Переделка аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы

Многие владельцы шуруповёртов хотят переделать аккумуляторы от них на литиевые аккумуляторные элементы. На эту тему написано много статей и в настоящем материале хотелось бы суммировать информацию по этому вопросу. В первую очередь рассмотрим доводы в пользу переделки шуруповёрта на литиевые батареи и против нее. А также рассмотрим отдельные моменты самого процесса замены аккумуляторов.

Для начала следует задуматься, а нужна ли мне эта переделка? Ведь это будет откровенный «самопал» и в ряде случаев может привести к выходу из строя как аккумулятора, так и самого шуруповёрта. Поэтому, давайте, рассмотрим все за и против этой процедуры. Возможно, что после этого некоторые из вас решат отказаться от переделки Ni─Cd на литиевые элементы.

Доводы «за»

Начнём с преимуществ:

Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку .

Теперь о недостатках и сложностях .

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.

Замена аккумуляторов в шуруповёрте на литиевые

Что нужно прикинуть перед началом работ?

Нужно определиться с количеством элементов в батарее, что в итоге решает величину напряжения. Для трёх элементов потолок будет 12,6, а для четырёх ─ 16,8 вольта. Речь идёт о переделке широко распространённых аккумуляторов с номиналом 14,4 вольта. Лучше выбрать 4 элемента, поскольку при работе напряжение довольно быстро просядет до 14,8. Различие в несколько вольт не отразится на работе шуруповёрта.

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

Далее нужно правильно выбрать сами литиевые элементы. Форм-фактор без вариантов – 18650. Основное, на что нужно смотреть, это разрядный ток и ёмкость. По статистике при штатной работе шуруповёрта потребляемый ток находится в диапазоне 5─10 ампер. Если резко нажать на кнопку запуска, то ток может на несколько секунд подскочить до 25 ампер. То есть, вам нужно выбирать литиевые с максимальным значением разрядного тока 20─30 ампер. Тогда при кратковременном увеличении тока до этих величин, аккумулятор не будет повреждён.

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.

Выше мы установили, что предельно допустимый кратковременный ток разряда для литиевых элементов 25─30 ампер. Значит, контроллер заряда-разряда должна быть рассчитана на 12─15 ампер. Тогда защита будет срабатывать при увеличении тока до 25─30 ампер. Не забывайте также о габаритах платы защиты. Её вместе с элементами нужно будет уместить в корпус АКБ шуруповёрта.

"Сколько будет стоить поменять старые никелевые аккумуляторы на литий-ионные в моем шуруповерте", -это, пожалуй, один из самых популярных вопросов, которые можно услышать от наших клиентов.
И действительно, проблема достаточно распространенная. У многих найдется старый аккумуляторный шуруповерт (гайковерт, перфоратор, лобзик, триммер и т.д.) в котором штатные аккумуляторы вышли из строя, а новые купить либо нет возможности, так как они могут быть сняты с продажи или просто не хочется тратиться на заведомо устаревшую технологию, а хочется сразу заменить Ni-Mh аккумуляторы на Li-Ion и дать, зачастую, дорогому и качественному электроинструменту вторую жизнь.

Причин для такого желания действительно множество:
- первая, и основная, это то, что Li-Ion аккумуляторы обладают гораздо большей электрической плотностью, чем Ni-Mh батареи.
Проще говоря, при одинаковом весе, Li-Ion аккумулятор будет обладать большей электрической емкостью чем Ni-Mh. Соответственно, установив в старый корпус Li-ion аккумуляторы мы получаем гораздо более продолжительное время работы инструмента.

Ток заряда у высокомощных Li-ion аккумуляторов, особенно у свежих моделей, может достигать значений 1С - 2С (однократное или двукратное значение емкости).
Т.е. такой аккумулятор можно зарядить за 1 - 0,5 часа, при этом не превысив рекомендуемые производителем параметры и, соответственно, не снижая срок службы аккумулятора.

Но и останавливающих факторов для выполнения такой задумки достаточно:
- В силу технологических ограничений Li-ion аккумуляторы не могут быть заряжены свыше чем 4,25-4,35В и разряжены ниже чем 2,5-2,7В (указывается в технических характеристиках для каждого конкретного аккумулятора). При превышении этих значений вы можете повредить аккумулятор и вывести его из строя. Для защиты Li-Ion аккумулятора используются специальные контроллеры заряда-разряда, которые держат напряжение на Li-Ion ячейке в разрешенных пределах. Т.е кроме самих аккумуляторов вам понадобится еще и контроллер заряда-разряда.
- Напряжение Li-ion аккумуляторных батарей всегда кратно 3,7В (3,6В) в то время как у Ni-Mh батарей оно кратно 1,2В. Это связано с номинальным напряжением (величина напряжения, которая держится на Li-Ion аккумуляторе достаточно продолжительное время в середине вольт-амперной характеристики разрядной кривой) на отдельной ячейке. У Li-ion аккумуляторов это напряжение равно 3,7В, у Ni-Mh - 1,2В. Поэтому вы никогда не сможете собрать из Li-Ion аккумуляторов 12В батарею. В номинале, она может быть 11,1В (3 последовательно) или 14,8В (4 последовательно). Более того, напряжение Li-Ion ячейки меняется в процессе работы от полностью заряженного- 4,25В до полностью разряженного -2,5В. Таким образом напряжение 3S (3 serial - 3 последовательных соединения) аккумуляторной батареи будет меняться в процессе работы от 12,6В (4,2х3) до 7.5В (2.5х3). Для 4S батареи- от 16,8В до 10В.
- Li-Ion аккумулятор типоразмера 18650, а 99 процентов всех Li-Ion аккумуляторных батарей состоят из ячеек типоразмера 18650, имеет отличные габаритные размеры от Ni-Mh ячеек. Габарит ячейки 18650 составляет 18 мм в диаметре и 65 мм в высоту. Важно "прикинуть" сколько Li-Ion ячеек влезут в ваш корпус. При этом надо понимать, что для аккумулятора 11,1В вам понадобится количество Li-ion ячеек кратное 3. Для батареи в 14,8В - четырем. При этом должно остаться место для размещения контроллера заряда-разряда и коммутационных проводов.
- Зарядное устройство (ЗУ) для Li-ion аккумуляторов отличается от зарядного устройства для Ni-Mh аккумуляторов. Справедливости ради, надо отметить, что ЗУ поставляемые с многими шуруповертами являются универсальными ЗУ и могут заряжать как NI-Cd, Ni-Mh так и Li-ion батареи. Убедитесь в том, что ваше ЗУ обладает такой возможностью.
- Стоимость Li-ion аккумуляторов. а она, по сравнению с Ni-Mh аккумуляторами может отличаться в разы.

