Сегодня займемся переводом старого шуруповерта Hyundai A1201 на 12В емкостью 1,2Ah с "умершим" никель-кадмиевым (Ni-Cd) аккумулятором на литий-ионный аккумулятор (Li-Ion).
По сравнению с Ni-Cd литий-ионные аккумуляторы имеют ряд преимуществ:
- Срок службы в разы выше.
- Выше удельная энергоемкость (Вт·ч/кг) - при меньших размерах аккумулятор может работать много дольше.
- Низкий ток саморазряда, отсутствует "эффект памяти" - даже через год аккумулятор не разрядится "в ноль" и не потеряет свою емкость.
Однако, есть и некоторые недостатки:
- Более высокая стоимость
- Негативно влияет чрезмерный нагрев, плохо работают в мороз.
- Нельзя полностью разряжать (2,5В и ниже) и держать в полуразряженном состоянии (ниже 3,0В)
- Очень требователен к параметрам зарядки - при неправильной зарядке возможен взрыв и воспламенение.
Для работы нам понадобятся:
- Литиевые аккумуляторы типоразмера 18650 с заявленной емкостью 3,0Ah
- BMS-плата защиты (контроллер)
- Гнездо для зарядки под новое зарядное устройство
- Зарядное устройство для Li-Ion
- Вольтметр с выключателем (по желанию)
- Провода сечением 1,5-2,5 мм2
- Паяльные принадлежности
- Дрель со сверлами, пилка, напильник, нож, пассатижи, отвертка
- Клеевой пистолет, термоусадочная трубка или изолента.
Литий-ионные аккумуляторы для шуруповерта необходимо выбирать в соответствии со следующими правилами:
- Необходимо брать только высокотоковые аккумуляторы (Sony/Murata VTC5, VTC5A, VTC6, Samsung 25R и т.д.) Батареи со старых ноутбуков, игрушек и т.п. не подойдут!
- Аккумуляторы должны иметь минимальный разбег по емкости, напряжению, сопротивлению, быть одной марки и из одной партии, перед сборкой полностью заряжены.
- Литий-ионный аккумулятор имеет номинальное напряжение 3,7В, полностью заряженный - 4,2В, а разряженный "в ноль" – 2,5В, разряжать аккумулятор ниже 3,0 Вольт нежелательно.
- Для определения необходимого количества аккумуляторов для замены необходимо разделить рабочее напряжение шуруповерта на номинальное напряжение одного Li-Ion аккумулятора: 12В/3,7В=3,24 - таким образом, нам понадобится 3 штуки. Стоит отметить, что величина напряжения для шуруповерта не является критичной и ее увеличение до 20% не нанесет вреда, поэтому округлять количество аккумуляторов при расчете можно в большую сторону.
Для правильной зарядки и работы литий-ионного аккумулятора необходима BMS (Battery Management System)–плата или по-простому - контроллер. Она не допускает при зарядке превышение напряжения более 4,2В на один аккумулятор, а при работе снижения ниже 2,5В, контролирует максимально допустимый ток, предохраняет от короткого замыкания (срабатывает защита) и обеспечивает балансировку тока зарядки между аккумуляторами, заряжая каждый отдельно. Необходимо брать BMS-плату только с балансировкой!
Подключение аккумуляторов к BMS–плате производится строго последовательно - вначале 0В, затем 4,2В, 8,4В и 12,6В.
При таком соединении напряжение сборки составит сумму напряжений всех аккумуляторов (4,2+4,2+4,2=12.6В), а емкость сборки будет равнятся емкости одного аккумулятора (3,0Ah).
BMS-платы имеют обозначения - 2S, 3S, 4S, 5S и т.д. - цифра указывает число последовательно соединенных аккумуляторов; и такой показатель как Ток защиты в Амперах (30А, 40А, 60А, 100А и т.д.) - при его превышении плата отключает питание на шуруповерт. Так как в нашем случае понадобится 3 батареи, а их рабочий ток составляет 20A, то нам надо брать плату с обозначением 3S и током защиты выше 20A (лучше брать с запасом - 40A, 60A, иначе при пуске шуруповерт может уходить в защиту).
Для контроля разрядки-зарядки вмонтируем в корпус аккумуляторной батареи вольтметр с выключателем, а также гнездо для зарядки. Соотвественно, получаем такую схему подключения:
Итак, ориентируем аккумуляторы согласно схеме, спаиваем между собой, а затем припаиваем сборку к плате. Необходимо избегать короткого замыкания при монтаже аккумуляторов. Для работы желательно использовать мощный паяльник с толстым жалом для менее продолжительного нагрева аккумуляторов. Пайка должна быть надежной и качественной.
Разбираем корпус батареи, вынимаем старую аккумуляторную сборку (от нее нам понадобится только контактная группа), подгоняем Li-Ion-сборку по месту и припаиваем контактную группу, вставляем все в корпус. Проверяем работоспособность шуруповерта.
Затем, вырезаем в корпусе посадочные места под вольтметр и кнопку, монтируем и припаиваем провода, изолируем все открытые контакты, фиксируем в корпусе термоклеем.
Переходим к зарядке. Сверлим в корпусе отверстие под диаметр гнезда для зарядки, прикручиваем его и припаиваем провода согласно схеме.
При зарядке Li-Ion аккумуляторов необходимо строго соблюдать следующие правила:
- Зарядные устройства для Ni-Cd батарей не подходят для зарядки Li-Ion!
- Искомое напряжение зарядного устройства находится как сумма напряжений полностью заряженных аккумуляторов в сборке (4,2В+4,2В+4,2В=12,6В)
- Ток зарядки для Li-Ion не должен превышать половины ёмкости аккумуляторной батареи в амперах (3Ah/2=1,5A).
То есть, в нашем случае зарядное устройство должно выдавать 12,6В с мощностью до 1,5A. При правильной зарядке, разряженная аккумуляторная батарея за 2-3 часа должна зарядиться до 12.6В, а зарядка отключиться, что и произошло.
Таким образом, мы дали вторую жизнь нашему шуруповерту.
Аккумуляторы заказывал здесь.
Информация взята отсюда, отсюда и отсюда.