Ювелирное обозрение

Привет! Сегодня проведем ремонт аккумулятора шуруповерта. А Вы знаете, что история создания шуруповерта уходит корнями в глубокое средневековье – аж в 15 веке, когда рыцари перед боем облачались в доспехи, а оруженосцы помогали им скручивать части доспехов угадайте чем? Отверткой!

Так продолжалось долго, пока в 1907 году канадский изобретатель Петр Робертсон не запатентовал винт «Робертсон» со стандартным квадратным отверстием, в которое вставлялось жало отвертки. С этого времени винты стали выпускать в промышленных масштабах и применять в домашнем хозяйстве. Позже, в 1934 году изобретатель Генри Филлипс доработал шляпку винта и появился винт с крестовой насечкой, в которую вставлялась соответствующая отвертка. К тому времени уже изобрели двигатель и идея создания «вращателя винтов и шурупов» витала в воздухе. Однако были большие проблемы с батареями — их весом и габаритами. Решить проблему удалось только в 1980-х годах, когда появились первые никель кадмиевые Ni-Cd и литий-ионные Li-Ion аккумуляторные элементы питания.

Производство бытовых и профессиональных аккумуляторных дрелей и шуруповертов первыми освоили США и Япония. Все это произошло благодаря появлению новых энергоемких аккумуляторов электричества. Как раз их и будем менять в срочном порядке внутри попавшей мне в руки аккумуляторной дрели-шуруповерта Интерскол ДА-10/10.8 ЭР. Неисправность была такая – при нажатии кнопки двигатель просто не крутился, но светодиод загорался, правда светил слабо.

Разборка аккумулятора шуруповерта

Начнем ремонтировать аккумулятор шуруповерта. Извлекаем аккумуляторную батарею из ручки шуруповерта и откручиваем три самореза, которые расположены под наклейкой снизу.

После выкручивания саморезов, аккуратно отодвигаем зацепы защелок, как на фото. И снимаем нижнюю часть пластмассового корпуса аккумулятора.

Внутри видим литий-ионные банки китайской компании HighStar модели ISR18650-1300 Li-Ion. А это значит, что аккумуляторы еще ни разу не менялись. Потому что известно, что Интерскол закупается элементами питания у этой фирмы и вставляет их почти во все свои аккумуляторные инструменты .

Ниже на фото представлены внутренности аккумулятора шуруповерта во всей красе с банками в количестве трех штук, которые произведены аж в 2011 году. Пять лет продержались эти батарейки при активной эксплуатации на стройке. Так что результат очень достойный. Обычно дохнут раньше, наверное в морозы их не эксплуатировали.

Чтобы заменить банки аккумулятора нужно еще больше разобрать его. Советую запомнить расположение контактов плюса, минуса и зарядки, чтобы не перепутать провода при обратной сборке.

Обратите внимание на плату контроля напряжения на элементах питания – особо часто на ней выходят из строя стабилизаторы и защитные диоды . Обязательно нужно прозвонить мультиметром подозрительные радиоэлементы на этой плате.

Проверяем напряжение на выходе аккумулятора – получилось 4,4 вольта, а должно быть 3,7 х 3 = 11,1 вольт в норме и 10,8 вольт при минимальной зарядке аккумуляторов . В общем, банки сдохли – менять их нужно однозначно.

Продолжаем разбирать аккумулятор шуруповерта Интерскол

Это можно сделать несколькими способами – можно отпаять провода, которые идут к плате.

Также можно просто снять контакты с верхней крышки элементов питания. На фото показано, какую форму имеют изогнутые контакты, так что Вы легко снимите их сами.

Под пластиковой крышкой видим, каким образом соединены элементы питания между собой. Их приварили точечной сваркой. Такое решение применяется практически в любых аккумуляторах другого инструмента. Это надежное и щадящее соединение аккумуляторов. При этом губительный нагрев самих литиевых элементов питания минимален.

Аккуратно отдираем или откусываем кусачками металлическую ленту, чтобы отсоединить банки друг от друга. Со стороны платы их тоже соединили между собой лентой и посадили на клей на картонную прокладку. Это сделано, чтобы ничего не замкнуть на плате. Нужно не забыть ее вернуть на место при обратной сборке аккумулятора.

Новые литий-ионные элементы питания в виду отсутствия аппарата для точечной сварки будем паять хорошо прогретым мощным паяльником очень быстро. Мы же помним, что нагрев литий-ионных аккумуляторов уменьшает их срок эксплуатации и вообще взрывоопасен.

Особое внимание обращайте на состояние проводов внутри аккумулятора. Они могут быть надломленные или потертые. Их нужно качественно изолировать или заменить на свежие. Так как я проводил ремонт аккумулятора шуруповерта на выезде в полевых условиях, то пришлось применить гениальное изобретение инженерного ума. Достал изоленту синюю радиотехническую.

При разборке аккумулятора шуруповерта Интерскол ДА-10/10.8 ЭР я был приятно удивлен – в бюджетный шуруповерт поставили термодатчик для контроля температуры элементов питания. Получается, что при перегреве литиевых банок – схема защиты отключает питание, пока температура не восстановится до нормальной. Правда у хозяина ни разу не получалось его загнать в такой режим. Этот термодатчик аккуратно отдираем, чтобы не сломать – потом разместим его в том же месте на новых банках.

Спаивать элементы питания

можно по-разному, например толстыми проводами. Я решил припаять оторванную металлическую ленту, снятую со старых банок. Сначала залудил ленты в местах будущих контактов с двух сторон. Потом хорошо прогретым паяльником с каплей припоя залудил контакты батарей. Но так, чтобы они сильно не нагревались – давал им остыть. Потом прижал ленту к контактам банок и припаял ленту опять же без сильного перегрева банок аккумулятора .

Сложнее всего паяются минусовые выводы, но с хорошим флюсом дело идет очень быстро. Правда флюс потом лучше все-таки отмыть для чистоты внутренностей аккумуляторной батареи.

Теперь самое главное. Какие элементы питания использовались когда делал ремонт аккумулятора шуруповерта Интерскол ДА-10/10.8 ЭР спросите Вы? Что ж скрывать не буду. Это были самые китайские из дешевых банок, которые хозяин прибора честно купил в магазине. Элементы питания типоразмера 18650 фирмы Bailong с фиктивной емкостью 8800 мАч. Это конечно смех и дай Бог, чтобы в них было 2200 мАч. Судя по тому, как долго работал шуруповерт после ремонта на полной зарядке. Я бы эту цифру уменьшил еще в два раза. Но тем не менее – шуруповерт экстренно починили и он радует хозяина.

При сборке не забываем вернуть на место картонную прокладку между банками и платой. Это чтобы свежая пайка не замкнула ничего на плате.

На этом ремонт и восстановление литий-ионной аккумуляторной батареи шуруповерта Интерскол ДА-10/10.8 ЭР завершен. Примерно таким же образом ремонтируются почти все аккумуляторы популярных производителей шуруповертов: Bosch, Makita, DeWALT, Metabo, Hitachi, Elitech, Skil и мой любимый Зубр . На этом завершаю свой рассказ про ремонт аккумулятора шуруповерта. Вопросы задавайте в комментариях. А еще лучше в соответствующей ветке на нашем форуме или пишите на почту лично Мастеру Пайки.

С уважением, Мастер Пайки. Удачных ремонтов!

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

Аккумуляторный инструмент мобильнее и удобнее в использовании по сравнению со своими сетевыми собратьями. Но не надо забывать и о существенном недостатке аккумуляторного инструмента, это как вы сами понимаете недолговечность батарей питания. Покупать отдельно новые аккумуляторы сопоставимо по цене с приобретением нового инструмента.

После четырех лет службы мой первый шуруповерт, а точнее батареи стали терять емкость. Для начала я из двух батарей собрал одну выбрав рабочие «банки», но и этой модернизации хватило ненадолго. Переделывал свой шуруповерт на сетевой – оказалось очень неудобно. Пришлось, купить такой же, но новый 12 вольтовый «Интерскол ДА-12ЭР». Батареи в новом шуруповерте прослужили еще меньше. В итоге два исправных шуруповерта и не одной рабочей батареи.

На просторах интернета много пишут, как решить данную проблему. Предлагается переделать отслужившие свой срок Ni-Cd батареи на Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650. На первый взгляд ничего сложного в этом нет. Удаляешь из корпуса старые Ni-Cd батареи и устанавливаешь новые Li-ion. Но оказалось не все так просто. Ниже описано, на что следует обратить внимание при модернизации аккумуляторного инструмента.

Начну с литий ионных аккумуляторов 18650. Приобретались на AliExpress .

Номинальное напряжение элементов 18650 – 3,7 В. По заявлению продавца емкость 2600мАч, маркировка ICR18650 26F, габариты 18 на 65 мм.

Преимущества Li-ion батарей перед Ni-Cd – меньшие габариты и вес, при большей емкости, а так же отсутствие так называемого «эффекта памяти». Но у литий ионных батарей есть серьезные недостатки, а именно:

1. Отрицательные температуры резко снижают емкость, что не скажешь про никель кадмиевые батареи. Отсюда вывод – если инструмент часто используется при отрицательных температурах, то замена на Li-ion не решит проблему.

2. Разряд ниже 2,9 – 2,5В и перезаряд выше 4,2В может быть критичным, возможен полный выход из строя. Следовательно, нужна BMS плата для контроля заряда и разряда, если ее не установить, то новые элементы питания быстро выйдут из строя.

В интернете в основном описывают, как переделать 14 вольтовый шуруповерт – он идеально подходит для модернизации. При последовательном соединении четырех элементов 18650 и номинальном напряжении 3,7В. получаем 14,8В. – как раз, что надо, даже при полной зарядке плюс еще 2В это не страшно для электродвигателя. А как быть с 12В инструментом. Возможны два варианта, установить 3 или 4 элемента 18650, если три то вроде бы маловато, особенно при частичном разряде, а если четыре – многовато. Я выбрал четыре и на мой взгляд сделал правильный выбор.

Это так называемая плата контроля заряда, разряда батареи, конкретно в моем случае CF-4S30A-A. Как видно из маркировки рассчитана она для батареи из четырех «банок» 18650 и ток разряда до 30А. Еще в нее встроен так называемый «балансир», который контролирует заряд каждого элемента отдельно и исключает неравномерную зарядку. Для правильной работы платы аккумуляторы для сборки берутся одной емкости и желательно из одной партии.

Вообще в продаже есть великое множество BMS плат с разными характеристиками. На ток ниже 30А брать не советую – плата постоянно будет уходить в защиту и для восстановления работы на некоторые платы нужно кратковременно подать зарядный ток, а для этого нужно вынуть аккумулятор и подключить к зарядному устройству. На плате, которую мы рассматриваем, такого недостатка нет, просто отпускаешь курок шуруповерта и при отсутствии токов короткого замыкания плата включится сама.

Для зарядки переделанного аккумулятора прекрасно подошло родное универсальное зарядное устройство. В последние годы «Интерскол» стал комплектовать свой инструмент универсальными ЗУ.

На фото видно, до какого напряжения BMS плата заряжает мою батарею совместно со штатным зарядным устройством. Напряжение на аккумуляторе после зарядки 14,95В немного выше нужного для 12 вольтового шуруповерта, но это скорее даже лучше. Мой старый шуруповерт стал резвее и мощнее, а опасения что он перегорит, после четырех месяцев использования постепенно развеялись. Вот вроде бы и все основные нюансы, можно приступать к переделке.

Разбираем старую батарею.

Выпаиваем старые банки и оставляем клеммы вместе с термодатчиком. Если удалить и датчик, то при использовании штатного ЗУ оно не включится.

Согласно схеме на фото, спаиваем 18650 элементы в одну батарею. Перемычки между «банками» должны быть выполнены толстым проводом минимум 2,5кв. мм, так как токи при работе шуруповерта большие, а при маленьком сечении резко упадет мощность инструмента. В сети пишут, что паять Li-ion аккумуляторы нельзя так как они боятся перегрева, и рекомендуют соединять при помощи точечной сварки. Паять можно только нужен паяльник по мощней не менее 60 ватт. Самое главное паять надо быстро, чтоб не перегреть сам элемент.

Должно получиться примерно так, чтобы вошло в корпус аккумулятора.

От платы до клеммы провода должны быть гибкие, как можно короче и сечение минимум 2,5 кв. мм.

Всю схему аккуратно помещаем в корпус и фиксируем любым уплотнителем, для предотвращения повреждения деталей.

Для фиксации клеммы просто поместил ее на место и расклинил деревянными клиньями. Осталось только собрать корпус.

Вес стандартного Ni-Cd аккумулятора как видно 558 грамм.

Вес переделанного аккумулятора 376 грамм, следовательно, инструмент стал легче на 182 грамма. В заключении хочу сказать, что данная переделка того стоит. Шуруповерт стал мощнее и заряда хватает намного дольше, чем с родным аккумулятором. Переделывайте, не пожалеете!