Переделка шуруповерта sparky на литий 14 4

Особенности выбора литиевых аккумуляторов

Больше чем для половины шуруповертов применяют аккумуляторные батареи 12 В.

При подборе нового аккумулятора учитывают:

Величину разрядного тока. Этот параметр указан в технической документации. Значения колеблются в пределах 15-30 А, в отдельных моделях он составляет 40 А.
Характеристики литий-ионных элементов. Аккумуляторы 18650 должны иметь такие же параметры, как и емкости.
Количество новых батареек. 1 Li-ion равна 3 Ni-CD.

Не нужно торопиться ставить источники питания в шуруповерт. Первым делом необходимо, чтобы они полностью зарядились. Если инструмент будут интенсивно эксплуатировать, то первое, что скорее всего выйдет из строя – аккумулятор, как наиболее уязвимая деталь. Его исправность проверяют при помощи мультиметра.

Процесс сборки батареи

Первым шагом надо определить, уместятся ли новые элементы в старый корпус. Надо учитывать, что помимо аккумуляторов придется размещать также плату BMS (о ней ниже). В большинстве случаев места в старом кейсе не хватит, и сначала надо попытаться удалить оттуда все лишнее (перегородки, излишние крепления и т.д.)

Удаление излишних элементов из корпуса АКБ с помощью фрезы.

Альтернативный вариант – «напечатать» новый корпус на 3D-принтере. Не у всех есть такая возможность, но если получится – элементы можно разместить оптимальным образом.

Корпус, выполненный на 3D-принтере.
Литий-ионый элемент с полосками для пайки.

Из какого материала сделаны полоски – неизвестно (производители уверяют, что из никеля), но паяются они легко. Это значит, что можно исключить кислотный флюс и пользоваться обычным составом на основе канифоли. Исключается дополнительный фактор коррозии.

Элементы, спаянные в батарею.

Если есть желание, можно вклеить в корпус миниатюрный цифровой вольтметр или индикатор напряжения в виде световой полосы. Удобство использования немного повысится. Подключается такое устройство параллельно цепочке аккумуляторов через кнопку – чтобы не увеличивать разряд батарей в паузах работы.

Установка индикатора напряжения.

Следующим шагом надо установить в корпус плату BMS и подключить ее согласно схеме.

Установка платы балансира и стойки силовых контактов.

К контактной группе плата подключается проводниками сечением не менее 2,5 кв.мм. Для этого удобно использовать провода в мягкой силиконовой изоляции – она не боится перегрева (он может возникнуть при пайке или во время работы).

На этом замена аккумулятора закончена, можно окончательно собирать блок аккумуляторов, заряжать батарею и пробовать шуруповерт в работе.

Зарядное устройство

Готовые зарядные устройства:

12,6 В (3S)/ 16,8 В(4S)/ 21 В(5S), на 1А и 2А с разъёмом 5,5×2,1 мм

Стандартное зарядное устройство от никелевых аккумуляторов можно доработать с помощью DC-DC понижающего модуля с поддержкой ограничения напряжения и тока (CC-CV). Но так как оно рассчитано на заряд никелевых аккумуляторов, от него не добиться хорошего тока. В основном это ток порядка 500 мА. Литиевый аккумулятор конечно заряжаться будет, но делать он это будет долго. Аккумулятор 2 А/ч будет заряжаться таким током порядка 4 часов.

Модуль для переделки стандартного зарядного устройства шуруповерта:

Если всё таки решили делать ЗУ своими руками, вот хороший недорогой модуль:

Понижающий модуль DC-DC с 5-32В до 0,8-30В, выходной ток до 5А цена на момент публикации 120р. (5 китайских Ампер видимо только с хорошим охлаждением, без охлаждения нормально работает с током до 2 А).

Настройка тока и напряжения происходит с помощью многооборотных резисторов и удаётся довольно точно выставить нужные значения. Левый резистор – ток, правый – напряжение.

Для установки тока нужно сначала выкрутить резистор против часовой стрелки, замкнуть выход амперметром накоротко и, ориентируясь на его показания добавлять ток до нужного значения.

Первый модуль на токе 4А сгорел за две минуты, перегрелась микросхема и вышла из строя. После этого более чем на 2А я не рискнул нагружать оставшиеся модули. Вообще при работе нагревается больше всего микросхема, диод и дроссель.

Доработка в виде бесплатного радиатора из многожильного медного провода облегчит жизнь самым греющимся деталям. Провод просто припаивается и распушивается так, чтобы не задевать другие детали. С такой доработкой я ради эксперимента поднял зарядный ток до 3А. Выглядит ужасно, но эксперимент показал, что даже такой простой метод работает. Медь отлично проводит тепло, а пайка хорошо обеспечивает теплопередачу на неё. С охлаждением дросселя ничего не придумал и оставил как есть.

В итоге получился такой зарядник. Светодиод индикации заряда вывел в отверстие на корпусе и залил термоклеем.

Сборка зарядного устройства

Этапы зарядки литий-ионной батареи.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов имеет свои особенности. Она производится в два этапа:

на первой стадии пополнение энергии происходит постоянным током (напряжение для этого должно плавно возрастать), этот этап позволяет зарядить аккумулятор примерно до 80% номинальной емкости;
на втором этапе АКБ заряжается постоянным напряжением (ток при этом падает).

Также на графике показан предварительный этап зарядки малым током. Он нужен для глубоко разряженных элементов. Очевидно, что для выполнения такого алгоритма и полного использования ресурса АКБ надо применить специфическое зарядное устройство. Несоблюдение алгоритма приводит к неполному использованию емкости батареи и снижению ее ресурса. Устройство с такими функциями надо приобрести готовым или собрать самостоятельно, если позволяет квалификация. Подобные ЗУ выполняются на основе специализированных микросхем. Переделка готового зарядного устройства от других аккумуляторов сложна и нецелесообразна.

Схема зарядного устройства на микросхеме MAX1555 с возможностью питания от внешнего источника или от USB.

Не все недорогие зарядные устройства обеспечивают необходимый алгоритм заряда Li-Ion элементов. Многие производители из Юго-Восточной Азии выпускают ЗУ, заряжающие элементы лишь стабилизированным током.

Второй этап заряжания постоянным напряжением не предусматривается. Контроль уровня зарядки сводится к измерению времени – через заданный период источник тока отключается, а функции предохранения от излишнего заряда возлагаются на внутреннюю схему защиты аккумулятора (если она отсутствует, то на владельца АКБ).

Рекомендуем серию видеороликов «Вторая жизнь шуруповерта»

Поменять отслужившие свой срок аккумуляторы шуруповерта на литиевые – разумный шаг. Выполнить его можно самостоятельно, но надо учесть особенности эксплуатации АКБ такого типа. После ознакомления с материалами данного обзора принципиальных вопросов у пользователя не останется.

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.

Зарядное устройство

Осталось разобраться с тем, как выполнять зарядку инструмента. Его нельзя подключать к стандартному блоку питания. Необходимо зарядное устройство.

В большинстве случаев родные аксессуары без проблем подзаряжают литиевые батарейки. Заряд поступает через контроллер. Если заводское устройство не подходит, его переделывают при помощи доустановки недостающих элементов схемы. В их числе узлы прекращения зарядки, защитные компоненты и пр. Схема дорабатывается под основной определяющий параметр — ток зарядки.

При основательной доработке схемы зарядного устройства проводить модернизацию нерентабельно. Его легко заменить на универсальное оборудование или приобрести новое. Даже с покупкой зарядного устройства владелец шуруповерта приобретает по минимальной цене мощный инструмент с увеличенным сроком автономной работы.

Какой литиевый аккумулятор выбрать?

В 7 из 10 случае для шуруповертов применяют 12-вольтовые аккумуляторные батареи.

Величина напряжения — определяющий фактор при выборе. Его можно уточнить в технической документации к прибору, в интернете. Новые батарейки подбирают, учитывая:

Значение разрядного тока. Шуруповерты работают от аккумуляторов с высоким параметром разрядного тока. Уточнить необходимый параметр для конкретной модели можно в технической документации. Делать выбор батарейки только по ее емкости — ошибка, поскольку основным параметром является ток. Он может колебаться в пределах 15-30 А, иногда до 40 А.
Характеристики литий-ионных элементов. Аккумуляторы стандарта 18650 должны иметь одинаковые характеристики емкости.
Количество новых батареек. Расчет выполнить несложно. Соотношение следующее — 3 Ni-CD равны 1 Li-ion. 12-вольтовый старый блок заменяют на блок из 3 литий-ионных элемента.

Рассчитывая число новых источников помнят, что повышенное напряжение (например, вместо 3 Li-ion взамен 10 Ni-CD взять 4 литиевых) увеличит износ оборудования, сократит срок эксплуатации. Но мощность увеличится. Поэтому нужно взвесить все за и против. Не стоит спешить и с установкой источников в инструмент. Первоначально их нужно полностью зарядить.

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.

Соединение литиевых аккумулятор шуруповерта в одну сборку

Выполнить соединение новых литиевых батареек в единую цепь можно несколькими способами:

Кассеты, они же холдеры или боксы. Самый простой вариант, для которого не требуется дополнительное паяльное оборудование. Батарейки просто устанавливаются в холдер соответствующими полюсами. Недостаток – контакты кассет перегреваются от больших токов и могут быстро выйти из строя.

Соединительные кассеты

Точечная сварка. Лучший способ для сборки новых литиевых батарей в единую цепь. Если есть сварочный аппарат и уверенность в собственных силах, стоит соединять именно так. Риск повреждения батареек при точечной сварке намного меньший, чем при пайке.

Подготовительный этап

Спешка никогда не приведет к ожидаемому результату. Пошаговая инструкция по перемене элементов питания начинается с подготовительного этапа.

