Jak przerobić wkrętarkę na Li-Ion

Posted on

Cześć, w tym poradniku chciałbym przekazać wam informcje na temat przeróbek urządzeń, narzędzi, pojazdów zasilanych starymi technologiami NiCd, NiMH, Pb ect. Na przykład weźmiemy wkrętarkę, czyli jedną z najczęściej przerabianych urządzeń.

Pierwszorzędnie – Po co ?

Akumulatory Li-Ion dają nam olbrzymią ilość argumentów przemawiających za tym aby ich używać. Są lekkie mają duże pojemności lub bardzo dużą podaż prądu. Są stosunkowo łatwe w obsłudze a przede wszystkim można kupić je teraz bardzo tanio. (Linki podam w opisie pod postem)

Drugorzędnie – Zagrożenia i bezpieczeństwo !

Technologia ta niesie za sobą duże korzyści. Natomiast niepoprawne jej używanie może skutkować uszkodzeniem ogniw i samego siebie. Ogniwa które mają bardzo duże pojemności kuszą klientów nieświadomych zagrożenia. Za dużą pojemnością zazwyczaj stoi mały maksymalny prąd rozładowania. Jest coś takiego jak dozwolony próg liczony w jednostkach C-Rate, Max C, Discharge current 1C,2C… (ang. Capacity) czyli dokładniej ile procent baterii jesteśmy w stanie rozładować w godzinę. (np. 1C dla 2000mAh daje prąd 2A, 30C dla 2000mAh daje prąd 60A). Dane te podaje producent w karcie katalogowej akumulatora. Jeżeli przekroczymy ten próg akumulator zwiększy swoją temperaturę, przepali się lub nawet na stałe zewrze. Może to prowadzić do pożaru lub eksplozji ogniwa. (Wewnątrz znajduje sie miedzy innymi HF – Kwas fluorowodorowy, który na pewno nie może być stosowany jako krople do oczu ani nosa. Jest niebezpieczny.) Wielu producentów zabezpiecza swoje ogniwa poprzez stosowanie rozszczelniającego się kapsla który w przypadku wzrostu ciśnienia w ogniwie rozszczelnia się i wypluwa zbierający się tam gaz. Podsumowując wywód – ZAWSZE NALEŻY TRZYMAĆ SIĘ ZALECEŃ PRODUCENTA I CZYTAĆ KARTY KATALOGOWE UŻYWANYCH OGNIW PRZED ICH UŻYCIEM.

Od czego zacząć ?

Jakich ogniw zamierzamy użyć ?

Aby stworzyć pakiet do naszego urządzenia przenośnego musimy wiedzieć o kilku podstawowych parametrach.

  • Napięcie operacyjne – Czyli jaki jest dozwolony zakres napięć pracy naszego urządzenia od-do.
  • Pobór prądu (A – amper) lub Moc urządenia (W – Wat). Będzie to potrzebne aby zadecydować czy akumulatory mają być wysoko czy nisko prądowe. Czytaj pkt. “Zagrożenia i Bezpieczeństwo”
  • Rozmiar i kształt naszego akumulatora. – Tak jak wiadomo łączenie ogniw równolegle zwiększa maksymalny prąd rozładowania i pojemność, ale jednocześnie zwiększa objętość. W zastosowaniach przenośnych musimy iść na kompromis ale co jesli np robimy system podtrzymywania zasilania lub magazyn energii dla baterii słonecznych ? Wtedy mamy zazwyczaj dużo miejsca do dyspozycji. Jak się okazuje jest to jeden z ważniejszych jak nie najważniejszych czynników w wyborze akumulatorów.

W jaki sposób zamierzamy ładować i rozładowywać nasz pakiet?

Tutaj mamy kilka rozwiązań. Możemy użyć BMS (ang. Battery management system), ładować każde szeregowe połączenie osobno, lub ładować pakiet niższym napięciem ewentualnie monitorować napięcia każdego równoległego połączenia ogniw. Ale po co to wszystko ?

Ogniwa nie mogą przekroczyć dozwolonego przez producenta przedziału napięć. W ogniwach 3.7V zazwyczaj przyjmuje się, że zakres dozwolonego napięcia to 2.7-4.2V.

Rozwiązanie 1. BMS

Potrzebujemy : Zasilacz o okreslonym napięciu do ładowania pakietu, płytki BMS, oraz pakietu który będzie odpowiadał specyfikacji BMS. Istnieją różne rodzaje BMSów do różnego rodzaju ogniw. My poszukujemy tego do Li-Ion lub Li-Po.

BMS – Jest to płytka elektroniczna niewielkich rozmiarów, która monitoruje napięcia i nie pozwala ogniwom nadmiernie się naładować i rozładować. Koszt BMSa zależy od napięcia i prąduoperacyjnego. Podłączenie jest banalnie proste.

 

Aby BMS posiadał informacje o napięciu na każdym z ogniw podłącza się go w sposób pokazany na rysunku. Gdy jakiekolwiek ogniwo osiągnie 2.7V w trakcie rozładowania lub 4.2V w trakcie ładowania BMS odcina napięcie / obciążenie. Jest to rozwiązanie dobre i najczęściej stosowane. Nie jest jednak idealne. Powoduje nierównomierne zużycie ogniw oraz niewykorzystuje w pełni potencjału akumulatora. Niektóre BMSy wyposażone są w system balansujący ogniwa (ang Balance Charging) polega on na tym, że ogniwa które posiadają zbyt wysokie napięcia są rozładowywane w trakcie ładowania przez wbudowany rezystor o niskiej rezystancji. Skraca to żywotność ogniw a w wypadku tworzenia akumulatora z ogniw używanych sprawia, że naładowanie pakietu do pełna jest prawie niemożliwe. Jeżeli chcesz wiedzieć więcej na temat BMS odsyłam do Google.com. Przejdzmy do rozwiązania nr 2.

Rozwiązanie 2. Ładowanie niższym napięciem lub monitorowanie napięcia na ogniwach.

Przykład : Akumulator 3S2P. Napięcie operacyjne 12.6V-8.1V. Pojemność 4000mAh.

Potrzebne rzeczy : Zasilacz DC12.3V lub DC12V o wydajności 0.5-2A lub ograniczony prądowo, pakiet 3S2P

Zasilacz prądu stałego podłączamy bezpośrednio do plusa i minusa pakietu. Monitorujemy napięcia na ogniwach np Woltomierzem.

Jeżeli używamy wkrętarki, lub innego urządzenia elektrycznego, ładując jego akumulator pomiędzy 30% (3.1V) a 80%(4.05V) zwiększamy żywotność i ilość cykli dla urządzenia. Liczymy się jednak z mniejszą pojemnością. Używając niższego napięcia ładowania możemy naładować nasz akumulator do bezpiecznego dla ogniw napięcia i unikamy tym samym wszystkich niekorzystnych aspektów eksploatacji związanych z balansowaniem ogniw. Musimy natomiast liczyć się z niższą pojemnością.

Rozwiązanie 3. Izolowane ładowanie ogniw.

Wymaga niewielkiej wiedzy z zakresu elektroniki. Na stan obecny brak gotowych urządzeń tego typu na rynku.

Potrzebujemy : Kilka modułów ładujących 3.7V np. TP4056, każdą z nich podłączamy do izolowanego galwanicznie źródła napięcia 5V np. ładowarki do telefonu. Izolacja transformatorowa jest niezbędna w tym procesie gdyż bez niej dokonamy zwarcia na modułach.

Ilość źródeł napięciowych = Ilość połączeń szeregowych.

Zwiększanie prądu ładowania 

Moduły TP4056 posiadają marną wydajność prądową rzędu 1A. Aby zwiększyć prąd ładowania naszych ogniw należałoby połączyć je równolegle.

Potrzebujemy : Kilka modułów ładujących 3.7V np. TP4056, Izolacji prądowej (Parę diod), ładowanego pakietu, kilka chwil aby stworzyć schemat.

Schemat dla baterii 4P, można natomiast ją rozszerzyć do pożądanych wielkości.

Przykład 1. Wkrętarka

Czego potrzebujemy ?:

  1. Pakiet baterii odpowiedni dla naszej wkrętarki.
  2. Zasilacz odpowiedni do naszego pakietu.
  3. Wkrętarka
  4. Woltomierz miniaturowy lub wyprowadzenia +/- w celu sprawdzenia napięcia.

Zdecydowałem się na ładowanie za pośrednictwem zasilacza 30-80% pojemności. Osobiście uważam, że jest to najlepsze z rozwiązań do wkrętarek akumulatorowych. Sam stosuje i polecam. Nie narzucam natomiast swojej woli. Powyżej są 3 inne rozwiązania które również dają radę.

Dokładna instrukcja video :

6 thoughts on “Jak przerobić wkrętarkę na Li-Ion

  1. Trochę nie rozumiem dlaczego Twoja ładowarka jest złożona z czterech (lub nawet ośmiu, bo na początku mówisz, że ośmiu) ładowarek – skoro masz do ładowania tylko trzy ogniwa ?

  2. Witam. Zainteresowałem się tym projektem i sam chciałbym przerobić swoją wkrętarkę b&D 12V. Chciałbym wykorzystać 3 rozwiązanie gównie ze względu na prostotę wykonania, ale mam kilka pytań. W swoim projekcie ładowarki masz kilka ładowarek zamkniętych w pudełku i każda ładowarka osobno połączona jest do ładowarki TP 40560 natomiast na schemacie jest pokazane ze można podpiąć to pod jedna ładowarkę. i tu moje pytanka: czy jeśli podłączymy je do jednej ładowarki – najpierw ładować będzie 1 akumulator, po jego naładowaniu kolejny i tak do ostatniego?? czy wszystkie na raz ? nie ma to co prawda większego znaczenia ale jaki jest czas mniej więcej ładowania jednej baterii przej 1 ładowarkę na full ? Acha i jeszcze – czy izolacja prądowa – to masz na myśli przewody i co to jest parę Diod? Do swojego projektu chciał bym wykorzystać 3 ogniwa wysokoprądowe. Z góry dzięki za odpowiedz. Pozdrawiam

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *