Проверка и диагностика аккумуляторной батареи шуруповерта
Причина плохой работы шуруповерта может быть не в аккумуляторе, а в неисправностях мотора, редуктора, блока питания. Надежный способ определить источник проблемы – поставить вместо старой батареи такую же, которая обычно идет в комплекте вторым экземпляром. Прежде чем браться за вскрытие корпуса аккумулятора шуруповерта, его нужно зарядить до максимума. В случае с Ni-Cd устройствами требуется их сначала разрядить в ноль во избежание эффекта памяти. Для проверки и диагностики аккумуляторной батареи шуруповерта применяют 2 способа.
С помощью мультиметра
После того, как аккумулятор шуруповерта полностью заряжен, нужно его разобрать. Верхняя крышка блока обычно зафиксирована либо шурупами, либо клеем.
Здесь крышка приклеена
В первом случае понадобится отвертка, а клееный шов лучше аккуратно разделывать канцелярским ножом. Можно дополнительно вставлять еще какой-то острый предмет – ту же отвертку или саморез. Когда верхняя крышка освободится от склейки, ее будет нетрудно снять. Но нельзя забывать, что после ремонта корпус аккумулятора шуруповерта предстоит заново склеивать, а это не так просто и быстро, как закрутить шурупы.
После снятия крышки можно увидеть все банки, соединенные воедино. Цель – внимательно перебирать их, чтобы определить не исправные.
Так выглядит разобранный АКБ
Иногда испорченную банку аккумулятора шуруповерта выдают визуальные признаки – деформации, окисление и т.д. Может быть видно нарушение целостности соединительных пластин. Впрочем, это не отменяет главного: протестировать на выходное напряжение необходимо каждую банку.
Для этого применяется мультиметр. Каждая банка аккумуляторной батареи шуруповерта аккуратно извлекается из корпуса, и проводятся замеры. Мультиметр нужно переключить в режим постоянного тока, и подвести черный провод к минусовому контакту банки, а красный – к плюсу. Показатели нормального выходного напряжения составляют 1,2 – 1,4 В для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей, 3,6 – 3,8 В – для литий-ионных. Полученные от мультиметра значения надо зафиксировать на бумаге или в электронном виде, а еще лучше – написать на каждой батарейке ее значение маркером, это не причинит вреда.
Тестирование батареек мультиметром
Если есть 2 мультиметра, задача немного упрощается: один будет работать как амперметр, второй как вольтметр. Если же прибор только один, его надо настроить в режим измерения напряжения, а в роли амперметра использовать простой провод от мультиметра до источника питания.
Подключение такое:
- два тонких провода (0,25 мм кв) от вольтметра к источнику питания;
- чуть более толстые провода от аккумулятора к амперметру и источнику питания, а также от амперметра к вилке.
Тестирование мультиметром
Если вольтметр выдает номинальное напряжение, а ток заряда на амперметре не дотягивает до 1 А, то, скорее всего, дело в неисправности какого-то элемента батареи. Тут не получится реанимировать аккумулятор шуруповерта самому в домашних условиях – надо нести в ремонт. Если разряженная АКБ имеет суммарное напряжение 16,8 В, это указывает либо на короткое замыкание, либо на естественное разряжение. Для заряженного аккумулятора шуруповерта упомянутый показатель напряжения означает короткое замыкание элемента: восстановление – не выход, только замена.
Проверка методом нагрузки
Для этого варианта проверки не надо разбирать аккумулятор шуруповерта. Потребуются автомобильные лампочки. Они служат индикатором силы тока.
Проверка делается так:
- Полностью зарядить АКБ шуруповерта.
- Дать на него номинальную нагрузку. Она рассчитывается делением мощности шуруповерта на номинальное напряжение аккумулятора. Чтобы в цепи появилась необходимая нагрузка, надо подключить автолампочки.
- Если отдача тока от батареи шуруповерта длится несколько минут, напряжение чуть ниже номинального, а яркость ламп не снижается, то аккумулятор в норме. Преждевременное ослабевание тока аккумуляторной батареи шуруповерта типа ni-cd – проявление эффекта памяти. Тогда требуется восстановление.
Диагностика с автолампочкой
Общие рекомендации перед проверкой аккумулятора
Непосредственно перед проверкой аккумулятора необходимо четко определить, к какому типу относится элемент питания. В зависимости от этого типа и подход может быть различен. Например, наиболее распространенные никель-кадмиевые батареи отличаются большой чувствительностью к условиям эксплуатации. Нечастые или нерегулярные полные перезаряды значительно снижают емкость аккумулятора и батарея не использует свой ресурс полностью. Более подробно типы аккумуляторов рассмотрим ниже.
Также рекомендуется полностью зарядить аккумулятор перед проверкой. Это позволит сделать более точные выводы о работоспособности устройства. Доказано, что самые точные показатели снимаются под нагрузкой. И полный заряд представляет собой весьма подходящий тип нагрузки.
Перед проверкой необходимо максимально уменьшить влияние «эффекта памяти» на устройство. Так как этот эффект появляется у батарей в случае неправильной эксплуатации, чтобы его устранить, необходимо несколько раз воспользоваться батареей по всем правилам.
Достаточно 3 раза провести циклы заряда/разряда, чтобы влияние эффекта значительно сократилось. Для ускоренного разряда лучше всего использовать лампу накаливания, которую вместе с мультиметром нужно будет подсоединить к аккумулятору.
Если все сделано правильно, то через несколько полных циклов батарея сможет восстановить свою емкость и вновь может быть использована в шуруповерте. Если же операция не помогла, значит проблема была в другом.
Никель-кадмиевый аккумулятор
Самый распространенный тип батарей. Достаточно быстро заряжаются и имеют неплохой объем. Отличаются долговечностью и устойчивостью к внешним воздействиям. Среднее число циклов зарядки/разрядки может достигать 3500. При использовании ускоренных зарядных устройств батарея не изнашивается быстрее и способна служить долгое время. Отдельно стоит отметить дешевизну таких батарей и возможность эксплуатации при температуре ниже нуля.
Но имеется и минусы, главный из которых заключается в так называемом «эффекте памяти». Батареи довольно токсичны в случае неисправности и имеют высокую скорость саморазряда. Из-за токсичности, производители сейчас процент таких устройств стараются стремительно уменьшать.
Чтобы продлить срок службы такого аккумулятора, рекомендуется перед подзарядкой его полностью разрядить.
Литий-ионный аккумулятор
Гораздо более дорогой аналог, который однако имеет ряд неоспоримых преимуществ. Такие аккумуляторы используются в передовых моделях шуруповертов от известных брендов.
У таких батарей большая емкость и куда меньший процент потери заряда по причине саморазряда. Однако такие аккумуляторы строго не рекомендуется перегревать и надолго оставлять полностью разряженными. Это может привести к деградации кристаллов и выходу батареи из строя. При перегреве же есть риск взрыва такого устройства.
Как и первый вид, литий-ионный аккумулятор способен функционировать на морозе.
Советы
Если вы решите сами отремонтировать вышедший из строя аккумулятор, обязательно обратите внимание на следующие моменты!
Батареи соединяются последовательно, то есть минус батареи к плюсу следующего и т. д.
На батареях полярность иногда не указывают в таких случаях желательно узнать его мультиметром (как правило, выпуклый и меньшего диаметра конец плюс).
Если прибора нет, то надо посмотреть, как соединены между собой другие банки и, припаять в той же последовательности.
Ni-Cad, Ni-MH и тому подобные батареи очень чувствительны к высокой температуре, поэтому контакт паяльника с аккумулятором надо свести к минимуму! Сам паяльник в этом случае лучше брать мощнее (60 Ватт и выше), чтобы при кратковременном касании успеть полудить и спаять место пайки, но, не успев при этом разогреть само тело батареи.
Дома для лужения и пайки лучше использовать флюс или канифоль.
Аккумуляторы шуруповертов: эволюция
Для обеспечения автономной работы электроинструмента обычно применяются три основных вида аккумуляторов, о которых нужно рассказать подробнее.
Ni-Cd или никель-кадмиевые источники питания
Используются очень давно и совершенно заслуженно считаются самыми старыми батареями, устанавливаемыми на различную современную технику. Основные их преимущества – это:
- самый низкий саморазряд, благодаря чему АКБ могут долго пылиться где-нибудь в чулане, а потом спокойно работать без дополнительной зарядки;
- неплохая емкость при весьма компактных размерах, что обеспечивает длительную автономную эксплуатацию шуруповертов;
- устойчивость к воздействию низких температур, из-за которой Ni-Cd элементы часто применяются во всепогодной технике;
- низкая цена.
К недостаткам относится необходимость постоянно проходить полный цикл зарядки-разрядки батарей. Если они не заряжаются полностью, срабатывает так называемый эффект памяти. Аккумулятор работает все хуже и хуже, после чего отключается совсем.
Ni—Mh или никель-металлгидридные источники питания
Считаются усовершенствованным аналогом батарей Ni-Cd, однако к их преимуществам можно отнести лишь более экологически чистое производство и несколько сниженный эффект памяти. В основном же данная разновидность элементов питания уступает никель-кадмиевым. Все дело в том, что у них очень высокий процент саморазряда. Чтобы эффективно использовать аккумулятор, нужно постоянно его заряжать, из-за чего полностью теряется автономность.
Li—ion, или литий-ионные источники питания
Именно эти батарейки устанавливаются практически на любую технику, включая электроинструмент Макита, Интерскол, Bosch, а также многочисленные гаджеты. Список преимуществ выглядит следующим образом:
- чрезвычайно высокая емкость;
- практически полное отсутствие эффекта памяти;
- возможность оснащения специальными контроллерами, которые отслеживают уровень заряда и считают циклы зарядки-разрядки;
- низкий процент саморазряда;
- устойчивость к высоким нагрузкам, возможность использования в высокомощной технике.
Недостатки литий-ионных аккумуляторов – нестабильная работа на морозе, а также высокая стоимость в сравнении с описанными выше аналогами.
Перепаковка аккумуляторов шуруповерта
Если один или несколько (или все) элементов восстановить не удастся, придется прибегнуть к перепаковке АКБ. Эта процедура представляет собой замену неисправных банок. В некоторых случаях рационально полностью собрать батарею из элементов другого типа.
При частичной замене все виды аккумуляторов боятся перегрева, который может возникнуть во время пайки (особенно, неумелой). Но для Li-Ion элементов перегрев может оказаться критичным – внутри корпусов, кроме химических реагентов, находятся предохранительные устройства (клапан для стравливания излишнего давления и т.д.), выполненные большей частью, из пластика. Если под действием повышенной температуры произойдет их повреждение, дальнейшая эксплуатация будет опасной. Поэтому для замены надо брать аккумуляторы с уже установленными соединительными шинками.
Li-Ion аккумулятор с соединительными шинками.
Еще лучше приобрести готовые сборки АКБ. В этом случае процесс пайки полностью исключен.
Готовая сборка аккумуляторов 18650.
Полная или частичная замена элементов питания
Отбракованные элементы надо удалить из батареи, перерезав соединительные шинки. Вместо них надо приобрести новые банки. Если замена частичная, то покупаются элементы того же типа и той же емкости, в противном случае возникнут проблемы с зарядкой – вновь установленные элементы всегда будут либо недозаряженными, либо перезаряженными по сравнению с остальными банками.
В случае полной замены можно модернизировать АКБ – установить элементы другого типа или повышенной емкости (из-за совершенствования технологий может оказаться так, что это не приведет к увеличению габаритов). Если принято решение об установке банок другого типа, рациональнее применить литий-ионные аккумуляторы.
Переделка под литий-ионные источники питания
Если принято решение о полной замене АКБ, рационально рассмотреть вариант применения литий-ионных аккумуляторов вместо устаревших NiCd или NiMH. Батарею можно составить из широко распространенных Li-Ion элементов типоразмера 18650. Они выполняются в виде цилиндров высотой 65 мм и диаметром 18 мм (банки, оснащенные платой защиты, имеют несколько большую длину). Это решение оптимально для шуруповертов, которые часто используются и работают в условиях положительных температур.
Номинальное напряжение одного литиевого элемента – 3,7 вольт. Количество банок в батарее определяется рабочим напряжением шуруповерта. Так, для 12-вольтового инструмента потребуется 3 литий-ионных аккумулятора. Если взять большее количество банок, то увеличится напряжение. Это приведет к повышению крутящего момента и к снижению ресурса электромеханической части.
Можно попробовать установить элементы в штатный корпус АКБ, предварительно удалив старые аккумуляторы и лишние элементы крепления.
Удаление элементов крепления из корпуса штатной батареи с помощью фрезы.
Если это невозможно – можно сделать новый корпус. Обязательна установка платы балансира – она не даст отдельным ячейкам перезарядиться. При подборе корпуса надо предусмотреть место для этого устройства.
Плата балансировки на 4 ячейки.
Пошаговая инструкция по переделке в отдельной статье: Как перевести шуруповерт на литиевые аккумуляторы
Для закрепления информации рекомендуем ознакомится с методами из видео.
https://youtube.com/watch?v=4gzSXbV9DcY
Следует понимать, что даже если батарею удалось оживить, ее ресурс будет ограниченным и проработает она недолго. Поэтому восстановление неисправных аккумуляторов шуруповерта надо считать временной мерой (кроме случая полной замены банок АКБ), и после даже удачной процедуры лучше приобрести новую батарею.
Какие типы АКБ можно паять
Если говорить о возможности пайки выводов, то таким образом можно соединять любые элементы, надо лишь применять правильный флюс. Все аккумуляторы не любят перегревов, поэтому надо принимать специальные меры, чтобы этого избежать.
Литий-ионные банки стоят особняком – они крайне чувствительны к повышению температуры. И дело не только в потенциальной порче химических реагентов. Li-Ion элементы содержат внутри корпуса дополнительные устройства, повышающие безопасность эксплуатации. Например, клапан, открывающийся при повышении давления внутри банки. Эти устройства изготовлены, большей частью, из пластика, и перегрев практически всегда выводит их из строя. Поэтому эксплуатировать такие банки становится опасным, и пайку применять можно только в крайнем случае и очень аккуратно.
Акккумулятор с приваренными шинками.
Последовательность работ по установке литиевых аккумуляторов в шуруповерт
Для начала разбираем батарейный блок, извлекаем из него кадмиевые аккумуляторы и безжалостно откусываем их от разъема. Кроме того, снимаем температурный датчик, который призван обеспечивать защиту банок от перегрева. Далее замена кадмиевых аккумуляторов в шуруповерте на литиевые источники питания выполняется таким образом:
- Подбираем контроллер, который будет автоматически отсекать подачу тока при достижении напряжения в 4,2 В. Или сигнализировать о необходимости зарядки, если оно снизится до 2,7 V. Покупайте контроллер с термопарой, который дополнительно устранит риск перегрева.
- Последовательно соединяем аккумуляторы между собой.
- К получившейся сборке подсоединяем контроллер и подключаем балансировочные точки к специальному разъему.
- Припаиваем плюсовой и минусовой вывод.
- Помещаем аккумуляторы в батарейный блок.
Как видите, процедура довольно проста и при наличии опыта занимает не более 1-2 часов. Если вы впервые решились покопаться в современной электронике, то очень пригодятся приведенные ниже советы по соединению аккумуляторов между собой:
- Сборка изготавливается с использованием тонких металлических полос. Не мудрствуя лукаво их можно просто вырезать из обычной консервной банки.
- Поверхность соединительной полоски и аккумулятора обрабатывается спиртом, чтобы обеспечить хороший контакт в будущем.
- Соединение банок с металлической полосой выполняется посредством контактной сварки. Все дело в том, что аккумуляторы Li-ion могут неадекватно отреагировать на длительное тепловое воздействие паяльником и просто взорваться. При контактной сварке нагрев длится всего несколько секунд, поэтому подобные проблемы исключаются полностью.
- Чтобы пластина не отвалилась от малейшего механического воздействия, потребуется несколько точечных соединений.
- Импульс сварки необходимо устанавливать таким образом, чтобы исключить перегрев аккумуляторов.
- Полученный комплект нужно прочно соединить изолентой или скотчем.
Наконец, не забывайте о строгом соблюдении полярности соединяемых между собой аккумуляторов. Ошибки вряд ли вызовут аварийную ситуацию, но заряжаться сборка точно не будет.
Пошаговая инструкция по ремонту
В домашних условиях можно самостоятельно реанимировать аккумуляторную батарею шуруповерта. Для этого требуется открыть корпус АКБ и произвести замену элементов (или иначе говоря — банок).
Как разобрать корпус АКБ
Аккумуляторная батарея большинства шуруповертов имеет разборный корпус. Но некоторые производители для предотвращения самостоятельной замены элементов делают корпуса АКБ неразборными. Тем самым они вынуждают владельца приобрести новый фирменный АКБ. В этом случае разобрать корпус без его необратимых повреждений будет очень затруднительно.
Соединение деталей корпуса может быть выполнено с помощью винтов, защелок или клея. В первом случае разделить части корпуса можно, просто выкрутив винты с помощью отвертки.
Если детали корпуса склеены, необходимо осторожно с помощью ножа, раздвинуть детали, просунув в него лезвие. Затем надо расклинить стык, вставив в образовавшийся промежуток любой твердый предмет, подходящий по размеру
После нужно продвигаться по всему периметру корпуса. После того как корпус будет разобран, его детали нужно будет снова посадить на клей.
Находим неисправные ячейки
После того как корпус будет открыт, можно увидеть, что элементы аккумуляторной батареи между собой соединены последовательно. Для того чтобы отремонтировать аккумулятор для шуруповерта, потребуется определить неисправный элемент – обычно это один или два элемента – и произвести замену.
Длительную пайку применять нельзя, так как можно испортить элемент, если его нагреть. Особенно чувствительны к нагреву литий-ионные аккумуляторы. Если нет опыта пайки таких аккумуляторов, можно приобрести на AliExpress аккумуляторы с уже приваренными контактами.
В интернете пишут, что никель-кадмиевые аккумуляторы со временем высыхают и элемент (банку) можно восстановить — просверлить отверстие в ней и с помощью шприца залить внутрь воды. Но данный способ восстановления может привести к повреждению элемента и даже к травме, поэтому рассматривать его не будем.
Для того чтобы найти неисправные элементы, требуется проверить, какое напряжение выдает каждый элемент батареи по отдельности.
Нужно извлечь содержимое корпуса и разложить все элементы на ровной поверхности. Произвести замер напряжения будет намного проще, если обеспечить свободный доступ к каждому контакту элемента аккумуляторной батареи.
Для удобства следует нарисовать на листе бумаги схему и отмечать на ней напряжение каждого элемента. Замер напряжения производим с помощью мультиметра, предварительно выбрав режим измерения постоянного напряжения с низким пределом измерения.
Уровень напряжения для каждого никель-кадмиевого элемента должен составлять от 1,2 до 1,4 В, а для литий-ионных элементов – от 3,6 до 3,8 В.
Затем следует разрядить батарею. Для этого можно подключить к ней нагрузку. Например, лампу накаливания большой мощности или можно собрать батарею и работать шуруповертом до тех пор, пока она не разрядится.
После этого батарея разбирается снова и производится замер напряжения. Если на элементах ранее были определены потери напряжения, при повторном замере показания мультиметра будут еще ниже. Следует заменить элементы, где разность показаний напряжения будет существенной: до 0,5 или 0,7 В для кадмиевых и меньше 2,5 вольт для литиевых.
Подбор элементов для замены
Также на AliExpress можно купить нужные элементы аккумуляторной батареи с уже приваренными с помощью контактной сварки дополнительными контактами. Это значительно упростит процесс замены и снизит вероятность повреждения заменяемого элемента.
Как припаять банки к батарее
Если есть опыт пайки радиодеталей, то замена поврежденного элемента питания (банки) не вызовет трудностей:
аккуратно отсоедините поврежденный элемент, разрезав соединительную пластину
При замене элемента соблюдайте полярность;
затем нужно спаять элементы между собой. Обратите внимание на время нагрева контакта – оно должно быть минимальным, что особенно важно для литий-ионных аккумуляторов. При длительном контакте такой элемент неизбежно выйдет из строя, а также может самовоспламеняться или взорваться
Поэтому движение при пайке должно быть точным и очень быстрым;
после того, как все элементы будут надежно спаяны, нужно их собрать и скрепить между собой скотчем или изоляционной лентой
Процесс сборки аналогичен разборке, но в обратной последовательности. После сборки содержимое укладывается в корпус, и крышка закрепляется шурупами или с помощью клея.
Почему аккумулятор не держит заряда
На первый взгляд может показаться, что это неудобство не столь значительно – достаточно купить новый аккумулятор для шуруповерта, заменить им севший и продолжать пользоваться инструментом дальше. Но загвоздка в том, что почти у каждой модели, не говоря уже о торговых марках, аккумулятор свой, и с другими марками инструмент работать не будет. Да и стоимость аккумулятора в разных моделях шуруповерта колеблется от 60 до 70% первоначальной стоимости инструмента. Если учесть, что срок службы аккумуляторов даже при исключительно правильной эксплуатации и хранении не больше 3-4 лет, а по факту – не больше 2 лет, то такая замена влетит хозяину в немалую копейку.
В разных марках шуруповерта используются разные типы батарей. Аккумулятор может быть:
- никель-кадмиевый;
- никель-маталлгидридный;
- литий-ионный, или в просторечии литиевый.
Схема устройства аккумуляторного шуруповерта.
Потеря емкости аккумулятора шуруповерта – процесс неизбежный, независимо от типа аккумулятора, и его можно только замедлить, но не избежать. Он зависит от количества использованных зарядов и способа хранения инструмента. Проще говоря, чем интенсивнее используется шуруповерт, тем быстрее садится его аккумуляторная батарея. Но и у редко используемого инструмента аккумулятор самопроизвольно сокращает свою емкость (особенно если хозяин хранит его разряженным), уменьшаясь каждый месяц (в зависимости от типа аккумуляторной батареи) на 3-4% своей первоначальной емкости.
Непосредственной причиной потери емкости аккумулятора является окисление внутри элемента аккумуляторной батареи, по-научному это называется суфальтацией. Если разобрать аккумулятор, то на поверхности поврежденных сульфатацией элементов можно увидеть желто-белый порошок. Понятно, что такие элементы работать нормально уже не могут.
Определить, теряет аккумулятор емкость или нет, можно и не разбирая его, тем более что большинство современных аккумуляторов для шуруповертов считаются неразборными блоками. Для такого теста даже специальных приборов не нужно, достаточно просто положить на аккумулятор руку во время зарядки и немного ее подержать. Если аккумулятор исправный, то он нагревается примерно до 30ºС, и рука такого нагрева практически не почувствует, а вот если емкость аккумулятора уменьшилась, то нагрев будет сильнее – 50-60ºС, и рука его легко почувствует.
