Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 12в


Опубликовано 07.04.2019 19:17 | Автор: Admin

В данной статье рассматривается:
Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 12в на примере Интерскол Да-12ЭР-02



Что мы имеем: старый шуруповерт Интерскол Да-12ЭР-02 вполне бодро работающий, но с умершими аккумуляторами.

Наша цель: заменить старые аккумуляторы Ni-Cd на новые li-ion


Для переделки по моему варианту нам понадобиться:

  • - шуруповерт Интерскол Да-12ЭР-02 )))
  • - паяльник от 60W т.к. менее мощным не пропаяешь
  • - мультиметр (тестер)
  • - «кислота паяльная» - вариаций их много, берем с кисточкой

Батарея:

  • литиевые аккумуляторы 18650, например берем батареи уже с хвостиками. Батареи нам нужны высокоамперные читать.
  • плата защиты с балансиром 3S 40A 12.6V 40A lithium battery protection board
  • провода короткие, но толстые сечение от 1,5
  • двухсторонний скотч
  • толстая широкая относительно мягкая прокладка 1.5- 2см

Зарядное устройство (можно не переделывать):

  • - понижающий DC-DC преобразователь напряжения (XL4015). Статья об этих преобразователях читать
  • - макетная плата, например. Нам нужна толстенькая плата.
  • - 4 диода от 100в 3А либо готовый диодный мост, я использовал смотреть. Либо это возьмется с оригинальной платы зарядки.
  • - конденсатор от 470мкф 35В. Либо это возьмется с оригинальной платы зарядки.
  • - два светодиода разного цвета 5мм.
  • - термоклей
  • - провода различной длины и сечения.
  • - сверла 2мм

Меры предосторожности:

  • - при работе с аккумуляторами надо быть предельно осторожными не допуская замыкания их, в момент замыкания в месте контакта возникаю огромные токи, что могут привести к ожогам, повреждению глаз, взрывам и пожарам. А так же выхода из стоя всех комплектующих.
  • - при работе с кислотой необходимо быть предельно осторожными т.к. она может попасть в глаза на кожу и т.д. последствия могут быть очень печальными.
  • - производить работы только на отключенном оборудовании от сети питания 220в. Необходимо так же учитывать, что в схемах питания используются конденсаторы, что накапливают заряд и когда вы отключили прибор от сети, это не означает, что плата обесточена…

Поехали:

Если у вас что-то нет из перечисленного списка выше, то лучше не приступать к работам т.к. гемора вы себе создадите больше, чем сделаете работ.


Сборка новой батареи (3шт. 18650):

Комплект батареи с платой защиты

Предисловие

Можно использовать и 6шт. 18650, что увеличит нашу емкость батареи в два раза, но потребует больший ток заряда, что потребует отказаться от родного блока питания без переделок, и наша зарядка будет длиться ооооооооочнь долго.

Хочу обратить ваше внимание и это очень важно, батарейки на фото не подходят для нашей задачи, это мой косяк, я купил не подумав. Берите исключительно высокоамперные батареи. Но т.к. вариантов у меня не было, я делал на них.

Почему нам нужны высокоамперные батареи – литиевые батареи рассчитаны на использование в определенных условиях заряда разряда, те что на фото допускают их разрежать токами 2С т.е. в данном случае это около 6А.шуруповерт в момент старта потребляет ток от 15А до 25А и при постоянной нагрузке около 10А. Как мы видим мы превысили требования производителя. Высокоамперные батареи рассчитаны на более высокие токи разряда от 10А, что гарантируем нам более долгий срок службы, а так же меньше сюрпризов в будущем от неправильной эксплуатации. О таких батарейках почитайте: читать

Плата с защитой и балансировкой – позволит нам эксплуатировать литиевые аккумуляторы в тех пределах, что рекомендуют производители. Она защитит наши батареи от глубокого разряда, а так же от перезаряда, что для литиевых батарей очень критично и нарушения этого пункта приведет к очень быстрой деградации батареи т.е. потери своей емкости. Так же данная плата имеет схему балансировки, которая призвана уравнивать заряд на каждой ячейки батареи. Наши батареи имеют последовательное соединение, что в ходе эксплуатации приведет к их неравномерному заряду читать, что приведет к см.п.1, но данная плата позволит устранить этот эффект. Представленная плата, модернизированная по просьбе трудящихся и самовосстанавливается при срабатывании защиты.

Сборка:

Внимание! Работа с батареями требует осторожного обращения. Перед началом работ надо уровнять/зарядить все батареи.

Батареи мы используем с уже приваренными хвостиками. Первым делом снимаем защиту с хвостиков, дальше нам надо залудить концы. Залудить без использования кислоты (осторожно) вам не получиться так, что берем кислоту, паяльник и припой и лудим. Лудим с двух концов. Кислоту наносим тонким слоем, этого вполне достаточно в противном случае вы получите брызги в разные стороны.

Если вы купили кислоту без кисточки, то можно перелить ее в тюбик от лака для ногтей или же можно использовать, одноразовый шприц, где вы выдавливаете каплю и тут же ее назад втягиваете, оставляю тонкую пленку. Так же нам надо залудить плюсы первых двух батарей, в данных местах у нас будет производиться соединение батарей между собой.

Внимание! Нам ни в коем случае не стоит допустить перегрев батареи, поэтому берем 60W паяльник или больше мощности и очень быстро лудим плюсовой контакт, припой делам с небольшой горочкой. Паяльник меньшей мощности не позволит вам добиться этих условий вплоть до того, что вы не сможете залудить в принципе и перегреете батарею.

После как вы все залудили, спаиваем последовательно батареи см .рис. На одной из батарей язычок повернут в обратную сторону. Спайку также производим мощным паяльником, просто приложив язычок и прижав жалом паяльника. Вот что должно у нас получиться.

Последовательное соединения литиевых батарей сторона 1Последовательное соединения литиевых батарей сторона 2

Теперь фиксируем все изолентой или это можно сделать заранее перед пайкой. Клеем двухсторонний скотч для фиксации платы.

Скрепление изолентой литиевых батарей

Приступаем к припайке батарей к плате.

Внимание! Припаивать надо последовательно от площадки 0в до 12.6в т.е. вначале припаиваем к 0, потом к 4,2, далее 8,4 и т.д.

Результат: Припайка платы защиты

Разбираем родную батарею. Вытаскиваем старые батареи (Осторожно).

Внимание! Если мы будем использовать родную зарядку, то припаянный температурный датчик необходимо оставить, либо сделать перемычку с минуса на центральный штырь.

Разбираем корпус батареиРазбираем корпус батареи

Откусываем черную штуку и припаиваемся. Провода нам нужны толстые т.к. токи у нас будут до 25А периодами и более , что при тонких проводах может привести к их возгоранию, а так же мы будем иметь потерю в мощности. Батареи аккуратно уберем в сторону.

Припаиваемся к контактам

Внимание! Использования паролонки не есть хорошо, горючий материал, что может привести к возгоранию, но лучше я ничего не придумал.

Теперь нам нужно найти толстую, широкую относительно мягкую прокладку 1.5- 2см. Я ее оторвал от упаковки некого гаджета. Вырезам по размерам корпуса и кладем ее на дно, клеем двусторонний скотч и приклеиваем батарейки. Фиксируем ту чёрную штуку, торчащий конец должен быть такой длины, чтоб упирался в наши батарейки и давал закрыть корпус с неким натягом. Не перепутайте полярность!

Размещение батарей в корпусеФиксация проводов паралонкой

В данном случае, коричневый провод у меня минус, а черный плюс. Коричневый на порядок толще, черного.

Обрезаем провода делая их как можно короче, дабы не терять ток на потерях, но надо учитывать, что нам надо еще припаяется к плате. Припаиваемся и собираем корпус, батарея готова.

