Сколько аккумуляторов 18650 нужно для 12в шуруповерта: 403 — Доступ запрещён – Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 12в

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 12в

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 12в на примере Интерскол Да-12ЭР-02

Что мы имеем: старый шуруповерт Интерскол Да-12ЭР-02 вполне бодро работающий, но с умершими аккумуляторами.
Наша цель: заменить старые аккумуляторы Ni-Cd на новые li-ion

Содержание

Для переделки по моему варианту нам понадобиться:

  • - шуруповерт Интерскол Да-12ЭР-02 )))
  • - паяльник от 60W т.к. менее мощным не пропаяешь
  • - мультиметр (тестер)
  • - «кислота паяльная» - вариаций их много, берем с кисточкой

Батарея:
  • литиевые аккумуляторы 18650, например берем батареи уже с хвостиками. Батареи нам нужны высокоамперные читать.
  • плата защиты с балансиром 3S 40A 12.6V 40A lithium battery protection board
  • провода короткие, но толстые сечение от 1,5
  • двухсторонний скотч
  • толстая широкая относительно мягкая прокладка 1.5- 2см

Зарядное устройство (можно не переделывать):
  • - понижающий DC-DC преобразователь напряжения (XL4015). Статья об этих преобразователях читать
  • - макетная плата, например. Нам нужна толстенькая плата.
  • - 4 диода от 100в 3А либо готовый диодный мост, я использовал смотреть. Либо это возьмется с оригинальной платы зарядки.
  • - конденсатор от 470мкф 35В. Либо это возьмется с оригинальной платы зарядки.
  • - два светодиода разного цвета 5мм.
  • - термоклей
  • - провода различной длины и сечения.
  • - сверла 2мм

Меры предосторожности:
  • - при работе с аккумуляторами надо быть предельно осторожными не допуская замыкания их, в момент замыкания в месте контакта возникаю огромные токи, что могут привести к ожогам, повреждению глаз, взрывам и пожарам. А так же выхода из стоя всех комплектующих.
  • - при работе с кислотой необходимо быть предельно осторожными т.к. она может попасть в глаза на кожу и т.д. последствия могут быть очень печальными.
  • - производить работы только на отключенном оборудовании от сети питания 220в. Необходимо так же учитывать, что в схемах питания используются конденсаторы, что накапливают заряд и когда вы отключили прибор от сети, это не означает, что плата обесточена…

Поехали:

Если у вас что-то нет из перечисленного списка выше, то лучше не приступать к работам т.к. гемора вы себе создадите больше, чем сделаете работ.
Сборка новой батареи (3шт. 18650):

Предисловие

Можно использовать и 6шт. 18650, что увеличит нашу емкость батареи в два раза, но потребует больший ток заряда, что потребует отказаться от родного блока питания без переделок, и наша зарядка будет длиться ооооооооочнь долго.

Хочу обратить ваше внимание и это очень важно, батарейки на фото не подходят для нашей задачи, это мой косяк, я купил не подумав. Берите исключительно высокоамперные батареи. Но т.к. вариантов у меня не было, я делал на них.

Почему нам нужны высокоамперные батареи – литиевые батареи рассчитаны на использование в определенных условиях заряда разряда, те что на фото допускают их разрежать токами 2С т.е. в данном случае это около 6А.шуруповерт в момент старта потребляет ток от 15А до 25А и при постоянной нагрузке около 10А. Как мы видим мы превысили требования производителя. Высокоамперные батареи рассчитаны на более высокие токи разряда от 10А, что гарантируем нам более долгий срок службы, а так же меньше сюрпризов в будущем от неправильной эксплуатации. О таких батарейках почитайте: читать

Плата с защитой и балансировкой – позволит нам эксплуатировать литиевые аккумуляторы в тех пределах, что рекомендуют производители. Она защитит наши батареи от глубокого разряда, а так же от перезаряда, что для литиевых батарей очень критично и нарушения этого пункта приведет к очень быстрой деградации батареи т.е. потери своей емкости. Так же данная плата имеет схему балансировки, которая призвана уравнивать заряд на каждой ячейки батареи. Наши батареи имеют последовательное соединение, что в ходе эксплуатации приведет к их неравномерному заряду читать, что приведет к см.п.1, но данная плата позволит устранить этот эффект. Представленная плата, модернизированная по просьбе трудящихся и самовосстанавливается при срабатывании защиты.

Сборка:

Внимание! Работа с батареями требует осторожного обращения. Перед началом работ надо уровнять/зарядить все батареи.

Батареи мы используем с уже приваренными хвостиками. Первым делом снимаем защиту с хвостиков, дальше нам надо залудить концы. Залудить без использования кислоты (осторожно) вам не получиться так, что берем кислоту, паяльник и припой и лудим. Лудим с двух концов. Кислоту наносим тонким слоем, этого вполне достаточно в противном случае вы получите брызги в разные стороны.

Если вы купили кислоту без кисточки, то можно перелить ее в тюбик от лака для ногтей или же можно использовать, одноразовый шприц, где вы выдавливаете каплю и тут же ее назад втягиваете, оставляю тонкую пленку. Так же нам надо залудить плюсы первых двух батарей, в данных местах у нас будет производиться соединение батарей между собой.

Внимание! Нам ни в коем случае не стоит допустить перегрев батареи, поэтому берем 60W паяльник или больше мощности и очень быстро лудим плюсовой контакт, припой делам с небольшой горочкой. Паяльник меньшей мощности не позволит вам добиться этих условий вплоть до того, что вы не сможете залудить в принципе и перегреете батарею.

После как вы все залудили, спаиваем последовательно батареи см .рис. На одной из батарей язычок повернут в обратную сторону. Спайку также производим мощным паяльником, просто приложив язычок и прижав жалом паяльника. Вот что должно у нас получиться.

Последовательное соединения литиевых батарей сторона 1 Последовательное соединения литиевых батарей сторона 2

Теперь фиксируем все изолентой или это можно сделать заранее перед пайкой. Клеем двухсторонний скотч для фиксации платы.

Скрепление изолентой литиевых батарей

Приступаем к припайке батарей к плате.

Внимание! Припаивать надо последовательно от площадки 0в до 12.6в т.е. вначале припаиваем к 0, потом к 4,2, далее 8,4 и т.д.

Результат: Припайка платы защиты

Разбираем родную батарею. Вытаскиваем старые батареи (Осторожно).

Внимание! Если мы будем использовать родную зарядку, то припаянный температурный датчик необходимо оставить, либо сделать перемычку с минуса на центральный штырь.

Разбираем корпус батареи
Разбираем корпус батареи

Откусываем черную штуку и припаиваемся. Провода нам нужны толстые т.к. токи у нас будут до 25А периодами и более , что при тонких проводах может привести к их возгоранию, а так же мы будем иметь потерю в мощности. Батареи аккуратно уберем в сторону.

Припаиваемся к контактам

Внимание! Использования паролонки не есть хорошо, горючий материал, что может привести к возгоранию, но лучше я ничего не придумал.

Теперь нам нужно найти толстую, широкую относительно мягкую прокладку 1.5- 2см. Я ее оторвал от упаковки некого гаджета. Вырезам по размерам корпуса и кладем ее на дно, клеем двусторонний скотч и приклеиваем батарейки. Фиксируем ту чёрную штуку, торчащий конец должен быть такой длины, чтоб упирался в наши батарейки и давал закрыть корпус с неким натягом. Не перепутайте полярность!

Размещение батарей в корпусе
Фиксация проводов паралонкой

В данном случае, коричневый провод у меня минус, а черный плюс. Коричневый на порядок толще, черного.

Обрезаем провода делая их как можно короче, дабы не терять ток на потерях, но надо учитывать, что нам надо еще припаяется к плате. Припаиваемся и собираем корпус, батарея готова.

Использовать готовую батарею можно с имеющимся зарядным устройством, но:
  • - есть жалобы на то, что корпус будет очень сильно греться, что многие опасаются. Но в конструкции зарядного устройства используется трансформатор и нагрев для него это нормальное явление. В моих экспериментах при токе 1А он грелся до 60С. В конструкции не предусмотрена система ограничения по току так, что ток в системе может быть в разы выше и нагрев выше. В тоже время теперь нам требуется больше времени на заряд батарей.
  • - в конструкции зарядного устройства присутствует система ограничения времени заряда и составляет она один час. Т.е. нам придется передергивать батарею для ее полного заряда.
  • - тяжко будет использовать родную зарядку, если мы решили использовать 6 элементов 18650 т.к. максимальный ток выдаваемый по заявлению производителя должен быть 1.8А . Т.е. длительное использование на токах более этого значения может привести к неизвестным последствиям. Для 3х элементов емкостью 3000мАч и рекомендуемым током заряда от 0,5С -1С (1.5А – 3А) мы укладываемся в параметры зарядника. Для 6 элементов нам надо ток заряда в два раза больше. И да, как я сказал раньше, в заряднике нет схемы ограничения тока заряда т.е. в некий промежуток времени мы будем заряжать свои батареи на приделах возможности зарядника, что терпимо для 3х, но не для 6 элементов.

