Controlador PCM para destornillador de baterías de litio. Transferimos un atornillador inalámbrico de baterías de ni-cad a baterías de iones de litio, con BMS y convertidor dc-dc

Bueno, ¿qué pasa con aquellos que tienen un instrumento antiguo? Sí, todo es muy simple: deseche las latas de Ni-Cd y reemplácelas con Li-Ion del popular formato 18650 (la marca indica un diámetro de 18 mm y una longitud de 65 mm).

Qué placa se necesita y qué elementos se necesitan para convertir un destornillador a iones de litio

Aquí está mi batería de 9,6 V con una capacidad de 1,3 Ah. En el nivel máximo de carga, tiene un voltaje de 10,8 voltios. Las celdas de iones de litio tienen un voltaje nominal de 3,6 voltios, el máximo es de 4,2. Por lo tanto, para reemplazar las viejas celdas de níquel-cadmio por las de iones de litio, necesito 3 celdas, su voltaje de funcionamiento será de 10,8 voltios, el máximo es de 12,6 voltios. Exceder el voltaje nominal no dañará el motor de ninguna manera, no se quemará y, con una diferencia mayor, no hay necesidad de preocuparse.

A las celdas de iones de litio, como todos saben desde hace mucho tiempo, no les gustan categóricamente la sobrecarga (voltaje superior a 4,2 V) y la descarga excesiva (inferior a 2,5 V). Con tales excesos del rango operativo, el elemento se degrada muy rápidamente. Por lo tanto, las celdas de iones de litio siempre trabajan en conjunto con una placa electrónica (BMS - Battery Management System), que controla el elemento y controla los límites de voltaje tanto superior como inferior. Esta es una placa de protección que simplemente desconecta la jarra del circuito eléctrico cuando el voltaje va más allá del rango operativo. Por lo tanto, además de los elementos en sí, se requiere una placa BMS de este tipo.

Ahora dos puntos importantes con los que experimenté sin éxito varias veces hasta que llegué a la elección correcta. Esta es la corriente operativa máxima permitida de los elementos Li-Ion y la corriente operativa máxima de la placa BMS.

En un destornillador, las corrientes de operación a alta carga alcanzan los 10-20 A. Por lo tanto, debe comprar elementos que sean capaces de entregar altas corrientes. Personalmente, he utilizado con éxito celdas 18650 de 30 amperios fabricadas por Sony VTC4 (capacidad 2100 mAh) y Sanyo UR18650NSX de 20 amperios (capacidad 2600 mAh). Funcionan bien en mis destornilladores. Pero, por ejemplo, el TrustFire 2500 mAh chino y el Panasonic NCR18650B 3400 mAh verde claro japonés no son adecuados, no están diseñados para tales corrientes. Por lo tanto, no hay necesidad de perseguir la capacidad de los elementos: incluso 2100 mAh son más que suficientes; lo principal al elegir es no calcular mal la corriente de descarga máxima permitida.

Y así, la placa BMS debe estar diseñada para altas corrientes de operación. Vi en Youtube cómo las personas recolectan baterías en tableros de 5 o 10 amperios. No sé, personalmente, cuando encendí el destornillador, esos tableros se defendieron de inmediato. Creo que es una pérdida de dinero. Diré que Makita mismo pone tableros de 30 amperios en sus baterías. Por lo tanto, uso BMS de 25 amperios comprado en Aliexpress. Cuestan alrededor de 6-7 dólares y se buscan "BMS 25A". Como necesita un tablero para un ensamblaje de 3 elementos, debe buscar dicho tablero, en cuyo nombre habrá "3S".

Otro punto importante: algunas placas para carga (designación "C") y carga (designación "P") pueden tener contactos diferentes. Por ejemplo, la placa puede tener tres contactos: "P-", "P +" y "C-", como en la placa de iones de litio nativa de Makitov. Esta tarifa no es adecuada para nosotros. ¡La carga y descarga (carga/descarga) debe realizarse a través de un contacto! Es decir, la placa debe tener 2 contactos de trabajo: solo "más" y solo "menos". Porque nuestro viejo cargador también solo tiene dos pines.

En general, como ya habrás adivinado, con mis experimentos desperdicié mucho dinero tanto en los elementos incorrectos como en los tableros incorrectos, habiendo cometido todos los errores que se podían cometer. Pero obtuve una experiencia invaluable.

Cómo desmontar la batería de un destornillador

¿Cómo desmontar una batería vieja? Hay baterías en las que las mitades del cuerpo se sujetan con tornillos, pero también las hay pegadas. Mis baterías son las últimas, y durante mucho tiempo generalmente pensé que no se podían desarmar. Resultó que es posible si tienes un martillo.

En general, con la ayuda de golpes intensos en el perímetro del borde de la parte inferior de la caja (un martillo con cabeza de nailon, la batería debe sostenerse en la mano con peso), el sitio de pegado se desconecta con éxito. La caja no está dañada de ninguna manera, ya he desmontado 4 piezas como esta.

La parte que nos interesa.

Del circuito antiguo, solo se necesitan placas de contacto. Están firmemente soldados a los dos elementos superiores mediante soldadura por puntos. Puede despegar la soldadura con un destornillador o unos alicates, pero debe recogerla con el mayor cuidado posible para no romper el plástico.

Todo está casi listo para seguir trabajando. Por cierto, dejé el sensor de temperatura normal y el disyuntor, aunque ya no son particularmente relevantes.

Pero es muy probable que la presencia de estos elementos sea necesaria para el normal funcionamiento de un cargador estándar. Así que recomiendo encarecidamente mantenerlos.

Montaje de una batería de iones de litio

Aquí están las nuevas celdas Sanyo UR18650NSX (puedes encontrarlas en Aliexpress debajo de este artículo) con una capacidad de 2600 mAh. A modo de comparación, la batería anterior tenía una capacidad de solo 1300 mAh, la mitad.

Necesitas soldar los cables a los elementos. Los cables deben tomarse con una sección transversal de al menos 0,75 mm cuadrados, porque tendremos corrientes considerables. Un cable con una sección transversal de este tipo normalmente funciona con corrientes de más de 20 A a un voltaje de 12 V. Los bancos de iones de litio se pueden soldar, el sobrecalentamiento a corto plazo no los dañará de ninguna manera, esto se ha verificado. Pero necesitas un buen fundente de acción rápida. Yo uso etiquetas de fundente de glicerina. Medio segundo y listo.

Suelde los otros extremos de los cables a la placa de acuerdo con el diagrama.

Siempre paso cables aún más gruesos de 1,5 mm cuadrados en los conectores de contacto de la batería, porque el lugar lo permite. Antes de soldarlos a los contactos de retorno, puse un trozo de tubo termorretráctil en la placa. Es necesario para el aislamiento adicional de la placa de las celdas de la batería. De lo contrario, los bordes afilados de la soldadura pueden rozar o perforar fácilmente la película delgada de la celda de iones de litio y causar un cortocircuito. No puede usar termorretráctil, pero al menos es absolutamente necesario algo aislante para colocar entre el tablero y los elementos.

Ahora todo está aislado como debería.

La parte de contacto se puede reforzar en la caja de la batería con un par de gotas de superpegamento.

La batería está lista para el montaje.

Es bueno cuando la caja está atornillada, pero este no es mi caso, así que solo pego las mitades nuevamente con el "Momento".

La batería se carga con un cargador estándar. Es cierto que el algoritmo de trabajo está cambiando.

Tengo dos cargadores: DC9710 y DC1414 T. Y ahora funcionan de manera diferente, así que les diré exactamente cómo.

Cargador Makita DC9710 y batería de iones de litio

Anteriormente, la carga de la batería la controlaba el propio dispositivo. Cuando se alcanzó el nivel completo, detuvo el proceso y señaló la finalización de la carga con un indicador verde. Pero ahora el circuito BMS que instalamos es responsable del control de nivel y apagado. Por lo tanto, cuando se complete la carga, el LED rojo del cargador simplemente se apagará.

Si tienes un dispositivo tan antiguo, estás de suerte. Porque es fácil con él. El diodo está encendido: la carga está en curso. Apagado: la carga está completa, la batería está totalmente cargada.

Cargador Makita DC1414 T y batería de iones de litio

Aquí hay un pequeño matiz que debes saber. Este cargador es más nuevo y está diseñado para cargar una gama más amplia de baterías de 7,2 a 14,4 V. El proceso de carga se lleva a cabo normalmente, el LED rojo está encendido:

Pero cuando la batería (que en el caso de las celdas de NiMH se supone que tiene un voltaje máximo de 10,8 V) alcanza los 12 voltios (tenemos celdas de Li-Ion cuyo voltaje total máximo puede ser de 12,6 V), el cargador volará por los aires. Porque no entenderá qué tipo de batería está cargando: 9,6 voltios o 14,4 voltios. Y en este momento, el Makita DC1414 entrará en modo de error, parpadeando alternativamente el LED rojo y verde.

¡Esto esta bien! Su nueva batería aún se cargará, pero no completamente. El voltaje será de aproximadamente 12 voltios.

Es decir, perderás parte de la capacidad con este cargador, pero me parece que puedes sobrevivir.

La actualización total de la batería cuesta alrededor de 1000 rublos. El nuevo Makita Makita PA09 cuesta el doble. Además, terminamos con el doble de capacidad, y las reparaciones posteriores (en caso de una falla breve) solo consistirán en reemplazar las celdas de iones de litio.

Y así, como prometí, intentaré describirles todo el proceso de cambio de baterías de ni-cad a baterías de iones de litio. Debo decir de inmediato que tendrá su propia fuente de alimentación como cargador para baterías nuevas. Pero las baterías viejas que tenía en su taladro inalámbrico se pueden desechar de manera segura. Ya que, en mi opinión, las baterías de ni-cad son de muy baja calidad debido a que en la fabricación de baterías hay un ahorro total de materiales. Por lo tanto, no brillan con su vitalidad. Si bien el ion-litio puede funcionar durante más de cinco años con un uso cuidadoso, no temen el tiempo de inactividad prolongado, a diferencia de las baterías de ni-cad.

En general, no me corresponde a mí hablarles sobre los pros, pero en el video les contaré más sobre ellos y trataré de demostrarlos.

Sí, en este video y tema, consideraremos la transición de un destornillador de 14,4 voltios. En el futuro, consideraremos 18 voltios. Bueno, ahora con más detalle.

Y por eso necesitamos.

Lo más importante son las habilidades de soldadura, ya que en la modificación se requiere realizar una conexión mediante soldadura:

Necesita un soldador de 25-40 vatios o una estación de soldadura, soldadura, ácido de soldadura, colofonia o fundente. Cables con una sección transversal de 0,75 metros cuadrados y 2 metros cuadrados, 15-20 cm de largo, para conectar la batería y el destornillador.

Un convertidor reductor para una corriente de al menos 3A, no solo sirve como cargador de baterías, sino también como fuente de alimentación, es decir, si usamos una fuente de alimentación de 12V 5A, con este dispositivo no solo cargaremos el taladro, pero también funcionan mientras lo cargan desde la red. Lo cual tiene sus innegables ventajas.

Según mis cálculos, será óptimo usar tres baterías LI-ION conectadas en serie, esto será 11.1 V pico 4.2 * 3 \u003d 12.6 V. (Recuerde el valor de 12,6 V, lo necesitaremos, en relación con este voltaje estableceremos el voltaje de carga en el convertidor reductor).

Para que las baterías duren mucho tiempo, sugiero instalar una mini placa controladora de carga para cada batería. Esta placa monitoreará el voltaje de cada batería, si es necesario, algunas se cargarán antes, mientras que otras no se recargarán. En pocas palabras, obtendrá la máxima capacidad durante mucho tiempo. Y sus baterías se gastarán de la misma manera.

Tal tablero se llama en ruso balanceador y no tiene protecciones adicionales.

Para buscar subastas en línea, use la imagen de arriba y el nombre del lote: Balance Board para 3 paquetes 11.1v 12.6v Li-ion 18650 Módulo de carga de batería

Especificaciones de la placa:

Descripción del Artículo:

Esta tabla de equilibrio está diseñada para el paquete de baterías de iones de litio sin función de carga de equilibrio. Esta placa PCB no es una placa de protección de batería,

no tiene función de protección para carga/descarga.

Rasgo:

Equilibre el voltaje para cada celda a 4.2v y es principalmente para la carga de equilibrio de voltaje / corriente.

Al traducir, queda claro que esta placa solo es responsable de mantener la carga de cada sección no superior al valor máximo de la batería. Que es lo que necesitamos.

Esquema para conectar baterías a esta placa + a la placa convertidora + a un destornillador.

Como se puede ver en la figura que traté de mostrar esquemáticamente, no hay nada complicado en este ensamblaje.

Las ventajas de este montaje son obvias.

En cuanto a las baterías, uso baterías usadas de baterías viejas de portátiles. lo que reduce en gran medida el costo de esta alteración de un destornillador. Sí, y reduce decentemente su coste final. Y el uso de baterías de marca aumenta la capacidad del destornillador en más de dos veces. Ya que uso baterías conectadas en serie en pares, y si tienes suficiente espacio para otras 3 baterías, puedes considerar conectar baterías así. :

La capacidad de las Baterías no depende de cuántas de ellas hayas conectado en serie. Depende de la conexión en paralelo. Para aumentar la duración de la batería, recomiendo usar solo baterías probadas del mismo fabricante.

Saludos a todos los que miraron la luz. La revisión se centrará, como probablemente ya hayas adivinado, en dos simples pañuelos diseñados para controlar el ensamblaje de baterías de Li-Ion, llamados BMS. La revisión será de prueba, así como varias opciones para convertir un destornillador de litio en base a estas placas o similares. A quién le importa, eres bienvenido debajo del gato.

forma general:


Breves características de rendimiento de los tableros:


Nota:

Quiero advertirle de inmediato: con un balanceador, solo un tablero azul, rojo sin balanceador, es decir esto es puramente una placa de protección de sobrecarga/sobredescarga/cortocircuito/alta corriente de carga. Y también, contrariamente a algunas creencias, ninguno de ellos tiene un controlador de carga (CC / CV), por lo tanto, se requiere una bufanda especial con un voltaje fijo y limitación de corriente para su trabajo.

Dimensiones del tablero:

Las dimensiones de los tableros son bastante pequeñas, solo 56 mm * 21 mm para azul y 50 mm * 22 mm para rojo:




Aquí hay una comparación con las baterías AA y 18650:


Apariencia:

Empecemos con tablero de protección azul :


En un examen más detallado, puede ver el controlador de protección - S8254AA y los componentes de equilibrio para el ensamblaje 3S:


Desafortunadamente, la corriente de operación, según el vendedor, es de solo 8A, pero a juzgar por las hojas de datos, un mosfet AO4407A está diseñado para 12A (pico 60A), y tenemos dos de ellos:

También observo que la corriente de equilibrio es bastante pequeña (alrededor de 40 mA) y el equilibrio se activa tan pronto como todas las celdas/bancos entran en modo CV (segunda fase de carga).
Conexión:


más simple, porque no tiene balanceador:


También está hecho sobre la base del controlador de protección - S8254AA, pero está diseñado para una corriente de operación más alta de 15A (nuevamente, según el fabricante):


De acuerdo con las hojas de datos de los mosfets de potencia usados, la corriente de operación se declara 70A y el pico 200A, incluso un mosfet es suficiente, y tenemos dos de ellos:

Conexión similar:


En total, como podemos ver, en ambas placas hay un controlador de protección con el desacoplamiento, los mosfets de potencia y los shunts necesarios para controlar la corriente de paso, pero el azul también tiene un balan incorporado. Realmente no entré en el circuito, pero parece que los mosfets de potencia están en paralelo, por lo que las corrientes operativas se pueden multiplicar por dos. Estos pañuelos no conocen el algoritmo de carga (CC/CV). Para confirmar que se trata de placas de protección, se puede juzgar por la hoja de datos del controlador S8254AA, en la que no hay ni una palabra sobre el módulo de carga:


El controlador en sí está diseñado para una conexión 4S, por lo tanto, con algunas mejoras (según la hoja de datos), al soldar el capacitor y la resistencia, es posible que la bufanda roja funcione:


No es tan fácil modificar el pañuelo azul a 4S, tendrás que soldar los elementos del balanceador.

Prueba de tablero:

Entonces, pasemos a lo más importante, es decir, en qué medida son adecuados para un uso real. Para la prueba, los siguientes dispositivos nos ayudarán:
- módulo de montaje (tres voltímetros de tres / cuatro registros y un soporte para tres baterías 18650), que brilló en mi revisión del cargador, sin embargo, ya sin balanceador:


- amvoltímetro de dos registros para control de corriente (lecturas más bajas del dispositivo):


- Convertidor DC / DC reductor con limitación de corriente y la capacidad de cargar litio:


- dispositivo de carga y equilibrio iCharger 208B para descargar todo el conjunto

El soporte es simple: la placa del convertidor proporciona un voltaje constante fijo de 12,6 V y limita la corriente de carga. Por voltímetros, observamos a qué voltaje operan las placas y cómo se equilibran los bancos.
Para empezar, veamos la característica principal del tablero azul, a saber, el equilibrio. Hay 3 latas en la foto, cargadas a 4.15V / 4.18V / 4.08V. Como puede ver, desequilibrio. Aplicamos voltaje, la corriente de carga cae gradualmente (dispositivo inferior):


Dado que el pañuelo no tiene ningún indicador, el final del equilibrio solo se puede evaluar a simple vista. El amperímetro durante más de una hora antes del final ya marcaba cero. Para aquellos que estén interesados, aquí hay un breve video sobre cómo funciona el balanceador en esta placa:

Como resultado, los bancos están balanceados al nivel de 4.210V / 4.212V / 4.206V, lo cual es muy bueno:


Cuando se aplica un voltaje de un poco más de 12,6 V, según tengo entendido, el balanceador está inactivo y tan pronto como el voltaje en una de las latas alcanza los 4,25 V, el controlador de protección S8254AA apaga la carga:


La misma situación con el tablero rojo, el controlador de protección S8254AA apaga la carga también al nivel de 4.25V:


Ahora pasemos por el corte de carga. Descargaré, como ya se mencionó anteriormente, con el dispositivo de carga y equilibrio iCharger 208B en modo 3S con una corriente de 0.5A (para mediciones más precisas). Como realmente no quiero esperar a que se descargue toda la batería, tomé una batería descargada (en la foto verde Samson INR18650-25R).
La placa azul desconecta la carga tan pronto como el voltaje en una de las latas alcanza los 2,7 V. En la foto (sin carga->antes del apagado->fin):


Como puede ver, exactamente a 2,7 V, la placa apaga la carga (el vendedor indicó 2,8 V). Me parece que es un poco alto, sobre todo si se tiene en cuenta que en los mismos destornilladores las cargas son enormes, por tanto, y la caída de tensión es grande. Sin embargo, es deseable que tales dispositivos tengan un corte por debajo de 2.4-2.5V.
El tablero rojo, por el contrario, apaga la carga tan pronto como el voltaje en una de las latas alcanza los 2.5V. En la foto (sin carga->antes del apagado->fin):


Aquí, en general, todo es excelente, pero no hay un equilibrador.

Conclusión: mi opinión personal es que para una herramienta eléctrica, un tablero de protección regular sin balanceador (rojo) es perfecto. Tiene altas corrientes de funcionamiento, el voltaje de corte óptimo es de 2,5 V y se puede actualizar fácilmente a una configuración 4S (14,4 V/16,8 V). Creo que esta es la opción más óptima para convertir un shurika económico en litio.
Ahora para la bufanda azul. De las ventajas: la presencia de equilibrio, pero las corrientes operativas aún son pequeñas, 12A (24A) esto es un poco pequeño para un Shurik con un par de 15-25Nm, especialmente cuando el cartucho ya es casi pesado Дa и нaпряжeниe oтceчки вceгo 2,7V, a этo знaчит, чтo при cильнoй нaгрузкe чacть eмкocти бaтaрeи ocтaнeтcя нeвocтрeбoвaннoй, пocкoльку нa выcoкиx тoкax прocaдкa нaпряжeния нa бaнкax приличнaя, дa и oни рaccчитaны нa 2,5V. Es mejor usar un pañuelo azul en algunos productos caseros, pero nuevamente, esta es mi opinión personal.

Posibles esquemas de aplicación o cómo convertir la energía de Shurik en litio:

Entonces, ¿cómo puedes cambiar la potencia de tu Shurik favorito de NiCd a Li-Ion/Li-Pol? Este tema ya ha sido suficientemente manido y se han encontrado soluciones, en principio, pero me repetiré brevemente.
Para empezar, solo diré una cosa: en los shuriks económicos solo hay una placa de protección contra sobrecarga / sobredescarga / cortocircuito / alta corriente de carga (análogo de la placa roja observada). Ahí no hay equilibrio. Además, incluso en las herramientas eléctricas de marca no hay equilibrio. Lo mismo se aplica a todas las herramientas, donde hay inscripciones orgullosas "Carga en minutos 30". Sí, se cargan en media hora, pero el apagado se produce en cuanto el voltaje de una de las latas alcanza el valor nominal o funciona la placa de protección. No es difícil adivinar que los bancos no estarán completamente cargados, pero la diferencia es solo del 5-10%, por lo que no es tan importante. Lo más importante que debe recordar es que la carga con el equilibrio continúa durante al menos unas horas. Por lo tanto, surge la pregunta, ¿lo necesitas?

Entonces, la opción más común se ve así:
Cargador de red con salida estabilizada 12,6V y límite de corriente (1-2A) -> placa de protección ->
Como resultado: barato, rápido, aceptable, confiable. El balanceo varía según el estado de las latas (capacitancia y resistencia interna). Toda una opción de trabajo, pero después de un tiempo, el desequilibrio le permitirá saber sobre sí mismo en el momento del trabajo.

Opción más correcta:
Cargador de red con salida estabilizada 12,6V, limitador de corriente (1-2A) -> placa de protección con equilibrado -> 3 baterías conectadas en serie
Como resultado: caro, rápido/lento, de alta calidad, fiable. El equilibrio es normal, la capacidad de la batería es máxima

En total, intentaremos que se vea como la segunda opción, así es como puedes hacerlo:
1) Baterías Li-Ion/Li-Pol, tableros de protección y un cargador y dispositivo de balanceo especializado (iCharger, iMax). Además, deberá quitar el conector de equilibrio. Solo hay dos inconvenientes: los cargadores modelo no son baratos y no es muy conveniente mantenerlos. Ventajas: carga de alta corriente, latas de equilibrio de alta corriente
2) Baterías Li-Ion/Li-Pol, tablero de protección con balanceo, convertidor DC con limitación de corriente, PSU
3) Baterías Li-Ion/Li-Pol, placa de protección sin equilibrado (roja), convertidor DC con limitación de corriente, PSU. De las desventajas, solo que con el tiempo aparecerá un desequilibrio de latas. Para minimizar el desequilibrio, antes de alterar el shura, es necesario ajustar el voltaje a un nivel y es recomendable tomar latas de un lote.

La primera opción es adecuada solo para aquellos que tienen una memoria modelo, pero me parece que si la necesitaban, ya cambiaron su Shurik hace mucho tiempo. La segunda y tercera opción son prácticamente iguales y tienen derecho a la vida. Solo necesita elegir qué es más importante: velocidad o capacidad. Creo que la opción más óptima es la última, pero solo una vez cada pocos meses necesitas equilibrar los bancos.

Entonces, suficiente charla, pasemos a la alteración. Dado que no tengo un Shurik con baterías de NiCd, por lo tanto, sobre la alteración solo en palabras. Necesitaremos:

1) Fuente de alimentación:

Primera opción. Unidad de fuente de alimentación (PSU), al menos 14 V o más. La corriente de salida es deseable no menos de 1A (idealmente alrededor de 2-3A). Necesitaremos una fuente de alimentación de computadoras portátiles / netbooks, de cargadores (salida de más de 14V), fuentes de alimentación para cintas LED, equipos de grabación de video (DIY PSU), por ejemplo o:


- Convertidor DC/DC reductor con limitación de corriente y posibilidad de cargar litio, por ejemplo o:


- La segunda opción. Fuentes de alimentación preparadas para shurikov con limitación de corriente y salida de 12,6 V. No son baratos, como ejemplo de mi revisión del destornillador MNT:


- La tercera opción. :


2) Cuadro de protección con o sin equilibrador. Es recomendable tomar la corriente con un margen:


Si se utiliza la opción sin equilibrador, es necesario soldar el conector de equilibrado. Esto es necesario para controlar el voltaje en los bancos, es decir. para evaluar el desequilibrio. Y como comprenderá, será necesario recargar periódicamente la batería con un módulo de carga simple TP4056 si ha comenzado el desequilibrio. es decir. una vez cada varios meses, tomamos una bufanda TP4056 y cargamos a su vez todos los bancos, que, al final de la carga, tienen un voltaje inferior a 4,18V. Este módulo corta correctamente la carga a un voltaje fijo de 4.2V. Este trámite llevará una hora y media, pero los bancos estarán más o menos equilibrados.
Escrito un poco caóticamente, pero para aquellos que están en el tanque:
Después de un par de meses, ponemos a cargar la batería del destornillador. Al final de la carga, sacamos la cola de equilibrio y medimos el voltaje en los bancos. Si obtiene algo como esto: 4.20V / 4.18V / 4.19V, entonces, en principio, no es necesario equilibrar. Pero si la imagen es la siguiente: 4,20 V/4,06 V/4,14 V, entonces tomamos el módulo TP4056 y cargamos dos bancos a 4,2 V. No veo ninguna otra opción, excepto los cargadores de equilibradores especializados.

3) Baterías de alta corriente:


Anteriormente escribí un par de pequeñas reseñas sobre algunos de ellos, y. Estos son los principales modelos de baterías de iones de litio 18650 de alta corriente:
- Sanyo UR18650W2 1500mah (20A máx.)
- Sanyo UR18650RX 2000mah (20A máx.)
- Sanyo UR18650NSX 2500mah (20A máx.)
- Samsung INR18650-15L 1500mah (18A máx.)
- Samsung INR18650-20R 2000mah (22A máx.)
- Samsung INR18650-25R 2500mah (20A máx.)
- Samsung INR18650-30Q 3000mah (15A máx.)
- LG INR18650HB6 1500mah (30A máx.)
- LG INR18650HD2 2000mah (25A máx.)
- LG INR18650HD2C 2100mah (20A máx.)
- LG INR18650HE2 2500mah (20A máx.)
- LG INR18650HE4 2500mah (20A máx.)
- LG INR18650HG2 3000mah (20A máx.)
- SONY US18650VTC3 1600mah (30A máx.)
- SONY US18650VTC4 2100mah (30A máx.)
- SONY US18650VTC5 2600mah (30A máx.)

Recomiendo el Samsung INR18650-25R 2500mah (20A máx.), Samsung INR18650-30Q 3000mah (15A máx.) o LG INR18650HG2 3000mah (20A máx.), baratos y probados. En particular, no encontré otros frascos, pero mi elección personal es Samsung INR18650-30Q 3000mah. Los esquís tenían un pequeño defecto tecnológico y comenzaron a aparecer falsificaciones con baja salida de corriente. Puedo lanzar un artículo sobre cómo distinguir una falsificación del original, pero un poco más tarde, debes buscarlo.

Cómo conectar toda esta economía:


Bueno, un par de palabras sobre la conexión. Utilizamos cables trenzados de cobre de alta calidad con una sección transversal decente. Estos son husillos de bolas / PVC acústicos o convencionales de alta calidad con una sección transversal de 0,5 o 0,75 mm2 de la casa (rasgamos el aislamiento y obtenemos cables de alta calidad de diferentes colores). La longitud de los conductores de conexión debe ser mínima. Baterías, preferiblemente de un lote. Antes de conectarlos, es recomendable cargarlos a una tensión para que no se desequilibren el mayor tiempo posible. Soldar baterías no es difícil. Lo principal es tener un soldador potente (60-80W) y un fundente activo (ácido de soldadura, por ejemplo). Soldado con una explosión. Entonces, lo principal es limpiar el lugar de soldadura con alcohol o acetona. Las baterías en sí se colocan en el compartimento de la batería de latas viejas de NiCd. Es mejor tener un triángulo, de menos a más o, como dice la gente, "valt", por analogía con esto (una batería se ubicará al revés):


Por lo tanto, los cables que conectan las baterías resultarán cortos, por lo tanto, la caída del precioso voltaje bajo carga será mínima. No recomiendo usar soportes para 3-4 baterías, no están diseñados para tales corrientes. Los conductores laterales y de equilibrio no son tan importantes y pueden tener una sección transversal más pequeña. Idealmente, es mejor colocar las baterías y la placa de protección en el compartimiento de la batería, y el convertidor de CC hacia abajo por separado en la estación de acoplamiento. Los indicadores LED de carga/cargado pueden reemplazarse por los suyos y llevarse a la caja de la estación de acoplamiento. Si lo desea, puede agregar un minivoltímetro al módulo de la batería, pero esto es dinero extra, porque el voltaje total en la batería solo informará indirectamente sobre la capacidad residual. Pero si hay un deseo, por qué no. Aquí:

Ahora vamos a estimar los precios:
1) BP - de 5 a 7 dólares
2) Convertidor DC/DC - de 2 a 4 dólares
3) Tableros de protección - de 5 a 6 dólares
4) Baterías: de 9 a 12 dólares (3-4 $ cosa)

En total, un promedio de $15-20 por una nueva versión (con descuentos/cupones), o $25 sin ellos.

Beneficios:
Anteriormente he mencionado las ventajas de las fuentes de alimentación de litio (Li-Ion/Li-Pol) sobre las de níquel (NiCd). En nuestro caso, una comparación cara a cara es una batería Shurik típica de baterías de NiCd versus litio:
+ alta densidad de energía. Una batería típica de níquel 12S 14.4V 1300mah tiene una energía almacenada de 14.4 * 1.3 = 18.72Wh, y una batería de litio 4S 18650 14.4V 3000mah - 10.8 * 3 = 43.2Wh
+ sin efecto memoria, es decir puedes cargarlos en cualquier momento sin esperar a que se descarguen por completo
+ menores dimensiones y peso con los mismos parámetros con NiCd
+ tiempo de carga rápido (sin miedo a las altas corrientes de carga) e indicación clara
+ baja autodescarga

De las desventajas de Li-Ion, solo:
- baja resistencia a las heladas de las baterías (miedo a las temperaturas negativas)
- requiere el equilibrio de las latas durante la carga y la presencia de protección contra la sobredescarga
Como puede ver, las ventajas del litio son obvias, por lo que a menudo tiene sentido cambiar la fuente de alimentación ...

Conclusión: Los pañuelos reseñados no están mal, deberían ser aptos para cualquier tarea. Si tuviera un Shurik en bancos de NiCd, elegiría un pañuelo rojo para modificarlo, :-)...

El producto fue proporcionado para escribir una reseña por parte de la tienda. La revisión se publica de acuerdo con la cláusula 18 de las Reglas del sitio.

Muchos artesanos en el servicio tienen un destornillador inalámbrico. Con el tiempo, la batería se degrada y retiene la carga cada vez menos. El desgaste de la batería tiene un gran impacto en la vida útil de la batería. La recarga constante no ayuda. En esta situación, ayuda "reempaquetar" la batería con los mismos elementos. Los elementos más utilizados en las baterías de destornilladores son del tipo de tamaño "SC". Pero lo más valioso para un maestro es una reparación de bricolaje.
Rehagamos un destornillador con una batería de 14,4 voltios. Los destornilladores a menudo usan un motor para una amplia gama de voltajes de suministro. Entonces, en este caso, solo se pueden usar tres celdas de iones de litio del formato 18650. No usaré tableros de control. La descarga de elementos será visible en la obra. Tan pronto como el tornillo autorroscante no gire, por ejemplo, es hora de cargarlo.

Convertir un destornillador a Li-ion sin una placa BMS

Durante mucho tiempo no hubo revisión de la conversión de un destornillador a litio :)
La revisión se centra en la placa BMS principal, pero habrá enlaces a algunas otras pequeñas cosas involucradas en la transferencia de mi viejo destornillador a baterías de litio 18650.
En resumen, puede tomar esta placa, después de un poco de acabado, funciona con bastante normalidad en un destornillador.
PD: mucho texto, imágenes sin spoilers.

PD La revisión es casi aniversario en el sitio: el 58000, según la barra de direcciones del navegador;)

Por qué todo esto

Bueno, ahora lo principal :)

• Modelo: 548604
• Apagado por sobrecarga de voltaje: 4,28+ 0,05 V (por celda)
• Recuperación después del apagado por sobrecarga en voltaje: 4.095-4.195V (por celda)
• Apagado por sobredescarga a voltaje: 2.55±0.08 (por celda)
• Desactivar retraso de sobrecarga: 0,1 s
• Rango de temperatura: -30-80
• Retardo de disparo por cortocircuito: 100ms
• Retardo de disparo por sobrecorriente: 500ms
• Corriente de equilibrio de celda: 60mA
• Corriente de trabajo: 30A
• Corriente máxima (funcionamiento de protección): 60A
• Operación de protección contra cortocircuitos: autorreparación después de la desconexión de la carga
• Dimensiones: 45x56mm
• Funciones principales: protección contra sobrecarga, protección contra sobredescarga, protección contra cortocircuitos, protección contra sobrecorriente, equilibrio.

Todos los componentes de la placa se colocan en un lado:

El segundo lado está en blanco y cubierto con una máscara blanca:

La parte responsable del equilibrio al cargar:

Esta parte es responsable de proteger las celdas contra la sobrecarga/sobredescarga, y también es responsable de la protección general contra cortocircuitos:

Mosfets:

Ensamblado cuidadosamente, no hay rayas francas de flujo, la vista es bastante decente. El kit incluía una cola con un conector, se conectó inmediatamente a la placa. La longitud de los cables en este conector es de unos 20-25 cm. Lamentablemente, no le tomé una foto de inmediato.

Qué más pedí específicamente para esta alteración:
baterias -
Tiras de níquel para soldar baterías: (sí, sé que se puede soldar con cables, pero las tiras ocuparán menos espacio y quedarán más estéticamente agradables :)) Sí, e inicialmente incluso quería ensamblar soldadura por resistencia (no solo para esta alteración, por supuesto), y por eso pedí tiras, pero ganó la pereza y tuve que soldar.

Habiendo elegido un día libre (más precisamente, descartando descaradamente todos los demás casos), asumí la alteración. Para empezar, desmantelé la batería con baterías chinas muertas, tiré las baterías y medí cuidadosamente el espacio interior. Luego me senté a dibujar un soporte de batería y tableros en un editor 3D. También había que dibujar el tablero (sin detalles) para poder probar todo montado. Resultó algo como esto:


Como estaba previsto, el tablero se une desde arriba, con un lado en las ranuras, el segundo lado se sujeta con una superposición, el tablero se encuentra en el medio en un plano sobresaliente para que no se doble cuando se presiona. El soporte en sí está hecho de tal tamaño que se asienta firmemente dentro de la caja de la batería y no cuelga por ahí.
Al principio pensé en hacer contactos de resorte para baterías, pero abandoné esta idea. Para corrientes altas, esta no es la mejor opción, por lo que dejé recortes para tiras de níquel en el soporte, con las que se soldarán las baterías. También dejé recortes verticales para los cables que deberían ir desde las conexiones entre los frascos fuera de la tapa.
Lo configuré para que se imprimiera en una impresora 3D ABS y después de unas horas todo estaba listo :)


Decidí no confiar en los tornillos al atornillar todo y fusioné estas tuercas M2.5 en el cuerpo:


Tómalo aquí -
Gran producto para este tipo de uso. Derretido lentamente con un soldador. Para evitar que el plástico se atasque en el interior cuando se funde en agujeros ciegos, atornillé un perno de una longitud adecuada en esta tuerca y calenté su tapa con una punta de soldador con una gota grande de estaño para una mejor transferencia de calor. Los orificios en el plástico para estas tuercas se dejan un poco más pequeños (entre 0,1 y 0,2 mm) que el diámetro de la parte externa lisa (media) de la tuerca. Se sujetan muy bien, puedes atornillar y desatornillar los pernos tanto como quieras y no ser particularmente tímido con la fuerza de apriete.

Para poder controlar por jarra y, si es necesario, cargar con balanceo externo, en la pared posterior de la batería sobresaldrá un conector de 5 pines, para lo cual rápidamente me puse una bufanda y la hice en la máquina:




El titular proporciona una plataforma para esta bufanda.

Como ya escribí, soldé las baterías con tiras de níquel. Por desgracia, este método no está exento de inconvenientes, y una de las baterías estaba tan indignada por tal tratamiento que dejó solo 0,2 voltios en sus contactos. Tuve que soldarlo y soldar otro, ya que los saqué con margen. De lo contrario, no hubo dificultades. Con la ayuda de ácido, estañamos los contactos de la batería y las tiras de níquel cortadas a la longitud deseada, luego limpiamos cuidadosamente todo lo estañado y alrededor con algodón y alcohol (pero también es posible con agua) y soldamos. El soldador debe ser potente y capaz de reaccionar muy rápidamente al enfriamiento de la punta, o simplemente tener una punta maciza que no se enfríe instantáneamente al entrar en contacto con una pieza maciza de hierro.
Muy importante: durante la soldadura y durante todas las operaciones posteriores con una batería soldada, ¡debe tener mucho cuidado de no cerrar los contactos de la batería! Además, como se señaló en los comentarios. ybxtuj, es muy deseable soldarlos descargados, y estoy absolutamente de acuerdo con él, por lo que las consecuencias serán más fáciles si algo aún se cierra. Un cortocircuito de una batería de este tipo, incluso descargada, puede provocar grandes problemas.
Soldé cables a las tres conexiones intermedias entre las baterías: irán al conector de la placa BMS para controlar los bancos y al conector externo. De cara al futuro, quiero decir que hice un poco de trabajo adicional con estos cables: no pueden conectarse al conector de la placa, sino soldarse a los pines correspondientes B1, B2 y B3. Estos pines en la placa misma están conectados a los pines del conector.

Por cierto, utilicé cables con aislamiento de silicona en todas partes: no reaccionan al calor en absoluto y son muy flexibles. Compré varias secciones en Ebee, pero no recuerdo el enlace exacto ... Me gustan mucho, pero hay un inconveniente: el aislamiento de silicona no es muy resistente mecánicamente y se daña fácilmente con objetos afilados.

Probé las baterías y la placa en el soporte, todo es excelente:

Me probé una bufanda con un conector, corté un agujero para el conector en la caja de la batería con una dremel... y perdí la altura, tomé el tamaño del plano equivocado. Resultó una brecha decente como esta:

Ahora queda por soldar todo junto.
Soldé la cola que venía con el kit a mi bufanda, cortándola a la longitud deseada:


También soldé los cables de las conexiones interbancarias allí. Aunque, como ya escribí, era posible soldarlos a los contactos correspondientes de la placa BMS, pero también hay un inconveniente: para sacar las baterías, necesitará soldar no solo más y menos del BMS , pero también tres cables más, y ahora solo puede sacar el conector.
Tuve que jugar un poco con los contactos de la batería: en la versión nativa, la parte de plástico (que sostiene los contactos) dentro de la pata de la batería está presionada por una batería que se encuentra justo debajo, y ahora tenía que pensar cómo arreglar esta parte, para no quedar apretado. Aquí está ese detalle:


Al final, tomó un trozo de silicona (que sobró de verter algo de forma), cortó un trozo aproximadamente adecuado y lo insertó en la pierna, presionando esa parte. Al mismo tiempo, la misma pieza de silicona presiona el soporte con el tablero, no se colgará nada.
Por si acaso, coloqué cinta aislante Kapton sobre los contactos, agarré los cables con varios mocos y gotas de adhesivo termofusible para que no se metieran entre las mitades de la caja durante su montaje.

Carga y equilibrio

Y ahora sobre el rastrillo

Y decidí intentar llegar a la raíz del problema.

Descarté las suposiciones de que la protección de sobrecarga se activa en las corrientes de entrada, ya que incluso sin una derivación, nada cambió.
Pero aún así miré con un osciloscopio una derivación casera de 0,077 ohmios entre las baterías y la placa: sí, PWM es visible, picos de consumo agudos con una frecuencia de aproximadamente 4 kHz, 10-15 ms después del inicio de los picos, la placa corta la carga. Pero estos picos mostraron menos de 15 amperios (basado en la resistencia de la derivación), por lo que definitivamente no es una sobrecarga de corriente (como resultó más tarde, esto no es del todo cierto). Sí, y una resistencia cerámica de 1 ohm no provocó un apagado, pero la corriente también está por debajo de los 15 amperios.
Había otra opción para una reducción a corto plazo en los bancos al inicio, a partir de la cual se activa la protección contra sobredescarga, y subí para ver qué sucedía en los bancos. Bueno, sí, el horror está sucediendo allí: una caída máxima de hasta 2,3 voltios en todos los bancos, pero es muy breve: menos de un milisegundo, mientras que la placa promete esperar cien milisegundos antes de activar la protección contra sobredescarga. “Los chinos indicaron milisegundos chinos”, pensé, y subí para mirar el circuito de control de voltaje de las latas. Resultó que tiene filtros RC que suavizan los cambios bruscos (R=100 Om, C=3.3 uF). Después de estos filtros, ya en la entrada de los microcircuitos que controlan los bancos, la reducción fue menor, solo hasta 2,8 voltios. Por cierto, aquí está la hoja de datos de los microcircuitos de control de latas en esta placa DW01B:
Según la hoja de datos, el tiempo de respuesta a la sobredescarga también es considerable: de 40 a 100 ms, lo que no encaja en la imagen. Pero bueno, no hay nada más que sugerir, así que cambiaré las resistencias en los filtros RC de 100 Ohm a 1 kOhm. Esto mejoró radicalmente la imagen a la entrada de los microcircuitos, no hubo más caídas de menos de 3,2 voltios. Pero el comportamiento del destornillador no cambió en absoluto, un comienzo ligeramente más agudo, y se taponó.
"Vamos con un simple movimiento lógico" ©. Solo estos microcircuitos DW01B, que controlan todos los parámetros de descarga, pueden cortar la carga. Y miré las salidas de control de los cuatro microcircuitos con un osciloscopio. Los cuatro microcircuitos no intentan apagar la carga cuando se enciende el destornillador. Y desde las puertas de los mosfets, el voltaje de control desaparece. O el místico o el chino jodieron algo en un circuito simple, que debería estar entre microcircuitos y mosfets.
Y comencé a aplicar ingeniería inversa a esta parte del tablero. Con obscenidades y corriendo del microscopio a la computadora.

Esto es lo que surgió como resultado:


En el rectángulo verde están las propias baterías. En azul: las teclas de las salidas de los microcircuitos de protección, tampoco nada interesante, en una situación normal, sus salidas a R2, R10 simplemente "cuelan en el aire". La parte más interesante está en el cuadrado rojo, ahí es donde resultó que el perro hurgó. Dibujé mosfets uno a la vez por simplicidad, el izquierdo es responsable de la descarga en la carga, el derecho de la carga.
Según tengo entendido, el motivo del apagado está en la resistencia R6. A través de él, se organiza una protección de "hierro" contra la sobrecarga de corriente debido a la caída de voltaje en el propio mosfet. Además, esta protección funciona como un disparador: tan pronto como el voltaje en la base de VT1 comienza a aumentar, comienza a reducir el voltaje en la puerta de VT4, desde donde comienza a reducir la conductividad, la caída de voltaje aumenta, lo que conduce a un aumento aún mayor en el voltaje en la base de VT1 y fue una avalancha de un proceso que condujo a la apertura total de VT1 y, en consecuencia, al cierre de VT4. No sé por qué sucede esto al encender el destornillador, cuando los picos de corriente no alcanzan ni siquiera los 15A, mientras que una carga constante de 15A funciona. Quizás la capacitancia de los elementos del circuito o la inductancia de la carga desempeñen un papel aquí.
Para probar, primero hice una simulación de esta parte del circuito:


Y esto es lo que obtuve como resultado de su trabajo:


En el eje X - tiempo en milisegundos, en el Y - voltaje en voltios.
En el gráfico inferior, la carga está encendida (no puede mirar los números a lo largo de Y, son condicionales, solo arriba, la carga está encendida, abajo, apagada). La carga es una resistencia de 1 ohm.
En el gráfico superior, el rojo es la corriente de carga, el azul es el voltaje en la puerta mosfet. Como puede ver, el voltaje de la puerta (azul) disminuye con cada pulso de corriente de carga y finalmente cae a cero, lo que significa que la carga se apaga. Y no se recupera incluso cuando la carga deja de intentar consumir algo (después de 2 milisegundos). Y aunque aquí se usan otros mosfets con diferentes parámetros, la imagen es la misma que en la placa BMS: un intento de iniciarse y apagarse en cuestión de milisegundos.
Bueno, tomemos esto como una hipótesis de trabajo y, armados con nuevos conocimientos, intentemos descifrar esta pieza de ciencia china :)
Aquí hay dos opciones:
1. Ponga un pequeño condensador en paralelo con la resistencia R1, esto es:


Condensador 0.1 microfaradio, según la simulación es posible y menos, hasta 1 nf.
El resultado de la simulación es el siguiente:


2. Retire la resistencia R6 por completo:


Resultado de la simulación de esta opción:

Probé ambas opciones, ambas funcionan. En la segunda opción, el destornillador no se apaga bajo ninguna circunstancia: arranque, bloqueo de rotación, giros (o se esfuerza). Pero de alguna manera no es tan fácil vivir con la protección deshabilitada, aunque todavía existe protección contra cortocircuitos en los microcircuitos.
Con la primera opción, el destornillador arranca con confianza con cualquier presión. Pude lograr un apagado solo cuando lo encendí a segunda velocidad (alta para taladrar) con un mandril bloqueado. Pero incluso entonces tira bastante fuerte antes de apagarse. A la primera velocidad, no pude sacarlo. Dejé esta opción para mí, me conviene completamente.

Incluso hay espacios vacíos para componentes en la placa, y uno de ellos parece estar especialmente diseñado para este condensador. Está calculado para el tamaño de SMD 0603, aquí soldé 0.1 microfaradios (encerrado en un círculo rojo):

TOTAL

PD: maldita sea, rehice el destornillador en menos tiempo del que escribí esta reseña :)
ZZY: quizás mis compañeros, más experimentados en circuitos de potencia y analógicos, me corrijan en algo, yo mismo soy digital y percibo un deck analógico a través de un muñón :)