Переделка аккумулятора шуруповерта на li ion 18650

С какими сложностями можно столкнуться при модернизации?

Прежде чем приступать к работе, надо определить целесообразность доработки. Некачественный или уже давно эксплуатируемый инструмент разумнее не переделывать — нерентабельно.

Цена необходимых материалов и затраченных усилий составит 2/3 стоимости самого оборудования.Рациональнее купить новый шуруповерт или дрель. Стоит обдумать и другие моменты:

• Литиевые аккумуляторные батареи стандарта 18650 (только они подойдут в качестве замены) имеют длину 6.5 см и диаметр 1.8 см. Посадочное гнездо для Ni-CD не подойдет для Li-ion. Размещать батареи придется в корпусе АКБ. При этом потребуется самостоятельно выполнить монтаж проводов и защитной микросхемы.
• На выходе Li-ion напряжение равно 3.6 В. Этот параметр у Ni-CD равен 1.2 В. Новые АКБ могут быть просто несовместимы с оборудованием.
• Литий-ионные АКБ не выдержат перезарядное напряжение больше 4.2 В и разрядное до 2.7 В. Работа в таком режиме очень быстро выведет из строя аккумуляторные элементы, поэтому установка защитной платы обязательна.
• Родное зарядное устройство (прилагаемое к оборудованию для работы от Ni-CD) в 8 из 10 случаев использовать для Li-ion нельзя. Потребуется купить новое. Если в планах покупки нет, тогда надо еще переделать и зарядное устройство шуруповерта для работы от литиевых аккумуляторов, что тоже может иметь свои трудности.

Переделкой инструмента всех неудобств не исключить.

Новый литиевый АКБ выказывает плохие эксплуатационные характеристики при использовании в условиях низких температур. Надо взвесить все за и против, приступая к работе.

Плюсы и минусы модернизации шуруповерта

Один минус уже указан — быстрое снижение емкости элементов при температуре окружающей среды ниже +7-+100С. Есть и еще один — цена аккумуляторов, но в отличие от Ni-CD элементов литий-ионные батарейки значительно долговечнее. Никель-кадмиевые АКБ химически непредсказуемые. При выходе из строя одного аккумулятора, оставшиеся не дадут нужного напряжения для работы оборудования.

Замену проводят и по другим причинам:

• Емкость литий-ионных батареек в 2 раза больше, чем у никель-кадмиевых тех же параметров;
• Нет «эффекта памяти» заряда. Зарядку можно проводить при любом разряде элемента, в любое время.
• Стандарт 18650 облегчит вес конструкции. Будет проще и легче работать.

Не надо забывать о необходимости устанавливать защитную плату (перегреваясь, Li-ion элемент взрывается, может спровоцировать возгорание) в ходе работ.

Выбор контроллера

При всех своих достоинствах, литий-ионные элементы чувствительны к:

• глубокому разряду;
• перезаряду;
• излишнему зарядному току;
• перегреву.

Контролировать самостоятельно эти параметры в течение нескольких часов, которые потребуются для пополнения энергии АКБ, сложно. Поэтому эти функции возлагаются на систему PCB (Power Control Board) или СОФ (система обеспечения функционирования). Она представляет собой плату небольшого размера, которую часто встраивают в корпус аккумулятора (из-за этого длина элемента типоразмера 18650 несколько выше обещанных 65 мм). Эта система прекращает заряд при достижении нужного напряжения и отключает АКБ при разряде до установленного уровня. Такие элементы имеют на корпусе маркировку Protected. Если маркировка отсутствует или прямо указано Unprotected, значит батарея такой системой не оснащена и контролировать параметры заряда придется вручную или возложить эту функцию на внешнее устройство.

Не надо путать PCB (СОФ) с системой BMS — Battery Management System или PCM – Power Charge Module. Эта система предназначена для поэлементного контроля заряда аккумуляторов, включенных в батарею по последовательной схеме. Элементы, из которых составлена АКБ, имеют определенный разброс параметров, поэтому возможна ситуация, когда часть элементов уже заряжена, а другую часть еще надо заряжать. Очевидно, что этот режим неблагоприятен для аккумуляторов. Эту проблему призвана решать BMS («балансир»). И в рассматриваемом случае без данной системы не обойтись.

Типовая схема включения балансира.

Типовая схема включения BMS показана на рисунке. При достижении номинальных параметров, элемент шунтируется внутренним ключом, остальные аккумуляторы продолжают заряжаться.

У плат разных производителей маркировка может несколько отличаться (вместо «B-» встречается обозначение «0V», вместо порядкового номера батареи — суммарное напряжение в точке подключения). Приобрести готовое устройство можно в интернете на известных торговых площадках. Выбирать надо по следующим параметрам:

• рабочий ток – не менее 30 А;
• количество подключаемых элементов должно соответствовать количеству аккумуляторов в батарее.

И, конечно, надо соизмерять габариты платы с имеющимся установочным местом.

Но так ли хороша эта замена?

Имея шуруповерт с литий-ионным аккумулятором, у пользователя появляется возможность после недолгой работы ставить батареи на дозарядку при этом их емкость не уменьшится. Такой тип элементов обладает большим количеством циклов заряда и разряда. Как только они исчерпают свой ресурс, их можно легко поменять. Если сравнивать с никель-кадмиевыми, Li-ion заряжаются намного быстрее. Первые приблизительно 13-15 часов, вторые – 1-3 часа. При одинаковой емкости и выходном напряжении аккумуляторы на литиевых банках весят меньше.

Отмечаются и недостатки. Стоимость литий-ионных намного выше. На их работоспособности отрицательно сказывается как перезаряжение, так и переразрядка. Заряжать желательно устройством, которое, как только будет достигнут определенный вольтаж, снизит ток, подаваемый на батареи. На улице при прохладной погоде такой шуруповерт использовать невозможно, потому как при минусовой температуре заряд и элементы теряют работоспособность.

Литиевые банки длиннее кадмиевых, хотя их и необходимо в 2 раза меньше. Помимо банок в конструкцию аккумуляторного блока надо поместить небольшую электронную плату (контроллер заряда-разряда).

Методы соединения элементов батареи

Блок, который аккумулирует энергию, можно собрать разным способом. Существует три вида сборки:

• пайка;
• точечная сварка;
• кассеты.

Паять необходимо как можно быстрее, поэтому нужен мощный паяльник примерно на 100 Вт. Литиевые батареи боятся перегрева, поэтому их нельзя долго нагревать, высокая температура приводит к повреждению. При отсутствии опыта стоит прибегнуть к услугам профессионала.

Техника соединения элементов в блок с помощью точечной сварки считается наилучшей. С работой лучше справится мастер, у которого имеется специальный сварочный аппарат.

Не очень надежным способом считаются специальные кассеты. Полученные контакты имеют значительное переходное сопротивление, которое при высоком токе начнет быстро разрушаться.

Элементы соединяют последовательно, тогда напряжение суммируется, а величина емкости не изменяется. Последовательно соединенные аккумуляторы не все одновременно выходят из строя, потому в некоторых случаях из двух аккумуляторных батарей шуруповерта можно восстановить одну рабочую банку, выбрав исправные. Но надо иметь в виду, что прослужит она недолго. Поэтому специалисты советуют к такому ремонту прибегать в редких случаях.

Переделка шуруповерта «Интерскол» на литиевые аккумуляторы 18650

Рано или поздно никель-кадмиевая сборка из 15 банок отказывает. Один- два элемента заленились, и получить напряжение на выходе уже невозможно. Современные ДШ «Интерскол» на литиевых аккумуляторах служат гораздо лучше. Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18 вольт мастерами освоена.

Необходимо приобрести плату защиты на 5S, 3,7 В и 40-50 А. Потребуется балансировочная плата и сами источники энергии – 5 аккумуляторов литиевых 18650, можно оставить с заводскими терморезисторами, удлинив провода. При монтаже создать контактную площадку, вставить сборку, проверить работоспособность, закрепить. Особенности сборки советы мастера подробно даны в видео. Здесь полная информация о переделке 18-вольтного литиевого шуруповерта

Сколько будет стоить замена Ni-Mh на литиевое устройство?

Каких затрат денег потребует переделка шуруповерта на ?

Цена на такое устройство складывается из стоимости нескольких составляющих:

• конфигурация 4S-аккумулятора основываясь на лития стоит две тысячи двести р.;
• покупка контролера для зарядки не разрядки плюс балансира обходится в одна тысяча двести сорок р.;
• стоимость сварочной работы не сборки составляет восемьсот р.

Получается, что литиевый аккумулятор, сделанный в кустарных условиях, обоходится в четыре тысячи двести сорок р.

При сравнении возьмем аналогичную конфигурацию из лития фабричного производства. К примеру, устройство Makita 194065-3 предназначено для шуруповерта. Оно обладает аналогичными параметрами. Несмотря на высокую смысл переделать аккумулятор шуруповерта нужно 14,4. Стоимость такого прибора составляет шесть тысяч пятьсот р. Получается, что переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы экономит две тысячи триста р.

Сколько и каких аккумуляторов приобретать

В большинстве случаев для переделки любого шуруповерта на литиевые аккумуляторы используют элементы типоразмера 18650. Эта цифра означает линейные размеры:

• длина 65 мм (на самом деле чуть больше);
• диаметр 18 мм.

Эти батареи относятся к категории пальчиковых – имеют цилиндрическую форму с выводами положительного и отрицательного полюсов с противоположных сторон. Напряжение одного элемента в полностью заряженном состоянии составляет 3,6 вольт. Для каждого шуруповерта надо набрать необходимое напряжение. Его можно найти на корпусе старого аккумулятора.

Напряжение штатной батареи, В	Количество литий-ионных элементов	Итоговое напряжение, В
10,8	3	10,8
12	3-4	10,8 или 14,4
14	4	14,4
18	5	18

Очевидно, что из 3,6-вольтовых элементов не всегда удается набрать напряжение, строго равное номиналу. Так, для 18 в все получается идеально, а для 12 в придется довольствоваться или чуть меньшим, или чуть большим напряжением. Надо понимать, что в первом варианте немного упадет крутящий момент, а во втором он увеличится, но надо быть готовым к снижению ресурса механической части. К тому же есть вероятность, что повышенное напряжение может вывести из строя электронную схему управления. Хотя отзывы в сети говорят, что в этом плане все работает нормально.

Выбор типа химии литиевых аккумуляторов

В первую очередь нужно определиться с выбором типа химии литиевых аккумуляторов. Здесь два варианта – либо литий железо фосфатные (LiFePO4), либо литий ионные (Li Ion). Но в любом случае при работе на такую мощную нагрузку нужно учитывать что аккумулятор должен быть способен отдавать необходимый ток без вреда для своего самочувствия! Разберем кратко особенности этих типов аккумуляторов.

Рабочая температура

Если предполагается пользоваться шуруповертом при минусовых температурах, то лучше выбрать литий железо фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы. Диапазон температур при котором можно их разряжать -20 ~ 65 °С. У Li Ion емкость на морозе падает быстрее. Если работа в основном планируется при плюсовых температурах, то подойдут и те и другие. Но оба типа аккумуляторов (за исключением некоторых моделей LiFePO4) нельзя заряжать при отрицательной температуре. А верхний предел температуры при заряде у тех и других около 60°С.

Долговечность

Количество полных циклов заряд/разряд у LiFePO4 аккумуляторов более 1000, у Li Ion менее 500. Но! Если не до 0% разряжать и не до 100% заряжать, то количество циклов существенно возрастает. Хранение любые литиевые аккумуляторы лучше всего переносят наполовину заряженные при температуре 0 +10°C. Подробнее о хранении можно почитать в

Рабочее напряжение

Одна ячейка Li Ion аккумулятора при 100% заряде имеет напряжение 4,2 В, при полном разряде около 3 – 2,5 В. Среднее рабочее напряжение 3,7 В.

Одна ячейка LiFePO4 аккумулятора при 100% заряде имеет напряжение 3,6 В, при полном разряде около 2 В. Среднее рабочее напряжение 3,2 В.

Исходя из этого считаем количество последовательно соединенных ячеек для получения необходимого напряжения на выходе АКБ. Это принято обозначать числом последовательных ячеек + символ S (serial – последовательный). Напряжение при таком соединении суммируется.

последовательное соединение ячеек 3s 1p

Li Ion: 1S-4,2 В, 2S-8,4 В, 3S-12,6 В, 4S-16,8 В, 5S-21 В…

LiFePO4: 1S-3,6 В, 2S-7,2 В, 3S-10,8 В, 4S-14,4 В, 5S-18 В…

То есть к примеру, для 12 вольтового шуруповерта нужна АКБ Li Ion 3S, либо LiFePO4 4S.

Рабочий ток

В характеристиках аккумулятора обычно указывают номинальный и максимальный (пиковый) ток разряда. При номинальном токе он способен работать продолжительное время, а при пиковом – несколько секунд

Поэтому для такой мощной нагрузки как шуруповерт необходимо обращать внимание на этот показатель и выбирать высокотоковые модели аккумуляторов

На холостом ходу 12 вольтовый шуруповерт средней мощности потребляет ток 1-2 А, а при максимальной нагрузке (особенно в заторможенном состоянии) ток может достигать 30 А. Поэтому, если предполагается использовать например, аккумулятор GTF HG2 18650 3000 мАч с номинальным и пиковым токами соответственно 10А и 25А, то необходимо делать сборку минимум 3S2P, чтобы не перегружать аккумуляторы. При параллельном соединении двух аккумуляторов допустимые токи удваиваются, при соединении трех – утраиваются и т.д.

последовательно – параллельное соединение ячеек 3s 2p

Подготовительные моменты

В первую очередь следует определить максимальный показатель величины напряжения. Для данной цели требуется рассчитать число элементов. Для трех деталей наиболее приемлемым значением является 12 Вольт, для 4-х – 16 В.

Возьмите за основу аккумулятор на шуруповерт с максимальным напряжением 14,4 В. В данном случае рекомендуется использовать 4 элемента. Таким образом не только уравняется отличие в вольтах, но и повысится показатель емкости. Получается, что шуруповертам на литиевом аккумуляторе можно будет намного дольше работать.

Что касается типа батареек, то специалисты рекомендуют отдать предпочтение 18650 серии, она является наиболее оптимальным вариантом. Далее следует разобраться с емкостью и разрядным током. При нормализированном функционировании прибора потребляемый уровень тока варьируется в пределах 5-10 Ам. Но если происходит непредвиденный резкий спуск, то значение вырастает до 25 Ам. Чтобы не навредить батарее во время такого перепада, рекомендуется подбирать элементы с повышенным значением разрядного тока, к примеру, до 30 Ам.

Батарейки 18650 серии с повышенным значением разрядного тока

Вместо четырех литий ионных банок можно применять восемь. Но для этого необходимо скрепить параллельно по 2 элемента. Далее соединительные пары требуется присоединить последовательно

Здесь важно учитывать, что не все корпуса АКБ способны вместить одновременно 8 деталей

Контролер нужно подбирать по показателю номинального напряжения, а также с учетом тока разряда. Данные значения должны соответствовать. Точнее, напряжение будет полностью совпадать как для батарейки, так и для контролера, но только рабочий ток разряда должен быть в 2 раза меньше предельного.

Еще при переделке шуруповерта на литий необходимо учитывать размеры защитной платы, поскольку она должна полностью вместиться в корпус оборудования. В обратном случае необходимо применять фантазию для увеличения корпусной части. Оставлять открытой данную деталь категорически не рекомендуется.

Переделка шуруповертов известных производителей на литиевые аккумуляторы

В целом, переход с никелевых аккумуляторов на литиевые для всех шуруповертов проходит по стандартному плану, но есть нюансы для каждого производителя. Сейчас – подробнее об этом.

Makita

Шуруповерт Makita с АКБ ёмкостью 1,3 Ач и напряжением 9,6 В. Для переделки понадобятся 3 литий-ионных банки 18650 и BMS плата 3S с балансиром на 30 А. Подойдет также 20-амперная, но емкость ее должна составлять не менее 2600 Ач. После произведённых изменений рабочее напряжение шуруповерта увеличится до 10,8 В.

Пошагово переделка делается так:

1. Корпус АКБ у шуруповертов Макита обычно клееный, а не на болтах. Чтобы его разобрать, место склейки стоит разделять острием ножа или плоской отвертки, второй рукой аккуратно постукивая киянкой по нижней части корпуса.

Бить нужно сюда

1. Отсоединить от АКБ контактные пластины, извлечь старые никелевые банки. Термодатчик и размыкатель убирать не надо.

Отсоединение контактных пластин

1. 3 литий — ионные банки последовательно спаиваются с помощью перемычек из изолированного провода.
2. К плате подводится сборка, контроллер заряда со светодиодом. Затем плату подключают к контактным разъёмам блока питания с помощью проводов сечением 1,5 кв. мм.
3. Проверить, работает ли схема. Если да – корпус снова склеивается и закрывается.

Схема переделки аккумулятора Макиты

В течение зарядки литиевого аккумулятора старым зарядным устройством на панели будет светиться красный диод. Зажигание зелёного светодиода будет означать, что АКБ зарядился.

Hitachi 14,4 В

В аккумуляторах некоторых шуруповертов фирмы Хитачи пазы сделаны специально под никелевые батарейки. Новая литий — ионная сборка вместе с платой и контроллером туда попросту не поместится. Так что переделка шуруповерта Хитачи на литиевые аккумуляторы 14,4 В подразумевает небольшую переделку корпуса. Стоит удалить все внутренние пластиковые рёбра, а если корпус на защелке – убрать и её. Аккумулятор не развалится без защёлки, ведь внутри шуруповерта его сдерживают зажимные пластины на пружинах.

Расширение места внутри корпуса

Сама сборка трёх банок литиевых банок18650 проходит по стандартной процедуре. Собранный аккумулятор следует полностью зарядить, и после этого замерить напряжение. Если показатель равен 14,4 В с отклонением в любую сторону до 1 В, значит, всё сделано правильно.

Интерскол

Для перевода 18-вольтового шуруповерта Интерскол на литий понадобится 5 банок 18650 и защитная плата с балансиром со следующими параметрами:

• маркировка – 5S;
• напряжение – 3,7 В;
• емкость – 40-50 В.

Подробно переделку шуруповерта этой модели демонстрирует видео:

Переделать шуруповёрт с никелевых на литий-ионные аккумуляторы – не такая сложная затея, какой кажется на первый взгляд. Достаточно иметь хоть немного ровные руки и общее понимание каждого этапа работы.

Какие меры следует соблюдать, чтобы не повредить литиевый аккумулятор?

• По причине ограничений технологии показатель заряженности литиевых аккумуляторов не ожидается выше 4,25-4,35 В. Разряд не должен доходить до показателя 4,5-2,7. Это условие указывается в техническом паспорте для каждой конкретной модели. При завышении этих значений можно без проблем вывести устройство из строя. Применяются специальные контроллеры зарядки не разрядки, которые сохраняют напряжение на литиевой ячейке в рамках нормы. Переделка шуруповерта на литиевый аккумулятор с контроллером защитит устройство от сбоя при работе.
• Показатель напряжения литиевых аккумуляторов кратен 3,7 В (3,6 В). У Ni-Mh-моделей } миф показатель составляет 1,2 В. Это явление объяснимо. Номинальное напряжение в литиевых устройствах сохраняется на отдельной ячейке. Литиевый аккумулятор двенадцать вольт никогда собран не будет. Номинал составит 11,1 В (три последовательные ячейки) по другому 14,8 В (четыре последовательные ячейки). Дополнительно, показатель напряжения литиевой ячейки меняется во время работы при рабочий вариант зарядке на 4,25 В, а при работоспособной}} версии разрядке. на 5,5 В. Переделка шуруповерта на литиевый аккумулятор с 14,8 в — четырем шуруповерт. Показатель напряжения 3S (3 serial. три последовательных соединения) будет изменяться при функционировании приспособления от 12,6 В (4,2х3) до 7,5 В (3.5,5х3). Для 4S-конфигурации } миф показатель колеблется от 16,8 до десять В.
• Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы восемнадцать тысяч шестьсот пятьдесят (большинство изделий обладает именно этим размером) требует учета разницы в габаритах с Ni-Mh-ячейками. Диаметр ячейки восемнадцать 650 равен восемнадцать мм, а высота составляет шестьдесят пять мм. Имеет большое значение подсчитать, какое количество ячеек поместится в корпусе. Одновременно следует помнить, что для модели с мощностью 11,1 В вам надо количество ячеек, кратное трем. Для модели с мощностью 14,8 В — четырем. Еще должен поместиться контроллер не коммутационные провода.
• Устройство для зарядки для аккумулятора на базе лития отличается от приспособления для Ni-Mh-модификаций.

По тексту статьи будет рассмотрено, как происходит переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы Li-Po. Инструмент укомплектован парой Ni-Mh- с показателем напряжения двенадцать В не емкостью 5,6 Ач. Будет рассмотрена переделка шуруповерта Hitachi. Литиевые аккумуляторы обеспечат прибору долговременную службу.

Какие меры следует соблюдать, чтобы не повредить литиевый аккумулятор?

• Из-за ограничений технологии показатель заряженности литиевых аккумов не бывает выше 4,25-4,35 В. Разряд не должен доходить до показателя 3.5,5-2,7. Это условие указывается в техническом паспорте для каждой определенной модели. При завышении этих значений можно вывести устройство из строя. Используются особые контроллеры зарядки не разрядки, которые сохраняют напряжение на литиевой ячейке во время нормы. Переделка шуруповерта на литиевый аккумулятор с контроллером защитит устройство от сбоя при работе.
• Показатель напряжения литиевых аккумов кратен 3,7 В (3,6 В). У Ni-Mh-моделей > миф показатель составляет 1,2.7 В. Это явление объяснимо. Схемы моделей на 18 в. На 18 в схема зарядного устройства для шуруповерта предполагает использование транзисторов только переходного типа. Номинальное напряжение в литиевых устройствах сохраняется на отдельной ячейке. Литиевый аккумулятор 12 вольт никогда собран не будет. Номинал будет равен 11,1 В (три поочередные ячейки) по другому 14,8 В (четыре поочередные ячейки). Не считая того, показатель напряжения литиевой ячейки изменяется во время работы при работоспособной>> версии зарядке на 4,25 В, а при <рабочей разрядке. на 3.5,5 В. Показатель напряжения 3S (3 serial. три поочередных соединения) будет изменяться при функционировании приспособления от 12,6 В (4,2х3) до 7,5 В (3.5,5х3). Для 4S-конфигурации Данный показатель колеблется от 16,8 до 10 В.
• Переделка шуруповерта на литиевые батареи 18650 (большая часть изделий обладает конкретно этим размером) просит учета различия в габаритах с Ni-Mh-ячейками. Поперечник ячейки 18 650 равен 18 мм, а высота составляет 65 мм. Принципиальное условие подсчитать, какое количество ячеек поместится в корпусе. Сразу следует держать в голове, что для модели с мощностью 11,1 В для вас нужно количество ячеек, кратное трем. Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы:. Для модели с мощностью 14,8 В — четырем. Еще должен поместиться контроллер не коммутационные провода.
• Устройство для зарядки для аккума основываясь на лития отличается от приспособления для Ni-Mh-модификаций.

По тексту статьи будет рассмотрено, как происходит переделка шуруповерта на литиевые батареи Li-Po. Схемы моделей на 18 в. На 18 в схема зарядного устройства для шуруповерта предполагает использование транзисторов только переходного типа. Инструмент укомплектован парой Ni-Mh-аккумуляторных батарей с показателем напряжения 12 В не емкостью 2,6 Ач. Будет рассмотрена переделка шуруповерта Hitachi. Литиевые батареи обеспечат устройству долговременную службу.