В принципе это основные нюансы использования родного зарядного устройства.

О родном зарядном устройстве.

На холостом ходу ЗУ выдает нам 19-20В и ток короткого замыкание … не замерил. Производитель заявляет ток эксплуатации 1,8А.

Схема ЗУ SD-C804S найденного на просторах интернета. Схема ЗУ SD-C804S

Схема имеет, на мой взгляд, ряд некорректных обозначений, но не суть. В схеме нет узлов, которые бы следили и ограничивали бы ток заряда. Но есть схема слежения за напряжением выполнения на микросхеме U1 (

не факт, подтвердить работоспособность этого узла не получилось), а так же узел ограничения времени заряда выполненной на микросхеме U2.

Что нам мешает: мешает нам схема ограничения по времени заряда, но ее можно просто отключить, в остальном как бы все устраивает. Но, мне не удалось заставить ЗУ показывать окончания заряда. Включив родную батарею на заряд, загорелся индикатор заряда, но разорвав цепь на аккумуляторе т.е. мы получили на выходе напряжение питания, индикатор так и не погас, а должен был, если окончание заряда регулируется по напряжению на батареи ( я не спец в электроники и понять как это полностью работает не могу ). А для нас это критичный момент т.к. плата защиты наших литьевых аккумуляторов при окончании заряда просто разрывает цепь.

Было много мыслей, как сделать зарядку - от модернизации текущей схемы, с автоматическим выбором какой аккумулятор вставлен старый или новый на простых элементах, до передки все на Ардуино с контролем всего и вся. Но на все это нужно много времени и сил …. Было решено не изобретать велосипед и пойти путем как все.

В качестве контроля заряда был выбран DC-DC преобразователь с контролем тока заряда на микросхеме XL4015 читать

Переделка родного зарядного устройства (жуткий колхоз):

Переделывать будем с расчетом возможности заряжать старый тип аккумуляторов.

Берем нашу китайскую плату, подключаем ее к лабораторному БП выставляем 19в, либо разбираем зарядку и цепляемся на выходы диодов.

Схема платы DC-DC  преобразователь XL4015

Крутим подстроечный резистор напряжения и выставляем напряжение на выходе 15В т.к. родные Ni-Cd батареи имеют напряжение полного заряда 1,4в-1.5в, а их у нас 10. Для новой сборки батарей этот параметр безразличен, главное больше 12.6в.

Переключаем мультиметр в режим измерения тока. Выкручиваем подстроечный резистор тока против часовой стрелки (вроде в эту сторону) до конца т.е. выставляем минимальный выходной ток. Подключаем концы мультиметра к выходу, замыкаем цепь, выставляем ток в 1А. Чем больше ток, тем быстрее будет заряжаться наша батарея, но и греться все будет больше. Не выставляете больше 1.5А от греха подальше.

Настройка платы на этом закончена.

Разбираем наше ЗУ. Для внедрения новой платы нам надо будет распаять родную плату ЗУ, убрать все кроме двух светодиодов, диодного моста, и сглаживающего конденсатора, а так же самого разъёма для батарей. Это делается потому, что новую плату мы не сможем воткнуть т.к. мешает обвес платы. Я решил оставить в целости оригинальную плату и сделать колхоз.

Берм макетную плату, диодный мост, конденсатор, два светодиода либо выпаиваем все это с родной платы. Так же выпаиваем контактные разъёмы.

Схема подключения

Далее нам надо на макетке собрать см. рис. (как смог) то, что обведено черной линией.

Припайка к площадкам светодиода преобразователя XL4015 Припайка к площадкам светодиода преобразователя XL4015

И запаять наши светодиоды как на рисунке. Коричневый это у нас минус, а оранжевый это плюс (провода какие были). Чтоб у нас не отламывалось провода в месте пайки, мы их зальем термоклеем. Все запаиваем по схеме. Не перепутайте полярность конденсатора и всех подключений. Светодиоды в корпусе крепим на термоклей.

В результате имеем вот такой колхоз. Сборка корпуса ЗУ Сборка корпуса ЗУ Сборка корпуса ЗУ

Теперь все проверяем, собираем и пользуемся. У меня защита с данной платой не срабатывает от нажатия, но рукой, возможно, заставить ее сработать. Лампа заряда выключиться когда ток заряда будет меньше 10% от установленного т.е. менее 0.1А

Выбор li-ion аккумулятора 18650 для шуруповерта

В интернете очень много статей и видео на тему - какие же li-ion аккумуляторы формата 18650 подходят для переделки шуруповерта на li-ion. Информация очень противоречивая, а местами даже не совсем верная. Попробуем разобраться в этой теме, опираясь исключительно на официальные характеристики самых популярных моделей высокотоковых аккумуляторов и данные тестирования аккумуляторов большими токами.

Аккумулятор для шуруповерта

Защищенный или незащищенный аккумулятор

Li-ion аккумуляторы бывают защищенными и незащищенными. В аккумуляторах с защитой строена специальна плата защиты, которая выполняет следующие функции:

  • защищает от переразряда ниже 3 Вольт;
  • защищает от перезаряда выше 4,2 Вольт;
  • защищает от короткого замыкания;

Защищенный аккумулятор 18650

Плата защиты срабатывает при токах 6-10 Ампер. При превышении тока уставки плата защиты отключает аккумулятор. Но в шуруповерте токи аккумуляторов в режиме нагрузки намного больше 10 Ампер и достигают величин 50-60 Ампер и даже более. Если использовать аккумуляторы 18650 с защитой, то плата защиты будет постоянно отключать аккумулятор под высокой нагрузкой, например, при завертывании длинного самореза в толстую доску.

Поэтому, в шуруповерте можно использовать только незащищенные li-ion  аккумуляторы, в которых не установлена плата защиты.

Аккумулятор 18650 для шуруповерта должен быть высокотоковым

Все li-ion аккумуляторы 18650 делятся на два типа: высокотоковые и невысокотоковые. Высокотоковый аккумулятор способен выдавать более 10 Ампер без вреда для аккумулятора. Невысокотоковые аккумуляторы просто не предназначены для работы под нагрузкой с током более 10 Ампер. Они могут выдать такой ток, но при работе с такой нагрузкой аккумулятор очень быстро выходит из строя (снижается емкость, возрастает внутреннее сопротивление, начинается чрезмерный нагрев аккумулятора). Также у невысокотоковых аккумуляторов при работе с большими токами нагрузки напряжение просаживается гораздо сильнее, чем у высокотоковых моделей.

Таким образом, в шуруповерте должны применяться только высокотоковые модели аккумуляторов. Причем, чем на больший ток будут рассчитаны аккумуляторы, тем лучше.

На какой ток должен быть рассчитан аккумулятор

Аккумуляторный шуруповерт при работе на холостом ходу потребляет немного, примерно 1-2 Ампера. При работе под нагрузкой ток аккумулятора шуруповерта достигает 10-20 Ампер у шуруповертов небольшой мощности и до 40-50 Ампер у мощных профессиональных моделей. Причем в момент срабатывания "трещотки" у мощных шуруповертов ток может кратковременно достигать значений 60-80 Ампер. Но шуруповерт работает в повторно-кратковременном режиме, т.е. несколько секунд работа под нагрузкой, потом идет пауза (5 секунд закручиваем саморез, потом 5-10 секунд перерыв). Соответственно, аккумулятор шуруповерта работает в таком же режиме. Поэтому аккумуляторы в шуруповерте должны спокойно выдерживать  примерно до 60-80 Ампер в кратковременном режиме. Для бытовых шуруповертов небольшой мощности это значение можно уменьшить до 30-40 Ампер.

Некоторый запас по токоотдаче аккумуляторов необходим еще и для того, чтобы аккумуляторы в шуруповерте прожили дольше. Т.к. даже кратковременные нагрузки на пределе допустимых все равно снижают ресурс li-ion аккумуляторов. Некоторые модели li-ion высокотоковых аккумуляторов могут выдавать до 80-100 Ампер кратковременно. В долговременном режиме допустимые токи даже для самых высокотоковых моделей аккумуляторов, конечно, значительно меньше. Но нас в большей степени интересуют допустимая токоотдача именно в кратковременном режиме.

Максимальный ток заряда аккумулятора

Зарядные устройства для шуруповертов производят заряд аккумуляторов как правило током от 1,5 до 3 Ампер. Соответственно, аккумуляторы должны переносить заряд такими токами без последствий. Если заряжать аккумулятор током величиной большей, чем допускается, то аккумулятор будет сильно перегреваться и его характеристики очень быстро ухудшатся.

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление аккумулятора должно быть по-возможности минимальным. Чем больше будет внутреннее сопротивление аккумулятора, тем сильнее будет просаживаться напряжение под нагрузкой. А сильная просадка напряжения ведет к снижению мощности шуруповерта.

