Um7.ru

Аренда стройтехники
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как переделать шуруповерт на литий ионные аккумуляторы

Перед тем как переделать шуруповерт с никель-кадмиевых на литий-ионные аккумуляторы, нужно знать ответы на некоторые вопросы.

Например, точно знать напряжение, которое выдавал старый АКБ. Обычно эти сведения можно прочитать по наклейке на батарее. Если там нет таких данных или они стерлись, придется разбирать аккумуляторный блок и по количеству установленных в шуруповерте элементов определять величину напряжения.

Также нужно знать, что, кроме положительных качеств, таких как высокая удельная емкость, низкий саморазряд, отсутствие эффекта памяти, есть ряд особенностей. Они боятся перезарядки, глубокой разрядки, перепада температур их нельзя нагревать выше 45 градусов. Опасны и низкие температуры, на морозе емкость приборов падает.

После замены Ni-Cd на li-ion заряжать аккумулятор можно будет в любое время, а не ждать, пока он полностью разрядиться.

Советы по выбору аккумулятора типоразмера 18650

В сети довольно много информации на тему того, какие 18650 подойдут для шуруповёрта. Местами она противоречивая или не соответствует действительности. Чтобы купить нужный литиевый аккумулятор для инструмента, необходимо обращать внимание на важные характеристики.

Предельные токи

Литий-ионовые аккумуляторы подразделяются на 2 вида:

  1. Высокотоковые (способны выдавать >10 А тока без вреда для батареи).
  2. Невысокотоковые (выдают до 10 ампер тока или меньше). При работе с силой тока больше 10 А возможен выход аккумулятора из строя и просадка напряжения.

На холостом ходу потребляется наименьшее количество тока — до 2 А. При операциях с крепежами или сверлом бытовые шуруповёрты достигают 10-20 А, профессиональные агрегаты — 40-50 А. Соответственно, в кратковременном режиме бытовые инструменты выдерживают до 30-40 ампер, профессиональные — до 60-80 ампер тока.

Во избежание сильной просадки напряжения и снижения мощности под нагрузкой рекомендуется уменьшить внутреннее сопротивление батареи.

Наличие встроенного контроллера

Устройство аккумулятора 18650 может включать или не включать в себя контроллер , следящий за количеством заряда, температурой и током нагрузки.

Читайте так же:
Формула для расчета жесткости пружины

Такой контроллер расположен впереди минусовой клеммы сверху корпуса.

Какие аккумуляторы 18650 лучше для шуруповерта

Контроллер

Установка прерывателей необязательна, когда батарейки применяются, например, для создания тока в 12 вольт и имеется общий контроллер заряда.

Перечень известных микросхем, используемых контроллерами:

  • DW01+. Состоит из 6-ногой платы и полевых транзисторов, соединённых специальной сборкой в один корпус. Транзисторы создают измерительный шунт. Благодаря паразитным светодиодам возможна зарядка аккумулятора даже при срабатывании механизма, защищающего от глубокого разряда.
  • LV5114OT — срабатывает при напряжении от 2,5 до 4 В;
  • S-8241 Series — срабатывает при напряжении 2,3-4,3 В;
  • R5421N — срабатывает при перезаряде.

Наличие или отсутствие защиты АКБ

Li-Ion аккумуляторы существуют с защитой и без. За защиту отвечает специальная плата, выполняющая определённые функции:

  • предотвращение короткого замыкания;
  • защита от переразряда при напряжении <3 В и от перезаряда при напряжении >4 В.

Разрешается использовать лишь аккумуляторы без защиты, т.к. защитная плата срабатывает при силе тока 6-10 ампер, а работа с инструментом предусматривает силу тока более 10 А при нагрузке. Соответственно, функционирование шуруповёрта при использовании аккумулятора с защитой невозможно.

Как заряжать АКБ 18650

Перед тем как перейти к теме зарядного устройства, нужно обозначить основные принципы зарядки для литиевых аккумуляторов 18650.

«Зарядников» продается всегда много, причем многие из них являются универсальными, однако основные правила для литий-ионных батарей должны быть такими:

  • Начало зарядки осуществляется с напряжением 0,05 В, а заканчиваться процесс должен при подъеме U до 4,2 В . Важно помнить о том, что это — допустимый максимум, безопасный для батарей.
  • Ток заряда : допускается заряжать аккумуляторпри показателях 0,5 А и 1 А. При 1 А процесс будет протекать гораздо быстрее, но, поскольку для любых батарей рекомендован более плавный ток заряда Li, лучший показатель — это 0,5 А. Конечно, если батарейки нужно зарядить срочно, уровень тока можно повысить до 1 А. Но в обычных случаях не следует без особой надобности ускорять ход зарядки.
  • Время, в течение которого заряжаетсябатарея, не должно превышать трех часов — чтобы не повредить внутреннюю химическую структуру АКБ, вызвав ее перегрев.
  • Если приобретенное устройство снабжено автоматической системой контроля зарядки , оно само «знает» о том, сколько времени следует заряжать аккумулятор.
  • На некоторых зарядниках(как покупных, так и самодельных) такого контроля нет , поэтому, в данном случае, придется контролировать весь процесс самостоятельно.
Читайте так же:
Отличие шлифовки от полировки

3. LiitoKala HG2 (ссылка)

liitokaala-hg2.jpg

Нужны мощные профессиональные накопители, которые можно использовать в любой аппаратуре практически без беспрепятственно? Они перед вами! Ресурс — около 800-1000 циклов зарядки-разрядки. Для зарядки аккумуляторов потребуется напряжение 2,75-4,25 V, причём данные значения должны соблюдаться строго. Тут всё дело в том, что если выходить из рамок дозволенного, то это чревато появлением дефектов и даже детонацией АКБ. Изготовитель заявил ёмкость на уровне 3000 mAh.

Плюсы:

  • ёмкость;
  • ресурс;
  • хорошая цена;
  • широкая сфера применения.

Стоимость: 0.66-1168 руб.

Что нужно знать о зарядке литий-ионных аккумуляторов

Это сложный процесс. Для каждого типа аккумуляторов существует своя стратегия, но в общих чертах она именуется CC-CV и состоит из двух основных стадий – зарядки постоянным током и растущим напряжением, затем дозарядки с постоянным напряжением. Также могут быть и дополнительные стадии, например, весь процесс может выглядеть так:

1. сначала батарея проверяется электроникой, чтобы узнать ее текущее состояние и степень заряда, а также пригодность к быстрому циклу зарядки. В первые минуты подается небольшое напряжение и невысокий ток. Если напряжение на батарее не растет (т.е. она хорошо принимает заряд), значит все в порядке, можно заряжать в быстром режиме;

2. затем идет основная фаза заряда, которая длится около часа, где постепенно повышается напряжение при неизменно высоком токе;

3. потом начинается завершающая фаза (дозарядка), где напряжение держится на максимально допустимом уровне (обычно 4,2 В), а ток постепенно снижается. Она может длится около двух часов.

Крайне важно для литий-ионных аккумуляторов – не допустить перезаряда. Он также негативно сказывается на ресурсе батареи, как и ее хранение в разряженном состоянии. Кроме того аккумулятор может банально перегреться и взорваться. Поэтому контроллер строго следит за этим процессом и прекращает заряд в соответствующий момент.

Читайте так же:
Монтаж скользящих опор трубопроводов

Но недобросовестные производители могут немного схитрить. Если незначительно повысить напряжение заряда (на 0,1 В, до 4,3 В), это чуть-чуть ускорит процесс, а главное – увеличит на 10% количество запасенной аккумулятором энергии. Последствия такого подхода отражает вот этот график:

зависимость количества циклов заряда и емкости от напряжения

Обратите внимание, что шкала ординат нелинейная, а сам график отражает лишь количество циклов перезаряда, при котором емкость аккумулятора снизится вдвое. И тут мы видим, что при напряжении 4,2 В аккумулятор деградирует крайне медленно, и количество циклов до момента «уполовинивания» емкости может быть около 1000. Но если напряжение повысить всего на 0,1 В, скорость деградации увеличится аж в четыре раза.

Ультрабыстрая зарядка

Обычно производитель рекомендует заряжать аккумуляторные элементы токами, равными 0,7 или 1 от емкости деленной на время (т.е. для аккумуляторного элемента 1500 мА·ч рекомендуемый ток заряда составляет 1,5 А). Некоторые производители допускают зарядку значительно большими токами, что в разы ускоряет процесс. Однако это приводит к ускоренной деградации батареи, плюс попутно приходится следить за ее температурой и останавливать процесс, если батарея нагрелась до 40 градусов (точное значение определяется производителем батареи). Ранний перегрев обычно характерен для стареющих батарей.

