Блок питания для литий ионных аккумуляторов шуруповерта

Большинству людей, имеющих шуруповерт на Ni-Cd или Ni-Mn, знакома такая ситуация, когда по истечении продолжительного времени аккумуляторы теряют свою емкость. И не только из-за ресурса жизни батареи, но и из-за эффекта памяти. Смысл его в том, что пролежавший долго разряженный аккумулятор запоминает уровень заряда и впоследствии уже не заряжается до своей номинальной емкости. А держать батарею постоянно заряженной вряд-ли кто-то будет. Некоторые пытаются восстанавливать старые аккумуляторы или собирают из двух плохеньких один нормальный.

Я пошел по другому пути. Сейчас достаточно сильно распространены Li-Ion аккумуляторы. Они не имеют такого эффекта памяти и для тех, кто не каждодневно пользуется шуруповертом идеальный вариант для хранения в не полностью заряженном состоянии. Еще один их плюс в том, что они имеют большую емкость по сравнению никелевыми аккумуляторами при тех же размерах. Для сравнения стандартная АБ была на 1,3 А*ч, а сделанная своими руками 5,2 А*ч. О ней и пойдет дальше речь.

Для начала нужны аккумуляторы. И не простые, а высокотоковые. Они способны отдавать большие токи примерно до 30 А. Все покупки производились на алиэкспресс. Дальше нужна плата контроля АКБ. Она контролирует много параметров, которые представлены в таблице. И также не забываем про плату ЗУ. Выбрал на LM2596. Это действительно хорошее зарядное устройство. Использовал для зарядки сборки из 6 х Li-Ion аккумуляторов (25,2 В; 2800 мА/ч).

Инструкция по настройке ЗУ

1. Подключаем к БП, у которого напряжение минимум на 1 В выше чем может дать сборка из аккумуляторов. Например, для сборки из 6хLi-Ion надо БП с выходом 26,2В. Выходной ток БП зависит от тока зарядки АКБ.
2. На ХХ настраиваем нужное выходное напряжение, соответствующее максимальному напряжению АКБ в заряженном состоянии. В моем случае — 25,2 В.
3. Подключаем АКБ к ЗУ, в разрыв между ними измеритель тока — устанавливаем нужный ток заряда. Я установил 1 А для АКБ с емкостью 2800 мА/ч.
4. При снижении зарядного тока до 0,1 х Ток заряда крутим средний многооборотник до зажигания синего светодиода — "зарядка окончена".

Все соответствует корявому описанию)). Работает отлично. Буду использовать для зарядки переделанного шуруповерта. До Самары дошло за 25 дней. Для тех кто не может разобраться в работе светодиодов нашел отличное описание:

Верхний горит пока преобразователь способен отдавать в нагрузку установленный ток (в случае использования как зарядного получается это индикатор фазы СС, как только он погаснет — пошла фаза CV) средний светодиод горит пока ток в нагрузке не опустится до 0.1 установленного, погас — заряд окончен.

Значение 0.1 установлено по умолчанию, при желании корректируется как большую (заряд быстрее, емкость меньше) так и в меньшую сторону (время заряда увеличивается, аккумулятор заряжается полнее) средним потенциометром. Но заряд продолжается и после его выключения, это лишь индикатор, что аккумулятор в принципе заряжен и готов к использованию. Нижний светодиод — просто индикатор работы преобразователя.

charge — этот индикатор горит, пока ток в выходной цепи выше заданного значения. Это значение устанавливается относительно максимального тока. При установке большого максимального тока (единицы ампер) может не получиться установить индикацию на маленький ток (единицы и десятки миллиампер).

Литиевые аккумуляторы

Далее купил 10 литиевых аккумуляторов и собрал из них батареи по 2 штуки параллельно, и затем подключил 5 получившихся блоков последовательно. Соединение аккумуляторов между собой производилось пайкой с помощью предварительно залуженных медных пластин. Для пайки нужно одно основное правило — не перегреть АКБ! Поэтому паять нужно мощным паяльником и как можно быстрее за 1-2с. Если сразу не получилось лучше подождать и не кипятить аккумулятор.

Последствия перегрева могут привести к пожару и ожогам. Будьте осторожны!

У кого имеется точечная сварка — проблем с соединением не будет. В результате собралась батарея на напряжение 21 В и емкость 5,2 А*ч. Подключение АКБ к плате контроля представлено на рисунке.

Далее все упаковывается в корпус и проверяется под нагрузкой.

В стандартную зарядку я встроил модуль на LM2596. Блок питания должен быть на пару вольт больше, чем напряжение заряженной батареи. Выставил напряжение на холостом ходу 21 В. Затем подключил АКБ и выставил зарядный ток 0,8 А. Почему такой? Потому что нашелся блок питания на 24 В с макс. током 0,8 А. Специально приобретать не стал. Пусть лучше дольше заряжается. Это не производственный, а домашний вариант инструмента.

В процессе зарядке выявился небольшой минус. При достижении у аккумулятора напряжения полного заряда ЗУ должно переходить из фазы CC в фазу СV. То есть сначала АКБ заряжается установленным током (0,8 А в моем случае), и при достижении 21 В напряжение поддерживается на этом уровне, а ток постепенно падает до 0,1*Iуст (в моем случае 0,08 А, устанавливается средним потенциометром). На этом процесс зарядки останавливается. На данном модуле об этом сигнализирует средний светодиод, но всего лишь сигнализирует, что аккумулятор готов к работе, но по факту зарядка продолжается, что в принципе не критично. АКБ все равно не перезарядится. А минус состоит в том, что из-за того, что плата контроля имеет свою защиту от перезаряда, она отключает ЗУ не дойдя до фазы CV.

Чтобы это обойти пришлось уменьшить напряжение модуля ЗУ до примерно 20,7-20,8 В. Фаза CV начинается раньше, но в любом случае АКБ заряжается полнее, чем вообще без нее. Если не знать об этом небольшом недостатке, то вы и не заметите разницы в процессе эксплуатации.

Вывод

В целом готовое устройство мне понравилось. По сравнению с тем, что было раньше возникает такое чувство, что этот шуруповерт не посадишь. Стоимость переделки на начало 2017г составляет около 2000 рублей. Специально для сайта Радиосхемы — SssaHeKkk.

Обсудить статью ПЕРЕДЕЛКА ШУРУПОВЁРТА НА ЛИТИЕВЫЕ АКБ

Информационный сайт о накопителях энергии

Каждый мастер встречается с проблемой снижения работоспособности инструмента, или полного отказа из-за аккумулятора. Производители используют в 12-ти, 14-ти, 18-ти вольтовых шуруповертах аккумуляторы из никель-кадмиевых батареек. Схема последовательной сборки нескольких элементов создает нужное напряжение. Замена никель-кадмиевых батареек на литийевые увеличивает срок службы аккумулятора, облегчая конструкцию. Обязательная установка платы BMS добавляет надежность. Поэтому переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы, в основном, на форм-фактор 18650, оправдана.

Смысл и порядок переделки шуруповертов на литиевые аккумуляторы

Почему никель-кадмиевые аккумуляторы быстро выходят из строя? В гирлянде последовательно соединенных банок каждая особенна. Химический процесс индивидуален, заряд в закрытых системах различный. При неисправности в одной банке, конструкция не дает нужное напряжение. Система контроля и балансировка заряда в отдельных компонентах не предусмотрена.

1. Каждая Ni-Cd банка дает 1,2 В, а li-ion 18650 – 3,6 В.
2. Емкость литиевой батарейки в 2 раза больше никель-кадмиевой, близкого размера.
3. Перегретая батарейка li-ion грозит взрывом и возгоранием, поэтому установка контроля равномерности заряда в банках обязательна. В никель-кадмиевых батарейках BMS не ставят – производитель не заинтересован.
4. У литиевых элементов нет эффекта памяти, в отличие от Ni-Cd, заряжать их можно в любое время и в течение часа.
5. Шуруповерт становиться значительно легче после переделки аккумулятора на li-ion, с использованием банок 18650.

Есть только два препятствия для переделки шуруповерта под литиевые аккумуляторы – с ним невозможно работать при минусе. Емкость банок падает, начиная с понижения уже от +10 0 С. Литиевые аккумуляторы дороги.

