Замена аккумуляторов в шуруповерте

Мой шуруповерт Makita, с покупки которого прошло лет 5, потерял свою емкость в аккумуляторах. И встал очень острый вопрос в покупке новых элементов. Но не просто их замена на аналогичные, а полный отказ от Ni-Cd (ядовитых, малой емкости, с эффектом памяти) на Li-ion. И так, начнем!

Нам понадобится:

Элемент питания

Li-ion с 4 ячейками (по 3,7 Вольт каждая) в моем случае подходит больше всего, для вот такого типа аккумуляторов, который между прочем оказался разборным (на шурупах):

4 ячейки Li-ion выдают 14,8 Вольт емкостью 1000-1300 мАч.

В аналогичной статье, автор использует аккумулятор на 1000 мАч, в моем случае размеры позволяют не занижать емкость оригинальной батареи 1300 мАч. Если ваша конструкция позволяет использовать более емкий элемент питания, вы можете поставить хоть 5000 мАч, но каким током и сколько времени вы потратите на его зарядку.

— Нестеров Кирилл


В моем наборе шуруповерта Makita 2 аккумулятора по 1300 мАч каждый, что удобно как при зарядке (быстрая полная зарядка), так и в замене аккумулятора на новый. Я не так часто пользуюсь им, поэтому одного заряда всегда хватало на время заряда запасного. Аккумуляторы без параллельно включенных ячеек (мое личная не приязнь), только четыре последовательно. Собственно это видно и на этикетках:

Подключения данных аккумуляторов одинаковое, как по схеме, так и по разъемам. 5 контактный разъем для балансировки (специальный режим заряда, при котором не допускается заряжать аккумуляторную ячейку выше положенного ей напряжения, аналогично и контроля разряда не допуская падения напряжения ниже допускаемого) и 2 контактный для основной нагрузки.

Забегая вперед, аккумуляторы показали не очень хороший результат, набрав 1054 мАч при разряде, в этом не виновата схема защиты, так как замеры производились как с ней так и без нее:

Что TURNIGY, что ZIPPY Compact по 1000 мАч, они похожи не только размерами, но и качеством проводов и разъемов и цветом. А может это одно и то же с разной пленкой и наклейкой. Не поймите меня не правильно, но аккумуляторы типа  18650 оригинального производства таких фирм как Samsung, LG, Sanyo реально выдают положенную им емкость, о чем я уже подумал после этого теста. Только не берите 18650 со встроенной защитой, так как они ограничивают ток, а пусковой ток и рабочий шуруповерта превышает его в разы.

Но аккумуляторы куплены и я продолжаю переделка своего шуруповерта на Li-ion источник питания. И нашим следующим шагом это защита элементов питания.

Контроллер заряда на 4 ячейки

Это реальное фото схемы, здесь не хватает нескольких элементов, я заказывал у 2-х разных продавцов, отсутствие этих элементов в обоих случаях.

— Нестеров Кирилл

В двух словах, данная схема нужна для защиты 4-ёх Li-ion ячеек собранных в один элемент от низкого разряда, перезаряда, высоких токов нагрузки. Собственно это можно понять из технических характеристик:

  • Li-ion схема защиты на 4s (4 ячейки)
  • Рабочие температуры: -40
+85 градусов
  • Размер модуля (мм): 50*22*4
  • Защита от высокого напряжения элемента 4,15 ± 0,05 Вольт
  • Защита от высокого напряжения на элементе 4,25 ± 0,025 Вольт
  • Защита от разряда 2,50 ± 0.08 Вольт
  • При разряда поднимает напряжение 3,00 ± 0,1 Вольт
  • Ток перегрузки: 20-30 Ампер
  • Номинальный ток: 15 Aмпер. Естественное охлаждение 10 Ампер, добавить теплоотвод при 15A а, максимальный мгновенная ток 30A)
  • К сожалению я не имею возможности проверить эти характеристики на соответствие, одно знаю точно, схема проверена мною лично в полевых условиях и проблем не наблюдалось.

    Схема включения:

    Схема взята у китайского продавца, на стрелке написано по китайски:

    ????/????????

    ?0?????????.

    Автоматически активируется опубликовал 0 Ом резистор.

    Номера активируется автоматически, когда удаляется 0 Ом резистор.

    — автор не известен Эта же плата может заряжать и 3 ячейки / банки по включенной ниже схеме:

    Внимание!

    На 2-ух фото неверно распаян 5 пиновый коннектор, его я взял со старой платы ИБП (источник бесперебойного питания). Точное название этого разъема xh-5p 2,54 мм эти разъемы не дорогие, легко можно найти на Aliexpress или ebay.

    Как сказано первый раз, я не верно распаял разъем xh-5p, точнее перепутал боковые провода + и - (красный и черный соответственно), на плате немного нагревались элементы, при этом на выходе было 16 Вольт, так он пролежал несколько часов, разрядив батарею всего на 200-300 мА. Перепаяв верно выводы, схема перестала греться на выходе все те же 16 Вольт. Зарядка iMax B6 в режиме зарядки без балансировки успешно зарядила аккумулятор через плату.

    Для 5 контактного разъема допустимо использовать тонкие провода, все зависит от вашего будущего тока заряда. Другое дело основные выводы, для подключения нагрузки (P- и P+), не скупитесь на толстые медные провода, в моем случае это 2 проводника по 1,5 мм? каждый (проводники многожильные, так как они должны легко гнуться), ведь они должны выдерживать токи 20-30 Ампер.

    DC-DC преобразователь

    Тут все просто DC-DC LM2596 Step-down Adjustable Power Supply Module CC-CV LED Driver, ранее я его использовал в личных целях, как стабилизатор.

    Характеристики:

    В процессе наполнения. так как провожу тестирование штатного зарядного устройства на совместимость с новым Li-ion аккумулятором.

    Монтаж в штатный корпус

    Вот я и добрался до замены начинки штатного аккумулятора шуруповерта Makita. Раскручиваем его корпус и вынимаем блок Ni-Cd ячеек, самое сложное это оторвать приваренные контакты от клемм, и тем самым не сломать хрупкий пластик, что у меня и не получилось, поэтому пришлось использовать супер клей.

    Отсоединять термозащиту и защиту от высоких токов я не стал, ровно как и снимать их контакты с пластмассы. Соединение произвел сразу, тут подпаиваем только разъемы контактов (P- и P+), так как остальные припаиваем к разъемам, для удобства дальнейшего обслуживания.

    Так как разъемы ставились на Ni-Cd банки, пришлось зафиксировать их в крышке тем же супер клеем:

    Через несколько минут, размещаем аккумулятор на дне корпуса, соединяем клеммы с платой зашиты и небольшой маленький штрих - кусок поролоновой губки, которая позволяет избежать дребезг при вибрации нашего инструмента.

    Таким образом замена аккумуляторов в шуруповерте занимает не более одного часа. Вес готового блока составил 225 грамм против оригинального Ni-Cd весом в 610 грамм, теперь работать с инструментом стало не просто без усталости а даже не привычно. Меня расстроил тот факт, что за не эти деньги мы получаем всего 1000 мАч, а не 2600 мАч если бы использовались оригинальные аккумуляторы 18650 фирмы Samsung. Время работы от одного заряда нереально долгое, на столько и самому не верится!

    В процессе наполнения. так как провожу тестирование штатного зарядного устройства на совместимость с новым Li-ion аккумулятором.

    По материалам сайта: http://kirill1985.ru