Если все вышесказанное вас не отпугнуло, то рассмотрим пример процесса изготовления Li-Ion аккумуляторной батареи взамен имеющейся у нас Ni-Mh аккумулятора от гайковерта DEWALT DC840.

Данный гайковерт комплектуется двумя Ni-Mh аккумуляторными батареями напряжением 12В емкостью 2,6Ач.

Для начала мы определимся с выбором номинального напряжения для нашей Li-ion аккумуляторной батареи.

Выбор стоит между 3S Li-ion батареей с диапазоном напряжений 12,6В - 7,5В и 4S Li-Ion батареей с диапазоном напряжений 16,8В - 10В.
Мы остановимся на втором варианте, так как:
а) Напряжение на батарее достаточно быстро опускается с максимального до номинального, т.е. с 16,8В до 14,8В, а для электромотора, чем собственно говоря и является гайковерт, превышение в 2,8В не является критичным.
б) Минимальное напряжение у 3S Li-Ion батареи составит 7,5В, что крайне мало для нормальной работы электроинструмента. И КПД у 4S батареи в данном случае будет выше чем КПД 3S Li-Ion аккумулятора.
в) Установив 4 Li-ion ячейки мы тем самым повысим электрическую емкость нашего аккумулятора.

Итак, с 1м пунктом разобрались: делаем 4S (14,8В) Li-Ion аккумуляторную батарею.

Второе. Определяемся с выбором Li-ion ячеек.

Для этого нам надо определить ограничивающие факторы.
В случае с изготовлением Li-Ion аккумулятора для электроинструмента основным ограничением является максимальный ток нагрузки. В настоящее время существуют Li-Ion аккумуляторы с допустимым номинальным (длительным) током нагрузки в 20-25А. Импульсные (кратковременные, до 1-2сек) значения тока нагрузки могут достигать 30-35А. При этом вы не нарушите структуру аккумулятора.

В наш корпус от старого Ni-Mh аккумулятора может комфортно влезть до 6 Li-Ion ячеек 18650. Соответственно мы не можем собрать 4S2P (4 последовательных соединения и 2 параллельных) Li-ion батарею, для которой понадобится 8 ячеек а должны уложиться в 4 ячейки. Естественно, что в этом случае, каждая из ячеек должна "держать" однократную величину максимального тока нагрузки во всем диапазоне режимов работы электроинструмента.

Определяем максимальный ток, протекающий в аккумуляторе в процессе работы гайковерта.
На видео ниже видно, что мы подсоединили гайковерт к лабораторному источнику питания (ИП) с максимальным током в 30А. Регулятор ограничителя максимального тока выставляем на максимально возможное значение. Выставив напряжение ИП близкое к номинальному напряжению нашей будущей аккумуляторной батареи мы начинаем плавно нажимать на курок. Ток, потребляемый гайковертом. поднимается до 5А.

Теперь нажмем на курок очень резко,- тем самым мы, практически, "закорачиваем" цепь питания. Ток импульсно взлетает до 20 - 30А. Может быть он и взлетел бы и выше, но мощность ИП не позволяет этого увидеть. Надо понимать, что это будет кратковременный ток нагрузки в случае очень резкого нажатия на курок гайковерта. И любой шуруповерт/всечтоугодноимеющееэлектродвигатель будет вести себя именно таким образом. Именно поэтому смешно слышать утверждения покупателей, мол, у вас нерабочие контроллеры и плохие аккумуляторы, потому, что, видети-ли, мой шуруповерт потребляет всего 4А,- я измерял,- и я взял аккумуляторы Samsung 22F с емкостью 2200мАч (самые дешевые с максимальным током в 3А) и контроллер на 8А и у меня ничего не работает... А незащищенные Li-ion аккумуляторы и контроллеры обмену/возврату не подлежат. Тут, я думаю, все понятно... Незнание законов не освобождает от ответственности...
Теперь зажмем наконечник гайковерта в зафиксированные тиски и посмотрим до какого значения будет повышаться ток потребления при режимах работы, когда в гайковерте срабатывает трещетка. Величина тока подскакивает до 10-12А.

На этом этапе мы определились с величиной тока нагрузки. В нашем случае она составит: на холостом ходу 5А, при резком старте 30А, при максимальной нагрузке - 12А . Соответственно. мы выбираем Li-ion ячейки с номинальным током нагрузки 10-20А и импульсным в 25-30А.

Нам подойдут модели Li-ion аккумуляторов (в наличии, на момент написания статьи): 18650 2000мАч LG INR18650HD2 3,7В 25A , 18650 2500мАч LG ICR18650HE4 3,7В 20A , 18650 2600мАч SONY US18650VTC5 3,6В 30A, 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A .

Мы остановились на 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A для обеспечения максимальной емкости.

Выбор контроллера (платы защиты от переразряда-перезаряда).

Контроллер должен удовлетворять двум параметрам:

Номинальному рабочему напряжению (в нашем случае 14,8В)
номинальному рабочему току.

С напряжением все понятно: если батарея на 14,8В то и контроллер должен быть на 14.8В, если батарея на 11,1В то и контроллер следует выбирать с номинальным напряжением в 11,1В.

Параметр "номинальный рабочий ток" определяет "пропускную способность" платы защиты. Т.е. контроллер на 4А расчитан на ток в 4А и при 8А у него сработает защита от перегрузки. Контроллер на 16А номинальной нагрузки будет "уходить в защиту" при 30±10А. Все эти параметры указаны на вкладке "Характеристики" для каждой конкретной модели контроллера.

При этом, у одного экземпляра контроллера ток ограничения может быть равен 30А а у другого 50А. И оба этих контроллера будут формально исправны. Но мы ограничены еще и в габаритах, поэтому контроллер следует выбирать таким образом, чтобы он влез в ваш корпус от старой батареи.

Исходя из вышеописанных условий, мы выбрали плату защиты для 14,8В батареи модели HCX-D177 со значением номинального рабочего тока в 16А и пороговым значением максимального тока в 30±10А.

Итак, мы определились с комплектующими для нашей Li-ion аккумуляторной батареи. С ЗУ проблем не возникло, так как оно рассчитано на работу как с Ni-Mh так и с Li-ion аккумуляторами.

Плюс к тому, при условии, что мы ставим контроллер заряда-разряда, мы застрахованы от перезаряда нашей батареи.

Приступаем к процессу разборки-сборки.

Вскрываем старый аккумулятор, отвинчивая 5 шурупов.

Достаем старую Ni-Mh батарею

Видно, что контактная площадка, которая входит в зацепление с контактной группой гайковерта, приварена к плоскости минусового контакта одной из Ni-Mh ячеек.

Отрезаем точки сварки при помощи многофункционального инструмента DREMEL 4000 с установленным отрезным камнем. В результате у нас остается непосредственно контактная группа от аккумуляторной батареи.

Припаиваем к кокнтактам провода с сечением не менее 2мм2 для силовых выводов и 0,2мм2 для подключения терморезистора и вклеиваем контактную площадку в корпус аккумулятора при помощи термоклея.

Подбираем 4 ячейки LG INR18650HG2 3000мАч по внутреннему сопротивлению на измерителе внутреннего сопротивления аккумуляторов. Его значение должно быть одинаковым для всех четырех аккумуляторов в нашей батарее.

Li-Ion ячейки LG INR18650HG2 склеиваем термоклеем таким образом, чтобы обеспечить максимально-удобное расположение в корпусе.

Сварку ячеек производим на станке для контактной сварки при помощи никелевой сварочной ленты с сечением 2х10мм.

Устанавливаем плату защиты.

На этом этапе мы уже можем оценить на сколько мы облегчили вес нашей батареи.

Вес старых Ni-Mh аккумуляторов составлял 536 гр. Вес новой Li-Ion батареи равен 199гр. Таким образом, выигрыш в весе составляет 337 гр, что достаточно ощутимо в процессе работы. При этом, энергетическая емкость у нас увеличивается с 31,2Вт*ч (12В * 2,6Ач) в оригинальной Ni-Mh батарее до 44,4Вт*ч (14,8В * 3Ач)

Устанавливаем батарею в корпус. Пустоты заполняем мягким упаковочным материалом.

Батарея готова

Подключаем ее к нашему гайковерту.

На видео продемонстрировано, что при резком нажатии на курок срабатывает защита по току у нашей платы защиты. Но в реальных условиях такой режим использоваться, скороее всего, не будет. Если специально не пытаться добиться срабатывания защиты, то гайковерт ведет себя абсолютно прогнозируемо.
Зажимаем наконечник в губки тисков. Как и ожидалось, мощности батареи хватает с лихвой для срабатывании трещетки, ограничивающей усилие кручения.

Разряжаем Li-ion батарею нашего гайковерта на электронной нагрузке. Ток разряда выставляем 5А. График разряда представлен на иллюстрации ниже.

Вставляем аккумулятор в штатное ЗУ. Ток заряда, при замере, составил 3А, что укладывается в допустимые значения тока заряда для данных Li-ion ячеек (для LG INR18650HG2 максимальный ток заряда составляет 4А, что указано на вкладке Характеристики).