Перед началом работы необходимо определиться с числом используемых блоков в батарее, что существенно скажется на уровне итогового напряжения

Не менее важно правильно выбрать используемый литиевый компонент. Особого внимания заслуживает показатель разрядного тока и емкости. Не стоит забывать и о контроллере

Не стоит забывать и о контроллере.

Характеристики детали сопоставляются с показателями номинального напряжения и тока разряда. Другими словами, чтобы собрать блоки питания 14В, потребуется контроллер с одинаковым уровнем напряжения.

Разобранный корпус АКБ

Несколько полезных советов

Напряжение литиевых аккумуляторов всегда должно быть минимальным, так как они весьма чувствительны к процессу зарядки. Соединение выполняют с помощью заводских пластин или медных такого же размера, потому что при зарядке (работе) проходит большой ток. Придерживаются полярности. Нельзя на 100 % утверждать, какая батарея лучше подходит для шуруповерта. Срок службы зависит от того, как соблюдаются требования, обозначенные в инструкции. Большое значение имеет обращение с элементами питания.

Не всегда целесообразно переделывать инструмент на литий. Если им пользуются уже довольно долго либо он не отличается качеством, переделка не оправдает расходов. Прилагаемое к шуруповерту для работы от Ni-CD родное зарядное устройство в основном не подходит для использования для Li-ion. Нужно покупать новое, так как переделка имеет свои трудности.

Зарядка

Большинство пользователей предпочитает универсальные зарядники, однако подходящий конкретной батарее прибор будет не лишним, так как согласно отзывам не все зарядные устройства идеально соответствуют конкретным шуруповертам. Выделяют следующие виды аккумуляторов:

Со встроенным блоком питания.
С внешним блоком.
Импульсивные.

Перед началом зарядки важно ознакомиться с инструкцией. Изучив информацию выше, любой мастер сможет создать АКБ для своего шуруповерта. Конечно, далеко не все хотят заниматься таким творчеством, переделывать и припаивать банки

Многие просто идут в магазин и покупают аккумулятор, идеально подходящий для оборудования Бош, Интерскол или любого другого бренда

Конечно, далеко не все хотят заниматься таким творчеством, переделывать и припаивать банки. Многие просто идут в магазин и покупают аккумулятор, идеально подходящий для оборудования Бош, Интерскол или любого другого бренда

Изучив информацию выше, любой мастер сможет создать АКБ для своего шуруповерта. Конечно, далеко не все хотят заниматься таким творчеством, переделывать и припаивать банки. Многие просто идут в магазин и покупают аккумулятор, идеально подходящий для оборудования Бош, Интерскол или любого другого бренда.

Замена аккумуляторов в шуруповёрте на литиевые

Что нужно прикинуть перед началом работ?

Кроме того, большее количество литиевых элементов даст большую ёмкость. А значит, большее время работы шуруповёрта.

Литиевые аккумуляторные элементы 18650

аккумуляторы 18650

Номинальное напряжение литиевых элементов 3,6─3,7 вольта, а ёмкость в большинстве случаев составляет 2000─3000 мАч. Если позволяет корпус аккумулятора, можете взять не 4, а 8 элементов. По два соединить их в 4 параллельные сборки, а затем уже их подключить последовательно. В результате вы сможете нарастить ёмкость АКБ. Но далеко не в каждый корпус удастся упаковать 8 банок 18650.

И последний подготовительный этап – это выбор контроллера. По своим характеристикам он должен соответствовать по номинальному напряжению и току разряда. То есть, если вы решили собирать батарею 14,4 вольта, то выбираете контроллер с этим напряжением. Рабочий ток разряда обычно выбирается в два раза меньше, чем предельно допустимый ток.

Плата контроллера заряда-разряда

Замена аккумуляторов

Ну а дальше идёт сам процесс сборки. Сначала разбираете корпус аккумулятора. Если это модель на 14,4 вольта, то внутри будут 12 никель─кадмиевых аккумуляторов номиналом 1,2 вольта.

Сборка никель─кадмиевых аккумуляторов

После этого нужно спаять купленные элементы в сборку с последовательным соединением. Далее к ней припаивается контроллер в соответствии с его схемой. При этом подключаются балансировочные точки. На плате есть для них специальный разъём, а часто и провода с коннектором поставляются в комплекте.

Корпус аккумулятора шуруповёрта

После сборки батареи припаиваются выводы на плюс и минус, и вся конструкция помещается в корпус. В принципе, процесс на этом закончен. Проблемы могут возникнуть лишь с зарядным устройством. Но в большинстве случаев штатные зарядки для шуруповёртов заряжают литиевые элементы без проблем. При этом заряд банок идёт через контроллер, поэтому ничего страшного с самими элементами не произойдёт.

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.

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

Однако все эти недостатки с лихвой перекрываются уже рассмотренными ранее достоинствами

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). Никель-кадмиевые элементы

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)

Переделка шуруповерта sparky на литий 14 4

Особенности выбора литиевых аккумуляторов

Процесс сборки батареи