Li-ion аккумулятор какого производителя выбрать

Цилиндрические Li-ion аккумуляторы размера 18650 (и других размеров) на сегодняшний день выпускают всего пять производителей:

  • LG (LG Chem)
  • Samsung (Samsung SDI и Samsung SDIEM)
  • Panasonic
  • Sanyo
  • Murata
  • Sony *

Следует отметить, что концерн Sony в 2017 году продал свои несколько заводов по производству li-ion аккумуляторов Японскому концерну Murata. Поэтому в настоящее время новых аккумуляторов под брендом Sony больше нет, они теперь выпускаются под брендом Murata.

Кроме этих производителей li-ion аккумуляторы выпускает еще буквально пара заводов в Китае под своими локальными брендами. Но качество их продукции значительно ниже, а высокотоковых моделей аккумуляторов с приемлемыми параметрами просто не существует. Поэтому этих производителей мы рассматривать не будем.

Все вышеперечисленные производители выпускают li-ion аккумуляторы очень хорошего качества. Параметры аккумуляторов всегда соответствуют заявленным. Поэтому можно выбирать подходящие модели любого бренда - качество будет на высоте.

Теперь подробно рассмотрим характеристики самых популярных моделей высокотоковых аккумуляторов, чтобы понять какие модели подойдут для шуруповерта. Будем рассматривать только модели с емкостью 2500-3000mAh, т.к. при использовании аккумуляторов меньшей емкости уменьшится время автономной работы шуруповерта, а этого нам бы не хотелось.

Samsung INR18650-25R

Аккумулятор Samsung INR18650-25R

Модель Samsung INR18650-25R обладает емкостью 2500mAh и длительным допустимым током в 20 Ампер (импульсный ток для данного аккумулятора выше). Внутреннее сопротивление Samsung INR18650-25R обычно составляет 11-14 мОм.

Стандартный ток заряда для этой модели 1,25 Ампер, ток ускоренного заряда - 4 Ампера. 

Таким образом, аккумулятор Samsung INR18650-25R подходит для использования в шуруповерте. Стоимость этой модели значительно ниже других моделей высокотоковых аккумуляторов, поэтому эти аккумуляторы наиболее часто используются в переделке шуруповертов на li-ion аккумуляторы.

Но необходимо отметить тот факт, что вследствие сильной популярности этого аккумулятора, эту модель очень часто подделывают. Например, на Алиэкспресс практически невозможно купить оригинальный аккумулятор Samsung INR18650-25R. Что продается под видом этой модели на Алиэкспресс - вы можете почитать в этой статье. Обратите внимание, как ведет себя подделка под большими токами.

Samsung INR18650-25S

Аккумулятор Samsung INR18650-25S

Аккумулятор Samsung INR18650-25S относительно новая модель, которая появилась в конце 2019 года (обзор этого аккумулятора). Аккумулятор обладает емкостью 2500mAh и максимально допустимым долговременным током 35 ампер. Внутреннее сопротивление аккумулятора обычно находится в районе 8,6-9,1 мОм. Стандартный ток заряда для этой модели 1,25 Ампер, ток ускоренного заряда - 4 Ампера. 

Аккумулятор Samsung INR18650-25S подходит для использования в шуруповерте. Стоимость этой модели выше Samsung INR18650-25R и находится на уровне аккумулятора VTC5A.

Samsung INR18650-30Q

Аккумулятор Samsung INR18650-30Q

Аккумулятор Samsung INR18650-30Q имеет емкость 3000mAh и допустимый ток в длительном режиме 15 Ампер. Внутреннее сопротивление Samsung INR18650-30Q обычно составляет 12-14 мОм. Допустимых значений токоотдачи аккумулятора в кратковременном режиме производитель не приводит, а значит не допускается работа данного аккумулятора при токах, превышающих допустимое значение для длительного режима. Значение в 15 Ампер для шуруповерта очень мало.

Стандартный ток заряда для этой модели 1,5 Ампер, ток ускоренного заряда - 4 Ампера. 

Конечно аккумулятор Samsung INR18650-30Q сможет выдать 30 и 40 Ампер и даже, наверное, больше. Но после работы с такой нагрузкой характеристики аккумулятора начнут снижаться. В таком режиме работы аккумулятор долго не проживет.

Аккумулятор Samsung INR18650-3Q не подходит для использования в шуруповерте.

LG HG2

Аккумулятор LG HG2

Модель LG HG2 обладает очень хорошей емкостью 3000mAh и допустимым длительным током 20 Ампер. Допустимых значений токоотдачи аккумулятора в кратковременном режиме LG не приводит, а значит не допускается работа данного аккумулятора при токах более 20 Ампер. Внутреннее сопротивление аккумуляторов LG HG2 обычно составляет 13-15 мОм, что немного выше других высокотоковых аккумуляторов.

Стандартный ток заряда для этой модели 1,5 Ампер, ток ускоренного заряда - 4 Ампера. 

Аккумулятор LG HG2 не подходит для использования в шуруповерте.

Аккумуляторы Sony/Murata серии VTC (VTC5, VTC5A, VTC6)

Li-ion аккумуляторы Sony всегда стояли несколько особняком от аккумуляторов других производителей. Sony  сосредоточилась на разработке и производстве именно высокотоковых моделей, что у нее получилось выше всяких похвал. В середине 2017 года концерн Sony продал производство аккумуляторов японскому концерну Murata. И теперь аккумуляторы широко известной серии VTC (и других серий) производятся под маркой Murata.

Самая популярная серия высокотоковых аккумуляторов VTC представлена моделями VTC4, VTC5, VTC5A и VTC6. Аккумулятор VTC4 мы рассматривать не будем, т.к. он обладает небольшой емкостью, а именно всего 2000mAh.

Аккумуляторы Murata серии VTC

VTC5

Аккумулятор VTC5 имеет емкость 2500mAh. В качестве допустимого тока в длительном режиме производитель указывает два значения: 20 Ампер без контроля температуры аккумулятора и 30 Ампер, если температура аккумулятора контролируется (не выше 80 градусов). В кратковременном режиме аккумулятор может работать при следующих токах нагрузки:

  • 60 Ампер при цикле не более 15 секунд
  • 80 Ампер при цикле не более 11 секунд
  • 100 Ампер при цикле не более 4 секунд

Очень хорошие показатели по допустимой токоотдаче.

Стандартный ток заряда VTC5 составляет 4 Ампера.

VTC5A

VTC5A - усовершенствованная модель VTC5. Аккумулятор VTC5A также имеет емкость 2500mAh, но допустимые токи немного повыше. Длительно допустимый ток: 15 Ампер без контроля температуры аккумулятора и 30 Ампер, если температура аккумулятора контролируется (не выше 80 градусов). В кратковременном режиме аккумулятор может работать при следующих токах нагрузки:

  • 60 Ампер при цикле не более 26 секунд
  • 80 Ампер при цикле не более 14 секунд
  • 100 Ампер при цикле не более 6,7 секунд

Продолжительность работы аккумулятора VTC5A в кратковременном режиме при высоких токах больше, чем у модели VTC5.

Стандартный ток заряда VTC5A составляет 6 Ампер. Очень хороший показатель. Это значит, что зарядку высокими токами этот аккумулятор переносит очень хорошо.

VTC6

VTC6 по сравнению с VTC5/VTC5A обладает большей емкостью, но немного меньшими показателями по допустимой токоотдаче. Аккумулятор VTC6 имеет емкость 3000mAh. Длительно допустимый ток: 30 Ампер без контроля температуры аккумулятора и 35 Ампер, если температура аккумулятора контролируется (не выше 80 градусов). В кратковременном режиме аккумулятор может работать при следующих токах нагрузки:

  • 40 Ампер при цикле не более 40 секунд
  • 55 Ампер при цикле не более 19 секунд
  • 80 Ампер при цикле не более 6 секунд

Чтобы обеспечить емкость в 3000mAh производителю пришлось немного пожертвовать величиной допустимой токоотдачи. Но все равно показатели по допустимому току находятся на высоком уровне.

Стандартный ток заряда VTC6 составляет 6 Ампер. Очень хороший показатель, как и у модели VTC5A.

Таким образом аккумуляторы Sony/Murata VTC5, VTC5A и VTC6 подходят для использования в шуруповертах.

Результаты тестирования аккумуляторов VTC5, VTC5A, VTC6 и Samsung INR18650-25R

Чтобы сравнить между собой эти четыре модели аккумуляторов, мы провели их сравнительное тестирование при разряде токами 10, 20 и 30 Ампер. Полученные данные позволяют сравнить между собой эти модели по просадке напряжения под нагрузкой, а также сравнить фактическую емкость аккумуляторов. На основании этих данных вы сможете выбрать для себя оптимальный аккумулятор для шуруповерта в соответствии с вашими задачами. Кому-то важно мощность, а кому-то продолжительность автономной работы.

Разряд током 10 Ампер

Разряд аккумуляторов током 10 Ампер

Режим работы с током нагрузки 10 Ампер, это режим небольшой нагрузки для шуруповерта. При такой относительно небольшой нагрузке разница в просадке напряжения между всеми моделями невелика.

Разряд током 20 Ампер

Разряд аккумуляторов током 20 Ампер

Ток нагрузки 20 Ампер - это уже режим работы шуруповерта со средней нагрузкой.  У VTC5 просадка напряжения ожидаемо немного побольше, чем у VTC5A, но фактическая емкость при такой нагрузке у VTC5 больше VTC5A на 146mAh. Аккумулятор VTC6 в начале теста немного проигрывает VTC5A и Samsung INR18650-25S по просадке напряжения, но уже после 1200mAh напряжение на VTC6 остается выше, чем у VTC5A и Samsung INR18650-25S - это следствие высокой емкости аккумулятора VTC6. Аккумулятор VTC6 также показывает меньшую просадку напряжения, чем VTC5 на протяжении всего цикла разряда (за исключением самого начала теста).

Также следует обратить внимание, что аккумуляторы Samsung INR18650-25R, Murata VTC5 и VTC6 в конце разряда нагрелись до 82-87 градусов, в то время как VTC5A и Samsung INR18650-25S всего до 71 градуса.

Разряд током 30 Ампер

Разряд током 30 Ампер - это уже условия работы аккумуляторов в профессиональных шуруповертах высокой мощности.

В разряде током 30 Ампер полноценное участие приняли только две модели - Murata VTC5A и Samsung INR18650-2S. Аккумуляторы VTC5, VTC6 и Samsung INR18650-25R нагрелись до предельных 85-90 градусов уже примерно на середине теста. Но это и предсказуемо - все же эти модели рассчитаны на немного меньший ток, а значит и меньшую мощность. Графики разрядом и просадка напряжения у Samsing INR18650-25S и VTC5A отличаются незначительно. Но следует отметить, что VTC5A в конце разряда нагрелся до 89 градусов, а Samsung INR18650-25S всего до 80. Разница в 9 градусов на таком большом токе - это существенно.

Разряд аккумуляторов током 30 Ампер

Почему не рекомендуется использовать другие модели аккумуляторов

Многие, кто не совсем внимательно прочитал статью, спросят - почему же нельзя применять некоторые другие модели высокотоковых аккумуляторов, ведь часто люди ставят в шуруповерты, например, Samsung INR18650-30Q или LG HG2?

Данные аккумуляторы не рассчитаны на кратковременную нагрузку токами, превышающими 15 и 20 Ампер, соответственно. С этими аккумуляторами шуруповерт будет работать и даже первое время с довольно неплохой мощностью, но аккумуляторы выйдут из строя значительно быстрее, чем "правильные" модели. Недаром в штатных аккумуляторах именитых производителей шуруповертов (откровенный "Китай" во внимание не берем) вы никогда не найдете ни Samsung INR18650-30Q ни LG HG2. Производители ставят как раз те аккумуляторы, которые мы советуем использовать. В старых шуруповертах можно обнаружить еще такие аккумуляторы, как Samsung INR18650-15Q, Sony VTC3 или Sony VTC4.

Где покупать li-ion аккумуляторы для шуруповерта?

Советуем покупать li-ion аккумуляторы только в проверенных магазинах, которые дорожат репутацией. Очень многие заказывают аккумуляторы на Али Экспресс, но шанс купить там оригинальный аккумулятор, характеристики которого будут соответствовать заявленным, стремится к нулю. Периодически мы покупаем аккумуляторы на Али, чтобы быть в курсе подделок. Некоторые наши обзоры вы можете увидеть по ссылкам ниже:

Выводы

Если у вас бытовой шуруповерт небольшой мощности и вы им пользуетесь всего пару раз в год, чтобы вкрутить десяток-другой саморезов и при этом высоких нагрузок не предполагается, то оптимальным выбором будет аккумулятор Samsung INR18650-25R. Это самая бюджетная модель аккумулятора. В указанных условиях работы этот аккумулятор обеспечит приемлемую производительность и мощность при невысокой цене.

Если у вас профессиональная модель шуруповерта средней или высокой мощности и пользуетесь вы шуруповертом часто, причем периодически нагружаете инструмент по полной, то ваш выбор Murata VTC5A или Samsung INR18650-25S. Если вы хотите немного сэкономить потеряв в мощности совсем немного, то выбирайте аккумулятор Murata VTC5.

Если для вас шуруповерт - это самый необходимый инструмент в вашей ежедневной работе и он постоянно работает на максимальной мощности, то лучшим выбором будет аккумулятор Samsung INR18650-25S. За счет немного меньшего внутреннего сопротивления и меньшего нагрева по сравнению с VTC5A - он проживет в вашей батарее дольше всего и обеспечит самую высокую мощность.

Аккумулятор Murata VTC6 имеет самую высокую стоимость и самую большую емкость. Но все же для шуруповертов высокой мощности мы его не рекомендуем, т.к. он имеет не самое низкое внутреннее сопротивление и довольно сильно греется на высоких нагрузках.

Стоимость этих аккумуляторов в порядке убывания цены следующая: Murata VTC6, VTC5A, Samsung INR18650-25S, VTC5, Samsung INR18650-25R.

Переделка шуруповертов на литиевые аккумуляторы 18650 - схемы и инструкции

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.

Переделка

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.

Отвертка Макита 9,6 В

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.

Наглядно соединение ЗУ и АКБ

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.

Комплектация:

  • 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.

РСМ модуль

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

Схема переделки 12 в шуруповерта Хитачи

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.

Контроллер АКБ 14,8 V, 30 A

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.

Схема подключения 4х18650 3,7 В

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.

Сохранение контактов от старой батареи

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

Li-ion АКБ

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

переделка зарядного устройства для литиевых аккумуляторов 18, 12 вольт своими руками

Для того чтобы переделать шуруповерт на литиевый аккумулятор, потребуется сам агрегат, батареи и нехитрый арсенал инструментов. Целесообразность трансформации вызвана эксплуатационными характеристиками литий–ионных моделей.

Их электрическая плотность существенно превосходит показатели никель–кадмиевых батарей. Отмечается меньший вес и большая продолжительность работы. Вдобавок Li-Ion аккумуляторы лишены такого недостатка Ni-Mh аналогов как эффект памяти. Соответственно их зарядка может осуществляться в любое время, независимо от действующего уровня.

Но батареи Li-Ion хуже работают в холодную погоду. Уже при температуре 10 С они начинают быстро разряжаться. Если работа по преимуществу идет на открытом пространстве, то лучше обойтись без трансформации. При наличии базовых навыков произвести замену шуруповерта на литиевые аккумуляторы можно своими руками.

Особенности переделки

В большинстве моделей, по крайней мере «Интерскол», «Макита», «Хитачи» представлены универсальные механизмы. Это означает, что зарядник предназначен для питания батарей Ni-Mh и Li-Ion типа.

Особенности связаны с мощностью аккумуляторов. Новые и заменяемые изделия должны соответствовать друг другу. В противном случае возникнет сбой или разрыв цепи, о чем сигнализирует индикатор. При перегрузках или разрыве одновременно мигают красная и зеленая лампочка.

В ситуации, когда зарядное устройство не универсальное, ему потребуется переделка, также как и блоку питания. Процесс зависит от типа ЗУ и производителя, подразумевая практически полное выпаивание элементов платы, установку конденсатора, резисторов и их последующую настройку.

Наряду с этим существует универсальный способ трансформации ЗУ. Он связан с использованием платы BMS, стабилизирующей входное напряжение и ток. На рынке она имеет обозначение DC-DC StepDown, а непосредственно на плате присутствуют подстроечные резисторы. Модуль впаивают в схему зарядного устройства, используя соединения P+ и P- на плате и старые клеммы зарядки.

Переделка на литиевые аккумуляторы 12 вольт

Приведенный выше способ применяется для всех аккумуляторов. Вольтаж определяется параметрами блока питания. Отличия связаны с количеством батарей. Основная масса руководств по трансформации относится к 14 В агрегатам, где для замены используют 4 литиевых батареи 18650. Для 12 В устройства такого количества многовато. Здесь будет достаточно 3-х батарей 18650.

Переделка на литиевые аккумуляторы 18 вольт

Аналогичный подход применяется к 18 вольтовым изделиям. Здесь отличия, также связаны с численностью аккумуляторов. Батарея состоит из 5 единиц 18650, что обеспечивает ей сверх эффективную работу. Если процесс работы слишком интенсивен, шуруповерт даже отдает горелым. Поэтому впоследствии 5-й аккумулятор нередко удаляют.

Необходимые компоненты для переделки

Предварительно необходимо подобрать компоненты, которые помогут трансформировать шуруповерт. Состав определяется особенностями процесса, а именно пайкой, использованием специальных кассет либо точечной сварки. Кассеты применять не рекомендуется в виду их уязвимости к воздействию тока. В остальном список включает:

  • аккумуляторы Li-ion18650;
  • защитная плата или модуль, обеспечивающий равномерную нагрузку при зарядке;
  • аппарат контактной сварки. Он предпочтительнее пайки, поскольку литиевые батареи чувствительны к нагреву и могут выйти из строя;
  • провода сечением 0,75 мм², 1,5 мм², 2,5 мм²;
  • термоусадка;
  • отвертка;
  • дисковый нож.

