Переробка шуруповерта на літієві акумулятори: інструкція

Переробка шуруповерта на літієві акумуляторимає сенс. Перевагою є те, що вони мають велику електричну густину. В результаті, встановивши такий пристрій у корпус шуруповерта, ми зможемо досягти збільшення тривалості роботи інструменту у багато разів. Струм зарядки у літієвих акумуляторів високої потужності, особливо в нових модифікацій вона може досягати 1-2 С. Підзарядити такий прилад можна за 1 годину, при цьому не завищуючи рекомендовані виробником параметри і не псуючи якість виробу.

Як виглядають літієві акумулятори?

Більшість пристроїв з літію укладено впризматичний корпус, але деякі моделі мають циліндричну форму. У таких батареях застосовуються рулонні електроди та сепаратори. Корпус виготовляється з алюмінію або сталі. Позитивний полюс виходить на корпусну кришку.

У призматичних конфігураціях електроди маютьподання прямокутних пластин. Для забезпечення безпеки в батареї передбачено пристрій, який виступає регулятором всіх процесів і розмикає електричний ланцюг за критичних ситуацій. Підвищена герметизація корпусу не дає витікати назовні електроліту і проникати всередину кисню та вологи.

Яких заходів слід дотримуватись, щоб не пошкодити літієвий акумулятор?

• В силу обмежень технології показникзарядженості літієвих акумуляторів не повинен бути вищим за 4,25-4,35 В. Розряд не повинен доходити до показника 2,5-2,7. Ця умова вказується у технічному паспорті для кожної конкретної моделі. При завищенні цих значень можна вивести пристрій з ладу. Застосовуються спеціальні контролери зарядки та розрядки, які зберігають напругу на літієвому осередку в межах норми. Переробка шуруповерта на літієвий акумулятор із контролером захистить пристрій від збою в роботі.
• Показник напруги літієвих акумуляторівкратен 3,7 (3,6 В). У Ni-Mh-моделей цей показник становить 1,2 В. Це явище зрозуміле. Номінальна напруга в літієвих пристроях зберігається на окремому осередку. Літієвий акумулятор 12 вольт ніколи не буде зібраний. Номінал становитиме 11,1 В (три послідовні осередки) або 14,8 В (чотири послідовні осередки). Крім цього, показник напруги літієвої комірки змінюється при роботі при повній зарядці на 4,25 В, а при повній розрядці - на 2,5 В. Показник напруги 3S (3 serial - три послідовні з'єднання) буде змінюватися при функціонуванні пристрою від 12,6 (4,2х3) до 7,5 (2,5х3). Для конфігурації 4S цей показник коливається від 16,8 до 10 В.
• Переробка шуруповерта на літієві акумулятори18650 (переважна більшість виробів має саме цей розмір) вимагає обліку різниці в габаритах з Ni-Mh-осередками. Діаметр осередку 18650 дорівнює 18 мм, а висота становить 65 мм. Дуже важливо підрахувати, скільки комірок поміститься в корпусі. При цьому слід пам'ятати, що для моделі з потужністю 11,1 В вам знадобиться кількість осередків, кратна трьом. Для моделі з потужністю 14,8 В – чотирьом. Ще має поміститися контролер та комутаційні дроти.
• Пристрій для заряджання акумулятора на основі літію відрізняється від пристосування для Ni-Mh-модифікацій.

У статті буде розглянуто, як відбуваєтьсяпереробка шуруповерта на літієві акумулятори Li-Po. Інструмент укомплектований парою Ni-Mh-акумуляторних батарей з показником напруги 12 В та ємністю 2,6 Ач. Буде розглянуто переробку шуруповерта Hitachi. Акумулятори літію забезпечать приладу довготривалу службу.

Вибираємо номінальну напругу

Насамперед слід визначитися з виборомпоказника номіналу напруги для пристрою на основі літію Вибір слід здійснити між 3S-моделлю (діапазон її напруги становить від 12,6 до 7,5 В) та 4S-Li-Ion-батареєю (діапазон напруги - від 16,8 до 10 В).

Переваги другого варіанта

Другий варіант є більш підходящим, томущо напруга в батареї досить швидко зменшується з максимального показника до мінімального (з 16,8 до 14,8 В). Для електричного мотора, чим, власне кажучи, і є шуруповерт, перевищення 2,8 не є критичною відміткою.

Найнижчий показник напруги у3S-Li-Ion-модифікації. Він дорівнює 7,5, що є недостатнім для нормального функціонування електричного пристосування. Змонтувавши чотири конфігурації, ми збільшимо електричну ємність акумулятора.

Як визначитися з вибором літієвих осередків?

Щоб здійснити вибір осередків з урахуванням літію, слід намітити обмежувальні чинники. В даний час виробляються літієві пристрої з допустимим значенням навантаження струму 20-25 А.

Імпульсні значення струму (нетривалі, до 1-2 секунд) досягають 30-35 А. Конфігурація акумулятора не буде порушена.

Скільки осередків поміститься у корпус?

Зібрати 4S2P (чотири послідовні з'єднанняі два паралельні) не вийде. Переробка шуруповерта на літієві акумулятори 18650 передбачає наявність восьми осередків. Як же їм вкластися о четвертій? На кожну комірку ляже максимальне навантаження струму.

Як визначити показник максимального струму у шуруповерті?

Переробка 12В шуруповерта на літієвіакумулятори передбачає приєднання пристрою до лабораторного джерела живлення з показником максимального струму 30 А. Регулятор обмежувача ставиться на максимальне значення. Створивши рівень напруги джерела живлення близьким до номінального показника майбутнього акумулятора, починаємо плавне натискання на курок. Струм, що споживається шуруповертом, підніметься до позначки 5 А. Тепер слід різко натиснути на курок. Це закоротить ланцюг живлення. Струм досягне потужності 20-30 А. Можливо, його показник був би набагато вищим, але потужність джерела живлення не дасть це зафіксувати. Це буде нетривалий струм навантаження при різкому натисканні на курок шуруповерта. Будь-яка модель такого пристрою відреагує аналогічно.

Далі слід затиснути наконечник шуруповерталещатами і поспостерігати, до якого значення підвищиться струм споживання при режимі роботи, коли в шуруповерті спрацює тріскачка. Показник струму у разі зростає до 10-12 А.

Так можна визначитися із величиною струму навантаження.У цьому випадку він дорівнюватиме 5 А на холостому ходу і 30 А при різкому початку, а при максимальному навантаженні складе 12 А. Виробник повинен вибрати літієві осередки, номінальний показник струму навантаження яких становитиме 10-20 А, а імпульсний - 25-30 А.

Як вибрати контролер?

Отже, відбувається переробка шуруповерта на літієві акумулятори. Штатна зарядка для пристрою потрібна обов'язково. При виборі контролера врахуйте, що пристрій повинен відповідати двом параметрам:

• показнику номінальної робочої напруги;
• показником номінального робочого струму.

З напругою все ясно: якщо батарея 11,1 В, то і контролер буде з такою ж напругою.

Поняття «номінальний робочий струм» має на увазіпропускну спроможність захисту плати. Таким чином, контролер на 4 А розрахований на позначку струму 4 А, а за показника 8 А на нього лягає додаткове навантаження. В цьому випадку спрацює захисний пристрій. Усі ці технічні дані викладено у паспорті кожної модифікації контролера. При цьому одна модифікація може мати показник струму обмеження 30 А, а інша - 50 А. І обидва ці пристрої формально будуть придатні для функціонування. Також при створенні акумулятора літієвого є обмеження в габаритах. Тому слід придбати такий контролер, який вміститься в корпусі старої батареї.

Розбирання та збирання

Переробка шуруповерта на літієві акумулятори включає наступні етапи:

• Слід розкрити старий акумулятор, відгвинтивши п'ять шурупів.
• Витягти з корпусу Ni-Mh-батарею.Буде помітно, що контактний майданчик, що входить у зачеплення з контактною групою шуруповерта, приварений до мінусового контакту однієї з Ni-Mh-осередків. Точки зварювання слід обрізати за допомогою інструмента з вмонтованим у нього відрізним каменем DREMEL 4000.
• До контактів припаюються дроти, переріз яких не менше 2 мм.² для силових висновків та 0,2 мм² для терморезистора. Контактний майданчик вклеюється в корпус акумулятора термоклеєм.
• За показником внутрішнього опору на вимірнику підбираються чотири осередки. Значення має бути одним і тим самим для всіх чотирьох приладів.
• Литиві осередки склеюються термоклеєм так, щоб вони розташовувалися в корпусі компактно.
• Зварювання осередків проводиться на верстаті для контактного зварювання за допомогою зварювальної стрічки з нікелю (показник її перерізу повинен дорівнювати 2Х10 мм).

Встановлення плати захисту

Цей етап може показати, наскільки полегшенаконструкція акумулятора із літію. Вага пристрою Ni-Mh дорівнювала 536 г. Вага нового пристрою з літію дорівнює 199 г, що буде цілком відчутно. У вазі вдалося виграти 337 р. У цьому спостерігається збільшення енергетичної ємності.

Батарея монтується у корпус. Порожнечі заповнюються м'яким матеріалом від упаковки.

Підключення до шуруповерта

• Різке натискання на курок провокує спрацюваннязахисного механізму струму. Але насправді такий захисний режим навряд чи буде потрібний при користуванні інструментом. Якщо не провокувати захист спеціально, то робота шуруповерта відрізнятиметься стабільністю.
• Наконечник слід затиснути в лещата. Потужність батареї вільно викликає спрацьовування тріскачки, яка обмежує збільшення кількості обертів кручення.
• Літієва батарея шуруповерта розряджається на електронному навантаженні. Показник струму розряду має дорівнювати 5 А.
• Акумулятор вставляється у штатне ЗП.Показник струму заряду при вимірі дорівнює 3 А, що допустимо для літієвих осередків. Для конфігурації LG INR18650HG2 максимальним струмом заряду стане 4 А, що зазначено у технічній характеристиці.

Скільки часу потрібно на заміну акумуляторів?

Переробка шуруповерта на літієві акумулятори триватиме приблизно 2 години. Якщо буде здійснено перевірку всіх параметрів, то знадобиться 4 години.

Все можна зробити самостійно, без допомоги іншої людини. Але контактне зварювання та вибір акумуляторів без спеціалізованого обладнання не провести.

Чим ще можна тестувати ступінь зарядженості крім контролера?

Здійснено переробку шуруповерта на літієвіакумулятори. Штатна зарядка, вбудована у корпус, є ідеальним варіантом. Але вартість контролера досить висока. Обійдеться пристрій в 30 доларів, що рівнозначно вартості самого акумулятора.

Щоб провести тестування рівня зарядуакумулятора з літію на ходу, не застосовуючи зарядний пристрій, можна використовувати спеціальний індикатор RC helicopter lipo battery AKKU Portable Voltage Meter Tester alarm 2-6S AOK. Вартість приладу дуже низька. Він має аналогічний пристрої iMax6 роз'єм балансування та заряджання. До батареї пристрій підключається за допомогою перехідника. Цей пристрій для контролю рівня напруги є дуже зручним. Воно може виміряти від двох до шести з'єднаних між собою послідовно осередків з літію, а також видати сумарний показник або напругу кожного елемента окремо з граничною точністю.

Скільки коштуватиме заміна Ni-Mh на літієвий пристрій?

Яких грошових витрат вимагатиме переробка шуруповерта на літієвий акумулятор?

Ціна на такий пристрій складається з вартості кількох складових:

• конфігурація 4S-акумулятора на основі літію коштує 2200;
• купівля контролера для зарядки та розрядки плюс балансира коштує 1240 р.;
• вартість зварювальної роботи та складання складає 800 р.р.

Виходить, що літієвий акумулятор, виготовлений своїми руками, обходиться в 4240 грн.

Для порівняння візьмемо аналогічну конфігурацію злітію фабричного виробництва. Наприклад, пристрій Makita 194065-3 призначений для шуруповерта. Воно має аналогічні параметри. Вартість такого приладу складає 6500 грн. Виходить, що переробка шуруповерта на літієві акумулятори заощаджує 2300 грн.