По времени, работа по замене Ni-Mh аккумуляторов на Li-Ion аккумуляторы заняла около 2ух часов (с проверкой всех параметров на оборудовании - около 4ех часов). В принципе, все это можно сделать и самому "на коленке", но контактную сварку и подбор аккумуляторов без специального оборудования сделать невозможно.

Стоимость замены Ni-Mh аккумулятора на Li-Ion.

Посмотрим, что у нас получается по стоимости:
- стоимость 4ех Li-ion аккумуляторов 18650 3000мАч LG INR18650HG2 3,7В 20A, на момент написания статьи, составляет 4 х 550руб = 2200руб
- стоимость контроллера заряда разряда с балансиром HCX-D177 составляет 1240руб
- стоимость работы по сварке и сборке равна 800руб

Итого, получается, что самодельная Li-ion батарея 14,8В 3Ач стоит 4240руб

Найдем аналогичную Li-Ion батарею заводского исполнения для какого-либо другого шуруповерта. Аккумулятор Makita 194065-3 имеет абсолютно идентичные параметры.

На момент написания статьи такой аккумулятор стоил от 5500 руб до 6500 руб.

Получается, что прямая экономия составляет 1300 до 2300руб. И, при этом, не следует забывать о том, что батарею, которую мы сделали, купить невозможно в принципе!

Компания Запас Мощности выполняет работы по переделке Ni-Mh аккумуляторов от шуруповертов на Li-Ion . Стоимость вы можете посчитать сами аналогично тому, как мы сделали это выше, т.е суммарная стоимость аккумуляторов, контроллера и стоимости работы.

Гарантия, на предоставляемые услуги, составляет 6 мес. Гарантия оказывается только в том случае, если работы проводились с использование наших комплектующих

PS. Отдельное спасибо за предоставленный подопытный гайковерт и моральную поддержку:) компании

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы — почти все модели шуроповертов старого образца работали на никель-кадмиевых аккумуляторах. Такой тип АКБ относятся к недорогим изделиям, но не обладает достаточной мощностью для шуроповерта, к тому же имеет запоминающий эффект.

Именно это свойство батареи способствует постепенному снижению величины его емкости. По этой причине, большинству обладателей такого инструмента выгодна его переделка на литиевые аккумуляторы 18650 с напряжением 12v. Конечно работа с переделкой не быстрая и требует некоторых затрат, но если все сделать правильно, то конечный результат стоит того.

Положительные и отрицательные стороны переделки

В первую очередь нужно четко представлять, что мы будем иметь в результате модернизации электро инструмента, установив в него Литий-Ионные аккумуляторы.

Основные преимущества Li-Ion аккумуляторов:

существенно увеличивается время работы шуруповерта от одной зарядки;
кардинально повышается быстрота зарядки АКБ, чтобы получить полностью заряженную батарею Li-Ion, потребуется примерно один час;
по меньшей мере в два раза больше удельная емкость по сравнению с Ni-Cd;
экономия на приобретении новых Никель-Кадмиевых батарей по причине короткого срока их эксплуатации;
литиевые аккумуляторы не обладают запоминающим эффектом заряда;
возможность подзарядки по мере необходимости.

Недостатки Li-Ion аккумуляторов:

теряют эффективные свойства при длительном хранении, то есть возможность старения;
сложности эксплуатации при отрицательной температуре окружающей среды;
необходимость применения специально предназначенного для них зарядного устройства;
высокая цена.

Этапы подготовительных работ

Прежде всего нужно выяснить наибольшее значение напряжение для заряда, делается это путем расчета количества элементов. В случае использования трех емкостей, наиболее эффективным напряжением будет 12v, а для четырех — 16v.

Рассмотрим вариант с шуруповертом рассчитанным на напряжение 14,4v. В этом случае необходимо применить четыре емкости, следовательно, уравнивается разница в вольтах и увеличивается объем емкости. В результате инструмент на Li-Ion аккумуляторе может значительно большее время работать.

В отношении типа элементов, то переделка устройства на литиевые аккумуляторы считается более надежной с использованием батареек формата 18650. На этом этапе нужно определится с объемом емкости и током разрядки. При условии стандартной работы устройства, потребляемый ток находится в диапазоне от 5А до 10А. Однако, в случае неожиданного резкого снижения его величина может достигать 25А. Для того чтоб предохранить батареи от повреждений при появлении таких скачков, следует применять элементы с током разряда 30А.

Элементы формата 18650, имеющие увеличенный ток разряда

Можно скомпоновать литий-ионную аккумуляторную батарею из восьми емкостей, для этого объединяются в параллель по две банки. Теперь эти пары нужно соединить последовательно, главное чтобы восемь емкостей вместились в корпус.

Когда выполняется переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы , то немаловажным фактором является подбор контролера, исходя из рабочего напряжения и тока разряда. Напряжение батарейки должно быть одинаково с напряжением контроллера, однако ток для разрядки относительно максимального, должен быть в два раза ниже.

Для примера, это происходит так — устройство контроля заряд/разряд рассчитывают на ток примерно 14А, наряду с этим функция защиты сработает резком скачке тока до 30А.

Также, в процессе переделки шуруповерта на литий-аккумулятор не забывайте заранее просчитать размер платы защиты. Она обязательно должна свободно помещаться в корпусе, если же не вмещается, то придется увеличить пространство корпуса.

Пошаговое выполнение монтажа

Когда у вас все необходимые компоненты для переделки шуруповерта на литиевые аккумуляторы уже подготовлены, то можно начинать процесс сборки. В этой части статьи мы будем рассматривать реконструкцию шуруповерта рассчитанного на напряжение 12v. В его состав входило двенадцать NiCd аккумуляторных емкостей с напряжением 1,2v каждая. Наша задача заменить их на Li-Ion.

В связи с тем, что емкости не токовые, то для обеспечения их корректной работы было установлено по две банки параллельно.

Если в наборе есть оригинальное зарядное устройство, то тогда никаких проблем не должно с ним быть. Приборы такого типа совершенно подходят для Li-Ion АКБ. Прохождение заряда осуществляется через схему контроллера. А это в свою очередь полностью снимает возможность критического нагрева аккумулятора в результате бросков напряжения.

Аккумуляторный инструмент мобильнее и удобнее в использовании по сравнению со своими сетевыми собратьями. Но не надо забывать и о существенном недостатке аккумуляторного инструмента, это как вы сами понимаете недолговечность батарей питания. Покупать отдельно новые аккумуляторы сопоставимо по цене с приобретением нового инструмента.

После четырех лет службы мой первый шуруповерт, а точнее батареи стали терять емкость. Для начала я из двух батарей собрал одну выбрав рабочие «банки», но и этой модернизации хватило ненадолго. Переделывал свой шуруповерт на сетевой - оказалось очень неудобно. Пришлось, купить такой же, но новый 12 вольтовый «Интерскол ДА-12ЭР». Батареи в новом шуруповерте прослужили еще меньше. В итоге два исправных шуруповерта и не одной рабочей батареи.

На просторах интернета много пишут, как решить данную проблему. Предлагается переделать отслужившие свой срок Ni-Cd батареи на Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650. На первый взгляд ничего сложного в этом нет. Удаляешь из корпуса старые Ni-Cd батареи и устанавливаешь новые Li-ion. Но оказалось не все так просто. Ниже описано, на что следует обратить внимание при модернизации аккумуляторного инструмента.

Для переделки потребуется:

Начну с литий ионных аккумуляторов 18650. Приобретались на .

Номинальное напряжение элементов 18650 - 3,7 В. По заявлению продавца емкость 2600мАч, маркировка ICR18650 26F, габариты 18 на 65 мм.

Преимущества Li-ion батарей перед Ni-Cd - меньшие габариты и вес, при большей емкости, а так же отсутствие так называемого «эффекта памяти». Но у литий ионных батарей есть серьезные недостатки, а именно:

1. Отрицательные температуры резко снижают емкость, что не скажешь про никель кадмиевые батареи. Отсюда вывод – если инструмент часто используется при отрицательных температурах, то замена на Li-ion не решит проблему.

2. Разряд ниже 2,9 - 2,5В и перезаряд выше 4,2В может быть критичным, возможен полный выход из строя. Следовательно, нужна BMS плата для контроля заряда и разряда, если ее не установить, то новые элементы питания быстро выйдут из строя.

В интернете в основном описывают, как переделать 14 вольтовый шуруповерт – он идеально подходит для модернизации. При последовательном соединении четырех элементов 18650 и номинальном напряжении 3,7В. получаем 14,8В. – как раз, что надо, даже при полной зарядке плюс еще 2В это не страшно для электродвигателя. А как быть с 12В инструментом. Возможны два варианта, установить 3 или 4 элемента 18650, если три то вроде бы маловато, особенно при частичном разряде, а если четыре – многовато. Я выбрал четыре и на мой взгляд сделал правильный выбор.

А сейчас про BMS плату, она тоже с AliExpress.

Это так называемая плата контроля заряда, разряда батареи, конкретно в моем случае CF-4S30A-A. Как видно из маркировки рассчитана она для батареи из четырех «банок» 18650 и ток разряда до 30А. Еще в нее встроен так называемый «балансир», который контролирует заряд каждого элемента отдельно и исключает неравномерную зарядку. Для правильной работы платы аккумуляторы для сборки берутся одной емкости и желательно из одной партии.

Вообще в продаже есть великое множество BMS плат с разными характеристиками. На ток ниже 30А брать не советую – плата постоянно будет уходить в защиту и для восстановления работы на некоторые платы нужно кратковременно подать зарядный ток, а для этого нужно вынуть аккумулятор и подключить к зарядному устройству. На плате, которую мы рассматриваем, такого недостатка нет, просто отпускаешь курок шуруповерта и при отсутствии токов короткого замыкания плата включится сама.

Для зарядки переделанного аккумулятора прекрасно подошло родное универсальное зарядное устройство. В последние годы «Интерскол» стал комплектовать свой инструмент универсальными ЗУ.

На фото видно, до какого напряжения BMS плата заряжает мою батарею совместно со штатным зарядным устройством. Напряжение на аккумуляторе после зарядки 14,95В немного выше нужного для 12 вольтового шуруповерта, но это скорее даже лучше. Мой старый шуруповерт стал резвее и мощнее, а опасения что он перегорит, после четырех месяцев использования постепенно развеялись. Вот вроде бы и все основные нюансы, можно приступать к переделке.

Разбираем старую батарею.

Выпаиваем старые банки и оставляем клеммы вместе с термодатчиком. Если удалить и датчик, то при использовании штатного ЗУ оно не включится.

Согласно схеме на фото, спаиваем 18650 элементы в одну батарею. Перемычки между «банками» должны быть выполнены толстым проводом минимум 2,5кв. мм, так как токи при работе шуруповерта большие, а при маленьком сечении резко упадет мощность инструмента. В сети пишут, что паять Li-ion аккумуляторы нельзя так как они боятся перегрева, и рекомендуют соединять при помощи точечной сварки. Паять можно только нужен паяльник по мощней не менее 60 ватт. Самое главное паять надо быстро, чтоб не перегреть сам элемент.

Должно получиться примерно так, чтобы вошло в корпус аккумулятора.

В арсенале любого хорошего хозяина наверняка найдётся распространённый сегодня в быту электроинструмент - шуруповёрт. Главным его достоинством является мобильность. Ведь это устройство работает от съёмных аккумуляторов, что делает его использование максимально удобным, поскольку не требуется подключаться к розетке электросети. Но как быть, если аккумуляторная батарея (АКБ) шуруповёрта вышла из строя? Покупать новую будет довольно затратно, потому что её стоимость в некоторых моделях доходит до 50–70% цены самого шуруповёрта. Намного практичнее будет сразу приобрести новый инструмент, в комплект которого входят целых два аккумулятора. Но продлить срок службы старого шуруповёрта всё же можно, отремонтировав вышедшую из строя АКБ.

Что собой представляет аккумулятор шуруповёрта

В любых моделях электрошуруповёртов такой важный элемент, как аккумулятор, выглядит примерно одинаково. Он представляет собой пластиковую коробку, внутри которой размещены до десятка (а иногда и больше) элементов питания. Они соединены между собой в последовательную цепочку и располагаются таким образом, что выводы первой и последней банки в цепи замыкаются на контакты, обеспечивающие питание инструмента и подключение к зарядному устройству.

Аккумулятор шуруповерта представляет собой цепочку заряжаемых элементов питания, соединённых последовательно

АКБ шуруповёрта любого типа имеют довольно простую конструкцию, в которой легко может разобраться любой человек, хоть немного знакомый с основами электротехники. Помимо элементов питания в корпусе аккумуляторного блока может располагаться:

В зависимости от вида применяемых элементов питания аккумуляторы шуруповёрта бывают следующих типов:

никель-кадмиевые, обозначаемые символами NiCd и рассчитанные на номинальное напряжение 12 В;
никель-металлгидридные (NiMh) с тем же номинальным напряжением, что и элементы первого типа (12 В);
литийионные (Li-Ion), напряжение которых в зависимости от количества используемых элементов может составлять от 14,4 до 36 В.

Разные типы аккумуляторов обеспечивают разное номинальное напряжение и мощность шуруповёрта

Аккумуляторные батарейки первого типа (NiCd) наиболее распространены в современных инструментах, прежде всего, благодаря самой низкой их стоимости. Особенно часто аккумуляторы на основе никель-кадмиевого сплава можно встретить в бюджетных моделях шуруповёртов. Они не боятся низких температур и могут храниться в разряженном состоянии, не теряя своих характеристик. Из недостатков таких элементов питания можно отметить:

ярко выраженный эффект памяти, когда при неполной выработке заряда батарея словно запоминает, до какой величины использовали её ёмкость, и в дальнейшем уже не заряжается выше этих параметров;
небольшая ёмкость и малое число циклов зарядки и разрядки;
подверженность саморазряду, когда неиспользуемая заряженная АКБ постепенно теряет заряд;
высокая токсичность при вскрытии банки из-за входящего в состав батареи кадмия.

Для того чтобы новый аккумулятор для шуруповёрта не потерял ёмкость, первые несколько раз его нужно подвергнуть зарядке в течение 10–12 часов, даже если появится индикация, что он зарядился намного раньше. В процессе работы аккумулятором лучше пользоваться до полного разряда, после чего сразу же подключить к зарядному устройству до достижения полной зарядки.

Никель-металлгидридные элементы в современных шуруповёртах тоже встречаются часто. Они состоят из экологически чистых элементов, но стоят дороже никель-кадмиевых батареек. У них более низкий саморазряд и эффект памяти и большее число циклов зарядки, чем у элементов типа NiCd. Но они боятся низких температур и в разряженном состоянии также теряют свои характеристики.

Самыми дорогими являются литийионные батареи, которые, по сравнению с первыми двумя типами, обладают заметными преимуществами:

Из недостатков аккумуляторов этого типа следует отметить их небольшой срок службы. Через три года литий начинает разлагаться, батарея теряет свою ёмкость без возможности восстановления.

Характерные неисправности АКБ шуруповёрта

Несмотря на то что шуруповёрты комплектуются разными типами аккумуляторных батарей, все они имеют одинаковую конструкцию и аналогичные неисправности. Наиболее часто встречаются следующие поломки этого устройства:

потеря ёмкости одним или несколькими элементами питания;
механическое повреждение цепи аккумуляторного блока (отрыв пластин, соединяющих банки между собой или с клеммами);
высыхание электролита;
разложение лития в элементах типа Li-Ion.

Потеря ёмкости элементов питания - это самый распространённый дефект аккумуляторов шуруповёрта. Суть его состоит в том, что утрата ёмкости заряда хотя бы одного элемента питания не даёт возможности полностью зарядить остальные банки. Получая некачественный заряд, АКБ быстро разряжается.

Такая неисправность может являться следствием эффекта памяти либо высыхания электролита в банках из-за их нагрева при зарядке или под нагрузкой. Этот дефект в аккумуляторах любого типа можно устранить самостоятельно, без обращения в сервисный центр. При этом можно попытаться восстановить неисправные элементы или заменить их. Не получится восстановить только литийионные аккумуляторные элементы питания, которые потеряли ёмкость в результате разложения лития. Такие банки можно лишь заменить новыми, снятыми с неработающего аккумуляторного блока.

Неисправность АКБ шуруповёрта может быть вызвана потерей ёмкости одного или нескольких элементов питания, поэтому её легко устранить, заменив их на новые или заведомо рабочие

Ремонт аккумулятора шуруповёрта своими руками

Большинство дефектов аккумуляторного блока шуруповёрта можно устранить самостоятельно, если знать причину возникновения неисправности и методы борьбы с ней.

Диагностика неисправностей АКБ шуруповёрта

Прежде чем приступать к ремонту аккумулятора, нужно провести его диагностику и выявить причину неисправности. Для этого необходимо:

Полностью зарядить аккумуляторный блок. Предварительно никель-кадмиевую или никель-металлгидридную батарею нужно разрядить до нуля, чтобы избежать проявления эффекта памяти.
Разобрать корпус аккумулятора, сняв его крышку. Она может быть прикручена винтами или посажена на клей, что несколько затруднит разборку. Во втором случае для снятия крышки необходимо острым скальпелем или ножом пройтись по клеевому соединению, а затем, аккуратно поддевая тонкой отвёрткой, отсоединить крышку.
Крышка аккумуляторного блока может крепиться к его корпусу винтами или клеем
Визуальным осмотром определить наличие механических повреждений, разрывов цепи, а также вздутых или потёкших банок аккумулятора.
После разборки аккумуляторного блока производят визуальный осмотр содержимого на предмет наличия явных дефектов
Замерить мультиметром напряжение на каждой из батарей. Для элементов питания типа NiCd или NiMh оно должно быть в пределах 1,2–1,4 В, а для литийионных банок - 3,6–3,8 В. На каждой банке измеренное значение лучше написать карандашом, чтобы избежать путаницы.
Замерив напряжение на каждой банке, можно найти все неисправные элементы
Нагрузить АКБ, присоединив к выходным контактам обычную автомобильную лампочку или сопротивление.
Подсоединив лампу, даём возможность батареям поработать, чтобы показать просадку напряжения под нагрузкой
Подержав аккумулятор под нагрузкой, снова замерить напряжение на каждой банке и найти элементы питания, на которых произошла максимальная просадка. Это и есть дефектные элементы.

Видео: как полностью разрядить аккумулятор шуруповёрта

Отыскав неисправные элементы питания, необходимо определиться со способом их ремонта. Здесь возможны два варианта действий. Первый - это реанимировать дефектные батарейки, прошив их током с более высоким напряжением или добавить в банки дистиллированной воды в случае пересыхания электролита. Но эти меры являются временными, в дальнейшем неисправность может проявиться снова. Более эффективным является другой способ ремонта, который состоит в замене дефектных элементов питания новыми или бывшими в употреблении, но заведомо исправными.

Видео: поиск дефектных элементов питания в АКБ шуруповёрта

Восстановление аккумуляторных элементов питания

Восстановление утраченной ёмкости элемента питания возможно лишь для аккумуляторов, имеющих эффект памяти. Это никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батарейки. Для этого понадобится более мощное зарядное устройство с регулируемыми параметрами напряжения и силы тока. Установив напряжение около 4 В и силу тока 200 мА, воздействуем этим током на элементы питания, в которых обнаружена максимальная просадка напряжения.

Можно попробовать восстановить дефектные батареи путём сжатия или уплотнения. Эта процедура представляет собой разбавление электролита, объём которого в банке АКБ уменьшился. Для этого необходимо:

Процедура, описанная в пункте 5, может в определённых условиях восстановить работоспособность батареи, если причиной её неисправности стал эффект памяти.

Видео: процесс восстановления ёмкости аккумуляторов шуруповёрта

Замена элементов питания

Самым действенным способом ремонта аккумулятора шуруповёрта является замена дефектной банки. Для этого можно использовать новую батарейку, которую сегодня легко можно найти в продаже, или снять исправную банку с неработающего аккумуляторного блока. Работы по замене нужно выполнять в следующей последовательности:

Удалить из цепи АКБ неисправный элемент питания. Учитывая, что все они соединены между собой пластинами, посаженными на точечную сварку, лучше всего для этой цели воспользоваться бокорезами. При этом нужно оставить достаточной длины хвостовик на исправной банке, чтобы иметь возможность припаять его к новому элементу питания.
На исправных банках нужно оставить хвостовики, чтобы их можно было спаять, на неисправной банке это делать необязательно
Новый аккумулятор припаять на место удалённой дефектной банки, соблюдая необходимую полярность. Плюсовой вывод припаивается к минусовому выводу «соседа», а минусовой - соответственно, к плюсовому. Для этого понадобится паяльник мощностью не менее 40 Вт и паяльная кислота. Если не удалось сохранить достаточную длину пластины, можно соединить банки медным проводником.
Для пайки применяется паяльник мощностью не менее 40 Вт и паяльная кислота
Собрать батарейки в корпус по той же схеме, по которой они были уложены до ремонта.
После монтажа исправной банки всю цепочку нужно снова уложить в коробку АКБ
Произвести выравнивание заряда на каждой банке путём повторения несколько раз цикла зарядки-разрядки. После чего проверить потенциалы напряжения на каждой банке мультиметром. Они должны быть на одном уровне - 1,3 В.

Важно не перегреть банку при выполнении паяльных работ. Поэтому слишком долго задерживать жало паяльника на батарее нельзя.

Ремонт аккумуляторных блоков с банками литийионного типа производится аналогично. Единственное, что усложняет задачу при ремонте, это отсоединение батарей от управляющей платы. При этом применим лишь один метод ремонта - замена дефектной банки.

Видео: как нужно правильно паять банки АКБ шуруповёрта

Как переделать АКБ шуруповёрта под литийионные элементы питания

Часто владельцы шуруповёртов на никель-кадмиевых аккумуляторах хотят переделать свои АКБ под литийионные батареи. Их привлекают преимущества, которые можно приобрести такой переделкой аккумуляторного блока:

облегчить вес шуруповёрта, для работы которого потребуется меньшее количество элементов питания при тех же значениях ёмкости батареи и напряжения;
избавиться от эффекта памяти, которого нет в элементах питания литийионного типа;
сократить время зарядки батарей.

Кроме того, при определённой схеме сборки можно в два раза увеличить ёмкость заряда, а значит, и время работы шуруповёрта от одной зарядки. Преимущества, конечно, очевидные, но у такого решения есть и свои недостатки, которые тоже нужно знать, чтобы взвесить все за и против. Из отрицательных моментов адаптирования АКБ шуруповёрта под литийионные банки следует отметить:

более высокую стоимость элементов питания литийионного типа;
необходимость поддерживать уровень заряда элемента строго в пределах от 2,7 до 4,2 В, для чего потребуется дополнительно установить в коробку АКБ плату контроллера заряда-разряда;
большие размеры элементов питания типа Li-Ion, которые потребуют проявить смекалку и фантазию, чтобы разместить их в корпусе аккумулятора шуруповёрта;
невозможность применять инструмент с такими аккумуляторами в условиях низких температур.

Но если решение о замене никель-кадмиевых батарей всё же принято, то действовать дальше нужно в следующей последовательности:

Определиться с количеством литийионных элементов питания и их электрическими характеристиками. Например, для наиболее распространённого шуруповёрта, работающего от батареи с номинальным напряжением 14,4 В лучше взять 4 литийионных элемента, суммарное максимальное напряжение которых будет равно 4,2х4=16,8 В. Здесь необходимо учитывать что сразу же после начала работы на новых аккумуляторах напряжение на них просядет и будет равно 14,4–14,8 В. Если позволяет ёмкость коробки аккумуляторного блока, можно взять 8 таких банок, образовав из них 4 пары с параллельно соединёнными элементами питания. Это позволит увеличить ёмкость АКБ в 2 раза.
Подобрать плату контроллера на 4 аккумулятора. Её параметры должны соответствовать току разряда и номинальному напряжению выбранных элементов питания. При этом рабочий ток разряда должен быть в 2 раза меньше предельно допустимого значения тока разряда батарей, который обычно равен 25–30 А. Значит, плата должна быть рассчитана на ток 12–15 А.
Плата контроллера должна быть предназначена для работы с нужным числом элементов питания и рассчитана на их рабочий ток разряда
Разобрать коробку аккумулятора шуруповёрта и вынуть из него все никель-кадмиевые банки. Разрезать всю цепь кусачками или бокорезами, оставив лишь верхний элемент с контактами для подключения к инструменту. Термистор можно тоже удалить, поскольку за перегревом батарей теперь будет следить плата контроллера.
При соединении платы контроллера управления с цепочкой литийионных батарей нужно соблюдать полярность Литийионные элементы питания лучше размещать в корпусе АКБ шуруповёрта горизонтально
Закрыть АКБ крышкой, установив на уложенные горизонтально батарейки элемент питания с контактами на батарейке старого типа.

Может оказаться, что собранную конструкцию не получится заряжать от старого зарядного устройства. Тогда необходимо установить дополнительно разъём для новой зарядки.

Видео: замена никель-кадмиевых батарей на литийионные

Как правильно хранить аккумуляторы шуруповёрта

Чтобы аккумулятор шуруповёрта прослужил как можно дольше, его нужно правильно хранить, особенно когда он используется не очень часто и с длительными перерывами. При этом нужно соблюдать некоторые правила.

Аккумуляторные блоки на основе кадмия обладают эффектом памяти, уменьшающим ёмкость батарей при неполной выработке заряда. Поэтому АКБ с элементами питания типа NiCd и NiMh следует хранить в разряженном состоянии, а устройства батареями литийионного типа - зарядив их на половину ёмкости банок . Достичь такого уровня можно за время, равное примерно 65–70% от обычного срока полной зарядки.

Если аккумуляторный блок вашего шуруповёрта стал быстро разряжаться и совсем не держит заряд, не спешите выбрасывать его и покупать новый. Срок его службы легко можно продлить, воспользовавшись изложенными выше рекомендациями. Этим вы избавите себя от лишних затрат, ведь АКБ шуруповёрта стоит больше половины стоимости всего инструмента.