Батарейка должна соответствовать мощности старых компонентов в пропорции 1/3. Т.е. литиевый элемент является полноценной заменой 3-х никель-кадмиевых батарей. Обычно используют 3 шт. Li-ion вместо 10 Ni-Mh, что слегка снизит мощность агрегата. Можно установить 4 аккумулятора, но это сократит рабочий ресурс электродвигателя.

Ключевое значение имеет показатель тока, приведенный в рабочем паспорте шуруповерта. Он колеблется в диапазоне 15-40 А, соответственно подбираются элементы со схожими параметрами отдачи. Это касается как батарей, так и защитных плат. Универсальный вариант модуль BMS на 25 А или 30 А. Нежелательно использовать аккумуляторы от старого ноутбука, поскольку на высокую нагрузку они не рассчитаны.

Как переделать

Непосредственная замена аккумуляторов в шуруповерте не зависит от емкости питающих элементов. Процесс производится в несколько этапов, начинаясь с корпусной разборки аккумулятора.

Разборка блока питания для новой зарядки

Лучше, если он имеет шурупную или заклепочную сборку. Хуже если имеет место клеевое соединение, в этом случае все делается с предельной аккуратностью.

Затем изнутри удаляются все элементы, кроме контактных пластин или клемм. Новые батареи последовательно соединяются между собой выбранным способом (пайка, точечная сварка). Последовательность является ключевым фактором успеха, обеспечивая неизменность емкости и напряжения. Для соединения подходят провода сечением 2,5 мм², способные выдержать высокое напряжение при работе.

Пайка проводов к модулю стабилизации

Аккумуляторный блок и защитная плата BMS соединяются между собой при помощи проводов. Желательно использовать сечение 1,5 и даже 2,5 мм². Непосредственная схема подключения состоит в:

  1. Соединении провода идущего на плюс к соответствующему контакту платы, обозначенному B+;
  2. Соединении провода идущего на минус к соответствующему контакту платы, обозначенному B-;
  3. Провода с остальных контактов блока подключаются к клеммам, обозначенным на плате как B1, B2, B3. Количество соединений зависит от числа аккумуляторов.

Во избежание короткого замыкания защитный модуль изолируется от аккумуляторов термоусадкой, это убережет его от контактов пайки или сварки.

Пайка проводов блока питания с модулем

На самой плате BMS есть еще 2 контакта, обозначенные P+ и P-. От них провода идут к соответствующим клеммам старой микросхемы.

Установка напряжения

На резисторах устанавливается выходное напряжение. Этот показатель на каждый элемент не должен превышать 4,2 вольт.

Размещение в корпусе

Заключительный этап состоит в сборке аккумулятора. Корпусные части тщательно вычищаются, аккумуляторный блок вставляется в полости. Учитывая меньшие размеры, его крепят к поверхности посредством клея или герметика.

К клеммам припаивают провода плюс и минус, клеммник также укладывается в корпус, следом аккуратно помещается защитная плата BMS. В конце части корпуса соединяются шурупами, скобами или клеем.

Отличие зарядного устройства от блока питания заключается в присутствии тока заряда. От него зависит уровень напряжения и соответствующие ограничения. Контроллер реагирует на перегрузку, некорректную полярность, несоответствие выходному значению. Как правило, устройство просто отключается.

Трансформация состоит в дополнении ЗУ, куда включают такой элемент как модуль BMS, с регулировкой резисторов. Остается задать нужные значения, достигнув которых заряд останавливается. Нередко при переделке зарядного устройства, зеленый индикатор не загорается. Вместо этого просто гаснет красная лампочка.

Большинство современных шуруповертов оснащается универсальными ЗУ. Они работают как на никель-кадмий, так и на литий. Приобретается готовая зарядка, но это дополнительные вложения.

Резюмируя, чтобы переделать АКБ шуруповерта на li ion 12 вольт либо 14, 18 вольт, необходим набор комплектующих, опыт работы с электрооборудованием и немного свободного времени. Целесообразно предварительно рассчитать общую стоимость вложений. Ремонт — долгая процедура, поэтому иногда проще купить новый шуруповерт, их цена сегодня не высока.

Очередная переделка шуруповерта на литий + решаем проблемы платы BMS
Давно не было обзора переделки шуруповерта на литий 🙂
Обзор посвящен в основном плате BMS, но будут ссылки и еще на некоторые мелочи, задействованные в переводе моего старого шуруповерта на литиевые батареи формата 18650.
Коротко — эту плату брать можно, после небольшого допиливания она вполне нормально работает в шуруповерте.
ЗЫ: много текста, картинки без спойлеров.

P.S. Обзор почти юбилейный на сайте — 58000-й, если верить адресной строке браузера 😉

Зачем все это

Трудится у меня уже несколько лет купленный в строймаге по дешевке безымянный двухскоростной шуруповерт на 14.4 вольта. Точнее, не прям совсем безымянный — на нем проставлена марка этого строймага, но и не какой-то именитый. На удивление живуч, до сих пор не сломался и выполняет все, что я от него требую — и сверление, и закручивание-раскручивание шурупов, и как намотчик трудится 🙂

Но вот его родные NiMH аккумуляторы так долго работать не захотели. Один из двух комплектных окончательно сдох год назад после 3 лет эксплуатации, второй в последнее время уже не жил, а существовал — полной зарядки хватало на 15-20 минут работы шуруповерта с перерывами.
Сначала я хотел обойтись малыми силами и просто заменить старые банки на такие же новые. Купил вот эти у вот этого продавца — aliexpress.com/item/Russian-seller-18-pcs-Sub-C-SC-battery-1-2V-1300mAh-Ni-Cd-NiCd-Rechargeable-Battery/32660234790.html
Они отлично работали (хотя и немного хуже родных) целых два или три месяца, после чего сдохли быстро и полностью — после полного заряда их не хватало даже на закрутить десяток шурупов. Не рекомендую брать у него аккумуляторы — хотя емкость изначально соответствовала обещанной, долго они не протянули.
И я понял, что придется все-таки заморочиться.

Ну и теперь о главном 🙂

Повыбирав на Али из предлагаемых плат BMS, остановился на обозреваемой, по ее размерам и параметрам:
  • Модель: 548604
  • Отключение по перезаряду при напряжении: 4.28+ 0.05 V (на ячейку)
  • Восстановление после отключение по перезаряду при напряжении: 4.095-4.195V (на ячейку)
  • Отключение по переразряду при напряжении: 2.55±0.08 (на ячейку)
  • Задержка отключения по перезаряду: 0.1s
  • Температурный диапазон: -30-80
  • Задержка отключения по КЗ: 100ms
  • Задержка отключения по превышению тока: 500 ms
  • Ток балансировки ячеек: 60mA
  • Рабочий ток: 30A
  • Максимальный ток (срабатывание защиты): 60A
  • Работа защиты по КЗ: самовосстановление после отключения нагрузки
  • Размеры: 45x56mm
  • Основные функции: защита от перезаряда, защита от переразряда, защита от КЗ, защита от перегрузки по току, балансировка.
Вроде все отлично подходит для задуманного, наивно думал я 🙂 Нет, чтобы почитать обзоры других BMS, а главное — комментарии к ним… Но мы же предпочитаем свои грабли, и только наступив на них, узнаем, что авторство на эти грабли уже давным давно и множество раз описано в инете 🙂

Все компоненты платы размещены на одной стороне:

Вторая сторона пустая и покрыта белой маской:

Часть, отвечающая за балансировку при заряде:

Эта часть отвечает за защиту ячеек от перезаряда/переразряда и она же отвечает за общую защиту от КЗ:

Мосфеты:

Собрано аккуратно, откровенных разводов флюса нет, вид вполне приличный. В комплекте шел хвост с разъемом, был сразу воткнут в плату. Длина проводов в этом разъеме — около 20-25 см. К сожалению, сразу его не сфотографировал.

Что еще заказал именно для этой переделки:
Аккумуляторы — aliexpress.com/item/6pcs-lot-LiitoKala-LG-HG2-18650-18650-3000mah-electronic-cigarette-Rechargeable-batteries-power-high-discharge-30A/32793701336.html
Никелевые полоски для спайки аккумуляторов: aliexpress.com/item/100pcs-lot-0-2mm-x-6mm-x-100mm-Quality-low-resistance-99-96-pure-nickel-Strip/32334231879.html (да, знаю, что можно спаять и проводами, но полосками будет занято меньше пространства и получится эстетичнее :)) Да и изначально я хотел даже собрать контактную сварку (не только для этой переделки, конечно), поэтому и заказал полоски, но лень победила и пришлось паять.

Выбрав свободный день (точнее, нагло послав все остальные дела подальше), я взялся за переделку. Для начала разобрал батарею со сдохшими китайскими аккумуляторами, выкинул аккумуляторы и тщательно замерил пространство внутри. После чего сел рисовать держатель батарей и платы в 3D-редакторе. Плату тоже пришлось нарисовать (без подробностей) чтобы примерить все в сборе. Получилось как-то так:

По задумке плата крепится сверху, одной стороной в пазы, вторая сторона зажимается накладкой, сама плата серединой лежит на выступающей плоскости, чтобы при ее прижатии она не прогибалась. Сам держатель сделан такого размера, чтобы плотно сидеть внутри корпуса батареи и не болтаться там.
Сначала подумывал сделать пружинные контакты для аккумуляторов, но отказался от этой мысли. Для больших токов это не лучший вариант, поэтому оставил в держателе вырезы для никелевых полосок, которыми аккумуляторы будут спаяны. Так же оставил вертикальные вырезы для проводов, которые должны выходить от межбаночных соединений за пределы крышки.
Поставил печататься на 3D-принтере из ABS и через несколько часов все было готово 🙂

Прикручивание всего навесного я решил не доверять шурупам и вплавил в корпус вот такие вставные гаечки М2.5:

Брал тут — aliexpress.com/item/200pcs-M2-5-x-4mm-x-OD-3-5mm-Injection-Molding-Brass-Knurled-Thread-Inserts-Nuts/32428033377.html
Отличная вещь для подобного применения! Вплавляется не спеша паяльником. Чтобы пластик не набился внутрь при вплавлении в глухие отверстия, я вкручивал в эту гайку болтик подходящей длины и грел его шляпку жалом паяльника с большой каплей олова для лучшей теплопередачи. Отверстия в пластике под эти гайки оставляются чуть меньше (на 0.1-0.2 мм) диаметра внешней гладкой (средней) части гайки. Держатся очень крепко, можно сколько угодно вкручивать-выкручивать болтики и не особо стесняться с усилием затяжки.

Для того чтобы иметь возможность побаночного контроля и, при необходимости, зарядки с внешней балансировкой, в задней стенке батареи будет торчать 5-контактный разъем, для которого я быстро накидал платку и изготовил ее на станке:


В держателе предусмотрена площадка для этой платки.

Как я уже писал, аккумуляторы я спаивал никелевыми полосками. Увы, этот метод не лишен недостатков и один из аккумуляторов возмутился таким обращением с ним настолько, что оставил на своих контактах только 0.2 вольта. Пришлось его выпаивать и паять другой, благо брал их с запасом. В остальном никаких трудностей не возникло. С помощью кислоты лудим контакты аккумулятора и нарезанные по нужной длине никелевые полоски, потом тщательно протираем ватой со спиртом (но можно и с водой) все залуженное и вокруг него, и паяем. Паяльник должен быть мощным и либо уметь очень резво реагировать на остывание жала, либо просто иметь массивное жало, которое не остынет мгновенно при контакте с массивной железкой.
Очень важно: во время пайки и при всех последующих операциях со спаянным блоком аккумуляторов нужно внимательнейшим образом следить за тем, чтобы не замкнуть какие-либо контакты аккумуляторов! Кроме того, как указал в комментариях ybxtuj, очень желательно паять их разряженными, и я абсолютно согласен с ним, так последствия будут легче если все-таки что-то замкнется. КЗ такой батареи, даже разряженной, может привести к большим неприятностям.
К трем промежуточным соединениям между аккумуляторами припаял провода — они пойдут на разъем платы BMS для контроля за банками и на внешний разъем. Забегая вперед, хочу сказать, что с этими проводами я проделал немного лишней работы — их можно не вести к разъему платы, а припаять к соответствующим контактам B1, B2 и B3. Эти контакты на самой плате соединены с контактами разъема.

Кстати, я везде использовал провода в силиконовой изоляции — совершенно не реагируют на нагрев и очень гибкие. Покупал на Ебее нескольких сечений, но точную ссылку уже не помню… Очень они мне нравятся, но есть и минус — силиконовая изоляция не слишком прочна механически и легко повреждается острыми предметами.

Примерил аккумуляторы и плату в держателе — все превосходно:

А вот для чего я оставлял запас по глубине пазов для аккумуляторов:

Это силиконовые самоклеящиеся ножки. Такие же наклеены и на дно пазов, глубина которых рассчитана так, что при закручивании крышки эти ножки прижимают с обеих сторон аккумуляторы, не давая им болтаться и при этом в силу своей упругости не оказывая существенного давления на них. Кстати, эти ножки очень хороши и в качестве именно ножек (как ни странно :)) — упругие и совершенно не скользят. Маст хейв в арсенале самодельщика 🙂
Брал эти ножки тут — aliexpress.com/item/500pcs-8-4mm-3M-self-adhesive-soft-clear-anti-slip-bumpers-silicone-rubber-feet-pads-high/32241890556.html

Примерил платку с разъемом, дремелем выпилил в корпусе батареи отверстие под разъем… и промахнулся по высоте, не от той плоскости взял размер. Получилась приличная такая щель:

Теперь остается спаять все в кучу.
На свою платку припаял идущий в комплекте хвост, обрезав его по нужной длине:

Туда же впаял провода от межбаночных соединений. Хотя, как я уже писал, можно было припаять их на соответствующие контакты платы BMS, но тут есть и неудобство — чтобы вытащить аккумуляторы нужно будет отпаивать от BMS не только плюс и минус, но и еще три провода, а сейчас можно просто выдернуть разъем.
Немного повозиться пришлось с контактами батареи: в родном исполнении пластиковая деталь (держащая контакты) внутри ножки батареи поджимается одним аккумулятором, стоящим прямо под ней, а сейчас пришлось думать чем эту деталь зафиксировать, да так чтобы не намертво. Вот эта деталь:

В конце концов взял кусок силикона (остался от заливки какой-то формы), отрезал от него примерно подходящий кусок и вставил в ножку, поджав ту деталь. Заодно этот же кусок силикона прижимает держатель с платой, ничего болтаться не будет.
На всякий случай проложил поверх контактов каптоновую изоленту, провода прихватил несколькими соплями каплями термоклея, чтобы они не попали между половинками корпуса при его сборке.

Зарядка и балансировка

Зарядку я оставил родную от шуруповерта, она как раз выдает на холостом ходу около 17 вольт. Правда, зарядка тупа и никакой стабилизации тока или напряжения в ней нет, есть только таймер, отключающий ее примерно через час после начала заряда. Ток выдает около 1.7А, что хоть и многовато, но допустимо для этих аккумуляторов. Но это пока я не доделаю ее до нормальной, со стабилизацией тока и напряжения. Потому что сейчас плата отказывается балансировать одну из ячеек, имевшую изначально заряд на 0.2 вольта больше. BMS отключает заряд когда напряжение на этой ячейке доходит до 4.3 вольта, соответственно на остальных оно остается в пределах 4.1 вольта.
Читал где-то утверждение, что эта BMS нормально балансирует только с зарядкой CV/CC, когда ток под конец заряда постепенно снижается. Возможно, это так и есть, так что впереди меня ждет модернизация зарядки 🙂
Разряжать до конца не пробовал, но уверен, что защита по разряду сработает. На Ютубе есть ролики с тестами этой платы, все работает как положено.

А теперь о граблях

Все банки заряжены до 3.6 вольт, все готово к запуску. Вставляю батарею в шуруповерт, нажимаю курок и… Уверен, что не один человек, знакомый с этими граблями, сейчас подумал «И хрен стартанул у тебя шуруповерт» 🙂 Абсолютно верно, шуруповерт слегка дернулся и все. Отпускаю курок, нажимаю снова — то же самое. Нажимаю плавно — стартует и разгоняется, но стоит стартануть его чуть порезче — отказ.
«Вот же ...», подумал я. Китаец, наверное, указал в спецификации китайские амперы. Ну да ладно, у меня есть отличная толстая нихромовая проволока, сейчас я напаяю ее кусок поверх резисторов-шунтов (стоят два по 0.004 Ома в параллель) и настанет мне если и не счастье, то хотя бы какое-то улучшение ситуации. Улучшение не настало. Даже когда я вообще исключил из работы шунт, просто припаяв минус батареи после него. То есть не то что улучшений не настало, а не настало вообще никаких изменений.
И вот тогда я полез в инет и обнаружил, что копирайт на эти грабли мне не светит — они давно уже исхожены другими. Но вот решения как-то не было видно, кроме кардинального — покупать плату, подходящую именно для шуруповертов.

И решил я попробовать все же доковыряться до корня проблемы.

Предположения что срабатывает защита от перегрузки при пусковых токах я отмел, так как даже без шунта ничего не менялось.
Но все же посмотрел осциллографом на самодельном шунте 0.077 ома между аккумуляторами и платой — да, ШИМ видно, резкие пики потребления с частотой примерно 4 кГц, через 10-15 мс после начала пиков плата отрубает нагрузку. Но эти пики показывали меньше 15 ампер (исходя из сопротивления шунта), так что точно дело не в токовой перегрузке (как оказалось впоследствии, это не совсем верно). Да и керамическое сопротивление 1 Ом не вызывало отключения, а ведь ток тоже под 15 ампер.
Был еще вариант кратковременной просадки на банках при пуске, от чего срабатывает защита от переразряда и я полез смотреть что творится на банках. Ну да, там ужас творится — пиковая просадка до 2.3 вольта на всех банках, но она очень короткая — меньше миллисекунды, тогда как плата обещает ждать сотню миллисекунд перед тем как врубит защиту от переразряда. «Китайцы указали китайские миллисекунды», подумал я и полез смотреть схему контроля напряжения банок. Оказалось, что в ней стоят RC-фильтры, сглаживающие резкие изменения (R=100 Om, C=3.3 uF). После этих фильтров — уже на входе микросхем, контролирующих банки, просадка была поменьше — всего до 2.8 вольт. Кстати, вот даташит на микросхемы контроля банок на этой плате DW01B — www.zahranvane.com/Download?file=298&name=DW01B.pdf
По даташиту время реакции на переразряд тоже немалое — от 40 до 100 мс, что не вписывается в картину. Но ладно, предположить больше нечего, поэтому поменяю-ка я сопротивления в RC-фильтрах со 100 Ом на 1 кОм. Это кардинально улучшило картину на входе микросхем, просадок меньше 3.2 вольт там больше не было. Но ничуть не изменило поведение шуруповерта — чуть более резкий старт — и затык.
«Пойдем простым логическим ходом»©. Отрубать нагрузку могут только эти микросхемы DW01B, которые контролируют все параметры разряда. И я просмотрел осциллографом управляющие выходы всех четырех микросхем. Все четыре микросхемы никаких попыток отключить нагрузку при старте шуруповерта не делают. А с затворов мосфетов управляющее напряжение пропадает. Или мистика или китайцы что-то навертели в простой схеме, которая должна быть между микросхемами и мосфетами.
И начал я реверс-инжиниринг этой части платы. С матюками и бегая от микроскопа к компьютеру.

Вот что нарисовалось в итоге:

В зеленом прямоугольнике — это сами аккумуляторы. В синем — ключи с выходов микросхем защиты, тоже ничего интересного, в нормальной ситуации их выходы на R2,R10 просто «висят в воздухе». Самая интересная часть — в красном квадрате, вот тут-то, как оказалось, собака и порылась. Мосфеты я нарисовал по одному для упрощения, левый отвечает за разряд в нагрузку, правый за заряд.
Насколько я понял, причина отключения в резисторе R6. Через него организована «железная» защита от токовой перегрузки за счет падения напряжения на самом мосфете. Причем эта защита работает как триггер — стоит напряжению на базе VT1 начать повышаться, как он начинает снижать напряжение на затворе VT4, от чего тот начинает снижать проводимость, на нем повышается падение напряжения, что приводит к еще большему увеличению напряжения на базе VT1 и пошел лавинообразный процесс, приводящий к полному открытию VT1 и, соответственно, закрытию VT4. Почему это происходит при пуске шуруповерта, когда пики тока не достигают и 15А, тогда как постоянная нагрузка в 15А работает — я не знаю. Возможно тут играет роль емкость элементов схемы или индуктивность нагрузки.
Для проверки я сначала сделал симуляцию этой части схемы:

И вот что получил по результатам ее работы:

По оси X — время в миллисекундах, по Y — напряжение в вольтах.
На нижнем графике — включение нагрузки (на цифры по Y можно не смотреть, они условны, просто вверх — нагрузка включена, вниз — выключена). Нагрузкой является сопротивление 1 Ом.
На верхнем графике красным — ток нагрузки, синим — напряжение на затворе мосфета. Как видно, напряжение на затворе (синим) снижается с каждым импульсом тока нагрузки и в конце концов падает до нуля, а значит нагрузка отключается. И не восстанавливается даже когда нагрузка перестает пытаться что-то потреблять (после 2 миллисекунд). И хотя здесь применены другие мосфеты с другими параметрами, картина один в один как в плате BMS — попытка старта и отключение через считанные миллисекунды.
Ну что ж, примем это за рабочую гипотезу и вооружившись новыми знаниями попробуем разгрызть этот кусок науки китайца 🙂
Тут есть два варианта:
1. Поставить небольшой конденсатор параллельно резистору R1, это:

Конденсатор 0.1 мкф, по симуляции можно и меньше, до 1 нф.
Результат симуляции в таком варианте:

2. Убрать вообще резистор R6:

Результат симуляции этого варианта:

Я попробовал оба варианта — оба работают. Во втором варианте шуруповерт не отключается ни при каких обстоятельствах — старт, блокировка вращения — крутит (или изо всех сил пытается). Но как-то не совсем спокойно жить с отключенной защитой, хотя еще и остается защита от КЗ на микросхемах.
При первом варианте шуруповерт уверенно стартует при любом нажатии. Добиться отключения я смог только когда стартовал его на второй скорости (повышенная для сверления) с заблокированным патроном. Но и то он довольно сильно дергает перед отключением. На первой скорости я не смог добиться его отключения. Этот вариант я и оставил себе, меня он полностью устраивает.

На плате даже есть пустые места для компонентов и одно из них как будто специально предназначено для этого конденсатора. Рассчитано оно под размер SMD 0603, сюда я и впаял 0.1 мкф (обвел его красным):

ИТОГ

Плата вполне оправдала ожидания, хотя и преподнесла сюрприз 🙂
Плюсы и минусы расписывать не вижу смысла, все это в ее параметрах, укажу только одно достоинство: совершенно незначительная доработка превращает эту плату в полноценно работающую с шуруповертами 🙂

ЗЫ: блин, я шуруповерт переделывал меньше времени, чем писал этот обзор 🙂
ЗЗЫ: возможно меня поправят в чем-то более опытные в силовой и аналоговой схемотехнике товарищи, сам-то я цифровик и аналог воспринимаю через пень колоду 🙂

Зарядка повышает напряжение, а разрядка понижает его, имитируя эффект резиновой ленты. Поведение напряжения под нагрузкой и зарядом определяется током и внутренним сопротивлением батареи. Низкое сопротивление создает низкие колебания под нагрузкой или зарядом; высокое сопротивление вызывает чрезмерное колебание напряжения. Зарядка и разрядка аккумулятора возбуждают; Полная стабилизация напряжения занимает до 24 часов. Температура также играет роль; холодная температура понижает напряжение, а высокая температура повышает его.

Производители оценивают батарею, назначая номинальное напряжение, и, за некоторыми исключениями, эти напряжения соответствуют согласованному соглашению. Вот краткие номинальные напряжения наиболее распространенных аккумуляторов.

Lead Acid

Номинальное напряжение свинцовой кислоты составляет 2 В на элемент, однако при измерении напряжения разомкнутой цепи значение OCV заряженной и отдохнувшей батареи должно составлять 2,1 В / элемент. Хранение свинцовой кислоты намного ниже 2,1 В / элемент вызовет накопление сульфатации. В то время как на поплавковой заряд, свинцово-кислотные меры около 2Оценка 3,70 В / элемент также создает незнакомые эталоны 11,1 В и 14,8 В при подключении трех и четырех ячеек последовательно, а не более привычные 10,80 В и 14,40 В соответственно. Производители оборудования придерживаются номинального напряжения ячейки 3,60 В для большинства литий-ионных систем в качестве источника питания.

Как возникло это более высокое напряжение? Номинальное напряжение является функцией анодных и катодных материалов, а также импеданса. Расчеты напряжения включают в себя измерение средней точки от полного заряда 4.20 В / элемент до 3,0 В / элемент отсечки с нагрузкой 0,5 С. Для Li-кобальта средняя точка составляет около 3,60 В. То же самое сканирование, выполненное для Li-марганца с более низким внутренним сопротивлением, дает среднее напряжение около 3,70 В. Следует отметить, что более высокое напряжение часто устанавливается произвольно и не влияет на работу портативных устройств или настройку зарядных устройств. Но есть исключения.

Некоторые литий-ионные аккумуляторы с архитектурой LCO имеют поверхностное покрытие и добавки к электролиту, которые увеличивают номинальное напряжение элемента и допускают более высокое напряжение заряда.Чтобы получить полную емкость, напряжение зарядки для этих батарей должно быть установлено соответствующим образом. На рисунке 1 показаны типичные настройки напряжения.

Номинальное напряжение элемента Типичный конец разряда Макс. Зарядное напряжение Notes
3.6V 2.8-3.0V 4.2V Классическое номинальное напряжение литий-ионной батареи на основе кобальта
3.7V 2.8-3.0V 4.2V Маркетинговое преимущество. Достигается низким внутренним сопротивлением
3.8V 2.8-3.0V 4.35V Поверхностное покрытие и электролитные добавки. Зарядное устройство должно иметь правильное напряжение полной зарядки для дополнительной емкости
3.85V 2.8-3.0V 4.4V Поверхностное покрытие и электролитные добавки. Зарядное устройство должно иметь правильное напряжение полной зарядки для дополнительной емкости

Рисунок 1: Напряжение литий-ионных батарей на основе кобальта.

Все, что вам нужно знать о литий-ионных батареях электронные устройства. Самым распространенным типом аккумуляторных батарей, встречающихся в бытовой электронике, является литий-ионный или литий-полимерный тип . В этой статье наш интерес будет касаться литий-ионных аккумуляторов, поскольку они, как правило, более полезны, чем все другие типы.Будь то небольшой блок питания или ноутбук или что-то такое же большое, как новая модель 3 Tesla, все работает от литий-ионного аккумулятора.

Что делает эти батареи особенными? Что вы должны знать об этом, прежде чем использовать один в своих проектах / проектах? Как вы будете заряжать или разряжать эти батареи безопасно? Если вам интересно узнать ответы на все эти вопросы, то вы попали в нужную статью, просто откиньтесь на спинку кресла и прочитайте, пока я постараюсь сделать это настолько интересным, насколько это возможно.

В 1991 году одна такая литиевая батарея, используемая в мобильном телефоне, взорвалась над лицом человека в Японии. Только после этого инцидента стало понятно, что к литий-ионным батареям следует обращаться с особой осторожностью. Огромное количество этих типов батарей, которые были на рынке, были затем отозваны производителями по вопросу безопасности. Позже, после долгих исследований, Sony представила современные литий-ионные аккумуляторы с новым химическим составом, который используется до настоящего времени. Давайте закончим уроки истории здесь и рассмотрим химию литий-ионной батареи.

Li-ion Battery Химия и работа

Как видно из названия, литий-ионные батареи используют литиевые ионы для выполнения работы. Литий является очень легким металлом с высокой плотностью энергии, это свойство позволяет батарее иметь небольшой вес и обеспечивать высокий ток с небольшим форм-фактором. Плотность энергии - это количество энергии, которое может храниться на единицу объема батареи, чем выше плотность энергии, тем меньше будет батарея. Несмотря на подавляющие свойства металлического лития, его нельзя использовать в качестве электрода непосредственно в батареях, поскольку литий крайне нестабилен из-за своей металлической природы.Следовательно, мы используем литий-ионы, которые более или менее обладают таким же свойством, что и металлический литий, но они неметаллические и сравнительно безопаснее в использовании.

Обычно анод литиевой батареи изготовлен из углерода, а катод батареи изготовлен из оксида кобальта или какого-либо другого оксида металла. Электролит, используемый для соединения этих двух электродов, будет представлять собой простой солевой раствор, содержащий ионы лития. При разряде положительно заряженные ионы лития движутся к катоду и бомбардируют его, пока он не станет положительно заряженным.Теперь, поскольку катод заряжен положительно, он притягивает к нему отрицательно заряженные электроны. Эти электроны заставляют течь через нашу схему, питая ее.

Аналогично во время зарядки происходит обратное. Электроны от зарядов попадают в аккумулятор, и поэтому ионы лития движутся к аноду, заставляя катод терять свой положительный заряд.

Введение в литий-ионные аккумуляторы

Достаточно теории о литий-ионных батареях, теперь давайте практически узнаем об этих элементах, чтобы мы могли быть уверены в их использовании в наших проектах.Наиболее часто используемый литий-ионный аккумулятор - это 18650 ячеек, поэтому об этом мы поговорим в этой статье. Типичная 18650 ячейка показана на изображении ниже

Lithium-Ion Batteries

Как все батареи Литий-ионная батарея также имеет номинальное напряжение и емкость. Номинальное номинальное напряжение для всех литиевых элементов будет 3.6V, поэтому для получения более высокого напряжения вам необходимо объединить два или более элементов в ряд. По умолчанию все литий-ионные элементы будут иметь номинальное напряжение всего ~ 3.6В. Это напряжение может быть понижено до 3,2 В при полной разрядке и подниматься до 4,2 В при полной зарядке. Всегда помните, что разрядка аккумулятора ниже 3,2 В или зарядка выше 4,2 В приведет к повреждению аккумулятора и может также стать рецептом фейерверка. Давайте разберем терминологию, используемую в батарее 18650, чтобы мы могли лучше понять. Имейте в виду, что эти объяснения применимы только к одному элементу 18650, позже мы получим больше информации о литий-ионных аккумуляторных батареях, где более чем один элемент подключен последовательно или параллельно, чтобы получить гораздо более высокие значения напряжения и тока.

TP4056A Module

Номинальное напряжение: Номинальное напряжение - это фактическое номинальное напряжение элемента 18650. По умолчанию оно составляет 3,6 В и останется неизменным для всех 18650 ячеек, несмотря на его производство.

Полное напряжение разряда: Никогда не допускается, чтобы элемент 18650 разряжался ниже 3,2 В, в противном случае это изменит внутреннее сопротивление батареи, что приведет к ее постоянному повреждению и может также привести к взрыву

Полное напряжение зарядки: Напряжение зарядки литий-ионного элемента равно 4.2V. Следует позаботиться о том, чтобы напряжение элемента не увеличивалось на 4,2 В в любой момент времени.

мАч Номинал: Емкость ячейки обычно указывается в единицах мАч (Миллиампер час). Это значение будет зависеть от типа купленной ячейки. Например, давайте предположим, что наша ячейка здесь составляет 2000 мАч, что не более, чем 2 Ач (Ампер / час). Это означает, что если мы возьмем 2А от этой батареи, это будет продолжаться в течение 1 часа, и аналогично, если мы возьмем 1А от этой батареи, это будет продолжаться в течение 2 часов.Поэтому, если вы хотите узнать, как долго будет работать батарея (время работы), вам нужно рассчитать ее, используя mAh Rating.

.
Run Time (в часах) = потребляемый ток / мАч Rating

Где ток должен быть в пределах предела рейтинга C.

C Рейтинг: Если вы когда-нибудь задумывались, какова максимальная величина тока, которую вы можете получить от батареи, тогда ваш ответ можно получить из оценки C батареи. Оценка C батареи снова изменяется для каждой батареи, давайте предположим, что батарея, которую мы имеем, является батареей 2Ah с оценкой 3C.Значение 3C означает, что батарея может выдавать в 3 раза больше номинального значения Ач, чем его максимальный ток. В этом случае он может подавать до 6 А (3 * 2 = 6) в качестве максимального тока. Обычно 18650 ячеек имеют оценку 1С только

Максимальный ток, потребляемый от аккумулятора = C рейтинг * Ач рейтинг 

Зарядный ток: Другие важные характеристики батареи, на которые следует обратить внимание, - это зарядный ток. То, что батарея может подавать максимальный ток 6А, не означает, что она может заряжаться от 6А.Максимальный зарядный ток батареи будет указан в техническом описании батареи, так как он зависит от батареи. Обычно это будет 0.5C, что означает половину значения рейтинга Ah. Для батареи номиналом 2 Ач зарядный ток будет 1 А (0,5 * 2 = 1) .

Время зарядки: Минимальное время зарядки, необходимое для зарядки одного аккумулятора 18650, можно рассчитать, используя значение зарядного тока и разрядность аккумулятора. Например, для зарядки батареи 2Ah с током зарядки 1A потребуется около 2 часов, при условии, что зарядное устройство использует только метод CC для зарядки элемента.

Внутреннее сопротивление (IR): Состояние и емкость батареи можно предсказать, измерив внутреннее сопротивление батареи. Это не что иное, как значение сопротивления между анодной (положительной) и катодной (отрицательной) клеммами батареи. Типичное значение ИК ячейки будет упомянуто в таблице. Чем больше оно отклоняется от фактического значения, тем менее эффективным будет аккумулятор. Значение IR для ячейки 18650 будет в диапазоне миллиом, и есть специальные инструменты для измерения значения IR.

Методы зарядки: Существует множество методов зарядки литий-ионных элементов. Но наиболее часто используется топология с 3 шагами. Три шага - это CC, CV и ручная зарядка. В режиме CC (постоянный ток) элемент заряжается постоянным током зарядки путем изменения входного напряжения. Этот режим будет активен до тех пор, пока батарея не зарядится до определенного уровня, затем начинается режим CV (постоянное напряжение) , где зарядное напряжение обычно поддерживается на уровне 4.2V. Последний режим - импульсная зарядка или струйная зарядка, когда небольшие импульсы тока передаются на батарею, чтобы улучшить жизненный цикл батареи. Существуют также более сложные зарядные устройства, включающие 7 ступеней зарядки. Мы не будем углубляться в эту тему, поскольку она выходит за рамки данной статьи. Но если вы заинтересованы в знании упоминания в разделе комментариев, и, возможно, я напишу отдельную статью о зарядке литий-ионных элементов.

State Of Charge (SOC)%: Состояние заряда - это не что иное, как емкость аккумулятора, аналогичная показанной в нашем мобильном телефоне.Каждая ячейка будет иметь диаметр 18 мм и высоту 650 мм, благодаря чему эта ячейка получит свое имя 18650.

.

Если вы хотите получить больше определений терминологии, то обратитесь к документации по терминологии батареи MIT, в которой вы обязательно найдете больше технических параметров, относящихся к батарее.

Легкий способ использования 18650 Cell

Если вы новичок и только начинаете использовать 18650 ячеек для питания вашего проекта, то самым простым способом будет использование готовых модулей, которые могут безопасно заряжать и разряжать ваши 18650 ячеек.

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о