пятница, 12 декабря 2014 г.

Старые аккумуляторы 18650 в качестве ячеек для батареи дрели-шуруповёрта


Добавлю ещё немного по теме реанимации батареи аккумуляторной дрели-шуруповёрта. Доработка первой батареи из комплекта дрели оказалась довольно успешной. Инструментом пользуюсь нечасто, так что мне вполне хватит её одной. Но со второй батареей тоже захотелось что-нибудь сделать с минимальными затратами. Сначала хотел собрать из двух комплектов банок NiCd один, но в каждой дюжине оказалось только по пять пригодных к работе банок, да и те не в лучшем состоянии. Поэтому решил делать на литии формата 18650, у меня как раз завалялось четыре совершенно ненужных банки.

Параметры

Обычно у подобных банок максимальный ток около 5 А. Ранее уже выяснил, что в шуруповёрте необходим рабочий ток хотя бы 10 А. Но всё равно попробую, так ещё интереснее. Есть проблема и с ёмкостью. Ёмкость первой пары банок около 1500 мА*ч, второй - 700 мА*ч. Если связывать такие банки последовательно, то вторая пара обязательно будет разряжаться намного быстрее первой. Наблюдать за суммарным напряжением здесь может быть недостаточно, необходимо следить за уровнем заряда каждой банки. С другой стороны, если учесть, что при разряде второй пары первая остаётся на номинале (здесь это 3,6 В), общее падение напряжения до 13,2 В ясно говорит о полном разряде второй пары (6 В на пару). Для подстраховки можно ориентироваться на уровень 13,5 В.

Предупреждение 
Разные модели аккумуляторов и их состояние могут дать разный результат, нужно проверять самостоятельно. Батареи при работе могут разогреваться быстро и сильно, либо медленно и несильно (как у меня), в каждом случае нужно рассчитывать на худший вариант, и только после проверки решать, можно ли использовать сборку и как.

Сборка

Весь процесс сборки примерно такой же, как с липолькой, но дополнительно пришлось собрать собственно аккумуляторную сборку, скрепить четыре банки и вывести от них провода, в том числе балансировочные. Собирать надо так, чтобы не допустить контакта между банками даже в случае расплавления изоляции. Изоляции я не пожалел. Сначала перетянул углы (торцы) термоусадкой для 18650, потом добавил двойной слой изоленты. Далее закрепил все четыре банки на крестовине из картона и затянул всё изолентой поверх небольшого слоя амортизирующего материала (тонкая мягкая упаковка от какой-то из последних посылок).



Плату-переходник с балансировочным разъёмом закрепил на двух скобках и термоклее, точно так же, как и раньше. Второй разъём ставить не пришлось, провода от платы сразу пошли на контакты аккумуляторов. Все провода закрепил термоклеем так, чтобы они не болтались и не прилегали близко к банкам. Так как ожидаю, что температура может сильно подняться, на термоклей, как фиксирующий материал, не рассчитываю. Но даже если он расплавится, то потом застынет обратно и будет защищать детали от ненужных колебаний при транспортировке.

Основные провода - медь 1,5 мм2, у липольки были не толще. Пайку банок освоил ещё при восстановлении батарей BP511. Возможно, следует заменить медные полоски на провода потолще, полоски использовал по привычке, забыл, что сечение у них всего около 0,5 мм2.

Индикация

Сборка делалась для эксперимента, вопрос индикации заряда остался открытым. Вместо вольтметра, как в прошлый раз, хочу попробовать собрать собственный индикатор, но об этом напишу отдельно, пока нет даже полной схемы.

Результат

Дрель работает, хотя и ощутимо слабее. Например, если на липольке с выключенной защитной муфтой она выворачивает руку, то на этих полудохлых банках дрель не может уйти в защиту где-то на десятой (из 15) отметке, можно остановить рукой без трещотки. На разряженной батарее мощность падает ещё сильнее. Возможно, индикатор заряда ячеек здесь и не нужен, и так всё понятно.

Так как сверху ток сильно ограничен внутренним сопротивлением самих банок, плата защиты от перегрузки также не нужна. Напряжение при большой нагрузке проседает с 16 В аж до 4 В, для сравнения - на липольке напряжение проседает в пределах всего 0,5 В. Возможно, такое издевательство быстро добьёт эти банки. На холостом ходу напряжение падает примерно на 1,5 В.

При старте двигатель потребляет намного больше тока, поэтому не стоит лишний раз дёргать за курок, особенно резко. Это не только садит батарею, но и выводит её за пределы допустимых параметров. Если липолька достаточно мощная, чтобы выдерживать подобные издевательства, то с этими дохлыми банками эту особенность лучше учитывать. При откручивании проблема усугубляется, так как при старте инструмент сразу сильно нагружается.


Проверил работу шуруповёрта в условиях, близких к реальным, завернул и вывернул несколько саморезов. Сначала проверил работу при большой нагрузке - закручивании толстых саморезов (в дырки, конечно, иначе это издевательство над инструментом). Хватило всего на 2-3 штуки, потом батарея нагрелась, и мощность инструмента упала так, что продолжать работу было нельзя. Хотя нагрев внешне был небольшой, градусов 40-45, для остывания потребовалось немало времени. После получаса отдыха повторил эксперимент на обычных чёрных саморезах. Их удалось закрутить больше десятка без заметной потери мощности, но батарея также разогрелась. Насиловать батарею дальше не стал.

При нагреве заметно падает напряжение батареи, процесс остывания сопровождается его восстановлением. Если в нагретом состоянии напряжение упало до 12-13 В, это ещё не значит, что батарея разряжена, можно её охладить и, если напряжение на остывшей батарее достаточное, работать дальше.

К сожалению, у моего комплекта аккумуляторов слишком большой разброс ёмкостей, без намеренного убивания переразрядом самых слабых весь потенциал сборки использовать не удастся.

Можно увеличить мощность, используя в 2 раза больше банок, каждую ячейку составляя из двух параллельно подключенных, но такое количество банок может не влезть в корпус батареи, а если покупать новые, но так выйдет ещё и дороже, чем взять готовую литий-полимерную сборку.

Помимо вольтметра или иного индикатора заряда здесь напрашивается использование датчика температуры. Если такую батарейную сборку не перегревать, можно надеяться на длительную эксплуатацию хотя бы в качестве резервной.

Вся доработка, если не считать старые и всё равно ненужные банки 18650, обошлась рублей в 30 :-) Ёмкость готовой сборки вышла небольшой, около 400 мА*ч, что сильно меньше ёмкости худшей банки (700 мА*ч), возможно банки ещё деградировали со времени последних замеров, либо так сказывается последовательное подключение очень разных аккумуляторов. Но это всё равно лучше, чем совсем ничего.

См. также

7 комментариев:

  1. Здравствуйте.
    Не думали параллельно добавить конденсатор большой ёмкости?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Ёмкость понадобится очень большая. Плюс наверно будет ещё большая нагрузка на аккумуляторы для заряда этого конденсатора. Дорого, сложно, громоздко, проще поставить липольку или несколько низкоомных банок.

      Удалить
    2. Очень большая, это сколько, вот например это мало - http://www.chipdip.ru/product/b41505a4229m000/.
      Или можно на ионисторах последовательно соединённых собрать, есть ли в этом смысл, вот в чём вопрос? Кондёр нужен наверное прежде всего для старта.
      Я очень мало понимаю в электронике, в интернете тема тоже пока нпрактически не освещена. Где то пишут, что есть смысл к конденсатору сопротивление, нр 1ОМ подвесить.

      Удалить
    3. По-моему, таких штук 10 в параллель надо, чтобы был хоть какой-то смысл.
      По ионисторам мало что знаю. Но не думаю, что это дешевый вариант.
      В шуруповёрте большой стартовый ток не нужен, разве что при откручивании.
      Сопротивление можно поставить для уменьшения тока, отдаваемого аккумуляторами.

      Не думаю, что имеет смысл делать подобные доработки. Проще и дешевле сразу взять хорошие аккумуляторы, а дохликов оставить в запасе.

      Удалить
    4. я> большой стартовый ток не нужен...

      Вообще-то нужен, но я слишком драматизировал этот момент в статье. Если ограничить максимальный ток батареи ампер до 10, то инструмент всё равно будет неплохо работать.

      Удалить
  • Согласен.
    Просто есть 6 шт 26650 банок, реальная ёмкость в районе 2Ач, ток разряда 2C.
    Вот и думаю, как их ускорить немного.
    Попробую с одним конденсатором, ради интереса.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. А что конкретно не устраивает? На какое напряжение инструмент? Если не сильно большое, то можно просто по схеме 3S2P подключить, макс ток поднимется до 8А, уже хватит почти на всё, ёмкость будет 4Ач, вообще супер, лишь бы банки влезли в корпус.
      Для продления жизни банок докупить плату защиты для схемы подключения 3S, 5-10 долларов, с ограничением ампер до 10.

      Удалить