Восстановление, переделка и ремонт аккумулятора шуруповерта

Как реанимировать аккумуляторную батарею

Поскольку батарея аккумуляторного шуруповерта состоит из множества отдельных элементов питания, сбои в ней могут быть вызваны несколькими причинами.

1. Выход из строя или сбои в системе управления блоком элементов (контроллер заряда, уровня напряжения).
2. Изменение параметров или выход из строя одного из элементов питания.

Определить, что батарее требуется диагностика и реанимация, достаточно просто. Неполадки с контроллером проявляются в виде отказа в зарядке, ее непрерывность до перегрева всего аккумуляторного блока, отсутствия напряжения.

Проблемы отдельных блоков диагностируются более разнообразно, от полного выхода батареи из строя до различных случаев изменения ее напряжения и полезной емкости. Метод реанимации зависит, прежде всего, от типа отдельных элементов питания.

Литий-ионные

Стандартная проверка литий-ионных аккумуляторных батарей выглядит так.

1. Демонтируется плата управления. На ее место устанавливается рабочая, снятая с другого блока такого же типа.
2. Извлекаются отдельные аккумуляторы и тестируются. При помощи регулируемого блока питания на каждый подается 4В с током 200 мА. Если напряжение растет — единица исправна.

Если батарея не работает из-за выхода из строя одного элемента, найти и заменить виновного не составит труда. Но у аккумуляторов данного типа существуют и другие проблемы.

У литий-ионных батарей есть стандартная технологическая особенность: носитель заряда в них разлагается. Поэтому, несмотря на отсутствие памяти и стабильный набор предела напряжения, при нормальной эксплуатации через три года емкость изделия падает в 2 раза.

Однако в рамках всей батареи есть другая проблема. Она называется разбалансировка узлов питания. Проявляется она в виде постепенного снижения полезной емкости, времени работы шуруповерта. Определить разбалансировку можно только при разборке батареи. Извлекаются все единицы питания. Желательно это делать после полной зарядки батареи. Каждый из аккумуляторов тестируется. Если напряжение на некоторых меньше остальных, необходимо устранять разбалансировку.

Данная проблема известна пользователям электронных сигарет. Сегодня в продаже есть множество вариантов зарядных устройств, способных устранить разбалансировку группы литий-ионных батарей. Однако в бытовых условиях можно воспользоваться более дешевым методом: каждый из элементов заряжается отдельно. При этом рекомендуется найти данные от производителя о номинальных токах и времени заряда. Используя регулируемый блок питания, можно разрядить элементы до одинакового уровня.

Балансировочная плата для литий-ионных АКБ

Никель-кадмий

Никель-кадмиевые батареи имеют незначительный эффект памяти, выдерживают отрицательные температуры, долго хранят заряд без заметного снижения характеристик. Однако их конструкционные особенности также формируют некоторые негативные факторы отказа.

Во-первых, никель-кадмиевые батареи имеют электролит. Он со временем испаряется. В результате никакие методы реанимации не помогут. Элемент питания подлежит замене.

Во-вторых, никель-кадмиевые батареи чувствительны к механическим воздействиям. На этом базируется один из пары основных методов реанимации. Элемент можно восстановить:

• деформируя или наоборот, возвращая исходную форму элементу;
• подачей повышенного напряжения и токов при помощи регулируемого блока питания.

Как заряжать аккумулятор, правила

Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.

Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.

С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.

Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?

Не разряжать полностью

Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.

Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?

Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.

Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки

Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки

Хранение с небольшим зарядом

Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.

Заряжать только оригинальной зарядкой

Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:

• Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
• Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.

Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.

Не перегревать аккумулятор при зарядке

Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.

Как найти показатель наибольшего тока в шуруповерте?

Переделка 12В шуруповерта

на литиевые батареи подразумевает подсоединение устройства к лабораторному источнику питания с показателем наибольшего тока в 30 А. Регулятор ограничителя ставится на наибольшее значение. Создав уровень напряжения источника питания близким к номинальному показателю грядущего аккума, начинаем плавное нажатие на курок. Ток, который потребляется шуруповертом, подымется до отметки 5 А. Сейчас следует резко надавить на курок. Это закоротит цепь питания. Ток достигнет мощности 20-30 А. Вам, его показатель был бы еще выше, однако мощность источника питания не даст это зафиксировать. Это будет недолговременный ток нагрузки при резком нажатии на курок шуруповерта

Неважно какая модель такового устройства отреагирует аналогично

Дальше следует зажать наконечник шуруповерта тисками и пронаблюдать, до какого значения повысится ток употребления при режиме работы, когда в шуруповерте сработает трещотка. Показатель тока в данном случае растет до 10-12 А.