Использовать готовую батарею можно с имеющимся зарядным устройством, но:
  • - есть жалобы на то, что корпус будет очень сильно греться, что многие опасаются. Но в конструкции зарядного устройства используется трансформатор и нагрев для него это нормальное явление. В моих экспериментах при токе 1А он грелся до 60С. В конструкции не предусмотрена система ограничения по току так, что ток в системе может быть в разы выше и нагрев выше. В тоже время теперь нам требуется больше времени на заряд батарей.
  • - в конструкции зарядного устройства присутствует система ограничения времени заряда и составляет она один час. Т.е. нам придется передергивать батарею для ее полного заряда.
  • - тяжко будет использовать родную зарядку, если мы решили использовать 6 элементов 18650 т.к. максимальный ток выдаваемый по заявлению производителя должен быть 1.8А . Т.е. длительное использование на токах более этого значения может привести к неизвестным последствиям. Для 3х элементов емкостью 3000мАч и рекомендуемым током заряда от 0,5С -1С (1.5А – 3А) мы укладываемся в параметры зарядника. Для 6 элементов нам надо ток заряда в два раза больше. И да, как я сказал раньше, в заряднике нет схемы ограничения тока заряда т.е. в некий промежуток времени мы будем заряжать свои батареи на приделах возможности зарядника, что терпимо для 3х, но не для 6 элементов.

В принципе это основные нюансы использования родного зарядного устройства.


О родном зарядном устройстве.

На холостом ходу ЗУ выдает нам 19-20В и ток короткого замыкание … не замерил. Производитель заявляет ток эксплуатации 1,8А.

Схема ЗУ SD-C804S найденного на просторах интернета.Схема ЗУ SD-C804S

Схема имеет, на мой взгляд, ряд некорректных обозначений, но не суть. В схеме нет узлов, которые бы следили и ограничивали бы ток заряда. Но есть схема слежения за напряжением выполнения на микросхеме U1 (не факт, подтвердить работоспособность этого узла не получилось), а так же узел ограничения времени заряда выполненной на микросхеме U2.

Что нам мешает: мешает нам схема ограничения по времени заряда, но ее можно просто отключить, в остальном как бы все устраивает. Но, мне не удалось заставить ЗУ показывать окончания заряда. Включив родную батарею на заряд, загорелся индикатор заряда, но разорвав цепь на аккумуляторе т.е. мы получили на выходе напряжение питания, индикатор так и не погас, а должен был, если окончание заряда регулируется по напряжению на батареи ( я не спец в электроники и понять как это полностью работает не могу ). А для нас это критичный момент т.к. плата защиты наших литьевых аккумуляторов при окончании заряда просто разрывает цепь.

Было много мыслей, как сделать зарядку - от модернизации текущей схемы, с автоматическим выбором какой аккумулятор вставлен старый или новый на простых элементах, до передки все на Ардуино с контролем всего и вся. Но на все это нужно много времени и сил …. Было решено не изобретать велосипед и пойти путем как все.

В качестве контроля заряда был выбран DC-DC преобразователь с контролем тока заряда на микросхеме XL4015 читать

Переделка родного зарядного устройства (жуткий колхоз):

Переделывать будем с расчетом возможности заряжать старый тип аккумуляторов.

Берем нашу китайскую плату, подключаем ее к лабораторному БП выставляем 19в, либо разбираем зарядку и цепляемся на выходы диодов.

Схема платы DC-DC  преобразователь XL4015

Крутим подстроечный резистор напряжения и выставляем напряжение на выходе 15В т.к. родные Ni-Cd батареи имеют напряжение полного заряда 1,4в-1.5в, а их у нас 10. Для новой сборки батарей этот параметр безразличен, главное больше 12.6в.

UPD: Плата защиты с балансиром сама отключает батареи при превышении напряжения на аккумуляторах 12.6В, поэтому напряжение 15В нам не важно. Оно нам важно при зарядке старых аккумуляторов т.к. там нет платы защиты. 

Переключаем мультиметр в режим измерения тока. Выкручиваем подстроечный резистор тока против часовой стрелки (вроде в эту сторону) до конца т.е. выставляем минимальный выходной ток. Подключаем концы мультиметра к выходу, замыкаем цепь, выставляем ток в 1А. Чем больше ток, тем быстрее будет заряжаться наша батарея, но и греться все будет больше. Не выставляете больше 1.5А от греха подальше. Настройка платы на этом закончена.

