Заміна старого Ni-Cd акумулятора шуруповерта на Li-Ion осередку
Наши партнеры ArtmMisto
Шуруповерт давно став буденним інструментом практично в кожному будинку. Для аматорського використання в господарстві зазвичай вибирають недорогий шуруповерт з найближчого супермаркету або мережевого будівельного магазину. Такі інструменти оснащуються Ni-Cd акумуляторами. Незважаючи на те, що лужні нікель-кадмієві акумулятори (Ni-Cd) можна вважати морально застарілими, їх застосовують для здешевлення інструменту. Якщо при професійному використанні такі акумулятори видають обіцяний ресурс, то використання в режимі «5 саморізів в місяць» згубно відбивається на довговічності інструменту. Це пов'язано з недоліками кадмієвих акумуляторів: високий саморозряд і «ефект пам'яті». Через пару років такої експлуатації ми отримуємо практично не зношений шуруповерт з «убитими» акумуляторами.
Так сталося і в моєму випадку. Шуруповерт RYOBI CMD-1202 був придбаний мною з нагоди ремонту на кухні і вірою відслужив 3 роки, після чого заряду акумуляторів стало вистачати на вкручування пари середніх саморізів. Даний шуруповерт був укомплектований двома Ni-Cd акумуляторними батареями напругою 12 В ємністю 1,7 Ач. Вартість двох нових акумуляторів виявилася більше вартості нового шуруповерта такого ж класу з двома акумуляторами в комплекті. Останній і був придбаний для господарських потреб. Старий шуруповерт відправився на заслужений відпочинок в комору.
Нещодавно в просторах інтернету наткнувся на статтю про заміну нікель-кадмієвих елементів акумулятора шуруповерта на літій-іонні (Li-ion) елементи живлення формату 18650. Благо останні скупчилися в пристойному кількості, в основному з раскуроченних акумуляторів від ноутбуків . Витративши декілька годин на вивчення питання, з'ясувалося, що пропонується кілька варіантів реалізації такої заміни.
1. Просте послідовне з'єднання необхідної кількості елементів 18650 і використання рідної зарядного пристрою. Поверхневого знання про особливості зарядки послідовно з'єднаних акумуляторів досить щоб виключити такий варіант. Не заглиблюючись в технічні терміни можна сказати, що Li-ion акумулятори можна сильно розряджати і перезаряджати, тільки робота в межах 2.5 - 4.2 V дає гарантію довгої і безпечної експлуатації акумуляторів. Зарядка переробленого таким чином акумулятора рідним зарядним пристроєм швидко виведе з ладу Li-ion елементи, також не виключено їх руйнування в результаті перегріву.
2. З'єднання елементів з додаванням додаткових балансувальних проводів, які виводяться в окреме гніздо. Для зарядки використовуються «розумні» із зарядним пристроєм моделі iMAX B6 і Turnigy Accucel-6. Процес зарядки в цьому випадку виходить «правильним», однак, як і в першому випадку, розрядка акумуляторів ніяк не контролюється, і їх надмірний розряд значно скоротить термін служби акумулятора. Крім того, виникає необхідність придбання і використання спеціального зарядного пристрою, в умовах будівництва це вкрай незручно.
3. Є і вкрай екзотичні реалізації цього задуму. Деякі вбудовують мініатюрні вольтметри в корпус акумулятора, за показаннями якого визначають ступінь зарядженості. Досвідчені радіоаматори розробляють і виготовляють контролери заряду і балансування. Ці рішення або важко повторити, або не забезпечують належний контроль і необхідну надійність.
Визначившись з технічним завданням: використання рідної зарядного пристрою для зарядки акумуляторів, ніяких додаткових роз'ємів і проводів, наявність контролю заряду і балансування елементів, почав шукати варіанти реалізації. Як завжди, наші азіатські друзі не підвели, вони пропонують безліч варіантів модулів контролю заряду у вигляді окремих, так і з'єднаних Li-Ion акумуляторів. На даному етапі треба вибрати номінальну напругу для нашої Li-ion акумуляторної батареї. Варіант 3S Li-ion батарей з діапазоном напруг 12,6 - 7,5 V не підходить для силової техніки, так як при сильному навантаженню відбувається сильна просадка напруги навіть на повністю зарядженій батареї. Акумулятор з 4S Li-Ion батарей з діапазоном напруг 16,8 - 10 V забезпечить максимально тривалу роботу, а незначне перевищення робочої напруги не є критичним. Відповідний для мене варіант (купував тут ) Має наступні характеристики:
Контролер заряду і захисту BMS 4S для 4-х Li-Ion акумуляторів 18650
Обмеження напруги зарядки: 4.25 V
Обмеження (відсічення) розрядки: 2.5 V
Максимальний зарядний струм: 3 А
Піковий струм розряду: 30 А
Робочий струм розряду: 15 A
Захист від короткого замикання
Захист від перезарядки / перерозрядження
Захист від перевантаження по струму 
Приступаємо безпосередньо до переробки
Розбираємо старий акумулятор і витягаємо Ni-Cd елементи, як в більшості таких акумуляторів, контактна площадка закріплена безпосередньо на одному з елементів, щоб в подальшому не «колгоспів» з кріпленням контактів, приклеюємо їх разом з цим елементом за допомогою термоклея.
Збираємо 4 елементи Samsung ICR18650-26C 2600 мАч таким чином, щоб забезпечити максимально-зручне розташування в корпусі. Окремі елементи з'єднуємо припаивая дроти, зробити це треба максимально швидко, щоб не перегріти акумулятор. З'єднуємо вийшла батарею з платою захисту згідно зі схемою підключення.
Встановлюємо батарею в корпус. Акумулятор готовий.
Вага старих акумуляторів з Ni-Cd елементами становив 560 гр., Нова Li-Ion батарея «схудла» на 180 гр. і важить 380 гр. При цьому, майже подвоїли енергетичну ємність з 20,4 Вт * ч (12 В х 1,7 Ач) до 38,48 Вт * год (14,8 В х 2,6 Ач). Перероблений таким чином шуруповерт прослужить вірним помічником ще багато років в нашому сервісному центрі .
