Переделка шуруповерта на литиевые батареи 18650 18в

Преимущества и недостатки

Есть у литиевых аккумуляторов и некоторые специфические недостатки.

• Самым заметным является существенное падение практической емкости при работе на морозе. При отрицательных температурах инструмент, оснащенный литиевыми батареями, время от времени приходится отогревать, при этом электрическая емкость полностью восстанавливается.
• Вторым заметным недостатком является не слишком большой срок службы. Несмотря на заверения производителей, лучшие образцы при самой аккуратной эксплуатации выдерживают не более трех-пяти лет. Уже через год после покупки литиевый аккумулятор любой распространенной марки при самом аккуратном использовании может потерять до трети емкости. Через два года от исходной емкости останется едва ли половина. Средний срок нормальной эксплуатации – два-три года.
• И еще один заметный недостаток: цена литиевых батарей намного выше, чем стоимость все еще широко применяемых в ручном электроинструменте батарей никель-кадмиевого типа.

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.

Определение неисправности и восстановление аккумулятора шуруповерта

Прежде чем приступать к ремонту аккумулятора, следует определить его неисправность, иначе ремонт сделать будет довольно сложно или совсем невозможно. Нужно отметить, что выход из строя одновременно всех элементов аккумулятора невозможен, за исключением редких случаев, когда могло произойти длительное замыкание выходных клемм батареи.

Для определения неисправности следует:

1. Поставить батарею на зарядку и дождаться, пока она полностью зарядится.
2. После этого разобрать корпус, и замерить напряжение каждого зарядного элемента. Разница напряжения по банкам для никель-кадмиевых батарей, может быть в пределах 1,2-1,4 V, а разность литиевых может быть около 3,8 V.
3. Банки, имеющие напряжение меньше номинального, следует пометить. После чего, аккумулятор нужно снова собрать и дать ему полную нагрузку до ощутимой разрядки.
4. Затем батарею снова разобрать и по новой произвести замеры напряжения каждой банки.
5. Обычно самая большая просадка напряжения будет в помеченных элементах, которые нужно будет «реанимировать» или просто заменить.

Если для работы шуруповерта необходимо напряжение 12 V, можно попытаться найти неисправные элементы более простым способом. Для этого нужно:

1. Произвести полную зарядку аккумулятора, после этого его разобрать и замерять напряжение каждого элемента.
2. Затем с помощью 12 вольтовой лампочки полностью его разрядить и снова замерять напряжение всех элементов, чтобы определить, какие из них неисправны.

Вместо лампочки, можно использовать подходящий по напряжению резистор.

Ремонт и замена элементов аккумулятора шуруповерта

Наиболее эффективный метод, как восстановить аккумулятор шуруповерта – это простая замена вышедших из строя зарядных элементов, которые были обнаружены во время их проверки.

Важно. Приобретенные элементы должны по своей емкости и габаритам четко совпадать с заменяемыми

Для ремонта нужно будет приготовить: паяльник, оловянный припой и спиртовой флюс (желательно).

Сам процесс замены зарядных элементов не предоставляет какой-либо сложности, лишь бы был навык в пайке.

Восстановление аккумулятора шуруповерта

Внимание. Чтобы не нанести вред аккумулятору при работе с паяльником, пайку нужно производить быстро

Для соединения элементов рекомендуется использовать родные пластины, а при невозможности их использовать, полностью заменить их на такие же по размеру, но из меди. Это нужно для правильного процесса зарядки. При разном сечении соединительных пластин между элементами, они будут нагреваться, и естественно, для защиты заряжающихся банок будет постоянно срабатывать термистор.

Нужно внимательно отнестись к сборке батарей. Соединение должно быть последовательным – минус каждой батареи подсоединяется к плюсу следующего элемента.

После полной сборки всех элементов, производится выравнивание их потенциалов, так как они на данное время будут разными. Для этого нужно провести определенный цикл зарядки/разрядки. Отремонтированный аккумулятор полностью заряжается, после чего он должен примерно сутки отстояться. Через сутки нужно измерять напряжение по отдельности всех элементов, и если сборка была произведена правильно, показатель напряжения каждого элемента должен соответствовать 1,2 V.

После этого батарею следует снова полностью разрядить. Для этого собранному аккумулятору, при помощи шуруповерта, дается полная максимальная нагрузка до его полной разрядки. Главное не перегружать сам шуруповерт, чтобы его не пришлось в будущем ремонтировать. Эту процедуру зарядки/разрядки нужно повторить несколько раз подряд.

Таким же образом примерно каждые три месяца, рекомендуется проводить процедуру по стиранию «эффекта памяти», которая продлит работу аккумулятора и самого шуруповерта.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов

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

Литий-ионные батареи имеют последующие достоинства:

• высочайшая емкость, которая обеспечит большее время работы шуруповерта;
• наименьшие размеры и вес;
• отлично сохраняет заряд в нерабочем состоянии.

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

Полезные советы

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.

Какая плата BMS нужна и как её подключить

Литиевые аккумуляторы 18650 боятся перезарядки и глубокой разрядки. При последовательном соединении элементов невозможно гарантировать синхронную работу элементов. Если одна банка будет иметь меньшую емкость, то при зарядке она пополнится энергией быстрее остальных, и при дальнейшей зарядке произойдет перезарядка. При работе батарея меньшей емкости разрядится быстрее остальных, что может привести к глубокому разряду.

Все эти проблемы поможет решить плата защиты с балансировкой. BMS платы:

• защищают от короткого замыкания;
• восстанавливаются после срабатывания защиты;
• следят за напряжением на каждой банке и отключают нагрузку, когда хотя бы одна из ячеек полностью разряжается (защита от глубокого разряда);
• осуществляют балансировку (защита от перезарядки).

Плата BMS для шуруповерта должна выдерживать максимальный пиковый ток не менее 30 А. Кроме того, при выборе нужно ориентироваться на количество последовательно соединенных банок. Для шуруповерта на 12 В требуется 3 батареи, выбираем плату 3S. Если для питания нужен источник на 14 В, то покупаем 4S, а для 18 В приобретаем 5S.

Как подключить к плате BMS последовательно 2, 3 или 4 банки, показано на рисунке.

Можно также использовать смешанное, последовательно параллельное соединение. В таком случае к последовательно соединенным банкам подключаем параллельно столько же элементов питания.

Соединение элементов батареи

Соединение Li—Ion аккумов для шуроповерта производится несколькими методами:

• Применение особых кассет. Способ резвый, но контакты владеют огромным переходным сопротивлением, могут стремительно разрушиться от сравнимо огромных токов;
• Пайка. Метод, пригодный для умеющих паять, потому что нужно владеть определенными способностями. Пайка должна выполняться ускоренно, так как припой стремительно остывает, а длинный нагрев может разрушить аккумулятор;
• Точечная сварка. Является желаемым способом. Не все имеют сварочный аппарат, такие услуги могут оказать спецы.

Соединение частей пайкой

Принципиально! Элементы должны соединяться поочередно, тогда напряжение аккумов складывается, а емкость не меняется.

На втором шаге 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;

Потом на батарею надевается кусочек термоусадочной трубки, но это не непременно. На защитную микросхему также можно надеть термоусадку, чтоб изолировать ее от соприкосновения с аккумами, по другому острые выступы пайки способны разрушить оболочку элемента и спровоцировать КЗ.

READ Как Подключить Шуруповерт К Сети 220в

Сборка готового аккумулятора

Все части объединяют в цельный блок. К собранному блоку припаивают провода. Все действия выполняют в соответствии со схемой подключения. К батарейкам делают припой проводов сечением 1.5 мм2. Чтобы части блока не соприкасались, применяют термоусадочную трубку. Сборку соединяют с выходами «плюс» и «минус». Спаянную схему тестируют, если все работает нормально, приступают к сборке корпуса.

Сначала очищают все его части, продумывают как в нем разместить новый зарядный блок. По размерам он намного меньше того, что стоял раньше, потому его необходимо надежно закрепить. В противном случае по время работы инструмента они будут вибрировать. Чтобы батарейки надежно держались, есть специальные держатели, которые защитят банки от вибраций при работе шуруповерта. Для фиксации блока можно использовать клей Момент или герметик.

Клеммник с припаянными проводами аккуратно устанавливают на прежнее место. Если в корпусе отсутствуют пазы для его фиксации, надо закрепить самому. Далее собирают защитную плату и объединяют все части аккумуляторного блока. В конце надо проверить надежность размещения.

Чтобы продлить срок службы батарейки, минимизировать потери емкости и эффективно использовать ее возможности, надо знать, как хранят литиевые аккумуляторы для шуруповерта. Для хранения их вытаскивают из инструмента, кладут в прохладное и сухое место. Оптимальная температура от +1…+25 градусов. Нельзя, чтобы они заморозились. Можно класть в холодильник, положив в пакет, чтобы не появилась влага, но ни в коем случае не в морозилку. Хранят литиевую батарею в заряженном состоянии (лучше всего, если степень заряда будет 40%). Тогда удастся избежать падения напряжения при саморазрядке ниже значения 2.5 В/элемент. Если ее оставить храниться на 3 месяца и больше с напряжением ниже порогового показания 2.5 В, случится падение емкости, которое восстановить не удастся, также произойдет коррозия элементов.

Все манипуляции выполняют по схеме

Видео: Переделка Шуруповерта На 18650 12v

18650 ячеек с увеличением тока разряда

Можно собрать литий-ионную батарею из восьми емкостей, для этого две банки объединены параллельно. Теперь эти пары нужно соединять последовательно, главное, чтобы в корпусе было восемь контейнеров.

При выполнении смена отвертки на литиевых батареях, тогда важным фактором является выбор контроллера на основе рабочего напряжения и тока разряда. Напряжение батареи должно быть таким же, как напряжение контроллера, но ток разряда относительно максимума должен быть в два раза ниже.

Например, это так: блок управления зарядкой / разрядкой рассчитывает ток приблизительно 14 А, при этом функция защиты вызывает внезапный скачок тока до 30 А.

Кроме того, при преобразовании отвертки в литиевую батарею обязательно заранее рассчитайте размер защитной карты. Он обязательно должен свободно помещаться в чехле, если он не помещается, то вам придется увеличить пространство чехла.

Пошаговая установка

Когда у вас есть все компоненты, необходимые для превращения отвертки в литиевую батарею, вы можете начать процесс сборки. В этой части статьи мы рассмотрим реконструкцию 12В отвертки. Он состоял из двенадцати 1,2-вольтовых никель-кадмиевых батарей. Наша работа. заменить их Ли-Йоном.

1. Прежде всего, отсоедините батарейный отсек и извлеките установленную там батарею. Для выполнения этой процедуры вам понадобятся боковые ножи или кусачки, а разъем должен оставаться в своем гнезде.

2. На этом этапе контроллер и плата термопары установлены. Эти компоненты устанавливаются вместо датчика температуры.

В связи с тем, что конденсаторы не являются текущими, два блока установлены параллельно, чтобы обеспечить их правильную работу.

3. Теперь вам нужно соединить все пары последовательно. Согласно существующей схеме, припаяйте контроллер к плате, помня, что нужно подключить симметричные точки. Для выполнения этого шага схема имеет специальный разъем и провода.

4. Последний шаг включает в себя подключение положительного и отрицательного напряжения.

Если оригинальное зарядное устройство включено, это не должно вызывать никаких проблем. Этот тип устройства вполне подходит для литий-ионных аккумуляторов. Заряд передается через схему контроллера. А это, в свою очередь, полностью исключает возможность критического нагрева батареи из-за скачка напряжения.

Если бы прибор был рассчитан на 12 В, эта схема была бы наиболее подходящей для сборки:

Исходя из того, что новые аккумуляторы продаются в пределах трех тысяч рублей, а стоимость утилизации обойдется где-то в районе 1000 рублей. Поэтому такая модернизация отвертки вполне оправдана.

Как правильно заряжать аккумулятор

Правила зарядки аккумулятора каждой конкретной модели шуруповерта вы можете узнать в инструкции по эксплуатации. Это необходимо сделать, перед тем как начинать им пользоваться. Давайте рассмотрим преимущества и недостатки разных видов батарей. У каждого свои особенности зарядки, разрядки и хранения в течение длительного времени.

По составу самыми популярными разновидностями являются:

• Li-Ion литий-ионные
• Ni-Cd Никель-кадмиевые
• Ni-MH Никель-металл-гидридные

Самым распространенным и доступным аккумулятором остается никель-кадмиевый (Ni-Cd). Все производители предоставляют широкую линейку моделей именно с такими батареями. На их примере и рассмотрим базовые правила зарядки.

При зарядке нового аккумулятора или после долгого простоя без работы может отсутствовать полная зарядка. Это нормальная ситуация, хотя может показаться, что есть какой-нибудь дефект. Батарея будет заряжаться полностью после нескольких полных разрядок. Такая аккумуляторная батарея имеет так называемый эффект памяти. То есть способность приобретать емкость, которая будет равна емкости первых циклов заряда и разряда.

Чтобы использовать по максимуму емкость батареи, рекомендуется первые пять циклов заряда и разряда делать полностью. То есть полностью заряжать после полной разрядки устройства. Аккумулятор рекомендуют заряжать перед первым использованием, или когда он не выдает необходимое напряжение питания.

В процессе зарядки батарея может немного нагреваться. Это нормально и не указывает на наличие проблем. Заряжать необходимо в отапливаемом помещении. Температура может варьироваться от +4 до +35 градусов. Хранить следует в помещении с нормальной влажностью при температуре не ниже +5 градусов. Аккумулятор необходимо заряжать не реже, чем раз в 3 месяца.

Литий-ионные модели стремительно занимают свою нишу на рынке. Это происходит потому, что у них отсутствует эффект памяти, а скорость заряда значительно выше, чем у никель-кадмиевых. Можно дозарядить в любой момент и не опасаться за емкость аккумулятора. Основным недостатком литий-иона является цена. Но для профессионального инструмента цена – приоритетный показатель.

Никель-металл-гидридные встречаются, но сильно уступают в популярности. Преимущество этих моделей состоит в отсутствии «эффекта памяти». Зато есть большой недостаток: высокий саморазряд. Это явление, при котором аккумулятор сам по себе разряжается с течением времени.

По времени скорость зарядки каждого отдельного устройства индивидуальна для каждой отдельной модели шуруповерта. Эту информацию можно посмотреть в инструкции. К примеру, если это 18 V аккумулятор с емкостью 1.5 А/ч, то он заряжается 1 час. При этом 14.4 V емкостью 2 А/ч заряжается 3–5 часов. Но не следует слишком долго держать аккумулятор на зарядке. При очень длительном заряде аккумуляторная батарея может сильно нагреться и начать терять свои свойства.

Если вам необходимо зарядить шуруповерт, а зарядного при этом нет (сломалось, потерялось, украли – случаи могут быть разные), тогда можно прибегнуть к использованию универсального зарядного устройства

При таком методе заряда нужно строго придерживаться инструкции, чтобы ничего не испортить.Важно! Если задать напряжение или силу тока, превышающую максимально допустимую для аккумулятора, он будет слишком сильно греться, и возможно самовозгорание. Универсальные автоматические зарядные устройства с напряжением от 7 до 20 вольт сами определяют необходимую силу тока и напряжение аккумулятора

Удобно, если у вас есть разный аккумуляторный инструмент с разной емкостью. Это позволяет не носить с собой все зарядные устройства.

Важно понимать, что от силы тока (указывается на зарядном устройстве) напрямую зависит время зарядки. Так, при силе тока в 400 mA аккумулятор в 2 А/ч будет заряжаться 5 часов

Если сила тока 2000 mA, этот же аккумулятор зарядится за 1 час. Более слабый и постепенный заряд увеличивает срок службы аккумулятора. Большой ток заряда экономит время, но при этом батарея греется больше.

В некоторых случаях можно зарядить аккумулятор от шуруповерта при помощи автомобильного зарядного устройства. Следует помнить, что автомобильная зарядка дает напряжение в 12 вольт. Следовательно, и заряжать им можно только 12-вольтовые шуруповерты. В редких случаях 14.4 вольта, но не больше. И обязательно помнить, что сила тока не должна превышать 1–2 А.

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.

Отличие от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей

Исторически первыми по-настоящему массовыми аккумуляторными батареями для ручного электроинструмента были батареи никель-кадмиевые. При невысокой цене они вполне допускают относительно большие нагрузки и обладают удовлетворительной электрической емкостью при разумных габаритах и массе. Аккумуляторы этого типа до сих пор широко распространены, особенно в недорогом секторе ручных электроприборов.

Главное отличие литиевых аккумуляторов от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей – малая масса при высокой электрической емкости и очень хорошей нагрузочной способности.

Кроме того, очень важным отличием литиевых элементов питания является существенно меньшее время зарядки. Такую батарею можно зарядить за пару часов. А вот полный цикл заряда никель-кадмиевых аккумуляторов занимает не менее двенадцати часов.

Переделка шуруповерта 18V на литий (Li-ion)

С этим связана еще одна особенность: в то время как литиевые батареи совершенно спокойно переносят как хранение, так и эксплуатацию в не полностью заряженном состоянии, никель-кадмиевые обладают крайне неприятным «эффектом памяти». На практике это означает, что для продления срока службы, а также, чтобы не допустить быструю потерю емкости, никель-кадмиевые аккумуляторы желательно использовать до полного разряда. После чего обязательно заряжать до полной емкости, что занимает значительное время.

Литиевые аккумуляторные батареи лишены этого недостатка.

Доводы «против»

• Литиевые аккумуляторные элементы нельзя заряжать выше 4,2 вольта и разряжать ниже 2,7 вольта. В реальных условиях этот интервал ещё более узкий. Если выйти за эти пределы аккумулятор можно вывести из строя. Поэтому, кроме самих литиевых банок вам потребуется подключить и установить в шуруповёрт контроллер заряда-разряда;
• Напряжение одного элемента Li─Ion 3,6─3,7 вольта, а для Ni─Cd и Ni─MH это значение 1,2 вольта. То есть, возникают проблемы со сборкой аккумуляторной батареи для шуруповёртов с номиналом по напряжению 12 вольт. Из трёх литиевых банок, соединённых последовательно, можно собрать АКБ номиналом 11,1 вольта. Из четырёх ─ 14,8, из пяти ─ 18,5 вольта и так далее. Естественно, что и пределы напряжения при заряде-разряде также будут другие. То есть, могут возникнуть проблемы совместимости переделанной батареи с шуруповёртом;
• В большинстве случаев в роли литиевых элементов для переделки используются банки стандарта 18650. По размерам они отличаются от Ni─Cd и Ni─MH банок. Кроме того, нужно будет место для контроллера заряда-разряда и проводов. Всё это нужно будет уместить в стандартном корпусе АКБ шуруповёрта. Иначе работать им будет крайне неудобно;
• Зарядное устройство для кадмиевых аккумуляторов может не подойти для зарядки батареи после её переделки. Возможно, потребуется доработка ЗУ или использование универсальных зарядок;
• Литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Это критично для тех, кто использует шуруповёрт на улице;
• Цена литиевых аккумуляторов выше кадмиевых.

Сборка готового аккумулятора

Сборка будет состоять из нескольких этапов:

• Очистить все части корпуса.
• Продумать размещение нового зарядного блока в корпусе. Аккумулятор будет по габаритам существенно меньше старого, поэтому его нужно надежно зафиксировать внутри короба, иначе вибрации при работе шуруповерта быстро выведут из строя блок. Для фиксирования блока можно применить герметик или обычный клей Момент.
• Клеммник с припаянными проводами желательно постараться аккуратно поставить на старое место. Его также потребуется зафиксировать, если в корпусе не предусмотрены для этого пазы.
• Монтаж защитной платы.
• Объединение всех частей аккумуляторного блока. Проверка на надежность размещения. В некоторых моделях шуруповертов они зафиксированы клеем. Можно использовать Момент.

Несколько слов о том, как выбрать защитную микросхему

Выше было сказано, что без защитной платы инструмент не сможет стабильного и долго функционировать.

Поэтому прежде, чем начинать переделывать аккумулятор шуруповерта на литий 12 В или 18 вольт, нужно подобрать хорошую плату BMS.

На что обратить внимание при выборе?

• Балансировку. Если она есть, значит, можно легко обеспечить равномерность заряда батареек. Балансировка предполагает и подбор платы по значению тока.
• Значение тока. Ориентировочно параметр должен равняться 20-30 А. Если оборудование малой мощности, то берут плату с 20 А. Для мощных инструментов потребуется 30-40 А.
• Параметры напряжения для отключения аккумуляторных батарей при каждой перезарядке. Достаточно 3.4 В.
• Параметры напряжения для отключения оборудования. Плата подбирается под технические особенности блока. Минимальное значение — 2.6 В
• Значение тока для срабатывания защиты. Предупреждение перегрузки оборудования.
• Значение сопротивления транзисторов. Подойдет минимальный параметр.

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

Строение аккумулятора шуруповерта

Шуруповерт — универсальный прибор для сбора мебели, бытовых нужд, ремонта и для работы. Автономный прибор не требует соединительного кабеля с розеткой. Современные модели оснащены внушительным аккумулятором, замена которого, обойдется пользователю по стоимости почти как новый инструмент.

Конструкция акб имеет универсальный вид, а именно пластиковую оболочку, заключающую в себе ряд компонентов питания. В зависимости от особенности модели насчитывается от нескольких штук до нескольких десятков соединенных аккумуляторных банок. При этом соединение происходит последовательно, первый и последнее звено образуют замыкание, что обеспечивает подключение к ЗУ.

Уровень напряжения колеблется в пределах от 9-18 В до 18-36В на профессиональных устройствах. Данный показатель имеет прямое отношение к продолжительности работы батарейки.