Не так давно озадачился я переделкой своего шуруповерта на Li-ion. Тема совсем не новая и возможно многие это уже удачно осуществили, но а моя работа в этом направлении только началась. Естественно Google знает все и мои поиски принесли мне следующий результат, а именно :

а критерии были такими:

1. Мощность батареи не должна уступать оригиналу
2. Ёмкость соответственно тоже не должна уступать оригиналу (ну как бы это время       автономной работы)
3. Желателен балансир для банок
4. Контроль состояния батареи (вольтметр однозначно не подходит, не хочется задумываться какое напряжение какое, поэтому нужен индикатор на 3-х светодиодах или что-то около того)
5. Зарядка должна осуществляться правильно
6. И наконец, отключение батареи от зарядного по окончании зарядки без участия человека.

Теперь я приведу весь тот материал который я нарыл для осуществления этой затеи (все авторы, которых я знаю, будут конечно указаны) и постараюсь указать все ссылки на необходимые детали или дополнительные материалы. А в конце поделюсь собственными поделками (хотя это быстрее всего будет в отдельной статье, потому как на момент написания этого материала, работа еще в разгаре).

Для начала часть статьи господина kirich (статья тут):

Соединение аккумуляторов.

Для соединения аккумуляторов применяют несколько решений:

1. Кассеты
2. Пайка
3. Точечная сварка.

1. Кассета, очень просто и доступно, но категорически не рекомендуется для больших токов, так как имеет высокое сопротивление контакта.
2. Пайка. Вполне имеет право на жизнь, я сам так делаю иногда, но данный способ имеет нюансы.

Как минимум паять надо уметь. Причем уметь паять правильно, а главное — быстро.
Кроме того надо иметь соответствующий паяльник.
Пайка происходит следующим образом: Зачищаем место контакта, покрываем это место флюсом (я использую F3), берем залуженный провод (лучше не очень большого сечения, 0.75мм.кв достаточно), набираем на жало паяльника много припоя, прикасаемся к проводу и вместе с ним прижимаем к контакту аккумулятора. Либо прикладываем провод к месту пайки и паяльником с большой каплей припоя прикасаемся к месте между проводом и аккумулятором.
Но как я писал выше, способ имеет нюансы, необходим мощный паяльник с массивным жалом. Аккумулятор имеет большую теплоемкость и при легком жале он банально его остудит до такой температуры, что припой «примерзает», иногда вместе с жалом (зависит от паяльника). В итоге вы будете долго пытаться прогреть место контакта и в итоге перегреете аккумулятор.
Потому берут старый паяльник с большим медным жалом, желательно хорошо прогретый, тогда прогреваться будет только место пайки и после тепло просто распределится и общая температура будет не очень высокой.
Проблемы касаются минусового вывода аккумулятора, с пайкой плюсового обычно сложностей нет, он легче, но тоже сильно перегревать не советую.
В любом случае, если у вас нет опыта пайки, то крайне не рекомендую этот способ.
3. Самый правильный способ — точечная сварка, мгновенно, без перегрева. Но сварочный станок должен быть правильно настроен чтобы не сделать сквозную дыру в дне аккумулятора, потому лучше обратиться к профессионалам. За небольшую денежку на рынке вам сварят вашу батарею.

Альтернативный вариант, в некоторых онлайн магазинах предлагается услуга (вернее варианты лотов, с лепестками и без) по привариванию контактных лепестков, это не очень дорого, но гораздо безопаснее пайки.

На фото видно, что между лепестком и корпусом аккумулятора проложен тряпичный изолятор. Это важно, так как без него вы можете перегреть лепесток и он проплавит изоляцию аккумулятора, последствия думаю понятны.

Внимательные читатели наверняка заметили непонятные пластмассовые проставки между аккумуляторами.
Данное решение относится к классу — как делать правильно.

Инструмент в работе подвержен вибрации и возможна ситуация повреждения изоляции между банками (я такого не встречал, но теоретически). Установка проставок исключает данную ситуацию. Можно не ставить, но так более правильно. Вот только где их купить, не подскажу, но можно поискать на рыках в батарейных киосках.

(а от себя добавлю: такие проставки стоят в ноутбучных батареях и еще их можно найти на всеми нами любимом Aliexpress.com)

Затем необходимо вывести провода для подключения к плате защиты и клеммной колодке.

Для силовых проводов я использую провод сечением не менее 1.5мм.кв, а для менее нагруженных цепей 0.5мм.кв.

Конечно вы спросите, зачем провод 0.5мм.кв если там тока нет и можно применить гораздо более тонкий провод. Провод большего сечения имеет толще изоляцию и обеспечивает большую механическую прочность, т.е. его сложнее повредить. Вы конечно можете использовать любой провод, я лишь показал вариант, который считаю более правильным.

В идеале провода сначала залудить с обеих сторон, а свободные концы изолировать, но такое возможно при второй переделке одного и того же аккумулятора, когда длина проводов уже известна. Для первой я обычно беру провода с запасом.

Если присмотреться, то на верхнем фото заметны отверстия в крайних клеммах аккумулятора, это также делается для повышения надежности соединения. Незалуженный провод вставляется в отверстие и запаивается, в таком варианте меньше риск получить плохой контакт.

В общем паяем провода, заодно желательно дополнительно изолировать клеммы при помощи термоусадки.

В итоге у нас получится такая сборка. От плюсового контакта отходит два провода, это обусловлено особенностью подключения платы защиты.

Последний шаг в подготовке сборки скорее желателен, чем обязателен. Так как сборка «живая», то необходимо зафиксировать элементы друг относительно друга. Для этого я использую термоусадочную трубку, хотя в данном случае корректнее — трубу. Она довольно тонкая, но весьма прочная, ее цель именно сжать всю конструкцию.

Надеваем термоусадку и при помощи фена усаживаем ее. Привычный вариант с зажигалкой скорее всего не пройдет, так как желательно делать это равномерно.

В тоге у нас вполне заводская, на вид, сборка аккумуляторов.

Плата защиты.

Вот мы и дошли до собственно предмета данного обзора, платы защиты. Заказаны они были еще весной, но посылка потерялась, их потом выслали заново, в итоге они таки пришли.

Почему были заказаны именно эти платы я уже не вспомню, но они смирно лежали и ждали своего часа, дождались 🙂

В моем случае будет такая плата, её можно наблюдать на заглавном фото к статье

Данная плата рассчитана на подключение трех аккумуляторов и имеет заявленный рабочий ток 20 Ампер.

Только сейчас я обратил внимание, что плата имеет довольно высокий порог срабатывания защиты по превышению напряжения, 4.325 Вольта. Возможно я неправ, но считаю что лучше 4.25-4.27.

Также указано, что ток 20 Ампер это максимальный длительный, ток срабатывания при перегрузке составляет 52 Ампера.

Табличка очень похожа на таблички от других плат, потому я выделю отдельные важные пункты.

1. Ток балансировки, так как данная плата этого не умеет, то здесь прочерк
2. Максимальный длительный ток, для большинства применения надо 20-25 Ампер. На менее мощном инструменте достаточно и 15-20, более мощный потребует 25-35 и более.
3. Максимальное напряжение на элементе, при котором плата отключает батарею. Зависит от типа примененных аккумуляторов.
4. Минимальное напряжение на элементе при котором плата отключит нагрузку. 2.5 Вольта это довольно мало, лучше выбирать этот параметр таким же, как заявлено в даташите на аккумулятор.
5. Ток, при котором срабатывает защита от перегрузки. Не надо стремится к запредельным величинам. Хотя этот ток напрямую связан с максимальным рабочим, потому обычно здесь проблем нет. Даже если сработала защита, то чаще всего достаточно просто отпустить кнопку шуруповерта и потом нажать опять.
6. Данный пункт отвечает за автоматический сброс срабатывания защиты.
7. Сопротивление ключевых транзисторов, чем меньше, тем лучше.

Платы в основном делятся на два типа (хотя на самом деле их больше), с возможностью балансировки и без.

Объясню, что такое балансировка и зачем она вообще нужна.

Сначала вариант «пассивной» балансировки.
Такой вариант применяется на подавляющем большинстве плат как самый простой в реализации.
По мере достижения аккумулятором порогового напряжения он начинает нагружаться на резистор, который берет на себя часть зарядного тока. Пока этот аккумулятор «борется», другие успевают зарядиться до своего максимума.

1. Один из аккумуляторов либо заряжен больше других, либо имеет немного меньшую емкость.
2. В случае простого заряда на нем будет напряжение выше, чем на остальных
3. Балансир отбирает на себя часть тока заряда, не давая напряжению подняться вше максимального.
4. В итоге все аккумуляторы заряжены равномерно.

Второй вариант балансира, «активный». Он имеет совсем другую реализацию и не подходит для работы с большими токами заряда. Его задача, всегда поддерживать одинаковое напряжение на элементах. Работает он по принципу «перекачки» энергии от аккумулятора с большим напряжением в аккумулятор с меньшим.
Попутно я часто встречаю заблуждение насчет возможности использования данных плат как зарядного устройства. Людей обычно сбивает с толку слово Charge в указании лота.
Эти платы не умеют управлять зарядом, они только защищают аккумуляторы. Но неграмотность продавцов или кривой перевод делает свое дело и люди продолжают ошибаться.
Но существуют и платы «все в одном», правда они не рассчитаны на высокие токи и для электроинструмента не подходят.

Кроме того на плате есть контакты для подключения термодатчика (а выше на фотографии из другого магазина есть пример такой платы с термодатчиком). Термодатчик это хорошо и в моих планах разобраться как подключить родной термодатчик батареи шуруповерта.

Предположительно надо выпаять резистор RT, заменить резистор RY на номинал, соответствующий номиналу нового датчика, а новый датчик припаять к контактам RK.

С платами вроде немного разобрались, переходим к продолжению переделки.
Так как плата в процессе работы может нагреваться (хотя и не сильно), то для защиты аккумуляторов от лишнего тепла я решил сделать прокладку. Кроме того она защитит аккумуляторы в случае разрыва полевых транзисторов и сквозного прогорания платы (такое бывает, но крайне редко, потому скорее теоретически).

Я взял обрезок стеклотекстолита и снял фольгу.

Затем при помощи все того же силиконового герметика приклеил прокладку к аккумуляторной сборке, а потом приклеил саму плату.
Конструкция конечно страшная, но в данном случае это самое простое и довольно надежное решение.
Плата приклеивалась не «на обум», предварительно я прикинул как удобнее ее потом будет подключать.

Дальше подключаем провода.
Порядок подключения проводов может быть критичным, я обычно подключаю сначала минус сборки, затем плюс, а уже потом средние точки начиная от минусового вывода (В1, В2 и т.д.).
Есть информация, что неправильная последовательность подключения может выжечь контроллер, хотел добавить в обзор, но не нашел ссылок.
Кроме того паять надо очень аккуратно, чтобы не замкнуть контакты, иначе будет печальная картина. Пожалуй это один из самых сложных, для новичка, этапов в переделке… Я сначала залуживаю площадки платы, а потом паяю, так легче.

В идеале провода потом также зафиксировать при помощи герметика, чтобы не болтались.

На этом с аккумулятором все, ставим обратно пружины, фиксаторы и собираем в кучку.
Предварительно лучше перевернуть всю конструкцию и вытрусить то, что могло случайно попасть внутрь, у меня это был обрезок изоляции провода.
Заодно можно протереть/смазать механизм фиксации аккумулятора в шуруповерте.

В моем случае это будет еще не все, как я уже писал выше, для контроля заряженности-разряженности АКБ будет встроен индикатор и кнопка для отображения результата.

Продолжение …