Как переделать кислотно-свинцовый аккумулятор 12 В в литий-ионный
Кислотно-свинцовые батареи не столь емки и долговечны как этого бы хотелось. Один из плюсов их применения в мототехнике это работа при низких температурах. Но обычно скутеры и мопеды, где применяются подобные АКБ в зимнее время и не эксплуатируются. Поэтому, при выходе из строя вашего кислотного АКБ его запросто можно переделать на литий-ионный повышенной емкости.
Понадобится
- 4 Аккумулятора 3,7 В серии 26650 — http://ali.pub/4j01k6
- Балансный контроллер заряда 4S — http://alii.pub/5mubpk
- Медный многожильный провод сечением 6-10 кв. мм.
- Припой трубчатый с канифолью.
Переделка кислотного аккумулятора в литий-ионный своими руками
Вскрываем верхнюю крышку аккумулятора при помощи отвертки.
Убираем все газоотводные колпачки. Корпус обычно сварен из двух пластиковых половин. По шву распиливаем АКБ ножовкой.
Длаее, очень аккуратно, не прикасаясь руками и работая в защитных очках, удаляем все содержимое из секций.
Утилизируем их соответствующим образом. Корпус вымоем с моющим средством. Срежем все перегородки кроме последней. В ней будет располагаться контроллер зарядки. Это очень удобно, что батареи будут отделены перегородкой от электроники.
Размещаем 4 батареи, проверяя как они встанут на месте.
Чтобы все вошло пришлось вырезать в крышке паз. Он все равно будет закрываться заглушкой.
Берем контроллер зарядки на 30А для 4 аккумуляторов.
Он полностью будет контролировать не только зарядку каждого АКБ, но и разрядку. Схема включения такова:
Батареи соединяем последовательно.
Общий вывод на толстых проводах.
Делаем отводы от каждого соединения батарей и припаиваем к контроллеру.
От контроллера припаиваем выводы.
Устанавливаем батареи в корпус. Контроллер помещаем в отдельный отсек. Припаиваем провода к клеммам АКБ.
Закрываем крышку, фиксируем суперклеем.
Ставим заглушку наместо.
Проверяем выходное напряжение — 12,8 В.
Заряжаем до полной емкости.
Устанавливаем на скутер.
Все отлично работает.
Двигатель запускается, вся электроника в порядке.
Емкость АКБ до переделки была 4 А/ч. Сейчас же при использовании литиевых аккумуляторов емкость возросла до 5 А/ч.
Смотрите видео
Источник
ЛИТИЕВЫЙ АКБ ВМЕСТО СВИНЦОВОГО 12 В
Многие используют в составе некоторых устройств популярный свинцово-кислотный аккумулятор 12 В 7,2 Ач. Эту батарею можно найти во многих устройствах, от детских электромобилей до ИБП, или системах поддержки напряжения важных устройств, в случае сбоя питания. Почему он так популярен? Цена — это его главное преимущество и, наверное, единственное.
Свинцово-кислотный аккумулятор был изобретен в 1850 году. Все последующие модификации, улучшения, дополнения и изменения, как правило не меняют химический состав вырабатывающий электрическую энергию. Аккумуляторы этого типа обычно называются кислотными, AGM, гелевыми — это все те же свинцово-кислотные аккумуляторы, которые имеют больше недостатков, чем преимуществ. Такая батарея любит всегда подзаряжаться, не любит разряжаться, имеет очень плохое отношение веса к накопленной энергии, после разряда очень быстро происходит сульфатация или повреждение пластин. Её жизнь довольно коротка, около 4-7 лет, количество рабочих циклов составляет всего 200-400 (есть производители которые дают 1000, но это выдумка).
Хуже всего в такой батарее непредсказуемость, то есть вы никогда не уверены, когда она откажется держать ток. При работе с такими устройствами как ИБП, (а иногда от надежности устройства могут зависеть жизни людей — медицинское оборудование) производители требуют замены, например, каждые 4 года, на всякий случай, независимо от состояния батареи.
Технический прогресс делает свое дело и уже выпускаются новые и лучшие АКБ. Имея аккумуляторы LiFePO4, решено было использовать их для создания батареи, которая совместима с типичными размерами 12 В 7,2 Ач (151 х 65 х 92 мм) и должна быть намного лучше по параметрам. Выбраны цилиндрические батареи LiFePO4 с размерами 32 х 70 мм, заявленная производителем емкость 7000 мА/ч и ток разряда 35 А.
Такой размер вмещает 8 штук этих батарей. Одна батарея LiFePO4 генерирует номинальное напряжение 3,2 В, что при подключении в сборке по 4 дает 12,8 В. Это напряжение аналогично напряжению свинцово-кислотного аккумулятора 12,6 В. Для создания батареи было выбрано 8 штук, которые объединены в 2 параллельных элемента по 4. Оригинальные провода были слишком тонкими, поэтому были укорочены настолько, насколько это возможно.
Конечно сборка требует использования электроники для управления зарядкой и разрядкой, обычно называемой BMS. BMS должна быть со схемой балансировки (выравнивание напряжения ячеек). Все что остаётся, это соединить правильно элементы.
Испытания нового аккумулятора
Теперь испытания. Нагрузка составляет 4 галогенные лампы мощностью 50 Вт, что дало более 210 Вт. Результаты проверки на графике далее. Min — это минуты. Разрядный ток — 1,5С.
График напряжение / время
Даже если предположить, что заявленная долговечность составляет 2000 циклов по паспорту, аккумулятор прослужит долгие годы.
Расходы на переделку АКБ
А теперь расходы. Свинцово-кислотная батарея стоит всего 1000 рублей, а хорошая — более 2000. Использованные тут литиевые батареи составили 2000 руб. BMS 300 руб. Все остальные мелочи для сборки ещё 200, всего это 3000 рублей. То есть не особо и дороже — зато выигрыш по характеристикам очевиден.
Зарядка проводится током 1-2 А, что совсем не приводит к нагреву элементов, лишь когда они разряжаются током 15 А, то через 30 минут слегка нагреваются.
Переделанный АКБ можно использовать везде, где стояли изначально свинцово-кислотные, возможно нужно будет только изменить зарядное устройство.
Форум по обсуждению материала ЛИТИЕВЫЙ АКБ ВМЕСТО СВИНЦОВОГО 12 В
Тонкомпенсированный регулятор громкости с адаптацией к регулятору тембра — теория и практика.
Модуль драйвера BLDC двигателя жесткого диска — принципиальные электрические схемы включения и обзор готовых блоков.
Электромагнитное реле — теория и практика применения. Обозначение, виды, основные параметры и правила эксплуатации.
Источник
Переделка 12В шуруповерта с Ni-Cd на Li-ion аккумуляторы
Аккумуляторный инструмент мобильнее и удобнее в использовании по сравнению со своими сетевыми собратьями. Но не надо забывать и о существенном недостатке аккумуляторного инструмента, это как вы сами понимаете недолговечность батарей питания. Покупать отдельно новые аккумуляторы сопоставимо по цене с приобретением нового инструмента.
После четырех лет службы мой первый шуруповерт, а точнее батареи стали терять емкость. Для начала я из двух батарей собрал одну выбрав рабочие «банки», но и этой модернизации хватило ненадолго. Переделывал свой шуруповерт на сетевой — оказалось очень неудобно. Пришлось, купить такой же, но новый 12 вольтовый «Интерскол ДА-12ЭР». Батареи в новом шуруповерте прослужили еще меньше. В итоге два исправных шуруповерта и не одной рабочей батареи.
На просторах интернета много пишут, как решить данную проблему. Предлагается переделать отслужившие свой срок Ni-Cd батареи на Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650. На первый взгляд ничего сложного в этом нет. Удаляешь из корпуса старые Ni-Cd батареи и устанавливаешь новые Li-ion. Но оказалось не все так просто. Ниже описано, на что следует обратить внимание при модернизации аккумуляторного инструмента.
Начну с литий ионных аккумуляторов 18650. Приобретались на AliExpress .
Номинальное напряжение элементов 18650 — 3,7 В. По заявлению продавца емкость 2600мАч, маркировка ICR18650 26F, габариты 18 на 65 мм.
Преимущества Li-ion батарей перед Ni-Cd — меньшие габариты и вес, при большей емкости, а так же отсутствие так называемого «эффекта памяти». Но у литий ионных батарей есть серьезные недостатки, а именно:
1. Отрицательные температуры резко снижают емкость, что не скажешь про никель кадмиевые батареи. Отсюда вывод – если инструмент часто используется при отрицательных температурах, то замена на Li-ion не решит проблему.
2. Разряд ниже 2,9 — 2,5В и перезаряд выше 4,2В может быть критичным, возможен полный выход из строя. Следовательно, нужна BMS плата для контроля заряда и разряда, если ее не установить, то новые элементы питания быстро выйдут из строя.
В интернете в основном описывают, как переделать 14 вольтовый шуруповерт – он идеально подходит для модернизации. При последовательном соединении четырех элементов 18650 и номинальном напряжении 3,7В. получаем 14,8В. – как раз, что надо, даже при полной зарядке плюс еще 2В это не страшно для электродвигателя. А как быть с 12В инструментом. Возможны два варианта, установить 3 или 4 элемента 18650, если три то вроде бы маловато, особенно при частичном разряде, а если четыре – многовато. Я выбрал четыре и на мой взгляд сделал правильный выбор.
Это так называемая плата контроля заряда, разряда батареи, конкретно в моем случае CF-4S30A-A. Как видно из маркировки рассчитана она для батареи из четырех «банок» 18650 и ток разряда до 30А. Еще в нее встроен так называемый «балансир», который контролирует заряд каждого элемента отдельно и исключает неравномерную зарядку. Для правильной работы платы аккумуляторы для сборки берутся одной емкости и желательно из одной партии.
Вообще в продаже есть великое множество BMS плат с разными характеристиками. На ток ниже 30А брать не советую – плата постоянно будет уходить в защиту и для восстановления работы на некоторые платы нужно кратковременно подать зарядный ток, а для этого нужно вынуть аккумулятор и подключить к зарядному устройству. На плате, которую мы рассматриваем, такого недостатка нет, просто отпускаешь курок шуруповерта и при отсутствии токов короткого замыкания плата включится сама.
Для зарядки переделанного аккумулятора прекрасно подошло родное универсальное зарядное устройство. В последние годы «Интерскол» стал комплектовать свой инструмент универсальными ЗУ.
На фото видно, до какого напряжения BMS плата заряжает мою батарею совместно со штатным зарядным устройством. Напряжение на аккумуляторе после зарядки 14,95В немного выше нужного для 12 вольтового шуруповерта, но это скорее даже лучше. Мой старый шуруповерт стал резвее и мощнее, а опасения что он перегорит, после четырех месяцев использования постепенно развеялись. Вот вроде бы и все основные нюансы, можно приступать к переделке.
Разбираем старую батарею.
Выпаиваем старые банки и оставляем клеммы вместе с термодатчиком. Если удалить и датчик, то при использовании штатного ЗУ оно не включится.
Согласно схеме на фото, спаиваем 18650 элементы в одну батарею. Перемычки между «банками» должны быть выполнены толстым проводом минимум 2,5кв. мм, так как токи при работе шуруповерта большие, а при маленьком сечении резко упадет мощность инструмента. В сети пишут, что паять Li-ion аккумуляторы нельзя так как они боятся перегрева, и рекомендуют соединять при помощи точечной сварки. Паять можно только нужен паяльник по мощней не менее 60 ватт. Самое главное паять надо быстро, чтоб не перегреть сам элемент.
Должно получиться примерно так, чтобы вошло в корпус аккумулятора.
От платы до клеммы провода должны быть гибкие, как можно короче и сечение минимум 2,5 кв. мм.
Всю схему аккуратно помещаем в корпус и фиксируем любым уплотнителем, для предотвращения повреждения деталей.
Для фиксации клеммы просто поместил ее на место и расклинил деревянными клиньями. Осталось только собрать корпус.
Вес стандартного Ni-Cd аккумулятора как видно 558 грамм.
Вес переделанного аккумулятора 376 грамм, следовательно, инструмент стал легче на 182 грамма. В заключении хочу сказать, что данная переделка того стоит. Шуруповерт стал мощнее и заряда хватает намного дольше, чем с родным аккумулятором. Переделывайте, не пожалеете!
Источник