Как заряжать и хранить аккумулятор шуруповерта

Шуруповерт – это один из наиболее востребованных в домашней и профессиональной деятельности электроинструментов. Он позволяет не только закручивать и выкручивать различные виды крепежей, но и выполнять сверление отверстий. По способу питания устройства делятся на сетевые и аккумуляторные. Модели с батареями практически не уступают своей производительностью инструментам, работающим от сети 220 V. При этом с их помощью можно выполнять рабочие операции в автономном режиме. Удобным также является то, что питающий шнур не ограничивает движение. Но следует правильно заряжать и хранить аккумулятор шуруповерта, чтобы он прослужил долго. Многие проблемы с батарейным блоком можно устранить самостоятельно, воспользовавшись для выявления причины неисправности мультиметром.

Устройство аккумулятора шуруповерта

Аккумулятор – это источник энергии для беспроводных моделей шуруповертов. За счет протекания физико-химических процессов (электролиза) данный элемент накапливает электроэнергию, а затем выдает на соответствующих своих выходах постоянное напряжение нужной величины. Напряжение и емкость являются основными параметрами любого накопителя. Первое показывает разность потенциалов между катодом и анодом батареи. Напряжение измеряется в вольтах. Емкость определяет величину выдаваемого за 1 час аккумуляторной батареей тока, поэтому измеряется данный параметр в ампер-часах.

У разных моделей аккумуляторный блок (АКБ) выглядит и устроен сходным образом. Он состоит из следующих конструктивных элементов:

• корпуса с расположенными на нем контактами;
• питающих элементов (батарей);
• цепи датчика температуры (термистора), выполняющего функцию защиты блока от перегрева (диапазон составляет от 50 до 600 градусов).

Термисторами оснащаются не все модели. Корпус обычно представляет собой коробку из пластика, состоящую из двух частей. У него внутри размещаются, в основном, около 10 батарей, а иногда их количество больше. При этом элементы питания соединяются друг с другом в цепочку. Свободные клеммы крайних банок подсоединяются к расположенным на корпусе контактам, предназначенным для питания электродвигателя инструмента и подключения к зарядному оборудованию. Выходное напряжение АКБ определяется путем суммирования данного параметра всех соединенных в единую цепь батарей.

На корпусе АКБ расположены 4 контакта:

• 2 силовых («+», «-»), предназначенных для зарядки и разрядки;
• один управляющий верхний, связанный с термистором;
• один контакт, используемый для зарядки от специальных станций, которые способны выравнивать величину заряда у всех элементов питания, имеющихся в составе блока.

По виду элементов питания аккумуляторные накопители разделяют на такие типы:

• никель-металлогидридные (обозначаются – NiMh) с выходным напряжением 1,2 V;
• никель-кадмиевые (маркируются NiCd) на выходе выдают также 1,2 V;
• литий-ионные (обозначаемые символами Li-Ion), у которых напряжение зависит от числа питающих элементов в АКБ и может быть в диапазоне 1,2-3,6 V.

У литий-ионных аккумуляторов имеется управляющая плата. При этом специальный контроллер следит за работой элементов питания.

Отдельная батарея состоит из следующих конструктивных элементов:

• положительного и отрицательного контактов;
• электрода с положительным зарядом;
• внешнего покрытия корпуса;
• электролита;
• отрицательного электрода.

Наибольшее распространение получили никель-кадмиевые накопители энергии из-за доступной цены, компактных размеров и большой величины емкости. Их можно перезаряжать более 1 тысячи раз.

Общие правила зарядки АКБ

Чтобы правильно заряжать аккумулятор шуруповерта, должен быть обеспечен определенный внешний температурный режим. Оптимальной считается температура воздуха от 10 до 40 градусов. Нежелательным моментом является возможный перегрев блока батарей во время накопления заряда. Чтобы избежать возможных негативных последствий такого явления, необходимо аккумулятор отсоединять для охлаждения от зарядного устройства.

Не рекомендуется после того, как батареи наберут полную емкость, оставлять их в отключенном зарядном устройстве или вставлять в шуруповерт, который затем не будет использоваться, лучше укладывать в кейс из-под инструмента.