Вот график потери емкости литий-ионных аккумуляторов в зависимости от величины токов заряда и разряда:

к чему приводит быстрая зарядка аккумуляторов

Синяя линия – зарядка и разрядка токами, равными емкости/время (для аккумуляторов 1500 мА·ч – это 1,5 А). Зеленая – удвоенный ток заряда и разряда относительно емкости (для аккумуляторов 1500 мА·ч – 3 А). Красная – утроенный ток (для аккумуляторов 1500 мА·ч – 4,5 А).

Другими словами, режимы быстрой зарядки будут приводить к ускоренной деградации батареи.

↑ Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов

У китайцев можно заказать по почте с бесплатной доставкой модули зарядных устройств. Модули контроллера зарядки TP4056 с гнездом мини-USB и защитой можно взять очень недорого .

Читайте так же:
Реноваторы разных производителей отзывы

А можно сделать самому простое или не очень простое зарядное устройство, в зависимости от вашего опыта и возможностей.

↑ Схема простого зарядного устройства на LM317


Рис. 5.

Схема с применением LM317 обеспечивает достаточно точную стабилизацию напряжения, которое устанавливается потенциометром R2.
Стабилизация тока не столь критична, как стабилизация напряжения, поэтому достаточно стабилизировать ток с помощью шунтирующего резистора Rx и NPN-транзистора (VT1).

Необходимый ток зарядки для конкретного литий-ионного (Li-Ion) и литий-полимерного (Li-Pol) аккумулятора выбирается путём изменения сопротивления Rx.
Сопротивление Rx приблизительно соответствует следующему отношению: 0,95/Imax.
Указанное на схеме значение резистора Rx соответствует току в 200 мА, это примерное значение, зависит так же от транзистора.

LM317 надо снабдить радиатором в зависимости от тока заряда и входного напряжения.
Входное напряжение должно быть выше напряжения аккумулятора минимум на 3 Вольта для нормальной работы стабилизатора, что для одной банки составляет?7-9 V.

↑ Схема простого зарядного устройства на LTC4054


Рис. 6.

Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях

Рис. 7. У этого мелкого 5-ногого чипа маркировка «LTH7» или «LTADY»

Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой я не буду, всё есть в даташите. Опишу только самые необходимые особенности.
Ток заряда до 800 мА.
Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 Вольт.
Индикация заряда.
Защита от КЗ на выходе.
Защита от перегрева (снижение тока заряда при температуре больше 120°).
Не заряжает аккумулятор при напряжении на нём ниже 2,9 V.

Ток заряда задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле

Как выбрать аккумулятор типоразмера 18650?

В первую очередь нужно учитывать, что литий-ионные аккумуляторы весьма чувствительны к токам разряда и заряда (точнее, к температуре, которая при росте тока ощутимо поднимается). Для любого аккумулятора производитель в даташите указывает предельные токи, превышать которые нельзя ни в коем случае – именно поэтому для мощных потребителей разрабатываются специальные высокотоковые аккумуляторы, способные отдавать более 10 А. Использовать высокотоковые аккумуляторы при меньших токах можно (хотя и нет смысла – цикловый ресурс у них ниже, а цена выше), а вот заменять высокотоковый обычным прямо запрещается: думаю, про самовоспламеняющиеся литий-ионные аккумуляторы слышали все.

Читайте так же:
Поиск проводки в стене прибор своими руками

Покупая именно сменные аккумуляторы (а не элементы с наваренными выводами, которые предназначены для аккумуляторных сборок, по определению требующих балансировку и контроллер), убедитесь, что устройство, для которого они предназначены, имеет встроенный контроллер, управляющий разрядом аккумулятора. Дело в том, что для литий-ионных ячеек глубокий разряд (для большинства – менее 2,5 В) буквально смерти подобен: аккумулятор либо значительно теряет емкость, либо выходит из строя. Соответственно, при снижении напряжения ниже заданного порога контроллер обязан отключить питание. Если же в устройстве контроллера нет (как, например, в светодиодных фонариках малой мощности), то аккумулятор следует использовать защищенный: в нем под плюсовым контактом установлена компактная плата защиты, не допускающая глубокого разряда под нагрузкой и ограничивающая зарядный ток.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector