Ремонт аккумулятора шуруповерта
шуруповерт hitachi

Как реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях

Источником питания для шуруповерта служит электросеть или аккумуляторная батарея (АКБ), ресурс работы которой ограничен. При отказе автономного источника питания для продления срока службы потребуется замена или ремонт аккумулятора шуруповерта. Новый источник питания по стоимость порой соизмерим с самим инструментом. Тогда возникает вопрос — а как реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях?

В устаревших моделях инструмента обычно используются никель-кадмиевые батареи. Каждый тип имеет свои особенности, но они все реже и реже встречаются в продаже.  Сегодня популярны благодаря своему высокому энергообъему и долговечности литий-ионные аккумуляторы. Однако их размеры и характеристики существенно отличаются от никель-кадмиевых источников питания, поэтому прямая замена практически невозможна.

Кроме того, литиевые батареи намного легче, у них почти отсутствует эффект памяти и существенно снижен саморазряд. Это делает их идеальным выбором для беспроводных инструментов. Перевод старого шуруповерта на литиевые аккумуляторы значительно повышает его эффективность, удобство в использовании и позволяет сэкономить деньги. В то же время, задача решается успешно, если известны особенности новых источников питания и непосредственно самого процесса.

Содержание

Литиевые аккумуляторы для шуруповерта

Литий-ионные аккумуляторы в настоящее время нашли широкое применение. Они используются в ноутбуках, смартфонах, фотоаппаратах, видеокамерах, беспроводных электроинструментах, электрокарах и т.д.

В зависимости от назначения устройства, такие источники питания имеют разную форму и характеристики. Так, например, для ноутбука достаточно 3-4 А потребляемого тока, в то время как для шуруповерта нужны высокотоковые батареи, отдающие ток 20-30 А.

Путем последовательного и параллельного соединения отдельных элементов достигается заданное напряжение и емкость автономных источников питания. Литиевые аккумуляторные батареи для электрооборудования чаще всего собираются из отдельных литий-ионных элементов типа 18650, то есть диаметром 18 мм и длиной 65 мм. Они поставляются в заряженном состоянии примерно до 3,7 В с никелевой лентой, закрепленной на них, для пайки или без нее. 

ремонт аккумулятора шуруповерта

Батарея, например, из 3-х последовательно соединенных элементов обозначается 3S1P, а две таких параллельно соединенных батареи — 3S2P. Количество элементов (банок) зависит он напряжения, которое требуется получить от батареи.

Так, для напряжения питания устройства 12 В используется 3 банки, для напряжения 16-18 В — 4 и для напряжения 20-21 В — 5 элементов. Обозначение на банке LSD (Low Self Discharge) означает, что допустим более высокий зарядный ток, то есть быстрая зарядка и более высокая удельная емкость.

Когда осуществляется ремонт аккумулятора шуруповерта с помощью литиевых банок, следует помнить об особенностях их использования:

  1. Не допускается заряд выше напряжения 4,2 В и разряд — ниже 3,0 В.
  2. Не заряжать аккумуляторную батарею на холоде.
  3. Быстрая зарядка, как правило, не превышает 1-1,5 часа.
  4. Температура нагрева не должна быть больше 45 градусов.
  5. При работе на морозе падает емкость батареи.
  6. При длительном хранении в сухом месте поддерживать заряд батареи не ниже 45%, что соответствует 3.65 В.
  7. Саморазряд снижается, если батарея хранится в холодном месте (холодильник).

Отсюда очевидно, что слабым местом литиевых аккумуляторов является процесс заряд-разряда и изменение температуры. Если при неправильном заряде-разряде батарея быстро выходит из строя, то при превышении температуры может она взорваться и возникнуть пожар.

 Соприкосновение водяных паров с горящим литием вызывает стремительное повышение температуры и выделение токсичных веществ. Поэтому совместно с такими батареями используются BМS-контроллеры.

Ремонт аккумулятора шуруповерта — плата защиты BMS

Аббревиатура BMS (battery management system) дословно означает, как система управления батареи. Плата защиты BMS контролирует параметры работы и предотвращает аварийные ситуации. Отдельные элементы 18650 все-таки имеют небольшой разброс по емкости, поэтому они заряжаются и разряжаются за разное время. При этом важно, чтобы все банки составной аккумуляторной батареи заряжались и разряжались синхронно.

В устройстве может применяется активная или пассивная балансировка. Задачами управления батареей являются:

  1. Создание безопасности подключения к нагрузке и отключения.
  2. Защита от короткого замыкания и автоматическое восстановление после защиты.
  3. Сбор параметров температуры, сопротивления, напряжения и тока заряда.
  4. Контролирование процедуры зарядки и разрядки батареи (отслеживание напряжения на каждой банке).
  5. Отключение нагрузки, когда хотя бы одна ячейка разряжена.
  6. Обеспечение баланса и распределение тока во время зарядки (после зарядки все элементы имеют одинаковое напряжение).
  7. Фиксация состояния всех составных частей и подсчет циклов.

Плата защиты подключается к сборке в общем, а также к каждой банке в отдельности. При последовательном соединении элементов в батарее не гарантируется их синхронная работа.

Поэтому важно на начальном этапе подбирать банки с одинаковыми параметрами. Если банка имеет меньшую емкость или на ней напряжение ниже, чем на остальных, то во время зарядки она рискует перезарядиться и выйдет из строя раньше других.

На заметку. В крайнем случае можно обойтись и без балансировки, если тщательно подобраны одинаковые характеристики банок для аккумуляторной батареи, а также перед сборкой все они были заряжены до одинакового значения.

как реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях

В то же время, следует помнить, что при параллельном подключении элементов контроллер защиты не в состоянии обеспечить равномерное распределение токов между ними.  Если емкость одной из банок будет заметно снижена, то после зарядки элемент с более высокой емкостью будет постоянно подзаряжать своего параллельного собрата. 

Для того, чтобы исключить преждевременный выход банок из строя можно разделить пути разряда банок друг на друга при отключении зарядного устройства. В этом случае потребуются самостоятельные дополнительные доработки. Наконец, на плате отсутствует понижающий преобразователь, поэтому запрещается для зарядки использовать напряжение, отличающееся от заданного.

Зарядник для шуруповерта

Зарядное устройство для никель-кадмиевых источников питания, входящее в комплект устаревших моделей инструмента, не в состоянии обеспечить качественную зарядку литиевых аккумуляторов. Во-первых, оно не приспособлено для такой зарядки и его надо дорабатывать. Во-вторых, в нем отсутствует балансировка тока и соответствующая защита. В-третьих, оно не отключает автоматически аккумуляторную батарею, когда ее зарядка закончилась и т.д.

Зарядник для шуруповерта с литиевыми аккумуляторами выбирается из расчета: напряжение — 4,2 x n В, где n — число банок, ток — 0,5 А (в амперах). Так, например, для аккумуляторной батареи на 12 В нужно зарядное устройство на напряжение 12, 6 В. Если используются литиевые элементы типа 18650 емкостью 2300-2600mAh с током 30 А, то ток заряда на выходе должен быть не менее 2 А.

Зарядка литиевых аккумуляторов, как и кислотных на автомобилях, осуществляется в два приема. Сначала осуществляется заряд постоянным током, а на заключительной стадии — постоянным напряжением. Поэтому используются специальные зарядные устройства для литиевых источников питания с индикатором.

Такие зарядные устройства отслеживают этот процесс и автоматически отключают аккумулятор от питания, когда зарядка закончилась. Об этом оповещают имеющиеся на корпусе 2 светодиода: горит красный, когда идет заряд и зеленый при полной зарядке батареи. Дополнительно в корпус аккумуляторной батареи можно встроить небольшой индикатор, который будет отображать величину заряда (25%, 50%, 75% и 100%).

Зарядник для шуруповерта обычно оканчиваются штекером 2,1х5,5 мм, который подключается к заряжаемому источнику питания. В качестве ответной части штекера понадобится соответствующий разъем питания для постоянного тока, который встраивается в корпус, когда осуществляется ремонт аккумулятора шуруповерта.

контроллер заряда аккумулятора

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы

Шуруповерт – незаменимый инструмент домашнего умельца. Однако, как и любая вещь, он имеет определенный срок службы. Наиболее слабым звеном в нем оказывается аккумуляторная батарея. Если его электродвигатель и механические части еще в состоянии выполнять свои функции, то с течением времени пониженная емкость его батареи не позволяет пользоваться им как ранее.

