Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор и значительно продлить жизнь батареям типа 18650. Каким током заряжать Li-Ion аккумулятор 18650?
У аккумуляторных батарей этого типоразмера несколько важных показателей:
- емкость (mAh – мА/ч)
- ток разряда (А)
- ток заряда (А)
- максимальное количество циклов разряда
В этой статье я расскажу вам о последнем параметре, и как эти сведения могут помочь вам продлить срок службы ваших батарей.
Виды зарядных устройств
В комплекте к шуруповерту прилагается одна или две АКБ с зарядным устройством. Сейчас у производителей электроинструмента в ходу тренд на продажу изделий без аккумуляторов. Этот маркетинговый прием заставляет покупателей приобретать модели производителей, уже имеющихся в их арсенале. В любом случае, если аккумулятор приобретается, даже отдельно, к нему можно взять и ЗУ. Дело еще в механической конструкции – зарядное одного производителя, скорее всего, не подойдет к зарядке другого.
Практически всегда устройство для пополнения энергией оптимизировано для конкретного типа аккумуляторов, заряжает его в наиболее благоприятном токовом режиме, прекращает зарядку автоматически по окончании процесса. Поэтому приобретая зарядное и батареи одного производителя, можно не задумываться о совместимости, если ЗУ предназначено для АКБ того же производителя и типа.
Зарядное устройство.
В большинстве случаев ЗУ продаются в импульсном исполнении. Но для никель-кадмиевых аккумуляторов существуют зарядные устройства, считающиеся профессиональными (стоимость соответствующая). Они называются импульсно-реверсными. На каждый положительный импульс они выдают выброс отрицательной полярности небольшой амплитуды. Так устраняется эффект памяти, свойственный Ni Cd аккумуляторам и сохраняется их емкость.
Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
В прошлый раз я рассказал как правильно переделать батарею для аккумуляторного инструмента. Также я писал, что расскажу об особенностях заряда, а предметом обзора на этот раз выступит плата DC-DC преобразователя. Кому интересно, прошу в гости. Изначально я планировал ограничиться двумя частями, переделкой батареи и зарядного. Но пока готовил обзор, в голове созрела идея для третьей части обзора, более сложной. А в этой части я расскажу как можно переделать родное трансформаторное зарядное, если оно еще работает, ну или если еще жив силовой трансформатор.
Платка преобразователя была заказана довольно давно в количестве нескольких штук (про запас), заказывалась специально для этой переделки, потому как имеет некоторые особенности, впрочем не буду забегать далеко, бем последовательны.
Для начала я разделю зарядные устройства не три основных типа: 1. Самые простые — трансформатор, диодный мост и несколько деталей. Такими зарядными комплектуют ультрабюджетный инструмент. 2. Фирменные. По сути то же самое, но в состав уже входят простенькие «мозги», автоматические отключающие заряд в конце. 3. «Продвинутые» — импульсный блок питания, контроллер заряда, иногда заряд нескльких батарей одновременно.
Инструмент из первой категории редко попадает под переделку, так как часто проще (и дешевле) купить новый, а третья категория обычно имеет свои сложности по переделке. В принципе можно переделать и устройства третьей группы, но не в рамках статьи, так как типов таких зарядных очень много и к каждой нужен индивидуальный подход.
В этот раз я буду переделывать зарядное устройство из второй группы, фирменное, хотя и простое. Но при этот переделка имеет много общего и с первой группой, потому будет полезна большему количеству читателей.
Для того, чтобы зарядить аккумулятор надо не просто подключить его к блоку питания, такой эксперимент обычно заканчивается не очень хорошо. Надо подключить его к зарядному устройству. И здесь наступает небольшое непонимание, так как довольно много людей привыкло называть зарядными устройствами небольшие блоки питания от которых они заряжают свои смартфоны, планшеты и ноутбуки. Это не зарядные устройства, а блоки питания.
Чем же отличается зарядное устройство от блока питания. Блок питания предназначен выдавать стабилизированное напряжение в диапазоне заявленных токов нагрузки. Зарядное устройство обычно сложнее, так как выходное напряжение у него зависит от тока нагрузки, который в свою очередь ограничен. При этом в зарядном устройстве находится узел прекращающий заряд в конце, а также иногда и защита от подключения аккумулятора в неправильной полярности.
Самое простое зарядное устройство это просто блок питания и резистор (иногда лампа накаливания, что даже лучше) последовательно с аккумулятором. Такая схема ограничивает тока заряда, но как вы понимаете ничего больше она сделать не может.
Чуть сложнее, когда ставят еще и таймер, отключающий заряд после определенного времени, но такой принцип быстро «убивает» аккумуляторы. Например так сделано в одном из недорогих зарядных для шуруповертов (фото не мое).
Следующим классом идут более «умные » зарядные устройства, хотя по сути они не на много лучше предыдущего. Например вот фото фирменного зарядного устройства Bosch, предназначенного для заряда NiCd аккумуляторов.
Но все эти зарядные устройства кажутся очень простыми после взгляда на современные варианты для заряда литиевых аккумуляторов.
Конечно последний вариант не совсем вписывается в нашу концепцию переделки, так как на желательно чтобы наше зарядное не только заряжало правильно, а и стоило при этом минимальных денег.
Зарядные устройства китайских шуруповертов выглядят конечно не в пример проще, но опять же, делать с нуля такое устройство вряд ли кто то захочет, хотя именно это я и планирую сделать в третьей части, правда корректнее.
И так, для начала предположим что у нас на руках имеется зарядное устройство которое просто не подходит под новый тип аккумуляторов, но является исправным. Ну или по крайней мере у него исправен трансформатор. Как я писал выше, можно даже использовать просто резистор или лампочку, но это «не наш метод».
Условная схема типичного недорогого зарядного устройства выглядит примерно так: Трансформатор, диодный мост, тиристор и схема управления. Правда иногда вместо тиристора стоит реле, ток никак не ограничивается и может присутствовать схема термоконтроля от перегрева (хотя и она не всегда спасает.
Но нам от этой схемы нужно только трансформатор и диодный мост, правда придется добавить еще конденсатор, так мы получим некую исходную неизменную часть, она отмечена красным и дальше меняться не будет.
Диодный мост обычно находится на плате и при необходимости его можно использовать (если он исправен). Т.е. по большому счету можно выпаять из платы все радиоэлементы, оставив только четыре диода и клеммы для подключения батареи, а саму плату использовать как основу. Катод у диодов помечен полоской, точка, где соединяются два вывода помеченные полоской — плюс, соответственно точка соединения «не меченных» выводов — минус. К двум другим точкам соединения подключается трансформатор.
Правда открыв зарядное устройство вы можете увидеть и такую картину (не обращайте внимание на отсутствие трансформатора): В этом случае придется выпаивать все.
Диоды на плате удобно заменить на готовый диодный мост, к выводам АС подключается трансформатор, + и — соответственно идут дальше в схему. Можно конечно сказать как подобрать конденсатор, но я советую не заморачиваться и поставить такой как на фото, емкость 1000мкФ, напряжение 35 Вольт. Емкость можно и больше, например 2200, а напряжение 50 или 63 Вольта, большая емкость и напряжение смысла не имеют, а только увеличат габарит конденсатора. Конденсатор можно любой, подойдет даже «нонейм». Да, ставить его надо в любом случае, независимо от исправности диодного моста.
Теперь переходим к самому зарядному, а точнее к его вариантам, этот узел помечен на последней схеме прямоугольником. Самый простой и при этом относительно правильный способ, поставить микросхему стабилизатора напряжения LM317.
Но как я писал выше, ток заряда надо ограничивать. Да, многие схемы могут не только ограничивать, а и стабилизировать его, но по большому счету аккумуляторам неважно, будет ток заряда 1, 2 или 3 Ампера, неважно будет ли он стабилен в процессе заряда или «плавать», важно чтобы ток заряда не превышал установленный для аккумуляторов. Хотя для аккумуляторов, которые ставят в шуруповерты превысить его тяжело, так как они могут работать не только при больших токах разряда, но и заряда. Простейшее решение, перевести микросхему LM317 из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, а если говорить точнее, то добавить режим стабилизации тока. Достигается это добавлением одного резистора, как показано на схеме. Номинал резистора рассчитать очень просто: 1.25/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах). Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 1.25/1.5= 0.83 Ома.
Номиналы резисторов делителя напряжения также рассчитать довольно просто, но я бы советовал последовательно с верхним резистором поставить подстроечный, чтобы точно выставить напряжение, так как в отличии от тока здесь точность важна. Можно воспользоваться специальным калькулятором, но он не очень удобен, потому предложу номиналы без него, для напряжения 12.6 Вольта (3 последовательных аккумулятора 3.7 Вольта) верхний резистор нужен 1.5кОм, последовательно с ним подстроечный 200 Ом, а нижний резистор 13кОм.
Я специально указал, что подстроечный резистор ставится последовательно с верхним резистором. В случае обрыва на выходе будет минимальное напряжение. Если оборвать нижний резистор, то на выходе будет максимальное напряжение. Кстати, в распространенных платах DC-DC преобразователей сделано наоборот, в случае обрыва подстроечного резистора они дадут на выход максимальное напряжение.