Так можно обусловиться с величиной тока нагрузки. При таких обстоятельствах он будет равен 5 А на холостом ходу и 30 А при резком начале, а при критической нагрузке составит 12 А. Изготовитель должен избрать литиевые ячейки, номинальный показатель тока нагрузки которых будет равен 10-20 А, а импульсный — 25-30 А.

Методы определения неисправности батареи

Электрическая цепь АКБ собрана по последовательной схеме, поэтому в первую очередь нужно понять, какой элемент неисправен, так как нарушение работы хотя бы одной банки, влечёт за собой почти полную потерю работоспособности всей батареи. Одновременный выход из строя всех элементов почти невозможен. В связи с этим, необходимо определить деталь схемы, функционирующую с существенными отклонениями от технических параметров.

Метод с использованием мультиметра

Учитывая одинаковый уровень напряжения на всех батарейках цепи, найти неисправный элемент можно, используя прибор для измерения напряжения (мультиметр), который перед этим нужно обязательно переключить его в режим измерения напряжения.

Сама методика определения неисправности выполняется по следующему алгоритму:

аккумулятор необходимо полностью зарядить;
после полной зарядки устройство нужно разобрать. Для этого следует выкрутить несколько фиксирующих винтов. Если батареи сделаны без винтов, придётся аккуратно разделить корпус в местах склейки при помощи ножика. При этом постарайтесь не прикладывать много физических усилий, чтобы не деформировался пластик на корпусе;

с помощью прибора производим поочерёдные замеры напряжения на каждой батарейке. Полученные данные, где напряжение ниже нормы, желательно, записать карандашом на корпусе. Маркировать такие детали необходимо, чтобы в дальнейшем их не спутать с исправными, ведь они по внешнему виду идентичны;
потом собираем батарею и устанавливаем её в шуруповёрт. Разряжаем батарею устройства до заметного понижения мощности

Чтобы это сделать быстрее, можно произвести электроинструментом ряд силовых операций;
после полной разрядки корпус снова разбирается, производятся повторные замеры напряжения на каждом участке цепочки, при этом особое внимание необходимо уделить помеченным деталям;
если произошло падение напряжения на одном из элементов на 0,5-0,7 Вольта, деталь неисправна.

Метод нагрузки

Такая технология выявления неисправности аналогична уже рассмотренной, только в этом случае для разряда батарейки используется лампочка.

Сначала нужно полностью зарядить аккумулятор. Затем подключаем к каждой банке по одной лампочке или моторчик малой мощности. Это позволит определить неработоспособный элемент без электроизмерительного прибора. Визуально подключённая лампочка неработающей банки будет гаснуть гораздо быстрее исправных батареек.

Для получения более точных результатов, можно измерительным прибором определить значение напряжения на каждой банке под нагрузкой. Этот результат будет более точным. Если напряжение на батарейке меньше номинального значения на 0,5-0,7 Вольта, то она считается неисправной.

Шаг 6: Сборка, часть 1: прорезаем отверстия в корпусе

Для того, чтобы правильно уместить все электрокомпоненты в корпусе, в нем нужно прорезать отверстия:

1. Лезвием ножа отметьте на корпусе границы батарейного отсека (рис.1).
2. Горячим ножом прорежьте отверстие по сделанным меткам (рис.2 и 3).
3. После прорезания отверстия, корпус должен выглядеть как на рис.4.
4. Отметьте место, где будет находиться USB-разъем модуля TP4056 (рис.5 и 6).
5. Горячим ножом прорежьте в корпусе отверстие для USB-разъема (рис. 7).
6. Отметьте места на корпусе, где будут находиться диоды модуля TP4056 (рис. 8 и 9).
7. Горячим ножом прорежьте отверстия под диоды (рис. 10).
8. Таким же образом сделайте отверстия под разъем питания и выключатель (рис.11 и 12)

Продолжаем разбирать аккумулятор шуруповерта Интерскол

Это можно сделать несколькими способами – можно отпаять провода, которые идут к плате.

Также можно просто снять контакты с верхней крышки элементов питания. На фото показано, какую форму имеют изогнутые контакты, так что Вы легко снимите их сами.

Под пластиковой крышкой видим, каким образом соединены элементы питания между собой. Их приварили точечной сваркой. Такое решение применяется практически в любых аккумуляторах другого инструмента. Это надежное и щадящее соединение аккумуляторов. При этом губительный нагрев самих литиевых элементов питания минимален.

Аккуратно отдираем или откусываем кусачками металлическую ленту, чтобы отсоединить банки друг от друга. Со стороны платы их тоже соединили между собой лентой и посадили на клей на картонную прокладку. Это сделано, чтобы ничего не замкнуть на плате. Нужно не забыть ее вернуть на место при обратной сборке аккумулятора.

Новые литий-ионные элементы питания в виду отсутствия аппарата для точечной сварки будем паять хорошо прогретым мощным паяльником очень быстро. Мы же помним, что нагрев уменьшает их срок эксплуатации и вообще взрывоопасен.

Особое внимание обращайте на состояние проводов внутри аккумулятора. Они могут быть надломленные или потертые. Их нужно качественно изолировать или заменить на свежие

Так как я проводил ремонт аккумулятора шуруповерта на выезде в полевых условиях, то пришлось применить гениальное изобретение инженерного ума. Достал изоленту синюю радиотехническую.

При разборке аккумулятора шуруповерта Интерскол ДА-10/10.8 ЭР я был приятно удивлен – в поставили термодатчик для контроля температуры элементов питания. Получается, что при перегреве – схема защиты отключает питание, пока температура не восстановится до нормальной. Правда у хозяина ни разу не получалось его загнать в такой режим. Этот термодатчик аккуратно отдираем, чтобы не сломать – потом разместим его в том же месте на новых банках.

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650 14 В

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

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

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

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.

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.

Распространённый метод восстановления Ni─Cd аккумуляторов?

На тему восстановления Ni─Cd аккумуляторов есть достаточно много статей и видеороликов в интернете. Большинство из них касается восстановления аккумуляторов от шуруповёртов и другого портативного инструмента. Это неудивительно, поскольку такие батареи стоят достаточно дорого и зачастую их ещё нужно поискать. В основном при восстановлении никель─кадмиевых аккумуляторов используется одна методика, которую мы сейчас опишем.

На изображении ниже представлен аккумулятор от шуруповёрта в сборе и его начинка.

Аккумулятор от шуруповёрта

А на следующем фото представлена одна батарейка этой сборки.

Одна Ni-Cd батарейка из аккумулятора

При этом ток должен быть гораздо больше ёмкости батареи (в десятки раз)

Методика восстановления пригодна для никель─кадмиевых аккумуляторов. Не путать с никель─металлогидридными. Опробована она была на моделях рулонного типа. В принципе подходит для батареек любого возраста и даже потёкших. Конечно, чем старше будет аккумулятор, тем меньше шансов будет его восстановить.
Что понадобиться при проведении процедуры восстановления:

• другая рабочая аккумуляторная батарея с сильным током. Это может быть аккумулятор от источника бесперебойного питания, автомобильный аккумулятор и т. п.;
• крокодилы, куски провода. Куски провода должны иметь длину около 10 сантиметров и сечение не менее 1,5 мм2;
• мультиметр для контроля напряжения;
• средства защиты (перчатки, очки).

В идеале следует проводить процедуру на каждой батарейке (1,2 вольта) по отдельности, а не на все сборке сразу. В этом случае процедура восстановления будет проходить эффективнее и вторую батарею можно будет использовать меньшей мощности (вполне хватит стандартной автомобильной АКБ или аккумулятора из источника бесперебойного питания).

Итак, по порядку, что нужно делать:

Находите у восстанавливаемой батарейки (или у всего блока шуруповёрта, если восстанавливаете целиком) плюс и минус;
Затем при помощи куска провода и крокодилов соединяете минусы;
Потом к одному из плюсовых контактов крепится второй кусок провода;
После этого нужно свободным концом провода быстро касаться оставшегося свободным плюсового контакта

Здесь важно делать касания быстро и кратковременно (2─3 касания в секунду). Эта процедура продолжается 3─4 секунды

Важно не допускать приварки провода в месте касания.

Перезапуск аккумулятора

Вообще, рекомендуется касаться проводом не самого вывода батареи, а сначала прикрепить к нему крокодил или пластину. И уже касаться их.

После проведения одного цикла таких касаний делается замер напряжения на восстанавливаемой батарее. Если не появилось, то делаете ещё один цикл. После того, как на батарейке появится напряжение, она ставится на зарядку до набора своей ёмкости. Скорее всего, она будет меньше номинала. Рекомендуется ещё сделать несколько циклов заряд-разряд для тренировки аккумулятора. Подробно о том, как заряжать Ni-Cd аккумуляторы читайте по указанной ссылке.

Почитав отзывы об этом методе восстановления, стало ясно, что он дает лишь кратковременное улучшение состояния батареи. Аккумулятор действительно начинал работать, заряжаться, разряжаться, набирать ёмкость, но впадал некоторое время, «что в кому». Я так понимаю, что это происходит по причине того, что не устранялся источник проблемы. В результате прожига устранялись дендриты, вызывавшие микрозамыкания, и батарейка оживала. Но поскольку состав и объём электролита нарушены, всё возвращалось в исходное состояние.

После поисков в интернете был найден ещё один, более совершенный метод восстановления Ni─Cd аккумуляторных батарей. Советуем также прочитать материал про то, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.

Рекомендации по хранению аккумуляторных батарей

Хранить аккумуляторные батареи любого типа рекомендуется, отсоединив от шуруповерта. Каждая разновидность АКБ также имеет свои особенности в этом плане:

• никель-кадмиевые элементы питания нужно перед хранением разрядить до такой степени, чтобы шуруповерт работал не на всю свою мощность;
• никель-металлогидридные батареи рекомендуется держать полностью заряженными, но все же допускается небольшая их разрядка;
• перед тем, как положить на хранение аккумулятор литий-ионного типа, его также требуется разрядить, но только наполовину.

После долгого периода хранения никель-металлогидридные элементы питания, способные без потери емкости выдерживать от 200 до 300 циклов перезарядки, необходимо в течение суток подзаряжать. Блоки данного типа отличаются значительным параметром саморазрядки.

Как уже было сказано выше, литий-ионные питающие элементы лишены «эффекта памяти». Они обладают большой емкостью и наиболее низким показателем саморазрядки. Пополнять их заряд можно в любой момент, несмотря на степень разрядки.

Чтобы достичь 50 % зарядки, необходимой для правильного хранения, литий-ионные батареи нужно заряжать с практически нулевого уровня на протяжении периода, составляющего около 65 % от времени, которое требуется для набора полной емкости.

Соблюдение простейших рекомендаций по хранению и зарядке аккумуляторных блоков разных типов позволит выработать весь ресурс элементов питания, заложенный в них производителями.

https://youtube.com/watch?v=4cj20gbAcZg

Чем и как заряжать

Особенность зарядки связки из Li-ion аккумуляторов в том, что заряжать их нужно строго равномерно. Иначе один из элементов теряет в глубине зарядки и по причине малого напряжения начинает просаживать остальные, разряжаясь ещё сильнее. В литиевых шуруповёртных аккумуляторах, как и в батареях ноутбука, предусмотрены специальные контроллеры заряда.

Поэтому самым важным и затратным вашим приобретением станет универсальное зарядное устройство. Лучше всего, если это будет что-то из линейки SkyRC — эти приборы уже неоднократно доказали, что стоят потраченных денег. Можно взять китайскую подделку на 300–600 рублей дешевле, но обязательно с функцией зарядки Li-ion батарей с несколькими элементами. Не сокрушайтесь насчёт высокой стоимости: такая штука должна быть в арсенале каждого самоделкина, она поможет восстановить и правильно заряжать старые убитые аккумуляторы, в том числе и кислотно-свинцовые, и недавно изъятые из аккумуляторного блока Ni-Cd банки.

Для зарядки переделанного аккумулятора нужно переделать штатное зарядное устройство. Задача простая — подпаять к основным клеммам два зарядных провода, соблюдая полярность. Балансировочные разъёмы соединяются проводом «папа-папа», устройство устанавливается в нужный режим и проводится полностью автоматический процесс зарядки. Главное в эксплуатации такой батареи — не увести элементы в глубокий разряд, но обычно двигатель заметно сдаёт в мощности задолго до столь значительного падения напряжения, так что безнадёжно убить новые аккумуляторы у вас вряд ли получится.