Переделка шуруповерта Dewalt dc727 на литиевые аккумуляторы

Необходимые компоненты для переделки

Вначале подготавливают инструменты, которые понадобятся. Их список определяется особенностями процесса, в частности использованием точечной сварки или пайки.

Для переделки необходимы:

аккумуляторы Li-ion – 18650 считается самым популярным видом;
модуль, который обеспечивает равномерную нагрузку при зарядке, либо защитная плата;
аппарат контактной сварки;
отвертка;
термоусадка;
провода сечением 2.5 мм², 1.5 мм², 0.75 мм²;
дисковый нож.

Вместо пайки лучше использовать контактную сварку, так как литий ионные аккумуляторы очень чувствительны к нагреву, от очень высокой температуры придут в негодность.

Определение неисправности

Перед тем, как устранить неисправность, требуется выяснить, действительно ли она присутствует. С этой целью выполняются следующие действия:

От изделия отключить батарею, при этом она должна быть полностью заряженной.
Разобрать корпус аккумулятора при помощи отвертки.
Извлечь из изделия все банки.
При помощи вольтметра на каждой банке замеряется напряжение. Для никель-кадмиевых изделий нормальным считается показатель в 1,2 Вольта, для литиевых — от 3,6 до 3,8 Вольт.
После проведения замеров определяют на какой детали напряжение меньше всего, именно она будет некачественной.
Аккумулятор необходимо собрать и установить в инструмент, после чего полностью его разрядить.
После этого требуется еще раз разобрать деталь, после чего повторно произвести замеры. Элемент с самыми низкими показателями нужно менять.

Меры безопасности при работе с АКБ

При сборке батареи следует помнить, что токи при работе шуруповерта могут достигать 11-12 ампер, поэтому площадь пятна контакта соединительных шинок между элементами должна быть максимальной. Поэтому вариант соединения точечной сваркой, часто предлагаемый в интернете, не самый лучший. Лучше припаять шинки по всей площади контакта аккумулятора. При этом надо понимать, что элементы очень чувствительны к перегреву, поэтому паять надо быстро и уверенно, применяя кислотные флюсы – корпуса аккумуляторов делают не из меди или латуни. Желательно применять теплоотводы, в роли которых могут выступать пассатижи и т.п.

Надо следить, чтобы брызги кислоты во время пайки не попадали на другие поверхности, потому что это впоследствии приведет к коррозии в этих местах. Места паек надо тщательно промыть.

Особенности

Устройство литиевого аккумуляторного элемента питания не слишком отличается от конструкции аккумуляторов на базе иной химии. Но принципиальной особенностью является применение безводного электролита, что позволяет предотвратить выделение при работе свободного водорода. Это являлось существенным недостатком аккумуляторов предшествующих конструкций и приводило к высокой вероятности пожара.

Анод выполняется из пленки оксида кобальта, нанесенной на алюминиевую основу-токосъемник. Катодом служит сам электролит, содержащий соли лития в жидком виде. Электролитом пропитывается пористая масса из электропроводного химически нейтрального материала. Для него подходит рыхлый графит или кокс. Токосъем осуществляется с медной пластинки, наложенной на тыльную сторону катода.

Для нормальной работы аккумулятора пористый катод требуется достаточно плотно прижимать к аноду. Поэтому в конструкции литиевых элементов питания обязательно присутствует пружина, сжимающая «бутерброд» из анода, катода и отрицательного токосъемника. Попадание атмосферного воздуха может нарушить тщательно выверенный баланс химических процессов. А попадание влаги и вовсе грозит опасностью пожара и даже взрыва. Поэтому готовый аккумуляторный элемент обязательно тщательно герметизируется.

Аккумуляторная батарея плоской формы конструктивно проще. При прочих равных условиях плоский литиевый аккумулятор будет легче, гораздо компактнее и обеспечит значительный ток (то есть, большую мощность). Но проектировать устройство с литиевыми аккумуляторами плоской формы приходится в комплексе, а, значит, батарея будет иметь узкое, специализированное применение. Такие аккумуляторы дороже своих собратьев.

Чтобы рынок сбыта был шире, производители выпускают аккумуляторные элементы универсальной формы и стандартных размеров.

Среди литиевых батарей сегодня фактически доминирует вариант 18650. Такие аккумуляторы имеют вид, похожий на привычные в быту цилиндрические пальчиковые батарейки. Но стандарт 18650 специально предусматривает несколько большие габариты. Это помогает избежать путаницы и не позволяет ошибочно вставить такой блок питания на место обычной солевой батарейки. А ведь это было бы очень опасно, так как литиевый аккумулятор имеет в два с половиной раза большее стандартное напряжение (3.6 вольта против 1.5 вольт для солевого элемента питания).

Для электрического шуруповерта литиевые элементы последовательно собирают в батарею. Это позволяет увеличить напряжение, подаваемое на двигатель, что обеспечивает необходимые для инструмента мощность и крутящий момент.

Аккумуляторная батарея обязательно содержит в своей конструкции датчики температуры и специализированное электронное устройство – контроллер.

следит за равномерностью заряда отдельных элементов;
контролирует ток заряда;
не допускает чрезмерного разряда элементов;
предотвращает перегрев батареи.

Аккумуляторы описанного типа называются ионными. Существуют также литий-полимерные элементы, это модификация литий-ионных. Их конструкция принципиально отличается лишь материалом и конструктивным оформлением электролита.

Пошаговая переделка шуруповёрта на литий-ионные АКБ 18650

Для того чтобы переделать шуруповёрт, необходимо следовать инструкции сборки батареи и правилам сборки зарядного устройства.

Процесс сборки батареи

Первым делом следует выяснить, поместятся ли новые компоненты в используемый корпус. Стоит учесть, что помимо аккумуляторных батарей будет использована плата BMS.
Зачастую случаются ситуации, когда места не хватает. Чтобы это исправить нужно будет удалить все лишние перегородки и другие моменты из старого корпуса шуруповёрта.
Если не хочется с этим заморачиваться и под рукой есть 3d принтер, то можно с лёгкостью напечатать новый корпус, который идеально подойдёт под новые элементы.
После этого потребуется объединить все компоненты.
Лучше всего покупать аккумуляторные батареи оснащённые шинками с магазина. Такие источники питания намного проще соединить, но стоят они дороже.
Соединительные элементы, как говорят производители, выполнены из никелевой металлической пластинки.
При пайке можно не использовать кислотный флюс. Это значительно снижает вероятность появления коррозий. Для дополнительного удобства, можно прикупить цифровой вольтметр. Он будет установлен в корпус и показывать значения напряжения во время работы.
Подключать необходимо параллельно цепочке АКБ через кнопочку. Далее потребуется в корпус вставить плату BMS. Подключать её необходимо согласно схеме.
Подключение платы происходит через контактную группу проводами с сечением 3,5 квадратных метра. Процесс сборки батареи на этом заканчивается, можно провести тестирование созданного устройства.

Сборка зарядного устройства

Подзарядка АКБ имеет некоторые особенности:

на первом этапе пополнение электроэнергией производится при помощи электричества на постоянку. Этот шаг позволит зарядить аккумуляторную батарею примерно на 85 процентов;
на следующем шаге производится постоянное питание напряжения, а электрический ток может снижаться.

Предварительная зарядка маломощным электрическим током требуется для того, чтобы восполнить энергией аккумуляторную батарею, которая находится в глубоком разряде. Для выполнения подобной работы потребуется универсальный зарядник. Если неправильно выполнять требования, то устройство не будет работать на всю заявленную мощность и не восполнит заряд во всю ёмкость.

Если не хочется тратить много средств на покупку такого зарядного, можно создать его самостоятельно. Но для этого понадобится хорошо владеть навыками сборки и пайки электронных приборов. Переделать другие зарядные устройства будет практически невозможно и очень сложно. Поэтому потребуется докупать все необходимые элементы и схемы.

Второй шаг зарядки при помощи постоянного напряжения не требуется. Контролировать зарядку нужно с помощью таймера. Сменить свойства и характеристики вышедшей аккумуляторной батареи, является разумным решением. Сделать это можно в домашней обстановке, только необходимо учесть специфические особенности.

Сборка готового аккумулятора

Подготовив корпус шуруповёрта к внедрению литиевых банок, приступите к последовательному спаиванию их между собой. Допустимое сечение провода — от 2,5 кв.мм и больше, во избежание снижения мощности шуруповёрта. Рекомендуется быстрая спайка батареек, во избежание их сильного нагрева. Вместо спайки можно прибегнуть к точечной сварке.

Провода припаивают к батарейкам, объединив их в цельный блок. Дополнительно в ход идёт термоусадочная трубка, препятствующая соприкосновению частей блока друг с другом.
Сборка соединяется с плюсовыми и минусовыми выходами и идет тестирование полученной схемы.
Далее необходимо приступить к чистке корпуса батареи и фиксации аккумуляторного блока в ней. Для фиксации последнего применяется герметик или секундный клей.

Клеммник с припаянными проводами устанавливается на исходное место и закрепляется при отсутствии пазов в корпусе. Далее следует сборка защитной платы, объединение всех частей аккумуляторного блока и проверка надёжности размещения.

Плюсы и минусы замены

У батарей 18650 явные преимущества перед никель-кадмиевыми банками:

меньший эффект саморазряда;
отсутствие эффекта памяти и следующая из него возможность подзарядки, вне зависимости от количества оставшейся энергии в батарее;
сокращённое время зарядки (1-3 часа);
большая плотность энергии на единицу массы;
лёгкий вес.

Имеются и недостатки:

дорогая цена;
глубокий разряд и перезарядка отрицательно сказываются на литиевых батарейках;
возможно, возникнет необходимость в доработке зарядного устройства или замене на универсальное

Это важно, т.к. после переделки аккумулятора шуруповёрта потребуется увеличить выходное напряжение.