Снижение емкости батареи обычно происходит по причине неисправности одного или нескольких его элементов (банок). Если в наличии имеются исправные аналогичные элементы, то ремонт аккумулятора шуруповерта осуществляется путем их замены.

В то же время стоимость нового штатного кадмиево-никелевого аккумулятора составляет по меньшей мере не менее стоимости самого устройства. Идеальным выходом из сложившейся ситуации является приобретение устройства с литиелй аккумуляторной батареей. Но не менее удачная будет переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы.

Ремонт аккумулятора шуруповерта любой модели посредством перевода его на литиевые аккумулятоные батареи, в принципе, мало чем отличается. Поэтому для примера приводится порядок переделки штатного аккумулятора модели HITACHI на 12 В.

  • 1. Разобрать кадмиево-никелевую аккумуляторную батарею.
  • 2. Контакты верхней ее части лучше сразу приклеить.
  • 3. В корпусе аккумулятора удалить пластиковую перегородку и около дна немного подрезать стойки.
  • 4. Остатки перегородки можно удалить разогретым паяльником.
  • 5. Примерить, что три банки и плату BMS удается разместить в корпусе, но впритирку.
ремонт аккумулятора шуруповерта - bms

Примечание. Идеальный вариант для соединения элементов — точечная сварка, но можно применить и пайку, если не перегревать их. Тогда нужен мощный паяльник от 100 Вт и выше, а также паяльная кислота

  • 6. Если элементы 18650 без приваренной никелевой ленты, то ее можно взять из старой сборки, а не покупать новую.
  • 7. При использовании толстого медного провода создание места соединения не приводит к перегреву всей банки.
  • 8. Далее соединить аккумуляторные банки согласно схемы.
  • 9. Приклеить сверху плату BMS к банкам на двухсторонний скотч и припаять ее отрезками никелевой ленты к собранной аккумуляторной батарее.
  • 10. Измерить напряжение на выходе батареи, которое должно быть 10-12 В (зависит от имеющегося заряда на банках).
  • 11. Припаять 2 толстых медных провода (не менее 2 кв. мм сечения) к контактным пластинам батареи и на них надеть термоусадочную трубку.

Важно. Никелевая лента паяется только с использованием активного флюса (ортофосфорная кислота). Поэтому после пайки флюс обязательно смыть раствором соды и чистой водой, а потом обезжирить спиртом.

шуруповерт хитачи
  • 12. Собранная батарея будет выглядеть примерно так:
зарядник для шуруповерта
  • 13. Кнопку запирающего устройства аккумуляторной батареи можно отрезать и приклеить к корпусу на «горячие сопли» или на ее место поместить индикатор заряда.
  • 14. Просверлить в корпусе аккумулятора отверстие для входного гнезда зарядного устройства и закрепить разъем питания.
  • 15. Подключить контакты разъема питания параллельно вертикальным проводам, идущим от клемм батареи к соответствующим контактам платы BMS в строгом соответствии с обозначениями «+» и «-» на клеммах.
  • 16. К блоку с клеммами, чтобы он не сползал вниз, удобно приклеить на «горячие сопли» бамбуковую палочку.

На заметку. Плата защиты BMS чувствительна к влаге и ее перед окончатльной сборкой аккумулятоа желательно покрыть, например, цапон лаком или каким-либо аналогичным.

ремонт аккумулятора шуруповерта - бмс
  • 17. Собрать корпус аккумулятора, вставить в устройство, проверить правильность подключения и его работоспособность.
  • 18. Подключить зарядное устройство и проверить, что собранная батарея заряжается, а также работу балансировки.
  • 19. После зарядки проверить напряжение каждой банки — оно должно быть в пределах 4,17 В.
  • 20. Несмотря на то, что аккумулятор плотно входит в соответствующий отсек устройства, его следует дополнительно зафиксировать, например, резиновым колечком от велосипедной камеры.
литиевые аккумуляторы
  • 21. Проверить работу защиты путем замыкания клемм аккумуляторной батареи — после чего она должна автоматически восстановиться.
  • 22. На этом ремонт аккумулятора шуруповерта завершен, и он готов к работе.

Если все работает стабильно, то вы стали обладателем устройства с литиевым аккумулятором, который будет служить вам долго и эффективно. Проверьте устройство в действии, используя различные биты для тестирования производительности.

Ремонт аккумулятора шуруповерта — заключительные замечания

Приведенная информация показывает, что ремонт аккумулятора шуруповерта не есть сложный процесс. Однако заключительные замечания все-таки будут уместны, так как они помогут нацелить на решение возникающих вопросов.

В шуруповертах рабочие токи при нагрузках могут достигать 10-20А, поэтому это должно учитываться.  Для ремонта аккумулятора понадобятся следующие составные части и материалы:

  • элементы (банки) типа 18650 с током отдачи не ниже 20А;
  • плата защиты BMS 3S, рассчитанная на ток не ниже 30А и напряжение до 12, 6В;
  • круглый разъем питания 5,5 мм х 2,1 мм;
  • прямоугольное зарядное устройство с индикатором заряда;
  • точечный сварочный аппарат или мощный паяльник с кислотным флюсом и припоем;
  • никелевая лента или толстый медный провод;
  • термоусадочная трубка;
  • двухсторонний скотч и изолента.

Примечания.

  1. .Индикатор заряда не является основным элементом.
  2. Форма защитной платы BMS зависит от корпуса ремонтируемого аккумулятора и может отличатьcя от показанной.

Использование литиевых аккумуляторов позволяет:

  • заменить 3 никель-кадмиевых элемента одним;
  • дозаряжать их после непродолжительной работы, что не уменьшает их емкости;
  • рассчитывать на большее число циклов заряда-разряда;
  • легко заменить элементы, когда будет исчерпан их ресурс;
  • обеспечить быструю зарядку (около 1-3 часов, в отличие от никель-кадмиевых — 13-15 часов).

Советы по монтажу литиевых батарей:

  1. Элементы 18650 для одной батареи должны иметь одинаковые значения емкости.
  2. Перед монтажом банки зафиксировать с помощью изоленты или скотча.
  3. Между модулем защиты и банками размещать и закреплять изолирующую прокладку.
  4. Зарядка и разрядка должна осуществляться через один контакт при подключении к контактам B+ и B- на защитной плате.
  5. Ответвления с остальных контактов батареи подключаются к клеммам B1, B2, B3 (в зависимости от числа элементов в аккумуляторе).
  6. На плате BMS могут быть еще 2 контакта P+ и P-, которые подключаются к соответствующим клеммам старой микросхемы.
литий-ионные аккумуляторы

Пайку осуществлять в следующем порядке:

  • нанести кисточкой ортофосфорную кислоту на банку (никелевую ленту) с одной стороны;
  • одним касанием паяльника быстро припаять припоем никелевую ленту или толстый медный провод и удалить остатки кислоты;
  • повторить указанные действия с другой стороны банки
  • припаять так же провода к плюсовой клемме Р+ и к минусовой Р-.

Советы по использованию литиевых аккумуляторов:

  1. 1. Не рекомендуется разряжать их до конца. Не ждать, пока аккумулятор отдаст всю емкость. Следует подзарядить его, если устройство стало плохо «тянуть».
    2. Не допускать нагрева. Не оставлять инструмент на солнце, возле батареи отопления или летом в автомобиле.
    3. Избегать зарядки аккумулятора на холоде. В этом случае литий сжимается, а в тепле — перезаряжается.
    4. Допустимые условия длительного хранения в отсутствии работы, когда батарея наполовину разряжена.
    5. Хранить устройства с такими аккумуляторами в сухом прохладном месте.

Заключение

Таким образом, ремонт аккумулятора шуруповерта— это не только способ сэкономить, но и возможность продлить жизнь инструменту, который служил вам верой и правдой. Однако, если вы не обладаете необходимыми знаниями и навыками, всегда лучше доверить эту работу профессионалам. Качественный и надежный инструмент — залог успешной работы в любых проектах.

Если вы решили самостоятельно реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях, то следует учесть, что неправильная сборка может привести к короткому замыканию или даже пожару, поэтому не пренебрегайте мерами безопасности. Не забудьте поделиться своими наработками в комментариях и социальных сетях!

Похожие статьи
Пролистать наверх