Все хорошо в вышеприведенной схеме, простота, цена, но большая выделяемая мощность сводит на нет все преимущества, так как радиатор будет нужен весьма внушительный, потому для больших токов заряда она не очень подходит.
Более правильным вариантом будет применить понижающий DC-DC преобразователь. Например такой:
Конечно в исходном виде он не будет ограничивать ток, но при желании его можно доработать (на тот случай если он уже есть). Доработка проста и я ее уже описывал в одном из своих обзоров, правда там в конце я применял ее как драйвер светодиодов, но по сути это неважно. Надо: 1 транзистор типа BC557 или любой аналог (да хоть известный КТ361 или КТ3107) 2 резистора номиналом 33-200 Ом любой мощности. 1 резистор в качестве токового шунта 1 керамический конденсатор 0.1мкФ.
Токоизмерительный резистор рассчитывается очень просто, как и в случае с LM317, только значения чуть другие. 0,6/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах). Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 0,6/1.5= 0.4 Ома.
Выход добавочной схемы подключается к выводу 4 микросхемы LM2596, если применена другая микросхема, то ищем в описании вывод помеченный как FB и подключаем к нему.
В таком варианте при помощи подстроечного резистора устанавливаем выходное напряжение (на холостом ходу). Правда такая схема может немного недозаряжать аккумуляторы, хотя и не сильно, но это плата за простоту. Чтобы заряжать полностью, надо переключить вход измерения напряжения (один из резисторов делителя напряжения) к выходу всей схемы.
Все вышеприведенные способы заряда работоспособны, но не очень удобны. Более правильно будет применить плату, которая «умеет» не только стабилизировать выходное напряжение, а и ток. Например вот такая платка. Отличить подходящие платы от других весьма просто, в описании должно быть написано — DC-DC StepDown, а на плате присутствовать как минимум два подстрочных резистора.
Но помимо регулировки выходного тока данная плат имеет еще дополнительный бонус в виде индикации: 1. Светодиод вверху, показывает режим ограничения тока 2. Пара светодиодов внизу, показывают окончание заряда.
Индикация заряда аккумулятора реализована очень просто, переключение светодиодов происходит при падении тока ниже чем 1/10 от изначально установленного. Такой режим работы очень распространен и используется во многих простых зарядных устройствах. Т.е. к примеру мы установили ток заряда в 1.5 Ампера, подключили аккумулятор, когда ток заряда упадет ниже чем 150мА, то один из светодиодов погаснет, а второй засветится, показывая тем самым, что процесс заряда окончен. Обзоры данной платы делал коллега ksiman, потому для более детального описания проще дать ссылку.
Схема данной платы также из указанного выше обзора, возможно будет полезна.
Получается, что данная плата весьма неплохо подходит для заряда аккумуляторов, сначала выставляем напряжение окончания заряда из расчета 4,2 Вольта на элемент, а затем ток заряда. Для гурманов можно предложить такую же плату, но с индикацией тока заряда и напряжения на батарее, но как по мне, то в данном случае это лишнее. Я делал обзор этой платы, собственно это и есть фото из того обзора, там же я показывал как самому сделать импульсный блок питания.
Так будет выглядеть этот вариант на блок схеме.
Вот мы потихоньку и подобрались к предмету обзора, который прежде всего заинтересовал своей низкой ценой. У меня очень большие подозрения насчет «фирменности» установленной микросхемы, но если не использовать ее на все заявленные 3 Ампера, то она вполне жизнеспособна.
Так получилось, что изначально я не думал делать обзор данной платы и хотя их было куплено 4 штуки, но дома у меня осталась всего одна и та уже со следами моего вмешательства. Я выпаял родные светодиоды и припаял другие.
В исходном виде на плате расположены три светодиода: 1. Заряжено. 2. Заряд 3. Индикация ограничения тока.
Как работает индикация. Светодиоды Заряд и Заряжено включены так, что светит только один из них, потому можно их рассматривать как один. В платах без регулировки тока при которой будет срабатывать индикация, переключение происходит при падении тока заряда ниже 1/10 от установленного резистором — Ограничение тока. В обозреваемой плате можно установить произвольный ток срабатывания, я бы советовал выставить 1/5.
Светодиод индикации ограничения тока работает несколько по другому, он светит когда происходит ограничение тока, т.е. когда ток при установленном напряжении стремится вырасти больше, чем установлено регулятором. Например выставили ток 1 Ампер и 10 Вольт (условно), подключили нагрузку, которая при 10 Вольт потребляет 0.5 Ампера. На выходе будет 10 Вольт 0.5 Ампера. Затем подключили нагрузку, которая при 10 Вольт будет потреблять 1.5 Ампера, на выходе будет 1 Ампер и 8 Вольт (условно), т.е. плата снизит напряжение до такого значения при котором ток на выходе не будет превышать установленного и при этом засветит светодиод.
Также на плате находится три подстроечных резистора: 1. Регулировка выходного напряжения. 2. Регулировки порога срабатывания индикации окончания заряда. 3. Регулировка порога ограничения выходного тока.
Плата весьма простая, на ней расположена собственно микросхема LM2596, стабилизатор 78L05 и компаратор LM358. LM2596 собственно ШИМ контроллер. 78L05 используется дли питания компаратора и как источник опорного напряжения. LM358 «следит» за током и попутно управляет индикацией
В качестве токового шунта работает дорожка на печатной плате. Такой метод измерения тока не очень хорош, так как ток будет «плавать» в зависимости от температуры платы, но так как для нас стабильность выходного тока не имеет значения, то можно не обращать на это внимание.
Расположение контактов, органов управления и индикации со страницы товара.
Платы с возможностью ограничения выходного тока весьма хорошо подходят для заряда аккумуляторов. А те платы, которые имеют индикацию окончания заряда, позволяют еще и получить некое удобство, позволяющее знать что аккумулятор заряжен. Но есть у всех вышеперечисленных способов один минус, все эти варианты не могут отключить аккумулятор после окончания заряда, т.е. полностью прекратить процесс. Конечно мне скажут, а как же живут аккумуляторы в блоках бесперебойного питания. А вот здесь есть особенность, у некоторых типов аккумуляторов есть понятие — циклический заряд и так называемый Standby, т.е. поддерживающий. Тот же свинцовый аккумулятор в циклическом режиме заряжают до 14.3-15 Вольт, а в дежурном только до 13.8-13.9 Вольта.
Если аккумулятор не отключить, то небольшой ток заряда всегда будет через него течь, и хотя литиевым аккумуляторам в этом плане немного «повезло», ток у них падает очень значительно, но все равно, оставлять их в таком режиме не рекомендуется. Дело в том, что кадмиевые или свинцовые просто начинают разрушаться, нагреваться и все, а с литиевыми возможно возгорание. Да, литиевые аккумуляторы имеют защитный клапан, но лишняя защита никогда не мешает.
Очень часто задают вопрос — а как же плата защиты, ведь она может отключить аккумулятор по завершении заряда. Может и не только может, а и отключит, только сделает это она не при 4.2 Вольта на элемент, а при 4.25-4.35 Вольта, так как функция отключения для нее скорее защитная, а не основная. Потому так делать крайне не рекомендуется.
Собственно потому я придумал простенькую схемку, которая будет отключать аккумулятор по завершению заряда. Принцип работы очень прост (потому имеет некоторые ограничения). Подключили аккумулятор, так как конденсатор С1 разряжен, то через него течет ток, который открывает транзистор, а он подает ток на реле. Реле подключает к зарядному аккумулятор, а дальше реле питается через оптрон, который подключен к выходу индикации заряда платы преобразователя.
Соответственно была разработана небольшая платка, причем в универсальном исполнении.
Ну а дальше все просто и знакомо, печатаем плату на бумаге, переносим на текстолит, травим. Кому интересно, процесс изготовления печатных плат подробно показан в этом обзоре.
Когда я придумывал схему, то старался ее максимально упростить, применив минимум компонентов. 1. Реле — любое с напряжением обмотки 12 Вольт (для вариантов с 3-4 аккумуляторами) и контактами рассчитанными на ток хотя бы 2х от тока заряда. 2. Транзистор — BC846, 847, или известный КТ315, КТ3102, а также аналоги. 3. Диод — любой маломощный диод. 4. Резисторы — любые в диапазоне 15 — 33кОм 5. Конденсатор — 33-47мкФ 25-50 Вольт. 6. Оптрон — PC817, стоит на большинстве плат блоков питания.
Собрал плату.
Плату я сделал универсальной, можно применить вместо реле полевой транзистор, часть компонентов остается та же, что и была до этого. Кроме того такой вариант более универсален, так как подходит для шуруповертов с 3-4-5 аккумуляторами. Но у такой платы есть недостаток. Внутри транзистора есть «паразитный» диод и если оставить аккумулятор подключенным к зарядному устройству, но выключить его из розетки, то аккумулятор будет разряжаться через схему зарядного. В том варианте, что я показал выше, будет похожая проблема, но там ток совсем маленький, около 0.5мА и для полного разряда аккумулятору понадобится около 4000 часов.
