировать не будет. К корпусу аккумулятора припаивается изготовленный ранее блок, а оставшиеся в нем пустоты заполняем пенопластом.

Если аккумулятор шуруповерта перестал держать зарядку или не заряжается, то не нужно сразу же искать в магазинах новый. Скорее всего источник питания можно своими силами починить – частично заменить в нем отдельные элементы питания или попытаться вернуть им работоспособность. Многие модели комплектуются двумя батареями, поэтому на период ремонта можно просто поменять аккумуляторы в своем шуруповерте. Кроме того, можно самостоятельно сделать полностью новую батарею с помощью литиевых элементов и заменить ею Ni-Cd блок.