Руководство к действию: как проверить аккумулятор шуруповерта

Возбуждение батареи

Способ подходит для всех типов аккумуляторов. Необходимо:

1. Разобрать аккумулятор.
2. С помощью мультиметра найти неработающие батарейки.
3. Возбудить их при помощи импульсного разряда. Для этого подойдут: 12 вольтовой аккумулятор, блок питания, точечная сварка и т.д. Импульс должен быть кратковременным и его не нужно повторять много раз. Достаточно возбудить батарейку, чтобы ее видело зарядное устройство.
4. Собрать все элементы обратно (если они разбирались) и поместить в корпус аккумулятора.

Этот способ несовершенен, так как через какое-то время (от недели до месяца) напряжение элементов питания вновь будет падать. В особенности это касается никель-кадмиевых батарей.

Возможность работать с таким инструментом, как шуруповерт, без подключения его к электросети — это удобно, практично и, главное, необходимо. Ведь часто приходится выполнять какие-либо работы в тех местах, куда дотянуть сетевой кабель практически невозможно. В магазинах строительных инструментов предлагается широкий выбор шуруповертов, в том числе Bosch, а также популярные Хитачи и Макита. Но, к сожалению, срок службы АКБ любой дрели или похожего инструмента невелик — максимум 5 лет. Бывает, что аккумулятор шуруповерта уже не заряжается и через меньший промежуток времени. Срочно покупать новую батарею невыгодно. За такую же сумму можно приобрести новый шуруповерт. Поэтому стоит попробовать такой вариант, как восстановление аккумулятора шуруповерта своими руками.

Ремонт аккумуляторных батарей шуруповертов

Перед разборкой и ремонтом аккумулятор полностью заряжается штатным зарядным устройством. Восстановление производится в следующей последовательности:

Разборка корпуса

Корпус батареи состоит из двух  частей. Встречается соединение на шурупах – в таких случаях разбор не представляет труда.   При клеевом соединении  необходимо тщательно обстучать киянкой места склейки. По мере разрушения клеевого слоя  необходимо прикладывать усилия для разъединения частей. Может помочь острый тонкий нож, который вводится в щель между частями.

Определение дефектных банок

Порядок действий для определения дефектных банок:

• элементы внимательно осматриваются;
• выявляются вздутые, со следами вытекшего электролита на корпусе и т. п., которые невозможно починить, для замены;
• тестером проверяется выходное напряжение на каждой банке. В никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементах  должно быть 1,2 V, в литий-ионных – от 3, 6 до 4 V  в зависимости от модели. Если аккумулятор эксплуатируется долго,  показатели будут меньше, однако снижение не должно превышать 10-20%. Цель проверки – выявить аккумуляторы, имеющие заряд меньше половины от номинала.

Электрическая емкость снижается вследствие неравномерности заряда элементов штатной зарядкой. Устройство отключается,  когда температура бочки, на которой установлен термодатчик,  достигнет значения  полного заряда.  Часть элементов при этом могут быть недозаряжены.    Это губительно для никель-кадмиевых батарей, так как  из-за эффекта памяти  после нескольких циклов с неполным зарядом их характеристики значительно ухудшаются.

Восстановление элементов

Алгоритм восстановления банок:

• разряженный элемент подключается с соблюдением  полярности к универсальному зарядному устройству, например Imax B6. Прибор проводит зарядку-разрядку основных типов аккумуляторов токами разной силы в автоматическом режиме с постоянным контролем состояния батарей;
• проводится 2-3 цикла полный заряд/полный разряд током, соответствующим типу батареи. Обычно этого достаточно для получения высокого заряда батарейки. Процесс повторяется с другими разряженными элементами. Необходимо помнить, что для устранения эффекта памяти Ni-Cd аккумулятору необходимо 5-6 циклов глубокий разряд/максимальный заряд.

Существуют и другие способы восстановления работоспособности батарей:

• кратковременное воздействие токами, значительно превышающими силу токов зарядки. Утверждается, что таким способом можно быстро восстановить любую «убитую» батарею. Действительно, при импульсном воздействии тока в 10 и более раз превышающего силу тока зарядки Ni-Cd и Ni-MH батареи быстро достигают номинальной емкости. Однако эффект такого воздействия длится 2-3 цикла, затем батарея обычно восстановлению не подлежит.
• добавление внутрь корпуса элемента дистиллированной воды: в корпусе сверлится небольшое отверстие, через него внутрь вводится 1 куб. см. дистиллята, проводится полная зарядка элемента. Через несколько дней проверяется уровень заряда: если он низкий, внутрь вводится еще 1 куб. см. воды и батарея вновь заряжается.

При достижении нормальных показателей емкости и напряжения корпус герметизируется, и аккумулятор готов к работе. Этот способ более эффективен, чем способ зарядки высокими импульсными токами.

Сборка аккумулятора

После того, как ремонт АКБ шуруповерта завершен, батарею можно собирать:

• элементы вставляются в основание корпуса батареи без больших усилий – соединения пайкой не так надежны, как сварные и могут повредиться;
• провода, идущие на клеммы батареи, укладываются без сильных перегибов. Не допускается их  соприкосновения друг с другом или с полюсами банок;
• при сборке литиевых батарей плату-контроллер  изолируют от элементов прокладкой из картона, полиэтилена и т. п., чтобы  избежать короткого замыкания в схеме;
• части корпуса соединяются друг с другом шурупами, если это предусмотрено конструкцией,  или с помощью клея.  Рекомендуется клей-герметик – соединение получается надежное и  герметичное, в при необходимости быстроразъемное.

Конструкция аккумулятора шуруповерта и виды «банок»

В независимости от страны изготовителя шуруповерта все аккумуляторы имеют одинаковое строение. Внутри аккумулятора помещаются ряды последовательно соединенных элементов питания — батарей или «банок». Итоговое напряжение аккумулятора создается благодаря суммированию напряжения каждого элемента питания. «Банки» имеют одинаковые параметры — размеры и напряжение. Различаются элементы питания лишь мощностью.

Сам аккумулятор шуруповерта имеет четыре контакта:

• два силовых контакта служат для зарядки и разрядки батарей;
• третий контакт (управляющий) соединяется со встроенным в аккумулятор термодатчиком. Он служит для защиты зарядного устройства от перегревания;
• четвертый контакт (сервисный) выравнивает заряды во всех батареях.

Аккумуляторы шуруповерта компонуются следующими видами накопительных элементов, имеющими свои достоинства и недостатки.

Ni-Cd — никель-кадмиевые батареи, напряжение — 1.2 V.

Достоинства:

• низкая стоимость;
• распространенность;
• не боятся низких температур;
• можно хранить в разряженном состоянии.

Недостатки:

• производство этих батарей считается вредным, поэтому они изготавливаются в «третьих» странах;
• обладают «эффектом памяти»;
• саморазряжаются;
• имеют небольшую емкость;
• обладают небольшим количеством циклов (заряд/разряд) — не «живут» долго при постоянном использовании.

Ni-MH — никель-металлогидридные батареи, напряжение — 1.2 V;

Достоинства:

• изготавливаются на экологически чистом производстве, фирменная продукция высокого качества;
• обладает низким «эффектом памяти»;
• низкая способность к саморазрядке;
• обладают большой емкостью и большим количеством циклов.

Недостатки:

• высокая цена;
• при длительном хранении в разряженном состоянии теряется часть характеристик;
• не функционируют долго при низкой температуре.

Li-Ion — литий-ионные батареи, напряжение — 3.7 V.

Достоинства:

• отсутствует «эффект памяти»;
• отсутствует саморазряд;
• обладают высокой емкостью;
• имеется большое количество зарядно-разрядных циклов;
• для создания достаточного количества напряжения в аккумуляторе требуется небольшое количество батарей, что снижает вес и размеры аккумулятора.

Недостатки:

• очень высокая цена (почти в 3 раза больше, чем у остальных видов батарей);
• спустя 3 года теряется емкость, вследствие разложения лития.

По своей сути аккумулятор представляет собой источник постоянного тока. Благодаря превращению химической реакции в электрическую энергию, он может отдавать накопленное электричество в цепь. При зарядке ток протекает в обратную сторону, тем самым заряжая накопитель.

Любая батарея действует на принципе электролиза. Это значит, что в ее конструкцию входят два обязательных элемента — анод и катод, которые находятся в электролите. В результате химической реакции на полюсах создается электрический заряд. Напряжение батареи определяется разностью потенциалов на полюсах.

Распространённый метод восстановления Ni─Cd аккумуляторов?

На тему восстановления Ni─Cd аккумуляторов есть достаточно много статей и видеороликов в интернете. Большинство из них касается восстановления аккумуляторов от шуруповёртов и другого портативного инструмента. Это неудивительно, поскольку такие батареи стоят достаточно дорого и зачастую их ещё нужно поискать. В основном при восстановлении никель─кадмиевых аккумуляторов используется одна методика, которую мы сейчас опишем.

На изображении ниже представлен аккумулятор от шуруповёрта в сборе и его начинка.

Аккумулятор от шуруповёрта

А на следующем фото представлена одна батарейка этой сборки.

Одна Ni-Cd батарейка из аккумулятора

При этом ток должен быть гораздо больше ёмкости батареи (в десятки раз)

Методика восстановления пригодна для никель─кадмиевых аккумуляторов. Не путать с никель─металлогидридными. Опробована она была на моделях рулонного типа. В принципе подходит для батареек любого возраста и даже потёкших. Конечно, чем старше будет аккумулятор, тем меньше шансов будет его восстановить. Что понадобиться при проведении процедуры восстановления:

• другая рабочая аккумуляторная батарея с сильным током. Это может быть аккумулятор от источника бесперебойного питания, автомобильный аккумулятор и т. п.;
• крокодилы, куски провода. Куски провода должны иметь длину около 10 сантиметров и сечение не менее 1,5 мм2;
• мультиметр для контроля напряжения;
• средства защиты (перчатки, очки).

В идеале следует проводить процедуру на каждой батарейке (1,2 вольта) по отдельности, а не на все сборке сразу. В этом случае процедура восстановления будет проходить эффективнее и вторую батарею можно будет использовать меньшей мощности (вполне хватит стандартной автомобильной АКБ или аккумулятора из источника бесперебойного питания).

Итак, по порядку, что нужно делать:

Находите у восстанавливаемой батарейки (или у всего блока шуруповёрта, если восстанавливаете целиком) плюс и минус; Затем при помощи куска провода и крокодилов соединяете минусы; Потом к одному из плюсовых контактов крепится второй кусок провода; После этого нужно свободным концом провода быстро касаться оставшегося свободным плюсового контакта

Здесь важно делать касания быстро и кратковременно (2─3 касания в секунду). Эта процедура продолжается 3─4 секунды. Важно не допускать приварки провода в месте касания

Важно не допускать приварки провода в месте касания. Перезапуск аккумулятора

Перезапуск аккумулятора

Вообще, рекомендуется касаться проводом не самого вывода батареи, а сначала прикрепить к нему крокодил или пластину. И уже касаться их.

После проведения одного цикла таких касаний делается замер напряжения на восстанавливаемой батарее. Если не появилось, то делаете ещё один цикл. После того, как на батарейке появится напряжение, она ставится на зарядку до набора своей ёмкости. Скорее всего, она будет меньше номинала. Рекомендуется ещё сделать несколько циклов заряд-разряд для тренировки аккумулятора. Подробно о том, как заряжать Ni-Cd аккумуляторы читайте по указанной ссылке.

Почитав отзывы об этом методе восстановления, стало ясно, что он дает лишь кратковременное улучшение состояния батареи. Аккумулятор действительно начинал работать, заряжаться, разряжаться, набирать ёмкость, но впадал некоторое время, «что в кому». Я так понимаю, что это происходит по причине того, что не устранялся источник проблемы. В результате прожига устранялись дендриты, вызывавшие микрозамыкания, и батарейка оживала. Но поскольку состав и объём электролита нарушены, всё возвращалось в исходное состояние.

После поисков в интернете был найден ещё один, более совершенный метод восстановления Ni─Cd аккумуляторных батарей. Советуем также прочитать материал про то, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.

Проверка под нагрузкой

Схема проверки аккумулятора амперметром.

Предварительная проверка не позволяет оценить емкость аккумулятора, т.е. время, в течение которого он будет разряжаться. Для оценки параметра необходимо провести проверку аккумулятора под нагрузкой. Если мощность указана на накопителе, то мощность нагрузки подбирается по этому значению. В случае если мощность аккумулятора неизвестна, нагрузку примерно можно выбрать из расчета, что ее мощность составляет половину произведения силы тока, отдаваемого аккумулятором при работе, на напряжение аккумулятора. Обычно достаточно использовать нагрузку мощностью 35-40 Вт. В качестве такой нагрузки можно использовать лампу для автомобильной фары мощностью 35 Вт или спот-лампу на 12 В той же мощности.

Собирается схема, где аккумулятор, как источник электроэнергии, разряжается на нагрузку через амперметр. Напряжение измеряется вольтметром. Батарея включается на 2-3 мин. Если за это время яркость нагрузочной лампы не уменьшилась, то емкость аккумулятора можно предварительно оценить как нормальную. Такой вывод следует подкрепить измерением напряжения (оно должно быть более 12,4 В). При напряжении от 12 до 12,4 В следует искать возможный поврежденный элемент. Напряжение ниже 23 В говорит о недостаточной емкости аккумулятора.

Если яркость заметно снизится, то это свидетельствует о наличии нерабочих элементов. И совсем плохо, если лампа погаснет. Это значит, аккумулятор разряжается очень быстро и его емкость очень мала.

Проверка аккумулятора шуруповерта

Для определения реальных основных параметров аккумулятора проводится проверка.

элементы аккумулятора могут изменить свою емкость

Проверку аккумулятора шуруповерта осуществляют при полной зарядке. Полная проверка проходит в несколько этапов.

Инструменты для проверки

Проверку электрического накопителя можно произвести при помощи:

• вольтметра постоянного напряжения на 15 В;
• амперметра и вольтметра постоянного тока;
• тестера;
• мультиметра.

Из инструментов следует обзавестись:

• плоскогубцами;
• отверткой;
• ножом;
• паяльником.

Первый этап проверки

Показания снимаются периодически

Так, спустя полчаса после начала зарядки значение напряжения будет 13 В. Если измерить еще через полчаса, то напряжение будет равно 13.5 В. Через 2 часа после начала зарядки напряжение уже будет около 14 В. Это говорит о том, что достигнут максимум. У полностью заряженного аккумулятора напряжение имеет значение равное 17 В.

Оценить качество накопителя можно, измерив ток во время процесса зарядки. Если аккумулятор в хорошем состоянии, то для него характерен устойчивый рост тока в 1 час в течение процесса зарядки. Прохождение значения тока отметки в 1 А говорит о нормальном функционировании накопителя.

некоторые элементы в аккумуляторе являются нерабочими

По результатам первой проверки можно составить начальное впечатление о работоспособности аккумуляторных элементов. Это поможет установить необходимость в разборке аккумулятора.

Проверка под нагрузкой

Для ответа на вопрос в течение какого времени разрядится аккумулятор следует произвести проверку накопителя под нагрузкой. Нагрузку нужно выбирать исходя из мощности накопителя. Если она неизвестна, то считается что мощность нагрузки равна половине произведения силы тока, который отдается аккумулятора при работе, на напряжение накопителя. Как правило, это значение принимается равным 35–40 Вт. Таким образом, в качестве нагрузки можно применить автомобильную фару (35 Вт) или воспользоваться спот-лампой на 12 В с такой же мощностью.

в аккумуляторе имеется поврежденный элемент

Проверка элементов питания накопителя

Итак, пусть окажется, что с помощью предварительных проверок было установлено наличие неисправных элементов в накопителе. Тогда необходимо разобрать аккумулятор и извлечь последовательно соединенные элементы питания — «банки». Как уже говорилось выше, аккумулятор состоит из 10–12 таких элементов с напряжением в 1.2 В.

После осмотра следует провести измерение напряжения каждой из «банок». Напряжение одного элемента не должно быть меньше 1.2 В. При проведении измерений аккумуляторные элементы следует отключать от соединений со всякого рода датчиками. Прибор для измерения подключается к полюсам батареи. «Банки» с пониженным напряжением подлежат замене. Если при простом измерении не было выявлено несправных элементов, следует померить «банки» под нагрузкой.

Проверка по величине сопротивления

Способность к нормальному функционированию каждой батареи можно проверить, сравнив «банки» по внутреннему сопротивлению. Определяется величина путем деления рабочих параметров напряжение на силу тока и вычетом сопротивления нагрузки.

В качестве нагрузки следует взять резистор сопротивлением в 10 Ом

Для лучшего понимания приведем примерные расчеты. Допустим, в ходе измерения под нагрузкой получены данные для одной «банки»: рабочее напряжение — 1.19 В и рабочая сила тока — 112 мА. Перед тем как произвести вычисление не забываем перевести значение силы тока из мА в А — 0.112 А. Производим соответствующие действия (1.19/0.112) — 10 = 0.63 Ом. Напомним, что вычитаемое в нашем выражении это сопротивление нагрузки резистора (10 Ом).

Проверка остальных параметров

Каждый вид аккумулятора обладает определенной величиной саморазряда.

Так, в течение месяца хранения:

• никель-кадмиевый аккумулятор может разрядиться на 20%;
• никель-металлогидридные — 30 %;
• литий-ионный накопитель — до 8 %.

Проверка элементов электропитания на наличие «эффекта памяти» осуществляется путем полной зарядки аккумулятора и полной его разрядки. Производят несколько циклов заряд-разрядки (3 или 4). Разрядку аккумулятора можно осуществлять при помощи лампы в 12 В. В ходе действий производят измерения остаточного рабочего напряжения и напряжения холостого хода. После многократного повторения циклов «эффект памяти» исчезнет.

Схема, устройство, ремонт

Без сомнений, электроинструмент значительно облегчает наш труд, а также сокращает время рутинных операций. В ходу сейчас и всевозможные шуруповёрты с автономным питанием.

Рассмотрим устройство, принципиальную схему и ремонт зарядного устройства для аккумуляторов от шуруповёрта .

Для начала взглянем на принципиальную схему. Она срисована с реальной печатной платы зарядного устройства.

Печатная плата зарядного устройства (CDQ-F06K1).

Силовая часть зарядного устройства состоит из силового трансформатора GS-1415. Мощность его около 25-26 Ватт. Считал по упрощённой формуле, о которой уже говорил здесь.

Нюансы зарядки аккумуляторов различных типов

Зарядка различных типов аккумуляторных блоков имеет свои особенности. Они связаны со свойствами материалов, из которых сделаны батареи. Для регулярной подзарядки аккумуляторных блоков используют импульсные или обычные зарядные устройства. Адаптерами первого типа оснащается профессиональный электроинструмент, а второго – модели для бытового применения. Новые или разряженные за время хранения накопители необходимо перед началом использования правильно зарядить с учетом их характеристик.

Так, никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются ярко выраженным «эффектом памяти». Первый раз их рекомендуется три раза подряд зарядить, каждый раз при этом полностью разряжая. Только таким способом будет достигнута максимальная (рабочая) величина емкости батарей накопителя. После понадобится проводить регулярное подключение шуруповерта к зарядному устройству, когда его мощность будет падать до минимума.

У никель-металлогидридных элементов питания также имеется «эффект памяти». Перед первым применением цикл полной зарядки/разрядки для них рекомендуется повторять 4-5 раз. При дальнейшей эксплуатации заряд пополняют по необходимости.

Литиевые аккумуляторные блоки наименее прихотливы. Для них никаких особых правил нет, потому что отсутствует «эффект памяти». Литий-ионные питающие элементы длительное время способны сохранять свои первоначальные показатели уровня рабочей емкости. Каждый раз их необязательно доводить до полной зарядки/разрядки.

https://youtube.com/watch?v=nDiruTHCDh0

Разновидности аккумуляторов

На сегодняшний день наиболее распространен никель-кадмиевый тип АКБ. Его несомненным достоинством считают:

• небольшой вес;
• малые габариты;
• сравнительно высокую емкость;
• долгий срок эксплуатации (до 3,5 тысячи циклов);

Максимальное напряжение отдельного элемента достигает 1,38 вольта.

Никель-металлогидридный тип фактически является конкурентом вышеназванного вида аккумулятора. Правда, его параметры существенно хуже, но зато элементы совершенно безопасны с экологической точки зрения.

Названные батареи необходимо обязательно отправлять на хранение в заряженном состоянии, в противном случае уже через месяц они выйдут из строя.

Сравнительно не так давно для шуруповертов начали производить АКБ:

• литий-полимерные;
• литий-ионные.

Их выгодно отличает малый размер и большая емкость. Недостатка есть два:

• уязвимость к низким температурам;
• высокая стоимость.

Это интересно: Устройство шуруповерта: механизм и детали

Что может сломаться в зарядном от шуруповерта

О том, что ломается в зарядке шуруповерта, известно специалистам, которые ежедневно сталкиваются с проблемой неработоспособности инструмента. Покупать новую зарядку для шуруповерта нерационально, поэтому если батарея электроинструмента не набирает заряд, значит надо начать ремонт с поиска причины поломки.

Причинами неработоспособности зарядных блоков аккумуляторов являются следующие детали и механизмы:

1. Предохранитель — все электроприборы, которые собираются не «в подвале», имеют защитные элементы, и одним из таковых является предохранитель. Он защищает плату зарядника от перенапряжений, блуждающих токов, коротких замыканий и т.п. Для этого в конструкции схемы применяется предохранитель, рассчитанный на соответствующий номинал тока, величина которого зависит от напряжения аккумулятора. Обычно его номинал составляет 5А, и размещается он сразу после трансформатора перед выпрямительным мостом. Предохранитель имеет цилиндрическую конструкцию из прозрачного стекла со стальными контактами по бокам. Внутри расположена «волосинка», которая рассчитана на пропускание тока пределом до 5А (на разных моделях величина силы тока может отличаться)
2. Выпрямитель или диодный мост — если предохранитель исправен, а как его проверить, описано ниже, то переходим к рассмотрению диодного моста. Это четыре диода, которые предназначены для выпрямления тока из переменного, поступающего из сети в постоянный, требуемый для зарядки аккумулятора. Чтобы починить выпрямитель, понадобится выпаять неисправный диод или все диоды, и заменить их
3. Конденсатор — это большой цилиндрический бочонок, который очень часто становится причиной выхода из строя прибора. Конденсатор вздувается, в результате чего выходит из строя предохранитель, и часто это влечет за собой еще выгорание диодного моста
4. Высоковольтный транзистор инвертора, который очень часто выходит из строя на зарядных блоках шуруповертов, рассчитанных на 220В

Какой элемент не вышел бы из строя, но для начала нужно убедиться в том, что поломка заключается именно в самом блоке питания. Ведь часто грешат на блок питания, хотя на самом деле уже давно пора заменить батарею. Если собираетесь произвести ремонт зарядки шуруповерта, тогда начинать следует с проверки устройства на неисправность. Выше описана инструкция, как проводится проверка самого блока, поэтому теперь найдем неисправный элемент, который и является причиной неработоспособности зарядки.