Зная, какое требуется входное напряжение на шуруповерт, переделка зарядного устройства производится, с учетом размещения банок литиевого аккумулятора и управляющих элементов в заводском контейнере. Также можно поступить с фонариком, модернизировав гнездо под блок из элементов 18650.

Допустим необходима переделка 12 В шуруповерта, использующего Ni-Cd банки на li-ion. Если использовать 3 банки, напряжения на выходе недостаточно: 3,6 х 3 = 10, 8 В. С 4-мя компонентами мощность аппарата будет выше: 3,6 х 4 = 14,4 В. При этом инструмент станет легче на 182 г, несколько увеличится его мощность, емкость – сплошные плюсы. Но при демонтаже необходимо оставить клеммы и родной термодатчик.

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 14 В

При переделке шуруповертов разной мощности и фонариков с Ni-Cd на Li-ion, чаще используют аккумуляторы форм фактор 18650. Они легко встают в контейнер или гнездо, так как вместо двух-трех родных устанавливают один литиевый. Переделка АКБ шуруповерта должна вестись с учетом особенностей литиевых аккумуляторов на 18650.

Этот вид источников энергии не переносит глубокий разряд и излишний заряд. Значит, необходимо использовать платы управления величиной напряжения. Так как каждая батарея имеет свой характер, их заряд корректируется балансиром. Смысл переделки шуруповерта с напряжением на 14,4 В заключен в создании прибора с использованием литиевых аккумуляторов для облегчения ручного инструмента и повышения его работоспособности. Больше всего для этих целей подходят литиевые аккумуляторы 18650.

При подборе комплектующих, следует учесть, пусковой ток шуруповерта высок, необходимо выбрать соответствующий BMS на нужное количество банок и не менее чем на 30 А. Для переделки зарядки шуруповерта на литиевый аккумулятор необходимо запастись хорошим паяльником, не кислотным флюсом и толстыми проводами для выполнения перемычек.

• Литий-ионные банки в количестве 4 шт.
• Контроллер li-ion аккумулятора на 4 банки, хорошо подходит CF-4S30A-A. В нее встроен балансир, контролирующий заряд каждого элемента.
• Термоклей, флюс для паяния ТАГС, припой.
• Термостойкий скотч;
• Соединительные перемычки или толстый провод в изоляции сечением не менее 0,75 квадрата, порезанный для мостиков.

Порядок работы по переделке шуруповерта под 18650:

• Разобрать корпус и извлечь из контейнера связку из 12 Ni-Cd элементов.
• Убрать гирлянду, оставив разъем с выводами «+» и «-» . Вместо термодатчика установится термопара от контроллера.
• Спаять сборку, учитывая, что нельзя использовать кислоту, только нейтральный флюс и чистый припой. В период соединения нельзя разогревать крышки. Работать точечно.
• Подключить балансировочные точки к контроллеру, согласно схеме. На плате разъемы предусмотрены.
• Соединить сборку с выводами плюса и минуса.
• Проверить работоспособность схемы. Если все работает, собранную АКБ, контроллер разместить в гнезде, закрепить с помощью герметика.

Если ЗУ не универсальное, потребуется дополнительная переделка. Шуруповерты на 12 V с универсальным зарядным устройством собирают так же, но используется защитная схема подключения 3х18650 3,7 В на литиевые аккумуляторы. Точно так же переделывается отвертка с использованием комплекта АКБ 18650 в количестве 2 элементов.

Переделка шуруповерта «Макита» на литиевый аккумулятор

Есть «Макита» шуруповерт с аккумулятором емкостью 1,3 А/ч и напряжением 9,6 В. Чтобы сменить на нем источник питания на литий-ионный, потребуется 3 компонента 18650. Переделка предоставит старому инструменту новые возможности: увеличит продолжительность работы на одном заряде, добавит мощность, так как рабочее напряжение поднимется до 10,8 В.

Для конструкции потребуется использовать BMS, управляющий контроллер, поддерживающий режим работы литиевых элементов в рабочих пределах. С этим прерывателем зарядка каждой банки будет равномерной без превышения 4,2 В, нижнее напряжение 2,7 В. Здесь применяется встроенный балансир.

Параметры контроллера должны сопровождать работу инструмента при повышении рабочего тока до 10-20 А. Обеспечить работу без отключения сможет плата на 30 А Sony VTC4, рассчитанная на емкость 2100 А/ч. Из 20 амперных подойдет Sanyo UR18650NSX принимающие энергии 2600А/ч. Плата нужна для 3 элементов, что маркируется в классификации 3S. При этом в плате должно быть 2 контакта, плюс и минус. Если выводы имеют обозначения с буквами «Р-«, «Р+», «С-», они предназначены для более поздних моделей шуруповертов.

Пошаговая инструкция переделки шуруповерта Макита на литиевые аккумуляторы выглядит так.

1. Разобрать аккумулятор на клею можно, если на весу обстукивать место соединения молотком с мягкой головкой. Направление удара вниз, в стык по нижней части корпуса.
2. Взять от старой сборки только контактные пластины, аккуратно отсоединив их от батареи. Датчик и размыкатель нужно оставить.
3. Спаять 3 элемента последовательно, пользуясь флюсом ТАГС и перемычками с изоляцией. Сечение провода должно быть больше 0,75 мм2.
4. Собрать схему с контроллером, и соединить блок питания с контактными разъемами проводами 1,5 квадрата.
5. Проверить работоспособность схемы и собрать корпус, снова посадив его на клей.

В шуруповерте со старым зарядным устройством DC9710 после окончания зарядки литиевого аккумулятора 18650 красный светодиод на панели выключится. За уровнем заряда следит встроенный контроллер.

ЗУ Макита DC1414 Т используют для зарядки источников питания на 7.2-14,4 В. Пока идет зарядка, горит красный свет. Но при зарядке литиевого аккумулятора, его напряжение не укладывается в стандарты солевых изделий, и после 12 В зарядное начнет мигать красным и зеленым. Но нужная зарядка уже есть. Шуруповерт готов к работе.

Переделка шуруповерта «Хитачи» 12 В на литиевые аккумуляторы 18640

Особенности переделки шуруповерта «Хитачи» 12 В на литиевые аккумуляторы. Очень компактное гнездо под аккумуляторные элементы предназначено для пальчиковых элементов. Поэтому следует подготовить место под 18650 элементы. Необходимо вырезать у перегородки одну сторону, чтобы плотно разместить 1 элемент.

Нужно обзавестись флюсом, плоской металлической соединительной лентой, термоклеем. Устанавливать литиевые аккумуляторы в шуруповерт при переделке необходимо через защитный контроллер. Он должен обслуживать 3 элемента 18650, напряжением 3,7 В и рассчитан на 20-30 ампер.

Извлечь старую батарею из гнезда, аккуратно отсоединить контакты в сборке с датчиком температуры и индикатором включения. Зачистить и подписать контакты. Их следует вывести в одну сторону, соединить припоем с выводами из толстых проводов и залить сборку термоклеем.

Собрать источник энергии с одним из контроллеров, рассчитанных на 3 элемента. Собрать последовательную схему из 3-х Li-ion элементов. Подключить контроллер. Переделка литиевого 12-вольтового аккумулятора завершается, когда конструкция будет установлена в блоке, закреплена, и индикатор зарядки загорится. После полной зарядки замеры показывают 12,17 вольт в наружной сети. Но этого достаточно для безотказной длительной работы прибора.

Переделка шуруповерта «Интерскол» на литиевые аккумуляторы 18650

Рано или поздно никель-кадмиевая сборка из 15 банок отказывает. Один- два элемента заленились, и получить напряжение на выходе уже невозможно. Современные ДШ «Интерскол» на литиевых аккумуляторах служат гораздо лучше. Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18 вольт мастерами освоена.

Необходимо приобрести плату защиты на 5S, 3,7 В и 40-50 А. Потребуется балансировочная плата и сами источники энергии – 5 аккумуляторов литиевых 18650, можно оставить с заводскими терморезисторами, удлинив провода. При монтаже создать контактную площадку, вставить сборку, проверить работоспособность, закрепить. Особенности сборки советы мастера подробно даны в видео. Здесь полная информация о переделке 18-вольтного литиевого шуруповерта

Чем заряжать, переделанную на Li-Ion батарею шуруповерта. Не все "зарядки" подходят для этого. Для правильного алгоритма заряда Li-Ion аккумуляторов и для увеличения срока их службы штатное зарядное устройство шуруповерта необходимо доработать.Процесс перевода шуруповерта на литий можно посмотреть в этом видео "Высокотоковые аккумуляторы, универсальная BMS в переделке шуруповерта на литий."

Сейчас решим вопрос с зарядкой.
Плата зарядки с стабилизацией напряжения и ограничения по току.

Метки: зарядка лития, аккумуляторы шуруповерта, переделка шурупоповерта на литий, электронные поделки

Комментарии 31

Плата балансировки на нужное количество банок и зарядка от ноута и все.

Такая же фигня есть, только в самодельном лабораторном блоке стоит. Только регулировки тока и напряжения на картинке местами переставлены

то, что описано ниже, также можно реализовать на лёгких импульсных БП, если важна портативность зарядника:

— берём 3шт мощных импульсных БП на 5в (например, платы от зарядников мабил)

— модифицируем их ООС, чтобы они выдавали +4,2в 1-2А (смотря, какой БП попадётся)

— аналогично нижнему варианту, соединяем их выходА каскадно, чтобы получить 0в, +4.2в, +8.4в, +12.6в

а вааще же, по моему опыту, самой грамотной оказалась зарядка по идеологии "заряжаем каждую банку по-отдельности".

Для чего было проделано следующее:

— в корпус батареи шурика было врезано советское 5-контактное гнездо аудио, к нему были подведены напряжения: 0, +4,2в, +8,4в, +12,6в.

— был изготовлен зарядник на базе: трансформатор ТН-50 с 3мя изолированными обмотками

6,3в, к каждой обмотке было добавлено: свой выпрямитель, свой стабилизатор на +4,2в с ограничением тока

— все эти стабилизаторы, будучи изначально изолированными друг от друга, по выходАм были соединены каскадно, для получения сл. напряжений: 0, +4.2в, +4.8в, +12.6в, которые были подведены тоже к 5-контактному советскому гнезду аудио на корпусе зарядника.

— был изготовлен шнур 1:1 с 2мя советскими 5-контактными гнёздами с обоих концов.

Работает оно так: соединяю шнуром зарядник с АКБ. Каждый из 3х стабилизаторов зарядника заряжает свою банку в батарее (точнее, по 2банки в параллелль).

Только так удалось победить разбежку банок в батарее. Балансиры не особо помогали.

да… про это я тоже долго думал.

вся беда этих простых зарядок, что они измеряют полное напряжение последовательно соединенных аккумов.
это хорошо лишь для идеально одинаковых по свойствам аккумов.
А это почти нереально.
я тоже думал о нескольких гальванически развязанных модулях зарядки каждого элемента.

балансир, конечно, позволяет выровнять напряжение побаночно и не допустить разбежки. Но всё-таки лучше раздельная зарядка.

если уж лезть в ООС на TL431 первичного БП, то туда же надо было и вводить ООС по току. Тогда бы первичный БП реализовывал бы алгоритм "ограничение тока или напряжения, смотря, что раньше наступит", и платка на LM2596 будет нафиг не нужна.

вот примерчик реализации такого апгрейда БП 12в

только балансиры, там описанные, оказались неудачными. Удачнее оказались балансиры, сделанные по схеме TL431 с высокоомным делителем + p-n-p транзистор "сверху".

У меня вопрос!: А СУЩЕСТВУЕТ В ПРИРОДЕ? НА АЛИ ТОМ ЖЕ ГОТОВАЯ ПЛАТА ДЛЯ ЛИТИЯ СО ВСЕМ И РЕГУЛИРОВКАМ И БАЛЛАСТАМИ И СТАБИЛИЗАТОРАМИ ЧТОБЫ НЕ ЛОМАТЬ РУКИ И ГОЛОВУ? а? НУ КУПИЛ ВКЛЮЧИЛ И ВСЁ?

Всё есть! Надо уметь искать, задавать целевые запросы! 😋

ну так ссылку плиз! ?!

какие у вас отношения с паяльником?

удовлетворительные. а что? соберу если есть точно рабочая схема.