Разбираем наше ЗУ. Для внедрения новой платы нам надо будет распаять родную плату ЗУ, убрать все кроме двух светодиодов, диодного моста, и сглаживающего конденсатора, а так же самого разъёма для батарей. Это делается потому, что новую плату мы не сможем воткнуть т.к. мешает обвес платы. Я решил оставить в целости оригинальную плату и сделать колхоз.

Берм макетную плату, диодный мост, конденсатор, два светодиода либо выпаиваем все это с родной платы. Так же выпаиваем контактные разъёмы.

Схема подключения

Далее нам надо на макетке собрать см. рис. (как смог) то, что обведено черной линией.

Припайка к площадкам светодиода преобразователя XL4015Припайка к площадкам светодиода преобразователя XL4015

И запаять наши светодиоды как на рисунке. Коричневый это у нас минус, а оранжевый это плюс (провода какие были). Чтоб у нас не отламывалось провода в месте пайки, мы их зальем термоклеем. Все запаиваем по схеме. Не перепутайте полярность конденсатора и всех подключений. Светодиоды в корпусе крепим на термоклей.

В результате имеем вот такой колхоз.Сборка корпуса ЗУСборка корпуса ЗУСборка корпуса ЗУ


Теперь все проверяем, собираем и пользуемся. У меня защита с данной платой не срабатывает от нажатия, но рукой, возможно, заставить ее сработать. Лампа заряда выключиться когда ток заряда будет меньше 10% от установленного т.е. менее 0.1А

Дополнение от 15.09.20:

Шуриком я пользуюсь не часто и после переделки поработал раза три. И вот сегодня поставив на зарядку батарейную сборку, через пару часов услышал хлопок. Вскрыв корпус обнаружил потек одной из банки, при этом все аккумуляторы оказались разряженные в ноль и при попытки их зарядки внешним источником, они не брали заряд. Плата БМС не имеет никаких внешних повреждений и коротких замыканий в основных точках.

Что произошло я так и не понял да и выяснять пока желания нет. Заказ себе новый шурик ИНТЕРСКОЛ ДА-10/14.4Л3, 1.5Ач [383.0.2.00]

Как вариант, я думаю, в будущем платы БМС брать не от непонятных китайцев, а взять клоны БМС от реально существующих шуриков.



Метки
Шуруповерт Li-ion

Комментариев: 14

 4796 |

 Сергей
 13.12.2020 14:59

Вы вообще раньше переделывали АКБ шуруповёрта?! Напряжение на плате CC/CV не должно превышать 12,6 вольта для 12-ти вольтового шурика! Но никак не 15вольт!

 Admin
 13.12.2020 15:35

Плата защиты с балансиром сама отключает батареи при превышении напряжения на аккумуляторах 12.6В, поэтому напряжение 15В нам не важно. Оно нам важно при зарядке старых аккумуляторов т.к. там не платы защиты.

 Михаил
 14.03.2021 18:40

День добрый, уважаемый. А у меня вот какая проблема. Всё сделал как у вас описано, но вместо bms защитной платы 3s 40a, я поставил bms 3s 25а. Шуруповёрт покрутил немного и затих. Померил на выходе: 5.5 вольт. Я предполагаю что сработала плата защиты, т.к. в момент запуска шурика ток мог подскачить выше 25 ампер. И теперь я не могу вернуть аккумулятор шурика на его положенные 12 вольт. Ставил на зарядку, кратковременно коротил контакты, не помогло. Думаю, в любом случае, необходимо менять bms плату на 3s 40a. Что подскажете в таком случае как у меня? Заранее спасибо!

 Admin
 15.03.2021 17:39

А какое напряжение по банкам показывает? Защита вроде должна сбрасываться при постановке на зарядку. Возможно у вас умерла плата совсем. Попробуйте распаять плату, обесточить.

 Михаил
 21.03.2021 09:50

По банкам и отдельно снятые аккумы - 3,51 вольт. Распаял, снова спаял - итог тот же, на выходе 5,53 вольт. Плата не пропускает больше. Наверное, действительно, ей кирдык. Ладно. Я ещё заказал на Алишке 2 штуки - на 40А. Буду играться с ними. Всё-таки интересно, что привело к неисправности платы? Сильный ток запуска Шурика? Коротыш по питанию? От зарядки - вряд ли. Тем более я отдельно припаял разъём для внешнего блока питания 12в/2а. Пробовал заряжать соответственно от внешней и штатной зарядки - напряжение не доходит до Аккумов, остается прежним - 3,51 вольт.

 Admin
 21.03.2021 15:56

На подобных китайских платах используются дешёвые китайские MOSFET (либо подделка, либо что-то свое), где они зачастую несоответствию заявленным характеристикам, в итоге горят часто. Я слышал, что люди перепаивают их на оригинал…

 Alex
 17.02.2022 08:20

День добрый! У меня такой вопрос, может поможете?! Шурик Интерскол Да-12ЭР-0.2 но с "треугольным" корпусом АКБ под 3 банки 18650 1500 ма. Вышла из стоя 1 банка. Решил заменить на новые сразу 3 и помощьнее, на 3000ма. Заказал на Али. При перепайке похоже повредил плату BMS. Решил и её заменить. Родная BSM B-302 REVL7 треугольной формы, так написано на самой платке. На самой плате 2 светодиода-заряд разряд. Они выстуупают из корпуса АКБ когда он всборе. Но в интернете на Али не нашол такую плату. Шурик 2016 года возможно уже устарел. Нашёл и заказал другую 3C-CVJ0,1v1,0 так на плате написано. Вот в чём вопросы. На новой плате нет светодиодов и всего 2 провода В+ и В1 так понимаю это + и -. Нет так же датчика температуры. Вот и думаю, если тупо соеденить батареи последовательно и подпаять к плате что получится? И как без светодиодов узнавать заряд и разряд при зарядке< если вообще с этой платой заработает. И второй "глупый"вопрос, если без платы подключить к шурику батареи, что будет? Спасибо.

 Alex
 17.02.2022 08:22

Ошибка, на новой плате написано 3C-CMO1-v1.0

 Alex
 17.02.2022 08:55

Забыл ещё один момент по моему вопросу. На сай те Али эта новая плата обозначена как 3s 12,6v 6a BMS и как яписал выше на ней всего 2 провода, но есть схема включения батарей к ней где задействованы проводники к другим точкам платы и батарей??? А проводников на плате подпаянных только2? Следует ли самому доделывать как на схеме у китайца? И смущает в обозначение параметров 6 ампер, хотя есть такие же на 8 и более. Мои новые банки на которые хочу заменить обозначены как FT VC18650VTC6 C6 и ниже ещё строка E 12C2018040A .

 Admin
 17.02.2022 09:39

У вас поломалась зарядка, а вы купили плату защиты для батарей. Зарядное устройство предназначено для заряда батарей, BMS отвечает за защиту батарей от перезаряда и переразряда.
Возможно у вас плата комбинированная в шурике. Лучше почините родную или купите Б/У аккумулятора с рабочей платой. Можете поискать похожий аккумулятор в сборе на АЛИ, если корпус не подойдет, то можно будет переставить внутренности.
Например: https://aliexpress.ru/item/4000874691068.html

 costa
 03.03.2022 22:48

Делал тоже на 3s40a на 6 аккумуляторов но почемуто у шурика мотор еле еле крутит по токам на сборке норм 12.4 вольта дает при нагрузке не падает...что делать не знаю.не стал заморачиваться исползую акум для сигнализации на мото хватает надолго.в нем теперь 9 банок 18650 и микруха 3s40a зарядка просто от понижающей микросхемы как у вас но на нее подаю 12v 3ah на выходе стабильные 12.6v но 2.8ah...

 costa
 03.03.2022 22:52

Единственное не могу понять сколько ампер выдает аккумулятор при такой сборке..а вольтметр с амперметром руки не доходят купить...есть мультиметр но он мини на нем максимум 2000мач можно замерить...

 Gri
 19.10.2023 22:53

"я не спец в электроники и понять как это полностью работает не могу", а какого тогда тут умничаешь, нуб?

 Admin
 20.10.2023 13:49

Я полагаю Вам есть чем с нами поделить и рассказать, как видите Вы и рассеять мои заблуждения.


Добавить комментарий:
Google
Yandex
Отправить