Здесь применены немного другие номиналы, хотя по сути важен только номинал резисторов R4 и R5. Номинал R5 должен быть по крайней мере в 2 раза меньше чем у R4.
Подбираем компоненты для будущей платы. К сожалению транзистор скорее всего придется купить, так как в готовых устройствах такие применяются редко, они могут встречаться на материнских платах, но крайне редко.
Плата универсальная, можно применить реле и сделать по предыдущей схеме, а можно применить полевой транзистор.
Теперь блок схема зарядного устройства будет выглядеть следующим образом: Трансформатор, затем диодный мост и конденсатор фильтра, потом плата DC-DC преобразователя, ну и в конце плата отключения. Полярность выводов индикации заряда я не подписывал, так как на разных платах может быть по разному, если что то не работает, то надо просто поменять их местами, тем самым изменив полярность на противоположную.
Переходим собственно к переделке. Первым делом я перерезаю дорожки от выхода диодного моста, клемм подключения аккумулятора и светодиода индикации заряда. Цель — отключить их от остальной схемы, чтобы она не мешала «процессу». Можно конечно просто выпаять все детали кроме диодов моста, будет то же самое, но мне было проще перерезать дорожки.
Затем припаиваем фильтрующий конденсатор. Я припаял его прямо к выводам диодов, но можно поставить отдельный диодный мост, как я показывал выше. Помним, что вывод с полоской — плюс, без полоски — минус. У конденсатора длинный вывод — плюс.
Печатные платы сверху не влазили совсем, постоянно упираясь в верхнюю крышку, потому пришлось разместить их снизу. Здесь конечно было тоже не все так гладко, пришлось выкусить одну стойку и немного подпилить пластмассу, но в любом случае здесь им было куда лучше. по высоте они стали даже с запасом.
Переходим к электрическим соединениям. Для начала припаиваем провода, сначала я хотел применить более толстые, но потом понял что просто с ними не развернусь в тесном корпусе и взял обычные многожильные сечением 0.22мм.кв. К верхней плате припаял провода: 1. Слева — вход питания платы преобразователя, подключается к диодному мосту. 2. Справа — белый с синим — выход платы преобразователя. Если применена плата отключения, то к ней, если нет, то на контакты аккумулятора. 3. Красный с синим — выход индикации процесса заряда, если с платой отключения, то к ней, если нет, то на светодиод индикации. 4. Черный с зеленым — Индикация окончания заряда, если с платой отключения, то на светодиод, если нет, то никуда не подключаем.
К нижней плате припаяны пока только провода к аккумулятору.
Да, совсем забыл, на левой плате виден светодиод. Дело в том, что я совсем забыл и выпаял все светодиоды, которые были на плате, но проблема в том, что если выпаять светодиод индикации ограничения тока, то ток ограничиваться не будет, потому его надо оставить (помечен на плате как CC/CV), будьте внимательны.
В общем соединяем все так, как на показано, фото кликабельно.
Затем клеим на дно корпуса двухсторонний скотч, так как снизу платы не совсем гладкие, то лучше использовать толстый. В общем этот момент каждый делает как удобно, можно приклеить термоклеем, привинтить саморезами, прибить гвоздями 
Приклеиваем платы, провода прячем. В итоге у нас должны остаться свободными 6 проводов — 2 к батарее, 2 к диодному мосту и 2 к светодиоду.
На желтый провод внимание не обращайте, это частный случай, у меня нашлось только реле на 24 Вольта, потому я его запитал от входа преобразователя. Когда готовите провода, то всегда старайтесь соблюдать цветовую маркировку, красный/белый — плюс, черный/синий — минус.
Подключаем провода к родной плате зарядного. Здесь конечно у каждого будет по своему, но общий принцип думаю понятен. Особенно внимательно надо проверить правильность подключения к клеммам аккумулятора, лучше предварительно проверить тестером, где плюс и минус, впрочем то же самое касается и входа питания.
После всех этих манипуляций обязательно надо проверить и возможно заново установить выходное напряжение платы преобразователя, так как в процессе монтажа можно сбить настройку и получить на выходе не 12.6 Вольт (напряжение трех литиевых аккумуляторов), а к примеру 12.79. Также можно подкорректировать и ток заряда.
Так как настройка порога срабатывания индикации окончания заряда не очень удобна, то я рекомендую купить плату с двумя подстроечными резисторами, это проще. Если купили плату с тремя подстроечными резисторами, то для настройки надо подключить к выходу нагрузку примерно соответствующую 1/10 — 1/5 от установленного тока заряда. Т.е. если ток заряда 1.5 Ампера и напряжение 12 Вольт, то это может быть резистор номиналом 51-100 Ом мощностью около 1-2 Ватт.
Настроили, перед сборкой проверяем. Если сделали все правильно, то при подключении аккумулятора должно сработать реле и включиться заряд. В моем случае светодиод индикации при этом погасает, а включается когда заряд окончен. Если хотите сделать наоборот, то можно включить этот светодиод последовательно с входом оптрона, тогда светодиод будет светить пока идет заряд.
Так как в заголовке обзора все таки указана плата, а обзор о переделке зарядного, то я решил проверить и саму плату. Через пол часа работы при токе заряда 1 Ампер температура микросхемы была около 60 градусов, потому я могу сказать, что данную плату можно использовать до тока 1.5 Ампера. Впрочем это я подозревал с самого начала, при токе в 3 Ампера плата скорее всего выйдет из строя из-за перегрева. Максимальный ток при котором плату еще можно относительно безопасно использовать — 2 Ампера, но так как плата находится в корпусе и охлаждение не очень хорошее, то я рекомендую 1.5 Ампера.
Все, скручиваем корпус и ставим на полный прогон. Мне правда пришлось перед этим разрядить аккумулятор, так как я его зарядил в процессе подготовки прошлой части. Если к зарядному подключается заряженный аккумулятор, то на 1.5-2 секунды срабатывает реле, потом опять отключается, так как ток низкий и блокировка не происходит.
Так, а теперь о хорошем и не очень. Хорошее — переделка удалась, заряд идет, плата отключает аккумулятор, в общем просто, удобно и практично. Плохое — Если в процессе заряда отключить питания зарядного, а потом опять включить, то заряд автоматически не включится. Но есть куда большая проблема. В процессе подготовки я использовал плату из предыдущего обзора, но там же я писал, что плата без контроллера, потому полностью блокироваться не умеет. Но более «умные» платы в критической ситуации полностью отключают выход, а так как он одновременно является и входом то при подключении к зарядному которое я переделал выше, стартовать оно не будет. Для старта необходимо напряжение, и плате для старта необходимо напряжение 
Решения данной проблемы несколько. 1. Поставить между входом и выходом платы защиты резистор, через который на клеммы будет попадать ток для старта зарядного, но как поведет себя плата защиты, я не знаю, для проверки ничего нет. 2. Вывести вход для зарядного на отдельную клемму батареи, так часто делается у аккумуляторного инструмента с литиевыми аккумуляторами. Т.е. заряжаем через одни контакты, разряжаем через другие. 3. Не ставить плату отключения вообще. 4. Вместо автоматики поставить кнопку как на этой схеме.
Вверху вариант без платы защиты, внизу просто реле, оптрон и кнопка. Принцип прост, вставили аккумулятор в зарядное, нажали на кнопку, пошел заряд, а мы пошли отдыхать. Как только заряд будет окончен, реле полностью отключит аккумулятор от зарядного.
Обычные зарядные устройства постоянно пытаются подать напряжение на выход если оно ниже определенного значения, но такой вариант доработки неудобен, а с реле не очень то и применим. Но пока думаю, возможно и получится сделать красиво.
Что можно посоветовать по поводу выбора вариантов заряда батарей: 1. Просто применить плату с двумя подстроечными резисторами (она есть в обзоре), просто, вполне корректно, но лучше не забывать что зарядное включено. День-два проблем думаю не будет, но уехать в отпуск и забыть зарядное включенным я бы не рекомендовал. 2. Сделать как в обзоре. Сложно, с ограничениями, но более правильно. 3. Использовать отдельное зарядное, например известный Imax. 4. Если в вашей батарее сборка из двух-трех аккумуляторов, то можно использовать B3. Это довольно просто и удобно, кроме того есть полное описание в этом обзоре от автора Onegin45.
5. Взять блок питания и немного доработать его. Нечто подобное я делал в этом обзоре.
6. Сделать полностью свое зарядное, со всем автоотключениями, корректным зарядом и расширенной индикацией. Самый сложный вариант. Но это тема третьей части обзора, впрочем там же скорее всего будет и переделка блока питания в зарядное.
7. Использовать зарядное устройство типа такого.
Кроме того я часто встречаю вопросы насчет балансировки элементов в батарее. Лично я считаю, что это лишнее, так как качественные и подобранные аккумуляторы разбалансировать не так просто. Если хочется просто и качественно, то куда проще купить плату защиты с функцией балансировки.
Недавно был вопрос, можно ли сделать так, чтобы зарядное умело заряжать и литиевые аккумуляторы и кадмиевые. Да, сделать можно, но лучше не нужно так как кроме разной химии аккумуляторы имеют и разное напряжение. Например сборке из 10 кадмиевых аккумуляторов надо 14.3-15 Вольт, а из трех литиевых — 12.6 Вольта. В связи с этим нужен переключатель, который можно случайно забыть переключить. Универсальный вариант возможен только если количество кадмиевых аккумуляторов кратно трем, 9-12-15, тогда их можно заряжать как литиевые сборки 3-4-5. Но в распространенных батареях инструмента стоят сборки 10 штук.
На этом вроде все, я постарался ответить на некоторые вопросы, которые мне задают в личке. Кроме того, обзор скорее всего будет дополнен ответами на ваши следующие вопросы.
Купленные платы вполне работоспособны, но микросхемы скорее всего поддельные, потому нагружать лучше не более чем на 50-60% от заявленного.
А я пока думаю что надо иметь в правильном зарядном устройстве, которое будет делаться с нуля. Пока из планов — 1. Автостарт заряда при установке аккумулятора 2. Рестарт при пропадании питания. 3. Несколько ступеней индикации процесса заряда 4. Выбор количества аккумуляторов и их типа при помощи джамперов на плате. 5. Микропроцессорное управление
Хотелось бы также узнать, что интересно было бы вам увидеть в третьей части обзора (можно в личку).
Хотел применить специализированную микросхему (вроде даже бесплатный семпл можно заказать), но она работает только в линейном режиме, а это нагрев :((((
Возможно будет полезно, ссылка на архив с трассировками и схемами, но как я выше писал, добавочная плата скорее всего не будет работать с платами, которые полностью отключают аккумуляторы.
Дополнение, такие способы переделки подходят только для батарей до 14.4 Вольта (примерно), так как зарядные устройства под 18 Вольт аккумуляторы выдают напряжение выше 35 Вольт, а платы DC-DC рассчитаны только до 35-40.
Способы зарядки
Один из наиболее удобных способов – если есть универсальный (лабораторный) источник питания, у которого можно регулировать напряжение и измерять ток. Еще лучше, если имеется режим ограничения тока. В этом случае устанавливается желаемый ток зарядки, и источник сам увеличивает напряжение на выходе вслед за повышением этого параметра на АКБ. Но за окончанием процесса следить придется самостоятельно.
Также самостоятельно придется определить окончание первого этапа заряжания литий-ионных АКБ (для контроля балансировки элементов надо разбирать корпус батареи, поэтому придется надеяться, что плата BMS исправна) и вовремя уменьшать ток.
По окончании процесса батарею надо вовремя отключить (контролировать по достижению наибольшего напряжения). Напряжение окончания зарядки выбирается из таблицы. Надо максимальное напряжение единичной банки умножить на количество элементов. Если оно неизвестно, надо разделить напряжение, указанное на корпусе АКБ (оно обычно завышено), на напряжение одной банки и округлить в меньшую сторону.
| Тип аккумулятора | Номинальный уровень одного элемента, В | Максимальный уровень одного элемента, В |
| Li-Ion | 3,7 | 4,2 |
| NiCd | 1,2 | 1,37 |
| NiMH | 1,2 | 1,25 |
Лабораторный источник питания с режимом токоограничения.
Если такого режима нет, придется за током следить вручную. По мере пополнения энергии и роста напряжения на батарее, надо корректировать напряжение самостоятельно, удерживая выбранный уровень по контрольному амперметру. Если у источника нет встроенного измерителя, надо будет использовать внешний прибор (например, мультиметр в соответствующем режиме). В качестве общего подхода – можно использовать любой регулируемый источник питания, но контроль параметров на батарее должен быть обязательно.
Общая схема для зарядки АКБ.
В сети встречаются советы использовать зарядное устройство для автомобиля. Если такое ЗУ позволяет регулировать напряжения вручную, то его можно применить для зарядки АКБ шуруповертов. Если устройство автоматическое, то это не лучшая идея. Такие ЗУ разработаны на работу с 12-вольтовыми батареями, а бытовые шуруповерты могут быть рассчитаны и на 20-вольтовое питание (профессиональные – еще выше). Поэтому полноценно пополнить запас энергии в этих случаях не получится. К тому же в автомобилях применяются свинцово-кислотные элементы, а они требуют режима зарядки постоянным напряжением, что для рассматриваемых случаев неприемлемо.
В видеоролике используется инверторная зарядка для авто.
Зарядка Li-ion аккумуляторов — кратко о правилах эксплуатации
Срок службы вашей литий-ионной батареи должен составлять от 300 до 500 циклов зарядки и разрядки, которые обычно составляют 2-3 года. Постепенно в течение этого срока службы литий-ионные аккумуляторы будут, естественно, испытывать снижение емкости из-за ряда факторов, включая циклический заряд, хранение, колебания температуры, частоту использования и общее старение.
Во избежание риска повреждения аккумулятора используйте только предусмотренное для этого интеллектуальное зарядное устройство. Наши интеллектуальные зарядные устройства имеют встроенные схемы, специально предназначенные для обеспечения правильного напряжения на наших литий-ионных элементах, что предотвращает перезарядку.
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ Li-Ion АККУМУЛЯТОРОВ
Можно ли заряжать АКБ без контроллера
Контроллер при зарядке АКБ – узел не главный. Но очень важный. Он поддерживает режимы пополнения запасов энергии и не допускает перезаряда (а иногда перегрева), может автоматически проводить тренировочные циклы, выполнять замеры параметров батареи. Эти режимы различны у каждого из трех типов батарей, применяемых в шуруповертах:
- литий-ионных;
- никель-кадмиевых;
- литий-металлогидридных.
Несоблюдение предписанных режимов сокращает срок службы АКБ и не позволяет использовать емкость полностью. При отсутствии контроллера регулировать выходные параметры ЗУ придется самостоятельно в течение всего процесса.
Как заряжать аккумулятор, правила
Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.
Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.
С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.
Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?
Что вы можете сделать: Температура окружающей среды значительно влияет на здоровье батареи. Чтобы максимизировать производительность и / или срок службы батареи, работайте и храните при прохладной, сухой температуре. Нагревание холодной батареи в вашем кармане или рюкзаке может обеспечить дополнительное время работы зимой.
Не разряжать полностью
Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.
Что вы можете сделать: Соблюдайте любые признаки физического повреждения аккумулятора. Не используйте, если батарея вмятина, разорвана или протекает. Соблюдайте признаки перезарядки и перегрева. Не используйте и не заряжайте, если вы обнаружили отек, дым или высокие температуры. Если вышеуказанные признаки обнаружены, прекратите использование и утилизируйте безопасно, вдали от легковоспламеняющихся материалов.
Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца
Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?
Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.
Важно! Зарядка литий-ионных батарей зависит от напряжения, а не от тока. Зарядка ионно-литиевых батарей больше похожа на зарядку свинцово-кислотных батарей.
Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки. Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки.
Устройство литиевых аккумуляторных батарей
В настоящей статье рассматриваются наиболее перспективные литий-ионные аккумуляторы.
Устройство литиевых аккумуляторов
Электроды современных аккумуляторов изготавливаются путём нанесения катодного материала на алюминиевую фольгу (катод) и, соответственно, анодного материала – на медную фольгу. В химический состав катодного материала входят, чаще всего, литиевые соли кобальтовой кислоты и твёрдые растворы литиевых солей никелевой кислоты. В качестве анодного материала используют литиевые соли фосфорной кислоты. Электролит представляет собой гелеобразную массу, в состав которой входят соли лития. Электролитом пропитываются так называемые сепараторы – конструкции, имеющие пористую структуру. Электроды и сепараторы размещаются в герметичном корпусе. Для токосъёма предусмотрены присоединительные клеммы.
Установка литиевого аккумулятора
Таблица значений длительно допустимого постоянного тока в зависимости от сечения медного кабеля при напряжении 12 Вольт и температуре 60 С
Перед установкой аккумулятора необходимо убедится, что выбранные зарядные профили и разрядный ток соответствуют его характеристикам. Если это не так, BMS просто отключит аккумулятор из соображений безопасности. Если литиевый АКБ планируется заряжать от автомобильного генератора, особенно на автомобилях EURO 6, необходимо использовать специальное зарядное устройство.
Вместо корпуса автомобиля в качестве отрицательного проводника, лучше использовать кабель, идущий от отрицательной клеммы сервисного к отрицательной клемме стартового аккумулятора.
Все кабели, подключенные к литиевой батарее, необходимо защищать предохранителями, установленными как можно ближе к аккумуляторной клемме. Номинал предохранителя должен на 30% превосходить максимально ожидаемый в цепи ток. Например, если к литиевому аккумулятору емкостью 100Ач подключено зарядное устройство на 60 А, то на входе и выходе устройства ставят предохранители по 80А
Задайте вопрос,
и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера
