Переборка аккумулятора шуруповерта своими руками

Ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками

На сегодняшний день практически каждый хороший хозяин имеет на своем «вооружении» в кладовой или в гараже универсальный инструмент для сборки мебели, ремонта автомобиля и прочей техники – шуруповерт. В отличие от электроинструмента с традиционным шнуром питания, он оснащен мощным аккумулятором и не требует подключения к электросети. Зачастую стоимость новой АКБ может составлять до 70% всего прибора и, порой, многие задумываются о целесообразности приобретения нового элемента питания. Отличным выходом из подобной ситуации станет ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками, что поможет существенно сократить затраты.

Типовая конструкция АКБ

Вне зависимости от производителя и модели батарея шуруповерта представляет собой пластиковый корпус, в который помещено несколько элементов питания.

Соединенные банки аккумулятора шуруповерта

Количество банок в оболочке может варьироваться от нескольких и до десятка штук. Соединенные последовательно, выводы первого и последнего аккумулятора замыкаются, обеспечивая при этом подключение к ЗУ. Питающее напряжение в бытовых устройствах составляет от 9 до 18В. В некоторых профессиональных приборах значение ЭДС может доходить до 36В, что непременно сказывается на длительности автономной работы.

Кроме банок в корпусе АКБ может находиться датчик температуры и термопрерыватель, служащие для размыкания цепи при возможном перегреве прибора. Любая аккумуляторная литий-ионная (Li-Ion) батарея шуруповерта оснащена специальным контроллером, который обеспечивает оптимальный разряд и работу элементов питания под нагрузкой.

Виды батарей шуруповерта

В настоящее время наиболее популярными и востребованными производителями шуруповертов являются следующие типы:

Никель-кадмиевые батареи (NiCd).

Никель-кадмиевый элемент АКБ шуруповерта

Катодом данного элемента является гидрат никеля с графитовым порошком и электролитом. В качестве анода выступает гидрат закиси кадмия Cd (OH)₂. Электродвижущая сила (ЭДС) АКБ составляет порядка 1.37В. В зависимости от качества применяемых материалов и технологии производства срок эксплуатации никель-кадмиевого аккумулятора шуруповерта составляет около 15-25 лет при среднем количестве циклов заряда-разряда 600 раз.

К преимуществам NiCd – батарей можно отнести:

— долговечность. При грамотной эксплуатации период нормальной работы АКБ может составить 25 лет;

— эксплуатация при невысоких температурах. Благодаря своим химическим свойствам заряд элемента питания этого рода практически не меняется с понижением температуры, что дает возможность его использования в условиях сурового климата нашей страны;

— неприхотливость в работе;

— возможность хранения в состоянии разрядки. В отличие от батарей другого вида, никель-кадмиевые АКБ шуруповерта могут длительное время храниться в разряженном состоянии без снижения своих свойств;

— большое количество циклов зарядки-разрядки.

Недостатками никель-кадмиевых АКБ считаются:

— эффект памяти. При неполной разрядке элемент батареи может «запомнить» минимальный уровень заряда и при последующем подключении к ЗУ наполнится энергией только до этого уровня;

— высокий удельный вес. При одинаковых габаритах масса аккумулятора на основе гидрата никеля и закиси кадмия будет существенно больше;

— проблемы с утилизацией. Высокая токсичность наполнения зачастую вызывает проблемы с утилизацией.

Никель-металлогидридные АКБ (NiMH).

Никель-металлогидридная банка шуруповерта

Являются яркими представителями щелочных батарей, входят в группу источников питания химического типа. Катодом выступает оксид никеля (NiO), а в качестве анода – водородный металлогидридный электрод. Начальная ЭДС аккумулятора этого рода составляет 8.4В, но со временем оно понижается до 7.2В. По сравнению с никель-кадмиевыми NiMH-батареи имеются на 20% больше емкости при среднем количестве циклов разряда-заряда 250 раз.

Преимущества NiMH источников питания:

— высокая емкость при сравнительно небольшом весе и габаритах;

— отсутствие эффекта памяти. Можно не до конца заряжать батарею и при последующих подключениях к ЗУ в элементе питания будет восстанавливаться максимальная емкость с полной разрядкой при эксплуатации;

— экологическая безопасность. Наполнители никель металлогидридных батарей шуруповерта не опасны для окружающей среды и человека, а потому не требуют специальной утилизации;

— устойчивостью к повреждениям. При сильных ударах банки NiMH-батареи не разрушаются и способны работать в прежнем режиме.

Недостатки никель-металлогидридных аккумуляторов:

— высокий уровень саморазряда. При длительном хранении батарея сильно разряжается и требует подключения к ЗУ. Для продления срока эксплуатации элемента питания необходима его полная разрядка и повторная зарядка;

— малое количество циклов заряда. В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, количество циклов разряда-заряда у никель-металлогидридных АКБ составляет всего 250-500 раз;

— «непереносимость» высоких температур. При повышении столбика термометра до 25 градусов Цельсия со временем элемент питания теряет свойства.

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion).

Литий-ионный источник питания шуруповерта

Батареи этого типа широко распространены в бытовой электронике и накопительных энергетических системах и представляют собой разделенные пористым сепаратором катод на алюминиевой и анод на медной фольге. Носителем заряда в подобном АКБ является заряженный ион лития, способный внедряться в кристаллическую решетку иных материалов (окислы, графит и т.д.). Номинальное напряжение составляет 3.7В, а максимальное порядка 4.3В. При постепенном разряжении ЭДС падает до 2.5-3.0 Вольта в зависимости от емкости конкретной модели АКБ шуруповерта.

Преимущества литий-ионных батарей шуруповерта:

— возможность подзарядки практически на любой стадии разряжения без негативных последствий в дальнейшем;

— полное отсутствие присущего никель-кадмиевым АКБ «эффекта памяти»;

— отсутствие небезопасных химических элементов;

— длительный срок эксплуатации (6-8 лет);

— большая мощность заряда при сравнительно небольших габаритах;

— высокая скорость полной зарядки.

— саморазряд при низких температурах;

— чувствительность к механическим повреждениям (ударам);

— непереносимость перезаряда при полном заряде.

Ремонт АКБ шуруповерта своими руками

При возникновении неполадок системы питания в первую очередь необходимо определить причину их возникновение. Практически все неисправности, связанные с ремонтом батареи шуруповерта можно устранить самостоятельно. Для этого не потребуется использования специализированного инструмента и достаточно набора слесарных отверток и паяльника.

Диагностика неисправностей аккумулятора

1. Перед тем, как проводить ремонт АКБ шуруповерта литий-ионного типа необходимо полностью его зарядить, а элементы на основе NiCd или NiMH наоборот требуется разрядить до нуля, дабы не спровоцировать появления «эффекта памяти».

Диагностика банки с помощью лампочки

Определив неисправные источники питания АКБ требуется выбрать один из путей восстановления ее работоспособности. В первом случае достаточно добавить дистиллированной воды в дефектные банки в случае испарения электролита и зарядить их током с более высоким напряжением, отличным от номинального. Второй способ заключается в полной замене отдельных элементов новыми. Многие специалисты рекомендуют применять именно второй путь решения проблемы, так как нет гарантии, что восстановление свойств банки даст желаемые результаты.

Восстановление батареи шуруповерта

На практике доказано, что восстановить дефектную банку АКБ можно только в источниках питания с «эффектом памяти», каковыми и являются никель-металлогидридные и никель-кадмиевые элементы. Для этих целей потребуется профессиональное зарядное устройство с возможностью настройки параметров силы тока и напряжения. Устанавливаем на панели ЗУ напряжение порядка 4 Вольт с силой тока 200мА и воздействуем исключительно на дефектные банки, выявленные при диагностике АКБ.

Заполнение банки АКб дистиллированной водой

Восстановить аккумулятор шуруповерта можно путем проделывания небольшого отверстия в оболочке и доливании дистиллированной воды в электролит. Для этого берем тонкое сверло до 1,5 мм и откачиваем медицинским шприцем 1 кубический сантиметр электролита. В освободившееся пространство доливаем такое же количество воды и герметизируем отверстие посредством герметика или эпоксидной смолы. После подключения банок в одну цепь и сборки корпуса производим 5-6 раз процедуру зарядки и разрядки, чтобы сформировать так называемую «память» в источнике питания.

Замена дефектных банок АКБ шуруповерта

Рекомендованный специалистами способ заключается в замене неисправного элемента питания новым.

Подключение нового элемента питания АКБ шуруповерта

Для этого необходимо посредством обычных бокорезов отсоединить от общей пластины дефектную банку и на его место припаять новую батарею. Стоит отметить, при отрезки старой банки необходимо оставить достаточный конец контакта для возможности припайки нового элемента. После сборки всех банок необходимо несколько раз повторить цикл заряда/разряда, чтобы выровнять напряжение в каждом элементе (порядка 1.3В). При выполнении процедуры пайки важно не перегреть элемент, так как это может сказаться на его дальнейшей работоспособности.

Ремонт литий-ионной АКБ шуруповерта производится аналогично, за исключением отключения/подключения управляющей платы.

Источник

Инструменты

Стоимость нового шуруповерта примерно на 70% состоит из стоимости аккумулятора к нему. Поэтому не удивительно, когда столкнувшись с выходом из строя аккумулятора, мы задаем себе вопрос – что дальше? Покупать новый аккумулятор или шуруповерт, а может, есть возможность произвести ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками и продолжить работу уже привычным инструментом?

В данной статье, которую условно разделим на три части, мы рассмотрим: виды аккумуляторов, которые применяют в шуруповертах (ч.1), их возможные причины выхода из строя (ч.2) и доступные способы ремонта (ч.3).

Содержание

Аккумулятор шуруповерта: конструкция и виды

Следует заметить, что независимо от марки шуруповерта и страны производителя аккумуляторы имеют идентичное строение. Собранный аккумуляторный блок имеет такой вид.

Если мы его разберем, то увидим, что он собран из небольших элементов, которые собраны последовательно. А из школьного курса физики мы знаем, что элементы, имеющие последовательное соединение, слаживают свои потенциалы.

Примечание. Сумма каждого элемента питания и дает нам итоговое напряжение на контактах аккумуляторной батареи.

Наборные части или «банки», как правило, имеют стандартный размер и напряжение, отличаются они только емкостью. Емкость аккумулятора измеряется в А/ч и указывается на элементе (изображено ниже).

Для компоновки аккумуляторов шуруповертов применяют следующие виды элементов:

• никель – кадмиевые (Ni – Cd)батареи, с номинальным напряжением на «банках» 1,2V;
• никель-металл-гидридный (Ni-MH), напряжение на элементах – 1,2V;
• литий-ионный (Li-Ion), с напряжением – 3,6V.

Рассмотрим более подробно достоинства и недостатки каждого вида.

• Самый распространённый вид ввиду низкой стоимости;
• Не страшны низкие температуры, например как Li-Ion батареям;
• Хранится в разряженном состоянии, при этом сохраняет свои характеристики.

• Производится только в странах «третьего мира», ввиду токсичности при производстве;
• Эффект памяти;
• Саморазряд;
• Маленькая емкость;
• Малое количество циклов заряд/разряд, значит, долго не «живут» при интенсивном использовании.

• Экологически чистое производство, есть возможность приобрести высококачественный фирменный аккумулятор;
• Низкий эффект памяти;
• Низкий саморазряд;
• Большая емкость, в сравнении с Ni – Cd;
• Большее количество циклов заряд/разряд.

• Цена;
• Теряет часть характеристик при длительном хранении в разряженном состоянии;
• При низких температурах долго не «живет».

• Нет эффекта памяти;
• Почти отсутствует саморазряд;
• Высокая емкость аккумулятора;
• Количество циклов заряд/разряд в разы больше, нежели у предыдущих типов аккумуляторов;
• Для набора необходимого напряжения необходимо меньшее количество «банок», что существенно уменьшает вес и габариты аккумулятора.

• Высокая цена, почти в 3 раза в сравнении с никель – кадмиевым;
• Через три года происходит существенная потеря емкости, т.к. Li разлагается.

С элементами мы познакомились, перейдем к остальным элементам аккумуляторного блока шуруповерта. Разборка блока, например, для ремонта аккумулятора шуруповерта Hitachi (изображен ниже), очень проста – откручиваем шурупы по периметру и разъединяем корпус.

Корпус имеет четыре контакта:

• Два силовые, «+» и «-» , для заряда/разряда;
• Верхний управляющий, он включен через термодатчик (термистор). Термистор необходим для защиты батарей, он отключает или ограничивает ток заряда при превышении определенной температуры элементов (как правило, в диапазоне 50 – 600С). Нагрев происходит по причине больших токов при форсированном заряде, так называемая «быстрая» зарядка;
• Так называемый «сервисный» контакт, который включен через сопротивление 9Ком. Он используется для сложных зарядных станций, которые выравнивают заряд на всех элементах аккумулятора. В быту такие станции ни к чему, ввиду их высокой стоимости.

Вот собственно и вся конструкция аккумулятора. Ниже приведено видео, о том, как разобрать блок.

Определение неисправности

С назначением элементов конструкции аккумулятора разобрались, теперь рассмотрим, как определить неисправность, это ч.2 ремонта аккумулятора шуруповерта. Сразу заметим, что все элементы разом выйти из строя не могут, а поскольку цепь у нас последовательная, при выходе одного элемента – не работает вся цепь. Значит, наша задача определить, где у нас в цепи самое слабое звено.

Для этого нам будет необходим мультиметр, и для второго способа поиска неисправности лампа на 12В, если Ваш аккумулятор на шуруповерт тоже 12 вольтовой. Порядок действий следующий:

— Ставим аккумулятор на зарядку, ждем сигнала о полном заряде.

— Разбираем корпус и меряем на каждой банке аккумулятора. Для Ni – Cd у нас должно быть 1,2 – 1,4В, в литиевых – 3,6/3,8В.

— Отмечайте все «банки», в которых напряжение меньше номинального. Например, у большинства элементов Ni – Cd напряжение 1,3В, а на одной или нескольких – 1,2/1,1В.

— Собираем аккумулятор и работаем до заметной потери мощности.

— Снимаем, разбираем и меряем падение напряжения на «банках» аккумулятора. На отмеченных элементах «проседание» напряжения будет больше чем на других. Например, на них уже не 1,2В, а 1,0В или еще ниже.

Примечание. Разница между элементами в аккумуляторной батарее в 0,5 – 0,7В считается существенной, это означает, что элемент приходит в негодность.

Таким образом, мы нашли кандидаты на «реанимацию» или «ампутацию» и замену на новые элементы.

Если Ваш шуруповерт работает от напряжения 12 или 13В можно произвести поиск более простым методом. Полностью заряженный аккумулятор разбираем и к контактам «+» и «-» подключаем 12 вольтовою лампу. Лампа будет нагрузкой, и будет разряжать аккумулятор. Далее проводим замеры на элементах батареи, там, где сильнее всего падение напряжения, там и слабое звено.

Есть и другие способы, вместо лампы можно подобрать сопротивление, но для этого уже необходимы азы электротехники, да и сомнительно что бы резистор с необходимым сопротивлением был под рукой.

Другие неисправности очень редко встречаются. Например, потеря контакта в местах пайки батарей или силовых контактах блока, выход из строя термистора. Эта проблемма больше присуща подделкам. В виду редкости, заострять внимание не будем, ограничимся элементами батареи.

С «проблемными» элементами разобрались, необходимо ремонтировать. Как отремонтировать аккумулятор шуруповерта? Вообще для ремонта доступно 2 способа, если так можно выразиться. Это восстановление и замена элементов, которые пришли в негодность.

Можно ли «реанимировать» элементы и как?

Приступим к ч.3 ремонта аккумулятора шуруповерта и сразу оговоримся, что понятие «реанимация» для литий – ионных батарей не применима. Эффекта памяти в них нет, скорее всего, произошло разложение лития, а с этим уже ничего не поделаешь. В таких аккумуляторах необходимо выяснить, в чем причина неисправности: сам элемент или схема управления. Здесь два варианта:

• меняем схему управления от другой, но аналогичной нашей, батареи, если помогло – находим замену и меняем;
• подать 4V на элемент с током примерно в 200мА, для этого необходимо регулируемое зарядное устройство. Если напряжение на элементе растет до 3,6V – элемент исправен, проблема в других элементах, либо в схеме управления.

Восстановительный ремонт аккумулятора шуруповерта доступен преимущественно для Ni – Cd батарей, но они, как правило, и самые распространённые в бытовых шуруповертах.

Итак, как реанимировать аккумулятор шуруповерта? Существует два вида «реанимации» для этих видов аккумуляторов:

1. Метод уплотнения или сжатия (он сработает в тех случаях, когда электролит все еще в наличии, но потерян объём);
2. «Прошивка» напряжением и током большим от номинального. Этот способ позволяет устранить эффект памяти, и хотя и не полностью, но восстановить утраченную емкость.

Этот способ приведен ниже на видео.

Примечание. Как правило, в никель – кадмиевой батарее основная причина потери емкости – выкипание электролита, и если его критически мало – никакая «прошивка» не поможет.

Этот способ, если его результат будет положительным, не решит проблему выхода из строя элементов. Скорее он лишь отсрочит замену пришедших в негодность и в дальнейшем все равно понадобится ремонт аккумулятора шуруповерта Макита или любого другого.

Ремонт и замена элементов аккумулятора шуруповерта

Более действенный способ ремонта аккумуляторов для шуруповерта – замена элементов, которые определены нами как неисправные.

Для осуществления ремонта нам необходим либо аккумулятор — «донор», в котором часть элементов исправна, либо новые «банки». Приобрести их не составит большого труда, даже в интернете Вы с легкостью найдете с десяток магазинов, которые готовы выслать эти элементы по почте. Цена особо не кусается, например никель- кадмиевый элемент емкостью в 2000 мА/ч стоит в районе 100 рублей.

Примечание. Приобретая новый элемент, следите за тем, чтобы его емкость и габариты совпадали с родными элементами.

Так же нам понадобится паяльник, малокорозийный флюс (желательно спиртовой флюс на канифоли) и олово. О точечной сварке не говорим, так как для разового ремонта аккумулятора вряд ли есть потребность ее приобретать или собирать…

В самой замене ничего сложного нет, тем более если хоть какой — то опыт в пайке есть. На фотографиях достаточно подробно все изображено, обрезаем неисправный элемент, вместо него запаиваем новый.

Необходимо отметить несколько нюансов:

• при пайке паяльником, старайтесь паять быстро, так что бы аккумулятор не нагревался, т.к. рискуете испортить его;
• при возможности соединение реализуйте при помощи родных пластин, или используйте таких же размеров медные, это важно потому как токи зарядки большие и при неправильном сечении соединительных проводов они будут греться, соответственно будет срабатывать защита термистора;
• ни в коем случае не перепутайте плюс батареи с минусом – соединение последовательное, значит, минус предыдущей банки идет на плюс новой банки, а минус новой — на плюс следующей.

После того как спаяли новые элементы, необходимо выравнивание потенциалов на «банках», поскольку они разные. Проводим цикл заряд/разряд: ставим заряжаться на всю ночь, даем сутки на остывание и меряем напряжение на элементах. Если мы все сделали правильно, картина будет примерно такой: на всех элементах одинаковый показатель мультиметра, в пределах 1,3В.

Далее приступаем к разряду батареи, вставляем аккумулятор в шуруповерт и нагружаем его «по полной». Главное щадите сам шуруповерт, иначе придется ремонтировать и его. Доводим до полного разряда. Данную процедуру повторяем еще два раза, т.е. заряжаем и полностью разряжаем.

Следует отметить, что процедуру стирания «эффекта памяти» следует проводить раз в три месяца. Проводится по аналогии вышеописанной тренировки.

Такая не очень хитрая процедура продлит работу Вашего шуруповерта, по крайней мере, до тех пор, пока его самого не придётся менять на новый

Источник