Замена аккумуляторов в шуруповерте 18 в

Диагностика и виды неисправности

Неисправности АКБ сводятся, в основном, к следующим случаям:

потеря емкости;
невозможность зарядки до номинального напряжения;
сниженная токоотдача под нагрузкой.

Чтобы продиагностировать батарею в домашних условиях, можно приобрести специальное устройство, но в большинстве случаев достаточно мультиметра и нагрузки. В ее качестве могут выступать:

сам шуруповерт;
лампочки накаливания на 12 вольт;
эквивалент нагрузки в виде резистора или батареи резисторов.

Первый случай неудобен, так как заставить работать шуруповерт длительное время под постоянной нагрузкой сложно. Да и замеры тока и напряжения делать непросто. Удобно использовать лампочки накаливания потребной мощности, но они пригодны не для всех случаев – сопротивление нити зависит от нагрева, то есть, от тока. Лучше всего применить набор сопротивлений (из таблицы см. ниже), имитирующий различные режимы работы электроинструмента.

Режим работы	Ток, А	Сопротивление эквивалента для напряжения питания
12 В	14 В	18 В
Холостой ход	1..2	6..12 Ом	7..14 Ом	9..18 Ом
Средняя нагрузка	4..6	2..3 Ом	2,3..3,5 Ом	3..4,5 Ом
Полная нагрузка	10..12	1..1,2 Ом	1,15..1,4 Ом	1,5..1,8 Ом

Нужное сопротивление можно получить параллельным соединением резисторов так, чтобы суммарная мощность была не менее вычисленной для конкретного режима по формуле P=U*I. Так, для режима холостого хода 12-вольтового инструмента потребуется эквивалент мощностью 12 ватт. Такой резистор можно составить из двух параллельных десятиваттных резисторов сопротивлением 12..15 Ом каждый. Для эквивалента, имитирующего полную нагрузку шуруповерта на 18 вольт, потребуется батарея мощностью 18*10=180 Ватт. Для этого потребуется 18 десятиваттников по 27 Ом.

Резисторы 27 Ом мощностью 10 ватт.

В первую очередь батарею надо попытаться зарядить от штатной зарядки. Если за разумное время напряжение не достигло номинала, значит в этой АКБ есть одна или несколько неисправных ячеек.

Если получить номинал удалось, можно перейти к проверке на фактическую емкость. Для этого надо нагрузить полностью заряженную АКБ на известное сопротивление (лампочки использовать нежелательно, результат будет недостоверным) и контролировать напряжение и время разряда. Как только напряжение достигло нижнего предела, процедуру следует прекратить и остановить таймер.

Тип аккумулятора	Номинальное напряжение, В	Нижний предел, В
Никель-кадмиевый	1,2	1,0
Никель-металлогидратный	1,2	1,1
Литий-ионный	3,7	2,7

Фактическая емкость рассчитывается исходя из тока разряда по формуле С=I*t, где:

I – ток разряда, в миллиамперах;
t – время в часах.

Если ток не контролировался амперметром, надо его вычислить, разделив среднее напряжение (между номиналом и нижним уровнем) на нагрузочное сопротивление.

На токоотдачу АКБ проверяется при самом большом токе нагрузки. Элемент должен выдавать этот ток, а напряжение не должно проседать до низких значений.

https://youtube.com/watch?v=qbLx1w-b7Ac

Устранение эффекта памяти

Не всегда восстановление АКБ шуруповёрта требует каких-то радикальных действий. Часто восстановить ёмкость аккумулятора помогает попеременная полная зарядка (до погасшей лампочки зарядки) и полный разряд батареи. Этот метод называют ещё «раскачать аккумулятор».

Как стереть эффект памяти аккумулятора

Он связан с так называемым «эффектом памяти» и свойственен аккумуляторам шуруповёрта на основе никеля. И особенно сильно он проявляется в никель-кадмиевых. Он возникает, когда разряженный до нуля аккумулятор не полностью заряжается и начинает эксплуатироваться или наоборот. Это приводит к укрупнению кристаллов активного вещества, что уменьшает площадь его активной поверхности.

Соблюдайте рекомендации завода изготовителя для режимов заряда и разряда.

Удалить этот эффект или значительно снизить его помогает так называемая «тренировка» аккумулятора. Она заключается в повторении циклов полного заряда и разряда.

Для этого восстанавливаемую батарею полностью разряжают, используя, например, лампочку. Затем полностью заряжают и снова подвергают разрядке. Повторить процесс раз 5 и если отдельные элементы АКБ исправны, характеристики вернутся к норме или близко к ней.

Плюсы и минусы модернизации

Прежде, как переделать шуруповерт на литиевые аккумуляторы 18650, необходимо разобраться, что мастер получит в результате. Преимущества данных манипуляций заключаются в следующем:

многократное увеличение времени функционирования шуруповерта;
повышение скорости заряда батареи — для полноценного набора энергии для литиевых батарей необходимо ориентировочно 1 час;
увеличение мощности тока заряда до показателя 1-2 С;
снижение затрат на регулярную покупку новых NiCd аккумуляторов в связи с их недостаточным эксплуатационным сроком;
полное отсутствие у литиевых аккумуляторов эффекта памяти.

Также перед тем, как переделать аккумулятор своими руками под более современную технологию, следует знать об отрицательных последствиях:

требуется обязательное подключение контролера для определения уровня заряда, поскольку прибор нельзя заряжать более 4,2 В и разряжать меньше 2,7 В;
литий ионный аккумуляторы для шуруповертов серии Li-lon теряют свои способности при эксплуатации в пониженных температурных условиях;
при переделке шуруповерта на литиевую батарею могут возникнуть сложности с адаптацией ЗУ от NiCd, здесь придется применять универсальное устройство.

Неисправности и ремонт зарядного устройства для АКБ

Чтобы произвести ремонт зарядки, необходимо иметь хотя бы минимальные знания в радиоделе, а также прибор для “прозвонки” радиодеталей устройства — тестер. Все зарядные устройства для шуруповертов похожи между собой и имеют следующие узлы:

низковольтную часть, включающую в себя выпрямитель преобразователя, а также схему, которая обеспечивает подачу питания для зарядки АКБ;
понижающий инвертор;
сетевой выпрямитель.

Сетевые выпрямители можно назвать самыми выносливыми элементами зарядников, если их правильно эксплуатировать. Но если зарядка предназначена для работы от электросети 120-130 В, и во время подключения ее через конвертор сгорает предохранитель, то чтобы починить ее, неисправность следует искать именно в выпрямителе. В зарядных устройствах, работающих от 220 В, часто горят высоковольтные транзисторы инвертора. В то же время, остальная электроника зарядки и выпрямитель инвертора выходят из строя очень редко. Также причиной того, что не работает зарядное устройство, можно считать пробитые или вздутые конденсаторы.

Перед поиском неисправности потребуется разборка корпуса зарядного устройства. Делать это следует аккуратно, поскольку большинство корпусов собирается на 1 шурупе и на защелках, которые легко ломаются.

Все составляющие электронной схемы зарядки необходимо проверять тестером. Чаще всего, оказывается неисправным конденсатор выпрямителя. Даже если при визуальном осмотре вы увидите вздувшиеся электролиты, их необходимо перепаять, заменив на исправные аналоги. Далее, установив предохранитель с нужным номиналом, можно проверить работу платы в режиме зарядки АКБ. Если проблем не обнаружено, показатели тока и напряжения находятся в пределах нормы, то плату можно монтировать в корпус.

Если плата зарядного устройства все равно отказывается работать, и зарядка батареи не происходит, тогда необходимо искать неполадки дальше. Исправность предохранителя, а также наличие напряжения на конденсаторе свидетельствует о том, что неисправность находится в инверторе. Диагностика инвертора является сложной задачей и требует наличие определенного опыта, а также специальной аппаратуры — осциллографа. Если опыта и аппаратуры нет, то отремонтировать зарядку можно, поочередно проверяя все радиодетали, меняя транзисторы и микросхемы преобразователя, и каждый раз проверяя плату на работоспособность.

Также при визуальном осмотре можно заметить и пробитые диоды. Они будут отличаться своей желтизной вследствие перегрева. Если хотя бы один диод (диодного моста) пробивает, он коротит на себя трансформатор. Случившееся вызывает перегрев остальных диодов, вследствие чего возникает перегрев обмоток трансформатора и их межвитковое замыкание. Поэтому нужно проверить тестером все подозрительные диоды и обе обмотки трансформатора. Проверка чаще всего показывает обрыв на первичной обмотке.

Стоит знать, что практически во всех трансформаторах такого типа стоит тепловая защита, которая срабатывает при температуре 130°С. Обычно этот датчик находится под верхними слоями изоляции трансформатора. Если заменить датчик нечем, то на свой страх и риск можно просто спаять ножки датчика, исключив обрыв. Далее, следует вернуть снятую с обмоток изоляцию на место и проверить работоспособность зарядного устройства. В большинстве случаев, данная неисправность трансформатора устраняется довольно простым способом.

Доводы «за»

Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку.

Теперь о недостатках и сложностях литиевых аккумуляторов.

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.

Методы соединения элементов батареи

Аккумулирующий энергию блок собирают одним из трех способов:

Точечная сварка. Если нет дома в наличие сварочного аппарата, можно обратиться к специалистам. Эта техника соединения элементов в блок является наиболее предпочтительной.
Пайка. Паяльник наверняка найдется в каждом доме. Но при спаивании все манипуляции нужно выполнять очень быстро, поскольку припой почти мгновенно охлаждается. Надо избегать длительного нагрева батареек. Высокие температуры повредят элементы. Если навыков пайки нет, лучше доверить работу специалисту.
Кассеты. Альтернативный, но не самый надежный способ. Контакты, полученные в процессе, будут обладать существенным переходным сопротивлением. Значит, нужно быть готовым к тому, что при больших токах она будет быстро разрушаться. При помощи специальных кассет проводится быстрое соединение батареек в блок.

Чтобы напряжение суммировалось, а значение емкости не изменилось, нужно соединять элементы последовательно.

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.

Пошаговая инструкция по ремонту

В домашних условиях можно самостоятельно реанимировать аккумуляторную батарею шуруповерта. Для этого требуется открыть корпус АКБ и произвести замену элементов (или иначе говоря — банок).

Как разобрать корпус АКБ

Аккумуляторная батарея большинства шуруповертов имеет разборный корпус. Но некоторые производители для предотвращения самостоятельной замены элементов делают корпуса АКБ неразборными. Тем самым они вынуждают владельца приобрести новый фирменный АКБ. В этом случае разобрать корпус без его необратимых повреждений будет очень затруднительно.

Соединение деталей корпуса может быть выполнено с помощью винтов, защелок или клея. В первом случае разделить части корпуса можно, просто выкрутив винты с помощью отвертки.

Если детали корпуса склеены, необходимо осторожно с помощью ножа, раздвинуть детали, просунув в него лезвие. Затем надо расклинить стык, вставив в образовавшийся промежуток любой твердый предмет, подходящий по размеру

После нужно продвигаться по всему периметру корпуса. После того как корпус будет разобран, его детали нужно будет снова посадить на клей.

Находим неисправные ячейки

После того как корпус будет открыт, можно увидеть, что элементы аккумуляторной батареи между собой соединены последовательно. Для того чтобы отремонтировать аккумулятор для шуруповерта, потребуется определить неисправный элемент – обычно это один или два элемента – и произвести замену.

Длительную пайку применять нельзя, так как можно испортить элемент, если его нагреть. Особенно чувствительны к нагреву литий-ионные аккумуляторы. Если нет опыта пайки таких аккумуляторов, можно приобрести на AliExpress аккумуляторы с уже приваренными контактами.

В интернете пишут, что никель-кадмиевые аккумуляторы со временем высыхают и элемент (банку) можно восстановить — просверлить отверстие в ней и с помощью шприца залить внутрь воды. Но данный способ восстановления может привести к повреждению элемента и даже к травме, поэтому рассматривать его не будем.

Для того чтобы найти неисправные элементы, требуется проверить, какое напряжение выдает каждый элемент батареи по отдельности.

Нужно извлечь содержимое корпуса и разложить все элементы на ровной поверхности. Произвести замер напряжения будет намного проще, если обеспечить свободный доступ к каждому контакту элемента аккумуляторной батареи.

Для удобства следует нарисовать на листе бумаги схему и отмечать на ней напряжение каждого элемента. Замер напряжения производим с помощью мультиметра, предварительно выбрав режим измерения постоянного напряжения с низким пределом измерения.

Уровень напряжения для каждого никель-кадмиевого элемента должен составлять от 1,2 до 1,4 В, а для литий-ионных элементов – от 3,6 до 3,8 В.

Затем следует разрядить батарею. Для этого можно подключить к ней нагрузку. Например, лампу накаливания большой мощности или можно собрать батарею и работать шуруповертом до тех пор, пока она не разрядится.

После этого батарея разбирается снова и производится замер напряжения. Если на элементах ранее были определены потери напряжения, при повторном замере показания мультиметра будут еще ниже. Следует заменить элементы, где разность показаний напряжения будет существенной: до 0,5 или 0,7 В для кадмиевых и меньше 2,5 вольт для литиевых.

Подбор элементов для замены

Также на AliExpress можно купить нужные элементы аккумуляторной батареи с уже приваренными с помощью контактной сварки дополнительными контактами. Это значительно упростит процесс замены и снизит вероятность повреждения заменяемого элемента.

Как припаять банки к батарее

Если есть опыт пайки радиодеталей, то замена поврежденного элемента питания (банки) не вызовет трудностей:

аккуратно отсоедините поврежденный элемент, разрезав соединительную пластину
При замене элемента соблюдайте полярность;
затем нужно спаять элементы между собой. Обратите внимание на время нагрева контакта – оно должно быть минимальным, что особенно важно для литий-ионных аккумуляторов. При длительном контакте такой элемент неизбежно выйдет из строя, а также может самовоспламеняться или взорваться
Поэтому движение при пайке должно быть точным и очень быстрым;
после того, как все элементы будут надежно спаяны, нужно их собрать и скрепить между собой скотчем или изоляционной лентой

Процесс сборки аналогичен разборке, но в обратной последовательности. После сборки содержимое укладывается в корпус, и крышка закрепляется шурупами или с помощью клея.

Выявление неисправных элементов и их замена

Для этого потребуются следующие инструменты:

отвертка крестовая и плоская;
мультиметр;
паяльник;
олово;
флюс;
соляная кислота для пайки.

Порядок ремонта батареи:

Зарядка банок до полного заряда.
Разборка корпуса.
Замер напряжения мультиметром на элементах, поочередно.
Выявление элементов с напряжением ниже номинального (номинальное напряжение Ni — Cd элемента 1,2−1,4 вольт, напряжение литиевого элемента 3,6−3,8 вольта).
Маркировка выявленных элементов.
Сборка корпуса.
Работа шуруповертом под нагрузкой до понижения мощности.
Разборка корпуса.
Замер напряжением на маркированных элементах (напряжение будет ниже чем у других), например, у исправных элементов напряжение станет равным 1,1 В, а у неисправных — 0,8 В и ниже.

Этим способом выявляются неисправные элементы аккумуляторных батарей 12—18 В, которые подлежат замене либо восстановлению.

В Li — Ion батареях, неисправные элементы определяются двумя способами:

Заменой схемы управления от другой, подходящей по параметрам батареи, если неисправность выявлена, производится замена.
С помощью зарядного устройства с возможностью регулировки напряжения и тока. Напряжение выставляется равным 4 V, ток равным 200 mA. Подключается элемент питания. Если напряжение поднимается до 3,6 V — элемент батареи исправен. Затем проверяются остальные элементы.

Как разобрать аккумулятор

Аккумуляторные блоки домашнего инструмента по своему устройству почти не отличаются друг от друга, независимо от модели инструмента (Bosch, Макита, Хитачи). Они упакованы в пластмассовый корпус, состоящий из двух частей. Количество батарей может быть разным, в зависимости от выходного вольтажа используемого инструмента. Все элементы спаяны в определенной последовательности. Выводные концы или клеммы, на которых обычно производятся замеры напряжения батареи, выведены наружу.

Большинство аккумуляторных блоков шуруповерта или дрели устроены так, что они очень просто разбираются, независимо от того, проводим мы ремонт аккумулятора шуруповерта Интерскол, или же другой модели. Несколько крепежных винтов нужно вывернуть с помощью обычной отвертки. Есть аккумуляторы, которые разбираются сложно, но поддаются разбору отверткой и перочинным ножом. Ножиком удаляется клеящий слой, а острым саморезом раздвигаются две сопрягаемые поверхности.

Отличие батарей шуруповертов друг от друга может заключаться в наличии или отсутствии термодатчика, который автоматически отключает аккумулятор при условиях критического нагрева (выше 50°С). Датчик постоянно отслеживает температуру не только под нагрузкой, но и в условиях текущего заряда аккумуляторной батареи. Контроллер считывает все данные и обрабатывает их, «запоминает» емкость и другие показатели. Как только емкость достигает 80-90%, а напряжение — 14 В, блок управления все отключает. Такие аккумуляторы служат годами, не теряя своих технических характеристик.

На рынке предлагается большое количество недорогих моделей шуруповертов.
Более дешевые устройства не имеют таких технических устройств, и за всеми процессами нужно следить самостоятельно.

Сколько обойдется смена Ni-Mh на литиевое устройство?

Каких затрат денег востребует переделка шуруповерта на литиевый аккумулятор?

Стоимость на такое устройство складывается из цены нескольких составляющих:

конфигурация 4S-аккумулятора на базе лития стоит 2200 р.;
покупка контролера для зарядки и разрядки плюс балансира обходится в 1240 р.;
цена сварочной работы и сборки составляет 800 р.

Выходит, что литиевый аккумулятор, изготовленный самостоятельно, обоходится в 4240 р.

При сравнении возьмем аналогичную конфигурацию из лития фабричного производства. Например, устройство Makita 194065-3 создано для шуруповерта. Оно обладает подобными параметрами. Цена такового устройства составляет 6500 р. Выходит, что переделка шуруповерта на литиевые батареи сберегает 2300 р.

Переделка аккумулятора шуруповёрта на литиевые батареи

Промышленность давно выпускает шуруповерты, и многие люди обладают старыми моделями с никель-кадмиевыми и никель-металлогидридными аккумуляторами. Переделка шуруповерта на литий позволит улучшить эксплуатационные характеристики аппарата, не покупая новый инструмент. Сейчас много фирм предлагают услуги переделки аккумуляторов шуруповерта, но сделать это можно и своими руками.

Переделка на литиевые аккумуляторы 18650

Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают низкой ценой, выдерживают много зарядных циклов, не боятся низких температур. Но ёмкость батареи будет снижаться, если поставить ее на заряд, не дождавшись полного разряда (эффект памяти).

Литий-ионные аккумуляторы имеют следующие преимущества:

высокая емкость, которая обеспечит большее время работы шуруповерта;
меньшие размеры и вес;
хорошо сохраняет заряд в нерабочем состоянии.

Но литиевый аккумулятор для шуруповерта плохо выдерживает полный разряд, поэтому заводские инструменты на таких аккумуляторах оснащают дополнительными платами, защищающими работу батареи от перегрева, КЗ, избыточного заряда во избежание взрыва, полного разряда.

Такие аккумуляторы можно просто заказать на алиэкспресс: Узнать цену на Aliexpress

При установке микросхемы непосредственно в аккумулятор происходит размыкание цепи, если неиспользуемая батарея находится отдельно от инструмента.