Переделка зарядного устройства шуруповерта для литиевых

Правило 2. Полную разрядку все же необходимо предпринимать раз в три месяца

При нестабильной и нерегулярной зарядке среднестатистические отметки максимального и минимального зарядов в упомянутом ранее контроллере сбиваются.

Это приводит к тому, что устройство получает некорректную информацию о количестве заряда.

Предотвратить это поможет профилактическая разрядка. При полной разрядке аккумулятора, минимальное значение заряда в схеме управления (контроллере) обнулится.

После этого необходимо зарядить батарею «под завязку», продержав от восьми до двенадцати часов в подключенном к сети состоянии.

Это обновит максимальное значение. После такого цикла работа батареи будет стабильнее.

Меняем схему включения для повышения тока зарядки

Пятый вывод был замкнут на землю, приходящую на соседнюю 6-ую ногу. Далее дорожка с землей идет на мелкий конденсатор и светодиод.

Для реализации задуманного, потребуется перерезать дорожки отходящие в обе стороны от 5-ого вывода.

Выглядит страшненько, но это не важно)

Далее необходимо соединить отрезком перерезанные части дорожки в обход 5-ой ножки. Пятую же ногу микросхемы удобно подпаять проводом к положительному выводу только что перепаянного электролита на 330мкФ.

Уходящий вверх провод — идущий к минусовому контакту аккумулятора.

Ура! Теперь микросхема будет пытаться выдать все на что она способна, что не может не радовать)

Как определить с защитой от перезаряда аккумулятор или нет

Как правильно заряжать li-ion аккумуляторы и разберемся с аббревиатурами PCB, BMS и PCM, PCB

РСВ

В данном виде аккумуляторов нельзя допускать глубокой разрядки и перезаряда. Так как для них это опасно и из-за несоблюдения этих факторов они могут намного быстрее выйти из строя.

Именно поэтому, для контроля за состоянием батареи, некоторые производители встраивают в нее PCB модуль. Его задача как раз-таки не допустить глубокой разрядки или, наоборот, перезаряда.

Поэтому перед покупкой аккумулятора важно выяснить, оснащен он модулем PCB или нет. Потому что если данный элемент отсутствует, вам придется следить за состоянием батареи самостоятельно

PCM

Модуль PCM работает несколько по-иному. Во-первых, он встраивается не в элемент, а в устройство. К примеру, в смартфон. То есть, если плата PCB следит только за уровнем зарядки, то PCM занимается полностью управлением процесса – обеспечивает ток, контролирует температуру и напряжение.

По факту выступает узлом, который называется контроллером зарядки и который ее отключает, когда прибор зарядился. Либо делает это принудительно, если возникли проблемы с напряжением или другие неисправности.

Блок BMS

Его можно найти в аккумуляторах, составленных из батарей, включенных последовательно. Например, так устроены АКБ любого ноутбука. Как правило, при эксплуатации аккумуляторы теряют ёмкость по-разному. Один элемент всегда разряжается быстрее, чем другой. В результате один блок может быть полностью разряжен, тогда как остальные «тянут» и благодаря этому напряжение в целом будет в норме. И как раз задача модуля BMS – контролировать состояние каждого элемента и не допустить, чтобы напряжение в какой-то части стало критическим. Именно поэтому BMS часто называют балансиром.

Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы

Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ.

Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В.

Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности.

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор?

На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким должно быть напряжение зарядки на первом этапе? Стабильным, 5 В. Когда достигнуто напряжение на клеммах аккумулятора 4,2 – это сигнал перехода на второй этап.

Теперь ЗУ поддерживает стабильное напряжение на клеммах, а зарядный ток по мере поднятия емкости снижается. При уменьшении его значения до 0,05-0,01 С зарядка закончится, устройство отключится, не допуская перезарядки. Общее время восстановления емкости для литиевого аккумулятора не превышает 3 часов.

Если литий-ионная батарея разряжена глубже 3,0 В, потребуется провести «толчок». Это заключается в зарядке малым током до тех пор, пока на клеммах не будет 3,1 В. Потом используется обычная схема.

