Замена Ni-Cd аккумуляторов в батарее шуруповёрта на LiFePO4. Шуруповерт lifepo4

Замена Ni-Cd аккумуляторов в батарее шуруповёрта на LiFePO4

Давным давно, в далёкой-далёкой галактике когда трава была зеленей, белорусский рубль был с бОльшим количеством нулей, а о создании этого блога в моей голове не было даже идей, мой отец купил замечательный шуруповёрт фирмы Einhell c батареями на 18 вольт. Довольно продолжительное время он служил нам верой и правдой, закручивая то, что плохо вкручено и выкручивая всё, что хорошо закручено, но время не щадит аккумуляторы и, естественно, обе батареи шуруповёрта подошли к концу. После этого шурик ещё какое-то время провалялся как бесполезный груз и вот, около года назад, мне в голову пришла замечательная идея - дать ему вторую жизнь!

Было это в начале 2015 года, на Aliexpress уже давно царило засилье литиевых элементов питания, поэтому вариант с простой заменой никель-кадмиевых аккумуляторов на такие же, только новые мне вообще не улыбался - опять маленькая ёмкость, опять долгий заряд, да и не совсем понятно, какого качества Ni-Cd банки я куплю. Нет, проблему надо было решать кардинально, и тут (а может и раньше) я наткнулся на замечательный источник энергии - инновационные (ну, более-менее) литий-железо-фосфатные аккумуляторы от A123 Systems! (искать на Aliexpress) Прочитав про них я понял, что они - идеальный кандидат на почётное место в пластмассовом корпусе батареи, ведь они обладают просто охренительными характеристиками:

высокая токоотдача (до 60 ампер),
не боятся принять на грудь большой ток при зарядке (до 10 ампер),
долговечны,
и т.д.

Минуса у них только два - низкая ёмкость на единицу объёма в сравнении с литий-ионками (2300 мАч у одного 26650 элемента) и высокая цена. Но это с лихвой компенсируется вышеназванными плюсами.

Ещё один нюанс - у них меньше напряжение - 3.3 вольта против 3.7 у литий-ионок. Это значит, что для набора приблизительно нужного мне напряжения (18 вольт), нужно соединить 6 батарей - получится 19,8 вольт. Конечно, это больше номинала, но в шуруповёрте стоит кнопка Puly fa08a-12/1, рассчитанная на напругу от 7.2V до 24V, так что ничего - переживёт (сдохла впоследствии, через полгода с лишним очень активного использования, об этом в другой раз). А вот литий-ионки 18650 пришлось бы соединять последовательно по 5 штук, но я бы уж тогда брал 10 штук и соединял бы их как 5 последовательных пар. Но для этого нужно было брать специальные высокотоковые банки, честно говоря, не хотелось с ними заморачиваться, так что выбрал я что выбрал.

Также, по случаю последовательного соединения литий-железо-фофатных аккумуляторов, возникла необходимость в выводе балансировочного разъёма: последовательно соединённые литиевые элементы питания (а похорошему вообще все) обязательно нужно балансировать, ведь даже в одной партии некоторые элементы могут отличаться друг от друга, в итоге напряжение на банках будет скакать где-то выше, где-то ниже, какие-то будут недозаряжаться, какие-то перезаряжаться, в итоге вся эта замечательная конструкция либо проживёт намного меньше, либо вообще с ней случится что-нибдуь непоправимое. Короче, только банасир, только хардкор!

Что из себя представляет балансировочный кабель? Да вот он, ничего необычного:

Как видно по пакету, я взял 10 штук таких на Алишке за какие-то символические деньги. Одним таким кабелем можно подключить батарею с максимум шестью элементами - всего 7 проводов, то есть по одному с двух концов батареи и по одному между каждой парой элементов. Естественно, через такой кабель пойдёт лишь балансировочный ток (до 100 мА) и будет производиться мониторинг напряжения на каждом элементе батареи. Основной зарядный ток пойдёт по двум нормальным, толстым проводам, которые никто не отменял.

Ну и самый главный организационный вопрос напрашивается - чем же это всё заряжать? Так как на тот момент у меня всё ещё не было никакого универсального зарядного устройства (с литием я особо дел не имел, никелевые заряжал хорошей умной зарядкой с DX, а свинцовые - той самой умной зарядкой для свинцовых аккумуляторов на Arduino), было принято решение купить волшебную коробочку - Imax B6 Mini (на первом фото). Про неё и так уже написано миллион различных статей и обзоров, поэтому я повторяться не хочу. Скажу лишь, что из тех функций зарядного устройства, которые мне когда-либо были нужны, в ней есть всё.

Максимальная выходная мощность этого устройства - 60 ватт (получается около 3 ампер на проектируемую батарею, что для LiFePo4 аккумуляторов является стандартным током заряда по даташиту, хотя максимальный, как я уже писал, в 3 с лишним раза выше), входное напряжение - от 10 до 18 вольт, поэтому запитывать его можно от огромного числа различных источников питания. В моём случае это:

Компьютер. 60W мощности по двенадцативольтовой шине выдать может любой компьютерный БП. У моего Corsair AX 860i ещё и сертификат 80 Plus Platinum, что говорит о его беспрецедентной энергоэффективности, то есть запитывать Imax от него не только удобно, но и выгодно. Для этого я спаял себе переходник, подключающийся к Molex-разъёму: 12V с него идут к Аймаксу, а 5 - на небольшой USB разъём с закороченными D+ и D-: телефон, например, зарядить можно.
Переделанный блок питания от ноутбука. Большинство ноутбучных БП имеют на выходе 18.5-19.5 вольт, что несколько выше максимальных для аймакса 18 вольт. Тем не менее с некоторыми он может и заработать. Я же отдал свой БП от старинного Compaq Armada (да-да, того самого Compaq Armada M700), своему другу, чтобы он там немного похимичил с резисторами и уменьшил его выходное напряжение. Правда, и мощность выходная тоже слегка уменьшилась, поэтому до максимальных 60W он Аймакс уже не раскочегаривает, но ватт 50 он выдаёт. Просто на максимальной мощности напряжение на нём проседает, а т.к. в аймаксе стоит схема импульсного преобразования, процесс этот происходит лавинообразно (чем ниже становится напряжение, тем выше ток, от этого напряжение уменьшается ещё быстрее), в результате устройство просто перезапускается. Короче, приходится ставить зарядку чуть меньшим током.
Блок питания от внешнего 3,5" винчестера: 12V, 1.5A, 5 класс энергоэффективности. Да, им заряжать такую дуру долго, но зато он маленький и лёгкий - его легко можно взять с собой куда угодно.

По поводу последнего могу сказать, что я очень люблю такие высококлассные БП. Этот, например, может спокойно и 2 Ампера выдать, и даже ещё больше - правда, уже не очень долго, т.к. будет сильно греться. Есть у меня ещё парочка оригинальных зарядных HTC E250 такого же класса, официально они 5V 1A, но полторашку выдают без проблем, заряжая очень прожорливый планшет (и не только его), правда, греясь при этом прилично, но это и неудивительно. Плюс, все устройства этого класса энергоэффективности (и более высоких, уже видел шестого) почти не жрут электроэнергию, когда к ним ничего не подключено, то есть они полезны для тех, кто любит зарядки держать постоянно воткнутыми в розетки (я не из них).

Были у меня также большие опасения касательно того, влезут ли в итоге эти шесть банок в корпус батареи... Я сразу знал, что внутри придётся много вырезать, но всё равно волновался, хоть и просчитал всё на бумаге (ведь размеры 26650 известны - это 26 мм в ширину, 650 мм в длину). Но со всеми опасениями и волнениями я всё же решился на покупку и не пожалел!

Первым делом из вскрытого корпуса батареи шуруповёрта я извлёк старую никель-кадмиевую колбасу:

Решил померять эти банки тестером (окей, мультиметром, не доколупывайтесь до слов!), а потом и Аймаксом, выделил среди них рекордсменов-долгожителей, несколько штук, у которых осталось ещё миллиампер 300 живительной энергии. Но это был скорее спортивный интерес, я и от них впоследсвии избавился.

Ну а отправив на закономерную утилизацию старый комплект аккумуляторв - я принялся устанавливать новый. Для начала я вырезал всю лишнюю мешающую пластмассу с нижней части:

Ну а потом и с верхней частью корпуса батареи я поступил точно так же:

Как видите, внутри остались лишь стойки для скрепляющих корпус винтов (эти стойки я даже немного подточил), остальное я срезал кусачками подчистую. Аккумуляторы я брал сразу с приваренными к ним выводами (табами), расположенными под 90 градусов, поэтому проблем с геометрическим расположением и последовательным соединением их в корпусе не возникло:

Элементы между собой я надёжно проклеивал термоклеем. Соединял их, естественно, вывод к выводу, без лишних проводов, от каждого соединения я подпаял провод с балансировочного разъёма типа "мама", который я решил установить спереди батареи, вырезав под него отверстие в корпусе:

И, в последствии, закрепил его тем же термоклеем. Крайние контакты получившейся батареи я хорошими медными проводами с приличным сечением вывел на верхние площадки. Пришло время закрывать получившуюся конструкцию:

Готовый аккумулятор сразу после сборки во время зарядки - на первом фото, а сейчас он выглядит вот так:

В следующий раз, когда речь зайдёт об этом шуруповёрте, я расскажу о переделке его старой кнопки и встраивании туда МК Atmega8 (платформа Arduino) для реализации мониторинга заряда, плавного пуска и защиты от глубокого разряда аккумулятора. Не переключайтесь!

Понравился материал?

Аккумуляторы LiFePO4 Soshine1800mAh 18650 защищенные (2-Pack)

Аккумуляторы LiFePo4 постепенно завоёвывают популярность, мне они интересны в качестве зимнего велосвета. Во втором обзоре аккумуляторов такого формата будет тестирование аккумулятора на Imax B6, графики и прочая прелесть, для ознакомления с форматом LiFePo4 читайте мой предыдущий обзор.Кратко Ёмкость 1450мАч (получена разрядом 1А) вместо 1800(1500). Цена 5.64$ за банку. Защищённые.Сейчас стоимость доставки $30.90 (Speedpost Global Express).

За остальными характеристиками добро пожаловать под кат. Осторожно много букв и много фоток… Доставка и упаковка: С доставкой аккумуляторов из Китая сейчас наблюдаются определённые проблемы: Родную упаковку ввиде блистера фасттех не положил, аккумуляторы положены в коробочки и обмотаны пупыркой. Присланы в мелком пакете. Достаточно свежей партии — указана дата 07.07.2013:

Характеристики с сайта производителя

В скобочках курсивом мой комментарий. Ссылка: http://www.soshine.com.cn/a31.aspxSoshine 18650 LiFePO4 3.2V Protected Battery :1800mAh Bar Code: 6951151512437 Model: 18650P-3.2-1800

Type:LiFePO4 Nominal voltage: 3.2 V (напряжение отличное от LiIon) Nominal capacity: 1800 mAh (реально намерял 1450) Core cell weight: 39 grams (весы с БИКа 500х0.1г намеряли 39.9 гр., фасттех указывает 41гр) Size: 18.00*65.00mm Continuous Discharge: 10C / Pulse: 20C Typical fast charge current: 10A to 3.6V CC/CV Fast charge time: 15 minutes Cycle life at 10C discharge, 100% DOD: over 1,000 cycles

Quality LiFePO4 rechargeable cell In Built Safety Circuitry (наличие платы защиты) Maximum capacity and reliability Positive nipple (выступающий кончик, в отличии от желтеньких)PCB Protected against: (характеристики платы защиты) Over charge () Over discharge Over current (short circuit)

Надписи на аккумуляторе: Название и дата производства: Обещанная ёмкость: Рекомендуемый заряд и характеристики защиты и ограничения по использованию:

Итак аккумулятор интересен следующим: * Плата защиты; * 8А допустимы токи разряда; * Стандартно выступающий кончик; * Ёмкость 1450мАч.

Перейдём к тестированию: Тестовый стенд почти такой же как в предыдущем обзоре — Imax B6 (копия), USB to Uart для соединения с компьютером:

График разряда Soshine 1800 LiFePo4:

График разряда жёлтеньких LiFePo4 из предыдущего обзора:

Другие графики:

График заряда Soshine 1800 18650 LiFePo4, режим Fast на рекомендованной 1.5А:

Ради интереса посмотрим сколько можно дополнительно влить в аккумулятор, заряженный fast режимом, если заливать обычным режимом 300мА:

Было залито совсем немного, между режимами выдержал некоторое время. График разряда Soshine 1800 LiFePo4 прямо из коробки:

Отдано меньше 1Ач

Тест разряда аккумулятора «За окном» при около нулевой температуре: Пришлось подготовить другой тестовый стенд, проводов от imax-а до окна не хватило: Для чистоты эксперимента аккумулятор следует дозарядить. Заряжаю обычным режимом на 0.3А: За окном терморегулятор с БИКа показывает температуру: Крепим термодатчик на классическую синюю изоленту: Оставлю аккумулятор отстывать до уличной температуры. Контролирую по показаниям терморегулятора. Ждать пришлось долго, следовательно контакт датчика и аккумулятора можно считать достаточно качественным. Разряжать начинаем при температуре 1.2 градуса С. 30 секунд: 4 минуты: 61 минута: 73 минуты: График разряда «за окном» током 1А: После того как imax-b6 сообщил что разряд (1А до 2v) окончен, я дал аккумулятору отдышаться пару часов, прогреться до комнатной температуры. Посмотрел сколько ещё осталось в аккумуляторе (разрядом 1А): После того как imax b6 сообщил что закончил работу замерял напряжение мультиметром: Все фонарики отказывались светить, видимо сработала защита. Запустил аккумулятор, залив 12mA (0.3A обычным режимом). Напряжение на аккумуляторе поднялось, защита отключилась. Теперь попробуем повторить отсечку разрядом с помощью фонариков. Сначала вставил в convoy S2, и устав ждать когда он наконец разрядит аккум (convoy мигал и сбрасывал на минимальный режим) вставил в налобник на XML с БИКА (2шт по 12$) (в нём видимо самый простой директ драйв без защиты от переразряда, светил ярче всего) И фонарик ещё долго долго тускло светит, напряжение очень медленно падает. Но я хотел дождаться отсечки… Думаю нужно было разряжать минимально возможным током на imax-b6 и заряжать совсем чуть-чуть… И так ещё прошел часик, а напряжение на аккумуляторе не собирается быстро падать… Может это скрытые производителем 1800-1450мА=350мА пытаются выходить подобным образом ;)… Чем бы фонарик поскорей разрядить… Видимо придётся доставать тяжёлую артиллерию — фонарик на 2АА на лампе… Ой как давно это уже было… Тёплому ламповому монстру хватило секунды, лампочка мигнула 2 раза (пока контакт подбирал) и сразу погасла. Напряжение до было 2.55v. После сработала защита и мультиметр показывает 0v.

По окончании тестирования аккумулятора, его нужно зарядить — на сей раз пусть будет бережная обычная зарядка (0.3А, как рекомендует производитель).. Видно эксперименты не прошли бесследно, влилось на 50-70 мА меньше чем до тестов :(

LiFePo4 и XML Я в домашних условиях намерял 1.6-1.5А на кнопке Convoy S2 (2.8А) на максимальном режиме, что примерно соответствует даташиту на XML. Для достижения максимального света с XML на LiFePo4 нужен специальный драйвер с бустом.

Некоторые размышление по использованию LiFePo4 в фонариках на XML в зимнее время года

* Это всего лишь мои умозаключения по нарытой в интернете информации и собственном опыте эксплуатации не претендующие на истину. Пока не встречал специальных драйверов для фонариков на LiFePo4, из имеющихся наиболее подходящими считаю direct drive без защиты от переразряда. Связано это во первых с низкими напряжениями на LiFePo4, которые при отрицательных температурах ещё больше проседают, и диодом XML, который на соответствующих напряжениях (около 3.1В) берёт не более 1.5А. Итак отсутствие защиты от переразряда на фонарике (обычно 2.8-3v) компенсируется protected банкой. При отрицательных температурах напряжение аккумулятора просаживается как раз в районе защиты фонарика. Столкнулся с таким поведением на Brinyte C8 — на желтеньких LiFePo4 из предыдущего обзора светил очень тускло — думаю отрубало по защите. Надеюсь появятся спец драйверы с bust-ом для LiFePo4 для фонариков на XML и получат распространения зарядки для лиферов типа за 2 бакса с БИКА.

Выводы в сравнении с желтенькими К сожалению Imax b6 может разряжать током в максимум 1А, в реальных приложениях — фонарь на XML кушает 1.5А.Плюсы: * Ёмкость в 1.5 раза выше желтеньких, и в 1.5 раза ниже в 1.4 раза чем у TrustFire 2400 (у меня с Bic на 2000мАч). * По сравнению с желтенькими лиферами лучше держат ток разряда, меньше проседает напряжение. Если сравнивать с LiIon-ами напряжение после первоначального падения на уровень 3.1v держится стабильно почти до самого конца. LiIon напряжение с течением времени проседает. * Аккумулятор с платой защиты, защита от переразряда работает.Минусы: *Ёмкость не соответствует заявленной для эксплуатации в фонарях на XML, даташит на обозеваемый аккумулятор я не нашел, но если судить по спецификацям на AA лиферу разряжают единицами мА. *Ценник. По сравнению с недавно обозреваемыми 10EURO за 1шт реальных 2600 Enerpover от nkon.nl, работающих до -20, 9usd за 2шт народных трастфайеров с огоньком на 2000, которые зимой не работают, и красненького саньё на 2600 который я не стал прошлой зимой тестировать ;). Я купил и не жалею.

Что ещё можно было бы посмотреть: * График разряда в морозилке — лениво настраивать тестовый стенд на ноутбуке, стационарный компьютер двигать к холодильнику желания нет. * На одном графике собрать и отобразить Soshine 1800 лифер, жёлтенький лифер, графики по красненькому Soshine LiIon, данные по народному TrustFire 2400. Не очень понял предоставляет ли logView подобный функционал или придётся выгружать и делать в Excel.

Всем кто дочитал до конца

Общее фото девайсов участвовавших в написании обзора:

mysku.ru

3S-4S платы BMS или один из вариантов переделки шуруповерта под литий

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о двух простеньких платках, предназначенных для контроля за сборками Li-Ion аккумуляторов, именуемые BMS. В обзоре будет тестирование, а также несколько вариантов переделки шуруповерта под литий на основе этих плат или подобных. Кому интересно, милости прошу под кат.Update 1, Добавлен тест рабочего тока плат и небольшое видео по красной платеUpdate 2, Поскольку тема вызвала небольшой интерес, поэтому постараюсь дополнить обзор еще несколькими способами переделки шурика, чтобы получился некий простенький FAQ Общий вид:

Краткие ТТХ плат:

Примечание:

Сразу же хочу предупредить – с балансиром только синяя плата, красная без балансира, т.е. это чисто плата защиты от перезаряда/переразряда/КЗ/высокого нагрузочного тока. А также вопреки некоторым убеждениям ни одна из них не имеет контроллера заряда (CC/CV), поэтому для их работы необходима специальная платка с фиксированным напряжение и ограничением тока.

Габариты плат:

Размеры плат совсем небольшие, всего 56мм*21мм у синей и 50мм*22мм у красной: Вот сравнение с аккумуляторами АА и 18650:Внешний вид:

Начнем с синей платы защиты: При более детальном рассмотрении можно увидеть контроллер защиты – S8254AA и компоненты балансировки для 3S сборки: К сожалению, рабочий ток по заявлению продавца всего 8А, но судя по даташитам один мосфет AO4407A рассчитан на 12А (пиковый 60А), а у нас их два: Еще отмечу, что ток балансировки совсем небольшой (около 40ma) и активируется балансировка, как только все ячейки/банки перейдут в режим CV (вторая фаза заряда). Подключение:Красная плата попроще, ибо не имеет балансира: Она также выполнена на основе контроллера защиты – S8254AA, но рассчитана на более высокий рабочий ток в 15А (опять же по заявлениям производителя): Ходя по даташитам на используемые силовые мосфеты, рабочий ток заявлен 70А, а пиковый 200А, хватит даже одного мосфета, а у нас их два: Подключение аналогичное: Итого, как мы видим, на обеих платах присутствует контроллер защиты с необходимой развязкой, силовые мосфеты и шунты для контроля проходящего тока, но в синей есть еще и встроенный балансир. Я особо не вникал в схему, но похоже, что силовые мосфеты запараллелены, поэтому рабочие токи можно умножать на два. Важное примечание — максимальные рабочие токи ограничиваются токовыми шунтами! Про алгоритм заряда (CC/CV) эти платки не знают. В подтверждение тому, что это именно платы защиты, можно судить по даташиту на контроллер S8254AA, в котором о зарядном модуле ни слова: Сам контроллер рассчитан на 4S соединение, поэтому с некоторой доработкой (судя по даташиту) – подпайкой кондера и резистора, возможно, заработает красная платка: Синюю платку так просто доработать до 4S не получится, придется допаивать элементы балансира.

Тестирование плат:

Итак, переходим к самому главному, а именно к тому, насколько они пригодны для реального применения. Для тестирования нам помогут следующие приспособления: — сборный модуль (три трех/четырехрегистровых вольтметра и холдер для трех 18650 аккумуляторов), который мелькал в моем обзоре зарядника iCharger 208B, правда, уже без балансировочного хвостика: — двухрегистровый ампервольтметр для контроля тока (нижние показания прибора): — понижающий DC/DC преобразователь с токоограничением и возможностью заряда лития: — зарядно-балансировочное устройство iCharger 208B для разряда всей сборки

Стенд простой — плата преобразователь подает фиксированное постоянное напряжение 12,6V и ограничивает зарядный ток. По вольтметрам смотрим, на каком напряжении срабатывают платы и как отбалансированы банки. Для начала посмотрим главную фишку синей платы, а именно балансировку. На фото 3 банки, заряженные на 4,15V/4,18V/4,08V. Как видим – разбалансировка. Подаем напряжение, зарядный ток постепенно падает (нижний приборчик): Поскольку платка не имеет каких-либо индикаторов, то окончание балансировки можно оценить только на глаз. Амперметр за час с лишним до окончания уже показывал по нулям. Кому интересно, вот небольшой ролик о том, как работает балансир в этой плате:

В итоге банки отбалансированы на уровне 4,210V/4,212V/4,206V, что весьма неплохо:

При подаче напряжения чуть большего 12,6V, как я понял, балансир неактивен и как-только напряжение на одной из банок достигнет 4,25V, то контроллер защиты S8254AA отключает заряд:

Такая же ситуация и с красной платой, контроллер защиты S8254AA отключает заряд также на уровне 4,25V: Теперь пройдемся по отсечке при нагрузке. Разряжать буду, как уже упоминал выше, зарядно-балансировочным устройством iCharger 208B в режиме 3S током 0,5А (для более точных замеров). Поскольку мне не очень хочется ждать разряда всей батареи, поэтому я взял один разряженный аккумулятор (на фото зеленый Самсон INR18650-25R). Синяя плата отключает нагрузку, как только напряжение на одной из банок достигнет 2,7V. На фото (без нагрузки->перед отключением->окончание): Как видим, ровно на 2,7V плата отключает нагрузку (продавец заявлял 2,8V). Как мне кажется, немного высоковато, особенно если учитывать тот факт, что в тех же шуруповертах нагрузки огромные, следовательно, и просадка напряжения большая. Все же желательно в таких приборах иметь отсечку под 2,4-2,5V. Красная плата, наоборот, отключает нагрузку, как только напряжение на одной из банок достигнет 2,5V. На фото (без нагрузки->перед отключением->окончание): Вот здесь вообще все отлично, но нет балансира.

Update 1: Тест нагрузки: По току отдачи нам поможет следующий стенд: — все тот же холдер/держатель для трех 18650 аккумуляторов — 4-х регистровый вольтметр (контроль общего напряжения) — автомобильные лампы накаливания в качестве нагрузки (к сожалению, у меня всего 4 лампы накаливания по 65W, больше не имею) — мультиметр HoldPeak HP-890CN для измерения токов (макс 20А) — качественные медные многожильные акустические провода большого сечения

Пару слов о стенде: аккумуляторы соединены «вальтом», т.е. как бы друг за другом, для уменьшения длины соединительных проводов, а следовательно и падения напряжения на них при нагрузке будет минимальным: Соединение банок на холдере («вальтом»): В качестве щупов для мультиметра выступили качественные провода с крокодилами от зарядно-балансировочного устройства iCharger 208B, ибо HoldPeak’овские не внушают доверие, да и лишние соединения будут вносить дополнительные искажения. Для начала потестим красную плату защиты, как самую интересную в плане токовой нагрузки. Припаяем силовые и побаночные провода: Получается что-то типа этого (нагрузочные соединения получились минимальной длины): Я уже упоминал в разделе о переделке шурика о том, что подобные холдеры не очень предназначены для таких токов, но для тестов пойдет. Итак, стенд на основе красной платки (по замерам не более 15А): Коротко поясню: плата держит 15А, но у меня нет подходящей нагрузки, чтобы вписаться в этот ток, поскольку четвертая лампа добавляет еще около 4,5-5А, а это уже за пределами платки. При 12,6А силовые мосфеты теплые, но не горячие, самое то для продолжительной работы. При токах более 15А плата уходит в защиту. Я замерял с резисторами, они добавляли пару ампер, но стенд уже разобран. Огромный плюс красной платы – нет блокировки защиты. Т.е. при срабатывании защиты ее не нужно активировать подачей напряжения на выходные контакты. Вот небольшой видеоролик:

Немного поясню. Поскольку лампы накаливания в холодном виде имеют низкое сопротивление, да к тому же еще включены параллельно, то платка думает, что произошло короткое замыкание и срабатывает защита. Но благодаря тому, что у платы нет блокировки, можно немного разогреть спиральки, сделав более «мягкий» старт.

Синяя платка держит больший ток, но на токах более 10А силовые мосфеты сильно греются. На 15А платка выдержит не более минуты, ибо через 10-15 секунд палец уже не держит температуру. Благо остывают быстро, поэтому для кратковременной нагрузки вполне подойдут. Все бы ничего, но при срабатывании защиты плата блокируется и для разблокировки необходимо подавать напряжение на выходные контакты. Это вариант явно не для шуруповерта. Итого, ток в 16А держит, но мосфеты очень сильно греются:Вывод: лично мое мнение таково, что для электроинструмента отлично подойдет обычная плата защиты без балансира (красная). Она имеет высокие рабочие токи, оптимальное напряжение отсечки в 2,5V, да и легко дорабатывается до конфигурации 4S (14,4V/16,8V). Я считаю – это самый оптимальный выбор для переделки бюджетного шурика под литий. Теперь по синей платке. Из плюсов – наличие балансировки, но рабочие токи все же небольшие, 12А (24А) это для шурика с крутящим моментом 15-25Нм несколько маловато, особенно когда патрон уже почти стопорит при затяжке самореза. Да и напряжение отсечки всего 2,7V, а это значит, что при сильной нагрузке часть емкости батареи останется невостребованной, поскольку на высоких токах просадка напряжения на банках приличная, да и они рассчитаны на 2,5V. И самый большой минус – плата при сработке защиты блокируется, поэтому применение в шуруповерте нежелательно. Синюю платку лучше использовать в каких-нибудь самоделках, но это опять же, лично мое мнение.

Возможные схемы применения или как переделать питание шурика на литий:

Итак, как же можно переделать питание любимого шурика с NiCd на Li-Ion/Li-Pol? Эта тема уже достаточно заезжена и решения, в принципе, найдены, но я вкратце повторюсь. Для начала скажу лишь одно – в бюджетных шуриках стоит лишь плата защиты от перезаряда/переразряда/КЗ/высокого нагрузочного тока (аналог обозреваемой красной платы). Никакой балансировки там нет. Более того, даже в некоторых брендовых электроинструментах нет балансировки. Это же относится ко всем инструментам, где есть гордые надписи «Зарядка за 30 минут». Да, они заряжаются за полчаса, но отключение происходит тогда, как только напряжение на одной из банок достигнет номинала или сработает плата защиты. Не трудно догадаться, что банки будут заряжены не полностью, но разница всего 5-10%, поэтому не столь важно. Главное запомнить, заряд с балансировкой идет, как минимум, несколько часов. Поэтому возникает вопрос, а оно вам надо?

Итак, самый распространенный вариант выглядит так: Сетевое ЗУ со стабилизированным выходом 12,6V и ограничением тока (1-2А) -> плата защиты -> 3 последовательно соединенных аккумулятора В итоге: дешево, быстро, приемлемо, надежно. Балансировка гуляет в зависимости от состояния банок (емкость и внутреннее сопротивление). Вполне рабочий вариант, но через некоторое время разбалансировка даст о себе знать по времени работы.

Более правильный вариант: Сетевое ЗУ со стабилизированным выходом 12,6V, ограничением тока (1-2А) -> плата защиты с балансировкой -> 3 последовательно соединенных аккумулятора В итоге: дорого, быстро/медленно, качественно, надежно. Балансировка в норме, емкость батареи максимальная

Итого, будем стараться сделать наподобие второго варианта, вот как можно сделать: 1) Li-Ion/Li-Pol аккумуляторы, платы защиты и специализированное зарядно-балансировочное устройство (iCharger, iMax). Дополнительно придется вывести балансировочный разъем. Минусов всего два – модельные зарядники недешевые, да и обслуживать не очень удобно. Плюсы – высокий ток заряда, высокий ток балансировки банок 2) Li-Ion/Li-Pol аккумуляторы, плата защиты с балансировкой, DC преобразователь с токоограничением, БП 3) Li-Ion/Li-Pol аккумуляторы, плата защиты без балансировки (красная), DC преобразователь с токоограничением, БП. Из минусов только то, что со временем появится разбалансировка банок. Для минимизации разбалансировки, перед переделкой шурика необходимо подогнать напряжение к одному уровню и желательно брать банки из одной партии

Первый вариант сгодится только тем, кто имеет модельное ЗУ, но мне кажется, если им нужно было, то они уже давным давно переделали свой шурик. Второй и третий варианты практически одинаковые и имеют право на жизнь. Необходимо лишь выбрать, что важнее – скорость или емкость. Я считаю, что самый оптимальный вариант – последний, но только раз в несколько месяцев нужно балансировать банки.

Итак, хватит болтовни, переходим к переделке. Поскольку я не имею шурика на NiCd аккумах, поэтому о переделке только на словах. Нам будет нужно:

1) Источник питания:

— Первый вариант. Блок питания (БП), как минимум, на 14V или больше. Ток отдачи желателен не менее 1А (в идеале около 2-3А). Нам подойдет блок питания от ноутбуков/нетбуков, от зарядных устройств (выход более 14V), блоки для питания светодиодных лент, видеозаписывающей аппаратуры (DIY БП), например этот или этот: — Понижающий DC/DC преобразователь с токоограничением и возможностью заряда лития, например этот или этот: — Второй вариант. Готовые блоки питания для шуриков с токоограничением и выходом 12,6V. Стоят недешево, как пример из моего обзора шуруповерта MNT — тыц: — Третий вариант. Готовый БП со стабилизацией: 2) Плата защиты с балансиром или без оного. То току желательно брать с запасом: Если использоваться будет вариант без балансира, то необходимо подпаять балансировочный разъем. Это нужно для контроля напряжения на банках, т.е. для оценки разбалансировки. И как вы понимаете, нужно будет периодически дозаряжать батарею побаночно простым зарядным модулем TP4056, если началась разбалансировка. Т.е. раз в несколько месяцев, берем платку TP4056 и заряжаем поочереди все банки, которые по окончании заряда имеют напряжение ниже 4,18V. Данный модуль корректно отрубает заряд на фиксированном напряжении 4,2V. Данная процедура займет час-полтора, зато банки будут более-менее отбалансированы. Написано немного сумбурно, но для тех, кто в танке: Через пару месяцев ставим на зарядку батарею шуруповерта. По окончании заряда достаем балансировочный хвостик и меряем напряжение на банках. Если получается что-то вроде этого – 4,20V/4,18V/4,19V, то балансировка, в принципе не нужна. Но если картина следующая – 4,20V/4,06V/4,14V, то берем модуль TP4056 и дозаряжаем поочереди две банки до 4,2V. Другого варианта, кроме специализированных зарядников-балансиров я не вижу.

3) Высокотоковые аккумуляторы: Я уже ранее писал пару небольших обзоров о некоторых из них – тыц и тыц. Вот основные модели высокотоковых 18650 Li-Ion аккумуляторов: — Sanyo UR18650W2 1500mah (20А макс.) — Sanyo UR18650RX 2000mah (20А макс.) — Sanyo UR18650NSX 2500mah (20А макс.) — Samsung INR18650-15L 1500mah (18А макс.) — Samsung INR18650-20R 2000mah (22А макс.) — Samsung INR18650-25R 2500mah (20А макс.) — Samsung INR18650-30Q 3000mah (15А макс.) — LG INR18650HB6 1500mah (30А макс.) — LG INR18650HD2 2000mah (25А макс.) — LG INR18650HD2C 2100mah (20А макс.) — LG INR18650HE2 2500mah (20А макс.) — LG INR18650HE4 2500mah (20А макс.) — LG INR18650HG2 3000mah (20А макс.) — SONY US18650VTC3 1600mah (30А макс.) — SONY US18650VTC4 2100mah (30А макс.) — SONY US18650VTC5 2600mah (30А макс.)

Я рекомендую проверенные временем дешевенькие Samsung INR18650-25R 2500mah (20А макс.), Samsung INR18650-30Q 3000mah (15А макс.) или LG INR18650HG2 3000mah (20А макс.). С другими баночками особо не сталкивался, но лично мой выбор — Samsung INR18650-30Q 3000mah. У Лыж был небольшой технологический дефект и начали появляться фейки с заниженной токоотдачей. Статью о том, как отличить фейк от оригинала могу скинуть, но чуть позже, нужно поискать ее.

Как все это хозяйство соединить: Ну и пару слов о соединении. Используем качественные медные многожильные провода приличного сечения. Это качественные акустические или обычные ШВВП/ПВС сечением 0,5 или 0,75 мм2 из хозмага (вспарываем изоляцию и получаем качественные проводочки разного цвета). Длина соединительных проводников должна быть минимальной. Аккумуляторы, желательны из одной партии. Перед их соединением желательно зарядить их до одного напряжения, чтобы как можно дольше не было разбалансировки. Пайка аккумуляторов не представляет ничего сложного. Главное иметь мощный паяльник (60-80Вт) и активный флюс (паяльная кислота, например). Паяется на ура. Главное потом протереть место пайки спиртом или ацетоном. Сами аккумуляторы размещаются в батарейном отсеке от старых NiCd банок. Располагать лучше треугольником, минус к плюсу или как в народе «вальтом», по аналогии с этим (один аккум будет расположен наоборот), либо чуть выше хорошее пояснение (в разделе тестирование): Так, соединяющие аккумуляторы провода, получатся короткими, следовательно, падение драгоценного напряжения в них под нагрузкой будет минимальным. Использовать холдеры на 3-4 аккумулятора не рекомендую, не для таких токов они предназначены. Побаночные и балансировочные проводники не так важны и могут быть меньшего сечения. В идеале, аккумы и плату защиты лучше запихать в батарейный отсек, а понижающий DC преобразователь отдельно в док станцию. Светодиодные индикаторы заряд/заряжено можно заменить своими и вывести на корпус докстанции. При желании можно добавить в батарейный модуль минивольтметр, но это лишние деньги, ибо общее напряжение на АКБ только косвенно скажет об остаточной емкости. Но если есть желание, почему бы и нет. Вот он самый:

Теперь прикинем по ценам: 1) БП – от 5 до 7 долларов 2) DC/DC преобразователь – от 2 до 4 долларов 3) Платы защиты — от 5 до 6 долларов 4) Аккумуляторы – от 9 до 12 долларов (3-4$ штучка)

Итого, в среднем 15-20$ за переделку (со скидками/купонами), либо 25$ без оных.

Update 2, еще несколько способов переделки шурика:

Следующий вариант (подсказали по комментам, спасибо I_R_O и cartmannn): Использовать недорогие 2S-3S зарядные устройства типа SkyRC e3 (это производитель того же iMax B6) или всевозможные копии B3/B3 AC/imax RC B3 (тыц) или (тыц) Оригинальный SkyRC e3 имеет зарядный ток на каждую банку 1,2А против 0,8А у копий, должен быть точен и надежен, но в два раза дороже копий. Совсем недорого можно купить на том же Банггуде. Как я понял по описанию, он имеет 3 независимых зарядных модуля, что-то сродни 3 модулей TP4056. Т.е. SkyRC e3 и его копии не имеют балансировки как таковой, а просто заряжают банки до одного значения напряжения (4,2V) одновременно, поскольку у них не выведены силовые разъемы. В ассортименте SkyRC есть действительно зарядно-балансировочные устройства, например, SkyRC e4, но ток балансировки всего 200ma и стоит уже в районе 15-20 долларов, зато умеет заряжать лифешки (LiFeP04) и токи заряда до 3А. Кому интересно, могут ознакомиться с модельным рядом SkyRC. Итого, для данного варианта необходимо любое из вышеперечисленных 2S-3S зарядных устройств, красная или аналогичная (без балансировки) плата защиты и высокотоковые аккумуляторы: Как по мне, очень хороший и экономичный вариант, наверно, я бы остановился на нем.

Еще один вариант, предложенный камрадом Volosaty: Использовать так называемый «Чешский балансир»: Где он продается лучше спросить у него, я первый раз о нем услышал, :-). По токам ничего не подскажу, но судя по описанию, ему необходим источник питания, поэтому вариант не такой бюджетный, но вроде как интересный в плане зарядного тока. Вот ссылка на статью. Итого, для данного варианта необходимы: источник питания, красная или аналогичная (без балансировки) плата защиты, «чешский балансир» и высокотоковые аккумуляторы.

Преимущества: Я уже ранее упоминал о преимуществах литиевых источников питания (Li-Ion/Li-Pol) над никелевыми (NiCd). В нашем случае сравнение лицом к лицу – типичная батарея шурика из NiCd аккумов против литиевой: + высокая плотность энергии. У типичной никелевой батареи 12S 14,4V 1300mah запасенная энергия 14,4*1,3=18,72Wh, а у литиевой батареи 4S 18650 14,4V 3000mah — 14,4*3=43,2Wh + отсутствие эффекта памяти, т.е. можно заряжать их в любой момент, не дожидаясь полного разряда + меньшие габариты и вес при одинаковых параметрах с NiCd + быстрое время заряда (не боятся больших токов заряда) и понятная индикация + низкий саморазряд

Из минусов Li-Ion можно отметить только: — низкая морозостойкость аккумуляторов (боятся отрицательных температур) — требуется балансировка банок при заряде и наличие защиты от переразряда Как видим, преимущества лития налицо, поэтому зачастую имеет смысл переделки питания…

Вывод: обозреваемые платки неплохи, должны подойти для любой задачи. Если бы у меня был шурик на NiCd банках, для переделки я бы выбрал красную платку, :-)…

Киса: