Самодельный аккумулятор для шуруповерта 14.4. Переделка аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы

Если кто читал мою предыдущую писанину, то может помнит, что после того как дали дуба стандартные аккумуляторы шуруповерта, а мне срочно нужно было продолжать работать, я спаял довольно мощный преобразователь на 8 А номиналом и до 15 А коротко-срочной нагрузки. С 24 вольт на 15 В. Два 7 Ач аккумулятора на 12 В соединялись последовательно. У меня шуруповерт на 14.4 В.

Вдоволь натаскавшись и намучившись весь прошлый строительный сезон , решил что в новом сезоне мне нужны нормальные аккумуляторы.

Пошарил в интернете, понял маркетинговую фишку Bosch в отношении моих родных аккумуляторов. Один новый аккумулятор стоит как новый такой же шуруповерт с двумя аккумуляторами в наборе. Покупать это говно за такие деньги не имело смысла.

Литий-ионых аккумуляторов к моей модели шуруповерта не было. Новые шуруповерты под Li–ion имели неадекватную стоимость. Какая-то вакханалия развода лохов.

Тут мне пришла мысль самому переделать шуруповерт на литий. Литийионные банки на 3.7 В, а нам нужно 15–16 В. Соединим последовательно четыре акума и получим 16.8 В в полностью заряженном варианте (по 4.2 В на банку).

Если у вас шуруповерт на 12 В можете соединить последовательно три банки.

Банки то бишь отдельные аккумуляторы из которых собирается наша батарея в один большой аккумулятор я решил взять типа 18650.

Такие сейчас модно применять в фонариках. Они же встречаются в составе ноутбучных аккумуляторов.

Это АКБ типа Sony vtc4. Способен отдать в нагрузку (max) аж 30 Ампер. Идеально подходит для нашей цели.

Все бы хорошо, но вот литий опасная штука, можно и бум сделать если перезарядить.

Кроме того наши отдельные аккумуляторы соединены последовательно и со временем будет большая разбалансировка, т.е. какие-то банки будут перезаряжаться, а другие наоборот будут сильно не до заряжены. В следствии чего такая батарея быстро выйдет из строя.

На помощь мне опять пришли наши друзья китайцы. Есть такая штука называется балансир. Контролирует напряжение в процессе зарядки на каждой отдельной банке и в случае ее полной зарядки отключает ее, а остальные продолжают заряжаться и так пока все отдельные банки в нашей последовательной цепочке АКБ не будут полностью заряжены.

Стоит эта вещь у китайцев вообще копейки. Но я взял у них штуку немного посерьезнее .

Чуть-чуть подороже, но она того стоит. Дело в том что у этих аккумуляторов нет никакой защиты. В общем я так же заказал контроллер аккумулятора. Эта штука включает в себя балансир о котором шла речь выше, а также целый набор защит. В частности содержит: защиту от КЗ, защиту от перегрева, защиту от перегрузки по току и т.д.

Контакты платы:

• B+ : АКБ +плюс;
• B3 : 1-я АКБ -минус и 2-я АКБ +плюс;
• B2- : 2-я АКБ -минус и 3-я АКБ +плюс;
• B1- : 3-я АКБ -минус и 4-я АКБ +плюс;
• B : 4-я АКБ -минус;
• P+ : нагрузка/зарядка V+ (к шуруповерту +/или к зарядке +);
• P- : нагрузка/зарядка V- (к шуруповерту+/или к зарядке +).

Собрав все в единую кучу, я попробовал шуруповерт в деле и опа ничего не работает. Что за фигня, неужели китайцы подсунули мне фуфло, но нет они были не причем. Дело оказалось в том что в процессе сборки, я видимо что–то где-то коротнул, в общем это сработала защита, полностью отключив аккумулятор от нагрузки.

Чтобы снять защиту (догадайтесь типа сами, в инструкции продавца этого нет) нужно подать напряжение со стороны нагрузки , т.е. можно просто поставить аккумулятор на зарядку. Защита снимется моментально.

Уложил все в штатный корпус аккумулятора, предварительно вынув из него старые никель-кадмиевые банки. Подпаялся к контактным площадкам. Чтобы они не выпадали, залил это дело термоклеем.

Полученный аккумулятор нормально заряжает штатная зарядка, хотя и напряжение маловато (рекомендуется 18В), но руки пока до нее не дошли. Не нужно беспокоится о перезарядке. Контроллер будет сам отключать банки после их полной зарядки.

Самодельный Li-ion аккумулятор для шуруповерта получился на 2.1 Ач (2100мАч). Против штатного емкостью 1.2 Ач. Весит при этом новый АКБ в три раза меньше.

Обкатал изделие на разборке опалубки перекрытий. Просто супер, результатом очень доволен. Работает отлично, долго не садиться, мощно тянет.

Потом столкнулся с маленьким минусом. Когда забываешь выставить усилие на шуруповерте (режим сверления), особенно когда он подсядет, то при больших нагрузках стопорящих двигатель, срабатывает защита. Не знаю хорошо это или не очень. Если будете тоже брать не балансир, а полный контроллер, то берите на ток нагрузки побольше, иначе задолбаетесь снимать защиту. Или ищите контроллер с автосъемом.

Мой контроллер на ток нагрузки в 8 А.

Поначалу я брал второй старый акум с собой, подключаясь к нему снимал защиту. Потом сделал кнопку, переключающую схему в режим работы напрямую без контроллера и попутно снимающую защиту с помощью напряжения самого же аккумулятора.

• Т.е. можно либо снять защиту, коротким нажатием кнопки туда сюда (она с фиксацией).

• Либо включить режим обхода и заодно снять защиту.

Если хотите вы можете купить банки на большую емкость, но будьте осторожнее в этом плане сплошные подделки. Продавец у которого брал и постоянно беру я уже проверен и у него заявленная емкость соответствует реальной.

Напоследок вот:

Удачной сборки 🙂

У многих мастеров на службе имеется аккумуляторный шуруповерт. Со временем батарея деградирует и все меньше и меньше держит заряд. Износ аккумулятора очень сильно влияет на время автономной работы. Постоянная подзарядка не выручает. В данной ситуации помогает «перепаковка» аккумулятора такими же элементами. Самые часто используемые элементы в аккумуляторах шуруповерта, это типа размер «SC». Но самое ценное у мастера, это ремонт своими руками.
Переделаем шуруповерт с батареей на 14.4 вольта. В шуруповертах часто используют мотор на широкий диапазон питающего напряжения. Так что в данном случае можно применить всего три Li-ion ячейки формата 18650. Платы контроля использовать не буду. Разряд элементов будет видно в работе. Как только не закручивается саморез, например, пора ставить на зарядку.

Переделка шуруповерта на Li-ion без платы BMS

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.

Большинство устаревших моделей аккумуляторных шуруповертов было укомплектовано батареями категории NiCd. Как всем известно, данные аккумуляторы не выделяются большой мощностью, более того, они имеют эффект «памяти», из-за которого существенно уменьшается объем емкости. Поэтому многие владельцы такой техники берутся за переделку шуруповертов на литиевые аккумуляторы 12В 18650. Процесс трудоемкий, но если следовать этапам, то результат увенчается успехом.

Плюсы и минусы модернизации

Прежде, как переделать шуруповерт на литиевые аккумуляторы 18650, необходимо разобраться, что мастер получит в результате. Преимущества данных манипуляций заключаются в следующем:

• многократное увеличение времени функционирования шуруповерта;
• повышение скорости заряда батареи - для полноценного набора энергии для литиевых батарей необходимо ориентировочно 1 час;
• увеличение мощности тока заряда до показателя 1-2 С;
• снижение затрат на регулярную покупку новых NiCd аккумуляторов в связи с их недостаточным эксплуатационным сроком;
• полное отсутствие у литиевых аккумуляторов эффекта памяти.

Также перед тем, как переделать аккумулятор своими руками под более современную технологию, следует знать об отрицательных последствиях:

• требуется обязательное подключение контролера для определения уровня заряда, поскольку прибор нельзя заряжать более 4,2 В и разряжать меньше 2,7 В;
• литий ионный аккумуляторы для шуруповертов серии Li-lon теряют свои способности при эксплуатации в пониженных температурных условиях;
• при переделке шуруповерта на литиевую батарею могут возникнуть сложности с адаптацией ЗУ от NiCd, здесь придется применять универсальное устройство.

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.

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.

На примере, это смотрится таким образом - контролирующее приспособление зарядки-разряжения рассчитывается на 13-14 Ам, при этом защитная функция включится при резком повышении тока до 30 Ам.

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.

Пошаговая инструкция

После того, как все составляющие элементы и инструменты для замены аккумуляторов в шуруповерте подготовлены, можно приступать к сбору. В качестве примера, была разобрана переделка 12 вольтового оборудования на Li-lon батарейку, внутри которого присутствовало 12 NiCd аккумуляторных банок по 1,2 В.

1. В первую очередь требуется демонтировать корпус и достать из него встроенный аккумулятор. Для этого нужны кусачки, поскольку сам разъем должен остаться на своем месте.
2. Возьмите контроллерный прибор и термопару. Данные элементы необходимо установить в область, где был термодатчик. К слову, если данная деталь еще не извлечена, ее следует убрать. Также нужно помнить о том, что требуется подбирать все детали таким образом, чтобы они смогли поместиться в корпус инструмента.

1. После этого в строгой последовательности спаяйте все подготовленные детали. По выбранной схеме к плате припаяйте контроллер. Здесь главное не забыть подсоединить балансировочные точки. Для этого на схеме имеется специальный разъем и проводка.
2. Завершающим этапом считается подключение вывода на полюс и минус.
3. Основная часть работы выполнена, теперь остается все аккуратно укомплектовать в корпус ничего не повредив.

Если в комплекте имелось штатное ЗУ, то с ними не возникнет проблем. Такие устройства вполне подходят для литиевых аккумуляторных блоков. Еще весь заряд будет поступать через контроллер, что полностью исключает вероятность перегрева батареи от скачков напряжения.

Многие задаются вопросом, можно ли сделать зарядку, которая будет заряжать два типа аккумуляторов? Схемы на такие приборы существуют, и они рабочие, но использовать подобное ЗУ не рекомендуется из-за разности напряжения аккумуляторных блоков.

Новые аккумуляторные блоки на рынке продаются в среднем около 2000-3000 рублей. А затраты на модернизацию никель-кадмиевых в литий-ионные не превышают 1000 рублей. Поэтому переделка полностью оправдана.

ВИДЕО: Как пересадить шуруповерт на литиевые аккумуляторы (сварка аккумуляторов в батарею)

С родных никель-кадмиевых NI-CD на литий-ионные Li-ion размером 18650.

Немного теории.

В мощных силовых портативных устройствах применяются специальные аккумуляторы с повышенной токоотдачей. В шуруповерте при повышенной нагрузке, создается высокий ток, и чтоб с ним справиться используют усиленные Ni-CD и NiMH аккумуляторы (обычно обернутые в бумагу). Средний рабочий ток двенадцати вольтового шуруповерта 3-7 ампер, при нагрузке может доходить до 15А, а в импульсе до 30А.

Отсюда вытекает первая рекомендация – необходимо применять при замене кадмия на литий только высокотоковые литий-ионные аккумуляторы. Сейчас данные аккумуляторы производят компании Samsung, LG, SONY и ряд других производителей.

Использование 4 аккумуляторов Li Ion в 12 Вольтовом шуруповерте губительно для силового ключа ШИМ регулятора оборотов, расположенный в кнопке. Напряжение полностью заряженного Li Ion аккумулятора 4,2 вольта, напряжение полностью заряженной сборки из четырех аккумуляторов составит 16.8 вольт что на треть превышает рекомендуемое напряжение, согласно закону Ома – «ток прямо пропорционален напряжению в цепи», говорит нам что ток уветичится так же на треть, и в импульсе он может достигнуть 40А, ни один ключ не выдержит такой перегрузки, и выйдет из строя. Мы рекомендуем применять для 12 Вольтового аккумулятора только 3 литий-ионных аккумулятора, 4 аккумулятора отлично справятся с 14,4 вольтовым аккумулятором, а 18 вотльтовым достаточно 5 аккумуляторов.

В процессе эксплуатации литий-ионного аккумулятора необходимо контролировать его напряжение заряда и разряда, так как в связи с его физико-химическими особенностями, напряжение необходимо держать в строго определенных рамках 2,5-4,2 вольт. Только в этих условиях гарантируется максимальный срок службы аккумулятора и безопасность его эксплуатации.

Применение контроллера заряда и разряда - обязательно и, исходя из первой рекомендации, контроллер должен поддерживать работу при токах от 12 до 30 ампер, иначе при повышенной нагрузке контроллер будет «уходить в защиту» и нормальной работы устройства не получится.

Для зарядки можно использовать родное зарядное устройство, не забудьте оставить датчик температуры и перегрева на своих местах, иначе заряжать не будет. Если по каким либо причинам зарядка «не хочет» работать, то следующих два Варианта для Вас.

Можно взять готовое к работе , рассчитанное на количество элементов в Вашей сборке и подобрать по оптимальному току заряда. В этом случае сверлится отверстие в блоке, для гнезда 5,5*2,1 мм, и дальнейшая зарядка будет осуществляться через него. Это решение особенно спасает, когда места в блоке батарей совсем мало. В нашем случае мы так и поступили, но все датчики оставили на своих местах, а вдруг пригодится.

Отличное решение для зарядки - это применение универсального модуля преобразования постоянного напряжения DC-DC с возможностью регулировки тока и напряжения, так называемые CC CV. Большую популярность имеют модули понижающие на чипах XL4015 и LM2596 . Выставляете на выходе модуля напряжение заряда 12,6-13,6 В и ток заряда в пределах 500-900мАч и модуль всё остальное сделает сам. Применение данных модулей дает возможность заряжать шуруповерт от любого источника питания с напряжением выше 13 вольт. Особенно оправдано, если Ваш шуруповерт имеете блок питания отдельно от зарядного блока, тогда старый блок питания отлично справится с зарядкой новых аккумуляторов.

Ну и общие рекомендации – желательно применять сечение провода не менее 4 мм.кв., при монтаже соблюдайте осторожность, любые замыкания приводят к мгновенному разогреву проводников и можно обжечься, все соединения и места спайки должны быть максимально надежными и прочными, так как высокие токи, ну и вибрация присутствует.

Мы для нашего шуруповерта решили применить аккумуляторы , они отвечают всем необходимым параметрам. Так же был применен – это миниатюрный 50*22 мм высокотоковый контроллер с защитой от короткого замыкания и перегрузки. Все соединения мы производили силиконовым проводом 6 мм.кв (рекомендуем применять сечение поменьше, с таким сечением сложно работать).

С начала мы долго думали, как разместить аккумуляторы с платой.Потом думали куда поставить разъем зарядки. Ну и как определились, начали всё потихоньку спаивать. Самым удобным оказалось два аккумулятора положить в основном корпусе, а плату BMS и третий аккумулятор расположить в штыре корпуса.

В процессе сборки появилась мысль снабдить наш аккумулятор , сказано - сделано. Место куда его прикрутить есть, и кнопочку не забыли, чтоб можно было нажать и посмотреть сколько осталось емкости. Модуль настраиваемый, так что по сути можно прикрутить к любому аккумулятору.

В качестве заключения.

От процесса и результата остались довольны все. Вес аккумулятора уменьшился вдвое. Все возложенные испытания аккумулятор выдержал без нареканий.

Из пожеланий на будущее.

Валяется шуруповерт AEG тоже с 12 вольтовым аккумулятором, надеемся, руки дойдут и до него, и места в нем окажется побольше и думаем аккумуляторы поставить .