Как контролируют параметры зарядки

Так как литиевые аккумуляторы работают в узком диапазоне изменения напряжения на клеммах, их нельзя перезаряжать выше 4,2 В и допускать разрядку ниже 3 В. Контроллер заряда установлен в ЗУ. Но каждый аккумулятор или батарея имеют собственные прерыватели, РСВ плату или РСМ модули защиты. В аккумуляторах установлена именно защита от того или иного фактора. В случае нарушения параметра, она должна отключить банку, разорвать цепь.

Контроллер – устройство, которое должно реализовать функции управления – переводить режимы CC/CV, контролировать количество энергии в банках, отключать зарядку. При этом сборка работает, нагревается.

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

LM317 – схема простого зарядного устройства с индикатором заряда. От USB порта не запитывается.
MAX1555, MAX1551- специально для Li Аккумуляторов, устанавливаются в адаптер питания от телефона в USB. Есть функция предварительного заряда.
LP2951- стабилизатор ограничивает ток, формирует стабильное напряжение 4,08-4,26В.
MCP73831- одна из простейших схем, подходит для зарядки ионных и полимерных устройств.

Если батарея состоит из нескольких банок, разряжаются они не всегда равномерно. При зарядке необходим балансир, распределяющий заряд и обеспечивающий равномерный заряд всех банок в батарее. Балансир может быть отдельным или встроенным в схему подключения АКБ. Устройство защиты батареи называется BMS. Зная как заряжать приборы, разбираясь в схемах, можно своими руками собрать схему защитного устройства для литиевого аккумулятора.

Оригинальные зарядные устройства

Зарядные агрегаты для ion аккумулятора весьма похожи на аналогичные устройства для свинцово-кислотных, однако у них на элементах питания, названных за внешнюю схожесть «банками», напряжение выше, поэтому существуют более строгие требования к допуску (например, допустимое расхождение в напряжении всего 0,05 в). Чаще всего встречается формат банки ионных аккумуляторов 18650, это значит, что у нее диаметр – 1,8 см, а высота –6,5 см.

На заметку.

Стандартная литий-ионная батарея требует для зарядки до трех часов, а более точно время определяется изначальной ее емкостью.

Производители Li-ion аккумуляторов рекомендуют для зарядки использовать только оригинальные зарядные устройства, которые гарантированно дадут нужное напряжение для батареи и не погубят часть ее емкости перезарядкой элемента и нарушением химической системы, также нежелательна полная зарядка батареи.

Обратите внимание!

При длительном хранении литиевые аккумуляторы должны оптимально иметь маленький (не более 50%) заряд, также необходимо вытащить их из агрегатов.

Если у литиевых аккумуляторах имеется плата защиты, то перезарядка им не грозит.

Встроенная плата защиты отсекает чрезмерное напряжение (более 3,7 вольт на банку) во время зарядки и отключает аккумулятор, если уровень заряда упал до минимального, обычно до 2,4 вольт. Контроллер заряда определяют момент, когда напряжение на банке достигает 3,7 вольт, и отключает зарядное устройство от аккумулятора. Также это необходимое устройство контролирует температуру батареи, чтобы исключить перегрев и перегрузку по току. Защита компонуется на базе микросхемы ДВ01-П. После того, как цепь прерывается контроллером, ее восстановление осуществляется автоматически при нормализации параметров.

На микросхеме красный индикатор означает заряд, а зеленый или голубой сигнализирует о том, что акб заряжена.

Эксплуатация Li─Ion батарей

Теперь коротко расскажем об основных правилах эксплуатации литий─ионных аккумуляторов.

Калибровка

Калибровка литий─ионного аккумулятора

При ручной калибровке вам нужно дождаться выключения телефона, планшета или другого гаджета. Потом в выключенном состоянии ставите устройство на зарядку. Продолжительность до полной зарядки вы можете посмотреть по паспорту. После вынимаете и вставляете аккумуляторную батарею, включаете устройство и смотрите уровень заряда. Если он меньше 100%, то выключаете устройство и снова заряжаете. Так нужно делать до тех пор, пока при включении не будет показан полный уровень заряда.

Для калибровки также можно использовать утилиты, которые существуют для iOS и Андроид.

Хранение

Перед тем как отправить литий─ионную АКБ на хранение, её также нужно заряжать. Но уровень заряда должен быть около 50 процентов. Это считается оптимальным значением. Температура хранения батареи в идеале должна составлять 15 градусов Цельсия. В таких условиях литиевый аккумулятор лучше всего сохраняет ёмкость. Чем выше температура хранения, тем больше будут потери ёмкости при хранении.

При длительном хранении раз в три месяца проводите полный заряд-разряд аккумулятора и снова заряжайте его до 50%.

Чего не нужно делать с литий─ионными аккумуляторами?

Первое, чего не переносят Li─Ion батареи, это нагрев. Литий является чрезвычайно активным металлом и при нагреве в аккумуляторе может начаться неуправляемая реакция. В результате батарея просто воспламениться. Поэтому не держите Li─Ion аккумулятор рядом с источниками тепла, под солнечными лучами и у открытого огня;
Литий─ионные аккумуляторные батареи также чувствительны к отрицательным температурам, но таких плачевных последствий, как при нагреве, нет. Просто на холоде АКБ теряет заряд;
Не следует разбирать аккумуляторный элемент. Разгерметизация банки аккумулятора может привести к воспламенению;
Также не следует заряжать банку АКБ в обход контроллера. Исключение можно сделать в тех случаях, когда вам требуется толкнуть аккумулятор

При этом нужно соблюдать все меры предосторожности и постоянно контролировать процесс.

Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Как контролируют параметры зарядки

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

LM317 – схема простого зарядного устройства с индикатором заряда. От USB порта не запитывается.
MAX1555, MAX1551- специально для Li Аккумуляторов, устанавливаются в адаптер питания от телефона в USB. Есть функция предварительного заряда.
LP2951- стабилизатор ограничивает ток, формирует стабильное напряжение 4,08-4,26В.
MCP73831- одна из простейших схем, подходит для зарядки ионных и полимерных устройств.

Классификация по методу зарядки

Зарядное устройство заряжает АКБ, подключаясь как промежуточное звено к сети бытового электропитания.

Переменный ток в 220 В выпрямляется, его напряжение понижается, и некоторые другие характеристики так же модифицируются под «требования» автомобильного аккумулятора.

Но зарядные устройства для автомобильных аккумуляторных батарей в первую очередь различаются по способу зарядки.

Они классифицируются на аппараты:

постоянного тока;
постоянного напряжения;
аппараты, в которых реализован комбинированный метод.

Это означает, что устройство заряжает АКБ (аккумуляторную батарею) либо постоянным током, либо постоянным напряжением, либо может использовать любой из этих методов.

Каждый метод имеет свои функциональные особенности, плюсы и минусы.

Зарядка постоянным током

Это наиболее быстрый режим заряжания автомобильного аккумулятора. Используется постоянный ток, который должен быть равен 10% от емкости аккумулятора в амперчасах.

Если он будет ниже — аккумулятор будет заряжаться слишком долго или не зарядится вообще, если выше — АКБ может выйти из строя.

Автоматические зарядники постоянного тока устанавливают зарядный ток в зависимости от емкости АКБ самостоятельно, но на дешевых моделях, как правило, нет верньеров, позволяющих контролировать и регулировать ток.

Поэтому, если есть возможность, стоит приобрести зарядное устройство не только с функцией автоматической зарядки по току, но и с ручным регулятором, чтобы иметь возможность выставить ток зарядки самостоятельно.

Кроме того, за процессом зарядки нужно следить, т. к., несмотря на функцию автоматического отключения, которой снабжены почти все современные зарядники, превышение времени заряжания может привести к тому, что батарея «вскипит».

Зарядка постоянным током не очень хорошо сказывается на аккумуляторе, поэтому прибегать к этому методу часто не рекомендуется.

Важно: выбирая устройство зарядки при помощи постоянного тока, стоит присмотреться к тем, у которых есть режим десульфатации. Этот режим позволяет полностью восстанавливать емкость аккумулятора, долгое время (год и больше) стоявшего без дела

Зарядка постоянным напряжением

Метод постоянного напряжения — наиболее длительный, но и наиболее оптимальный для банок аккумулятора способ зарядить их. Здесь используется режим, в котором напряжение постоянно, но вот ток зарядки падает пропорционально оставшейся емкости аккумулятора.

Что это значит на практике? Допустим, полная емкость аккумулятора — 100% заряда. Зарядка идет постоянным напряжением 12-13 В.

При этом ток зарядки уменьшается по мере «наполнения» АКБ. Когда он заряжен на 99%, то ток уменьшается до 1% от исходного значения. Когда уровень заряда достигает 100%, ток падает до нуля.

Такой способ позволяет продлить срок службы АКБ, но сеанс «заправки» на несколько часов дольше, чем при методе заряжания постоянным током.

Поэтому такое устройство хуже подходит для экстренных ситуаций.

Комбинированный метод

Комбинированный метод предусматривает в работе «смену режимов». То есть зарядка идет вначале постоянным током, а потом, когда банки АКБ заряжены уже на 50-60%, аппарат автоматически переключает режим на зарядку постоянным напряжением.

Комбинированный способ дает возможность восстанавливать работоспособность аккумулятора быстро, но в ьто же время в щадящем режиме, что позволяет сохранить его ресурс работы.

Такой способ позволяет продлить срок службы старых аккумуляторов и не загубить раньше времени новые.

Все «комбинированные» зарядные устройства относятся к импульсному типу (что это такое — читайте ниже) и снабжены микропроцессорным блоком управления.

Как правильно заряжать и эксплуатировать Li Pol аккумуляторы

Для продления срока службы li pol требуется учитывать некоторые нюансы зарядки таких батарей:

Используются специальные зарядные устройства для литий полимерных аккумуляторов, рассчитанные на зарядку от двухфазной сети переменного тока.
Процесс зарядки разбит на две фазы. На первом этапе за счет повышения U значение напряжения элемента в каждой секции достигает 4,2 Вольт, что соответствует ~95% емкости АКБ. Вторая фаза не допускает перезаряда батареи, что предотвращает самовозгорание.
Не стоит допускать глубокой разрядки, что соответствует напряжению менее 3 Вольт на каждой банке. В результате батарея способна вздуться, а ее емкость снижается до 50%.

Таким образом, правильная зарядка литий полимерного аккумулятора проводится для не сильно разряженного источника, с недопущением полной зарядки. Для проведения щадящей подпитки следует контролировать для литиево-полимерных аккумуляторов уровень напряжения каждой банки. Это удается путем применения балансира при подключению к сети. Устройство может применяться самостоятельно, или находиться в составе зарядного устройства.

Также правила зарядки предполагают, что длительность процесса увеличивается с возрастанием емкости самой батареи. Не следует применять устройства для зарядки со встроенным таймером. В этом случае пользователь рискует столкнуться с ситуацией преждевременного отключения процесса насыщения.

Еще одним важным моментом является норма, каким током проводить зарядку. Здесь действует несколько правил:

при нормальной температуре (15-25 °С) зарядный ток должен находиться на уровне 1×С (где С – емкость батареи);
при низких температурах (0-5 °С) значение I должно составлять около 0,1×С;
для переразряженных батарей не следует использовать ток, превышающий значение 0,1×С.

С учетом всех правил удается в целом сформулировать, как правильно заряжать литий полимерный аккумулятор:

Предварительный заряд (при напряжении менее 3В) – током 0,1С.
Основной заряд – до 70% рот номинальной емкости.
Дозарядка – током не более 3% от основного значения.

Не стоит каждый раз добиваться, чтобы аккумулятор был полностью заряженным. Достаточно, если АКБ будет находиться на уровне 70-80% от своей емкости. Кстати, при первой проверке батареи в устройстве уровень заряда обычно составляет около 60% от номинала.

Типы автомобильной АКБ[править | править код]

Тип батареи

В основном используется свинцово-кислотный тип. Собственно батарея состоит из 6 аккумуляторов (банок), каждая номинальным напряжением около 2,2 вольта, соединённых последовательно в батарею. Обычный электролит представляет собой смесь дистиллированной воды и серной кислоты с плотностью в пределах 1,23-1,31 г/см³ (чем больше плотность электролита, тем более морозостойкая батарея), но сейчас появились автомобильные АКБ построенные на базе технологии AGM (Absorbent Glass Mat), электролит в которых абсорбирован в стеклянном волокне[уточнить

], а также т. н. гелевые аккумуляторы, где электролит загущается до гелеобразного состояния силикагелем (технология носит название GEL).

Размеры

Так сложилось, что при разработке нового типа или даже марки автотехники нередко приходилось разрабатывать под неё новую автомобильную АКБ. В дальнейшем производители разработали большую номенклатуру различных аккумуляторов, существенно различающихся типоразмерами и электрическими характеристиками. Для тяжёлых грузовиков и спецмашин, имеющих бортовую сеть 24 вольта, применяются две одинаковые 12-вольтовые батареи, соединённые последовательно или одна 24-вольтовая батарея (редко).

В настоящее время существует несколько форм-факторов батарей. Аккумуляторы для японского и европейских рынков могут иметь разные размеры.

Полярность

Варианты расположения контактов автомобильных аккумуляторов: 0 — Азия, 1 — Европа, 3 — требующие последовательного соединения 2 АКБ по 12 В для получения суммарного напряжения 24 В (обычно для дизельных грузовых автомобилей и тяжёлой техники)

«Обратная» или «прямая». Определяет расположение электродов на корпусе автомобильной АКБ. Для автомобилей отечественного выпуска характерна прямая полярность, при которой плюсовая клемма находится слева, а минусовая — справа, при положении аккумулятора «клеммы ближе к вам». Установить чужую батарею, например «европейскую» на японский автомобиль, зачастую бывает невозможно. Может потребоваться удлинение проводов.

Диаметр контактных клемм

В типе Euro — type 1

— 19,5 мм «плюсовая» клемма и 17,9 мм «минусовая» клемма. ТипAsia — Type 3 — 12,7 мм у «плюсовой» клеммы, — и 11,1 мм у клеммы «минус». Выпускаются «колпачки» — переходники с тонких клемм на толстые.

Тип крепления

В конкретном транспортном средстве может быть реализован один из типов крепления автомобильной АКБ — верхнее или нижнее. В ряде автомобилей конструкции для закрепления батареи может быть не предусмотрено. Обозначения типов нижнего крепления следующие: B00, B01, B03, B13.

Необходимость обслуживания

По этому принципу автомобильные АКБ классифицируют на два типа: обслуживаемые (и как их подкатегория — малообслуживаемые) и необслуживаемые (в тексте ГОСТа обозначенные как безуходные). В простых по конструкции аккумуляторах необходим регулярный контроль состояния электролита и регулярная подзарядка по специальной технологии с помощью стационарного зарядного устройства. На промышленных предприятиях для ухода за автомобильными аккумуляторами есть специально обученные люди (аккумуляторщики) а также зарядные станции.

Однако «необслуживаемые» автомобильные АКБ — это не значит, что за такой батареей совсем не нужен уход. Как правило, необслуживаемая батарея имеет встроенный индикатор-ареометр, по цвету которого определяется плотность электролита — зелёный поясок при нормальной плотности, красный или белый – при низкой (батарея подлежит замене). Также необходимо периодически контролировать уровень электролита по меткам на корпусе. На всех автомобильных АКБ во избежание повреждения аккумуляторного отсека кислотой необходимо контролировать герметичность корпуса, заливных пробок и чистоту дренажных отверстий, а при появлении признаков электролита устранить течь и тщательно промыть корпус и отсек автомобильной АКБ нейтрализующим щелочным составом. Также необходимо периодически тщательно очищать и смазывать клеммы литиевой смазкой, во избежание их электрокорозийного разрушения.

Литий-ионная аккумуляторная батарея, 40 В, 40 А·ч
Передняя группа 7 свинцово-кислотных аккумуляторных батарей по 6 В каждая автомобиля Detroit Electric образца 1932 года
Батарея литий-ионных аккумуляторов BMW i3