Аккумуляторные блоки, которые длительный период времени не используются, рекомендуется один раз в течение месяца подзаряжать.

Рекомендуемое время зарядки АКБ составляет от 30 минут до 7 часов и зависит от ее типа. Для конкретной модели электроинструмента оно указывается в эксплуатационной инструкции. Эти указания следует точно выполнять, чтобы изделие прослужило долго. Большинство зарядных устройств оснащены индикаторами, показывающими, на каком этапе находится процесс. В таких случаях по загоранию светодиодов определенного цвета не составляет труда определить, сколько точно нужно заряжать элементы питания. После достижения полного уровня емкости нужно сразу прекратить процесс.

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.

Если первоначальную зарядку аккумуляторов никель-кадмиевого и никель-металлогидридного типов выполнять не правильным образом, то постепенно будет уменьшаться емкость их батарей.

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.

Способы зарядки без использования специального зарядного устройства

Когда стандартное зарядное устройство отсутствует или просто поломалось, можно обойтись и без него. Умельцы придумали разные способы пополнения аккумуляторного заряда от разных источников. Чтобы зарядить аккумулятор шуруповерта без зарядного устройства обычного образца, можно воспользоваться:

• автомобильной зарядкой;
• зарядным устройством универсального типа;
• внешними источниками электроэнергии.

Оптимальным вариантом автомобильной зарядки выступает устройство с возможностью регулирования величины напряжения и силы тока. Главное в таких случаях – это избегнуть перезарядки. Для этого зарядный ток устанавливают в таких пределах, чтобы процесс шел от 0,5 до 0,1 А*ч в зависимости от величины общей емкости. Например, если она составляет 1,3 А*ч, то сила тока должна быть от 650 до 130 мА.

Когда токовые величины слишком большие, а меньшие выставить регулятором нельзя, применяют дополнительное сопротивление, например, автомобильную лампу. Ее подсоединяют последовательно к блоку батарей.

Универсальные зарядки удобны на практике. У них много дополнительных настроек, позволяющих оптимальным образом подобрать подходящие токовые параметры для подзарядки аккумуляторов от разных электроинструментов.

Внешние источники электроэнергии применяют в основном для изношенных шуруповертов, для которых нецелесообразно с экономической точки зрения приобретать новые АКБ. В таких случаях электроинструмент модернизируют определенным образом, при этом разрабатывается соответствующая схема соединений. Примером может служить переделанная USB-зарядка, дополнительно оснащенная предохранителем.

Рекомендации по хранению аккумуляторных батарей

Хранить аккумуляторные батареи любого типа рекомендуется, отсоединив от шуруповерта. Каждая разновидность АКБ также имеет свои особенности в этом плане:

• никель-кадмиевые элементы питания нужно перед хранением разрядить до такой степени, чтобы шуруповерт работал не на всю свою мощность;
• никель-металлогидридные батареи рекомендуется держать полностью заряженными, но все же допускается небольшая их разрядка;
• перед тем, как положить на хранение аккумулятор литий-ионного типа, его также требуется разрядить, но только наполовину.

После долгого периода хранения никель-металлогидридные элементы питания, способные без потери емкости выдерживать от 200 до 300 циклов перезарядки, необходимо в течение суток подзаряжать. Блоки данного типа отличаются значительным параметром саморазрядки.

Как уже было сказано выше, литий-ионные питающие элементы лишены «эффекта памяти». Они обладают большой емкостью и наиболее низким показателем саморазрядки. Пополнять их заряд можно в любой момент, несмотря на степень разрядки.

Разряжать Li-Ion аккумуляторы полностью не следует, потому что это может вызвать отключение встроенной электронной системы защиты от повышения температуры либо напряжения.

Чтобы достичь 50 % зарядки, необходимой для правильного хранения, литий-ионные батареи нужно заряжать с практически нулевого уровня на протяжении периода, составляющего около 65 % от времени, которое требуется для набора полной емкости.

Соблюдение простейших рекомендаций по хранению и зарядке аккумуляторных блоков разных типов позволит выработать весь ресурс элементов питания, заложенный в них производителями.

Проверка состояния аккумулятора мультиметром

Не всегда, когда аккумулятор быстро садится или вообще не функционирует, необходимо покупать новый или нести блок к специалистам сервисного центра. Причину неисправности сможет самостоятельно найти во многих случаях даже неопытный электрик, ознакомившись с алгоритмом поиска. Для этого понадобится воспользоваться мультиметром либо аналогичными ему по измерительным возможностям приборами. Кроме данного устройства, потребуются также следующие инструменты:

• отвертка;
• паяльник с набором для пайки;
• нож;
• плоскогубцы.

Чтобы точно установить причину неполадок АКБ, необходимо выяснить работоспособность каждого отдельного питающего элемента. Но сначала рекомендуется проверить зарядное устройство. С помощью мультиметра это делают таким образом:

• включают прибор;
• устанавливают переключатель измеряемых величин мультиметра на постоянное напряжение;
• устанавливают щупы в соответствующие гнезда мультиметра и прикасаются ими к контактам («+» и «-») зарядного устройства;
• сравнивают отображаемую на табло прибора величину с выходным напряжением зарядного устройства, указанным в инструкции по эксплуатации или на корпусе;
• если значения не совпадают, то ремонтируют адаптер или покупают новый.

Когда есть возможность, то выбирают на используемом приборе диапазон измерения, который наиболее близок к указанному на зарядном устройстве выходному напряжению.

Чтобы проверить аккумулятор шуруповерта мультиметром, выполняют следующие действия:

• заряжают полностью аккумуляторный блок;
• проверяют мультиметром выходное напряжение АКБ, установив переключатель прибора на его постоянную величину, а щупами дотрагиваясь до плюса и минуса;
• если установлено несоответствие измеренного параметра указанной в эксплуатационной инструкции величине, то разбирают аккумуляторный блок и достают все батареи;
• когда отсутствуют поврежденные банки (потекшие либо вздутые), тогда проверяют мультиметром напряжение на выводах каждой батареи, предварительно с помощью паяльника распаяв цепь;
• к элементам питания по очереди подсоединяют нагрузку на одинаковое время (например, лампочку соответствующего вольтажа);
• на какой батарее произошла наибольшая просадка, та и является поврежденной.

Для проверки никель-металлогидридные и никель-кадмиевые накопители энергии разряжают полностью — это делают, чтобы избежать «эффекта памяти».

Выполняя проверку батарей, следует учитывать, что для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных типов элементов питания выходное напряжение должно находиться в пределах от 1,2 до 1,4 V, а для литиевых – от 3,6 до 3,8 V.

Найдя дефектную батарею, ее можно заменить новой либо попытаться временно восстановить. Также мультиметром можно измерять силу тока: если она растет и за первый час превышает 1 А, то аккумуляторная батарея считается работоспособной.

Если напряжение на выходе аккумулятора отсутствует, то велика вероятность нарушения целостности цепи внутри блока. При этом также разбирают блок и ищут вначале визуально, а затем с помощью мультиметра место обрыва.

Как реанимировать аккумуляторную батарею

Поскольку батарея аккумуляторного шуруповерта состоит из множества отдельных элементов питания, сбои в ней могут быть вызваны несколькими причинами.

1. Выход из строя или сбои в системе управления блоком элементов (контроллер заряда, уровня напряжения).
2. Изменение параметров или выход из строя одного из элементов питания.

Определить, что батарее требуется диагностика и реанимация, достаточно просто. Неполадки с контроллером проявляются в виде отказа в зарядке, ее непрерывность до перегрева всего аккумуляторного блока, отсутствия напряжения.

Проблемы отдельных блоков диагностируются более разнообразно, от полного выхода батареи из строя до различных случаев изменения ее напряжения и полезной емкости. Метод реанимации зависит, прежде всего, от типа отдельных элементов питания.

Литий-ионные

Стандартная проверка литий-ионных аккумуляторных батарей выглядит так.

1. Демонтируется плата управления. На ее место устанавливается рабочая, снятая с другого блока такого же типа.
2. Извлекаются отдельные аккумуляторы и тестируются. При помощи регулируемого блока питания на каждый подается 4В с током 200 мА. Если напряжение растет — единица исправна.

Если батарея не работает из-за выхода из строя одного элемента, найти и заменить виновного не составит труда. Но у аккумуляторов данного типа существуют и другие проблемы.

У литий-ионных батарей есть стандартная технологическая особенность: носитель заряда в них разлагается. Поэтому, несмотря на отсутствие памяти и стабильный набор предела напряжения, при нормальной эксплуатации через три года емкость изделия падает в 2 раза.

Однако в рамках всей батареи есть другая проблема. Она называется разбалансировка узлов питания. Проявляется она в виде постепенного снижения полезной емкости, времени работы шуруповерта. Определить разбалансировку можно только при разборке батареи. Извлекаются все единицы питания. Желательно это делать после полной зарядки батареи. Каждый из аккумуляторов тестируется. Если напряжение на некоторых меньше остальных, необходимо устранять разбалансировку.

Данная проблема известна пользователям электронных сигарет. Сегодня в продаже есть множество вариантов зарядных устройств, способных устранить разбалансировку группы литий-ионных батарей. Однако в бытовых условиях можно воспользоваться более дешевым методом: каждый из элементов заряжается отдельно. При этом рекомендуется найти данные от производителя о номинальных токах и времени заряда. Используя регулируемый блок питания, можно разрядить элементы до одинакового уровня.

Балансировочная плата для литий-ионных АКБ

Никель-кадмий

Никель-кадмиевые батареи имеют незначительный эффект памяти, выдерживают отрицательные температуры, долго хранят заряд без заметного снижения характеристик. Однако их конструкционные особенности также формируют некоторые негативные факторы отказа.

Во-первых, никель-кадмиевые батареи имеют электролит. Он со временем испаряется. В результате никакие методы реанимации не помогут. Элемент питания подлежит замене.

Во-вторых, никель-кадмиевые батареи чувствительны к механическим воздействиям. На этом базируется один из пары основных методов реанимации. Элемент можно восстановить:

• деформируя или наоборот, возвращая исходную форму элементу;
• подачей повышенного напряжения и токов при помощи регулируемого блока питания.

Пользоваться последним способом стоит аккуратно. Рекомендуется найти данные номинальных токов для аккумулятора конкретного класса. Полезно изучить опыт других пользователей в проведении подобных реанимационных мероприятий.

Как заменить отдельные элементы питания

Собственно, часть необходимых работ уже выполняется при тестировании батареи. А именно, вскрывается корпус и открывается доступ к отдельным элементам питания.

Заменить их несложно. Сначала нужно найти донора. Это может быть вторая батарея такого же типа. Не составит труда заказать и совершенно новые элементы питания. Главное, определить их тип, емкость, напряжение и, если есть, маркировку. После этого все нужное для ремонта легко найти в интернете.

Работы по замене просты. Старый элемент (поврежденный или со сниженными параметрами по результатам тестирования) выпаивается и на его место устанавливается новый. Рекомендуется:

• использовать малокоррозийный флюс;
• применять качественное олово.

Есть и простые правила, которые помогут успешно завершить ремонт. Во-первых, лучше не менять штатные соединительные элементы. Старый элемент питания нужно не срезать, а выпаивать. Если сохранить пластины не представляется возможным, вместо них используются медные.

Во-вторых, нужно строго следить за правильностью полюсовки. При демонтаже старого элемента рекомендуется или запоминать его позицию, или фотографировать. Наконец, паять нужно быстро. Нагрев аккумулятора может его испортить прямо в процессе установки.

Завершается ремонт уравниванием. Для этого батарею подвергают циклу заряда — разряда. Набирать емкость аккумулятор должен не менее 8 часов. После финальной зарядки через несколько циклов батарею оставляют на сутки и замеряют напряжение на каждом из элементов питания. Если оно примерно одинаковое, значит, ремонт прошел успешно.