Как правильно заряжать Li-ion, NiCd и NiMh аккумуляторы шуруповерта?

Бытовые

Как зарядить шуруповёрт, знает каждый — вставить в зарядное устройство и подождать, когда индикатор зарядки изменит цвет. Но мало кто знает, что аккумуляторные батарейки нужно обслуживать и уметь правильно разряжать. К сожалению, производители электроинструмента дают очень мало информации в руководствах по эксплуатации. Как правильно заряжать и обслуживать аккумулятор шуруповёрта, расскажем в этой статье.

blobid1586456251840.jpg
Аккумуляторные батарейки различных типов

Общие требования к зарядке и особенности аккумуляторов разных типов

Сначала о том, что полезно для зарядки аккумуляторов шуруповёртов любого типа.

  1. Полный цикл разряда и заряда.
  2. Раз в месяц, лучше чаще, полный разряд при работе инструмента и полный заряд.
  3. Разряд выполнять циклами с перерывами для восстановления заряда. На каждые 3 минуты работы — 3 минуты перерыва. При таком способе разряда АКБ отдаст максимальный объём накопленной энергии. Следовательно, зарядится в максимальном объёме.
  4. Раз в 3 месяца проведение тренировочных циклов, не менее трёх раз, если больше, то лучше.
  5. Новый элемент питания необходимо разрядить и зарядить не менее трёх раз, больше лучше.
  6. Хранить в прохладном месте при температуре от +5 до +15о.

Чтобы правильно зарядить аккумулятор, нужно сначала его правильно разрядить. Чем больше энергии он отдаст, тем больший объем электролита будет задействован в процессе и тем больше энергии возьмёт при зарядке.

У каждого источника тока есть минимально допустимый уровень напряжения, при котором он считается 100 % разряженным. Под разрядом батареи имеется в виду именно разрядка до минимально допустимого уровня. Дальнейший разряд — глубокий разряд приводит к началу разрушительных процессов. И есть величина напряжения, при которой он считается 100 % заряженным. Перезаряд элемента питания тоже вреден — в результате электролиза происходит разложение его химических компонентов. Необходимо учитывать, что напряжение указывается для 1 элемента питания. Батарея шуруповёрта состоит из нескольких соединенных последовательно элементов.

Таблица напряжений элементов
Напряжение одного элемента аккумулятора разного типа при разном уровне заряда

АКБ могут иметь разное напряжение: 12 В, 14,4 В, 18 В и другие. Поэтому и величина напряжения при разном уровне заряда у них разная. Например, у никель-кадмиевого аккумулятора (Ni-Cd) напряжением 12 В количество элементов внутри — 10 штук. Полностью заряженная АКБ имеет напряжение 12,5 — 13 В. После 50 % разряда напряжение 11,5 В (1,15 х 10). У разряженной — напряжение 9 В (0,9 х 10).

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Напряжение нужно учитывать, когда оно стабилизируется, а не сразу после окончания работы инструментом. Делается это так: напряжение измеряется на контактах батарейки сразу по окончании работы, затем с периодичностью в 5 минут. Когда рост напряжения прекратился, значит, АКБ стабилизировала уровень заряда.
характеристики аккумуляторов
Основные характеристики аккумуляторов разного типа

Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd)

Ni-Cd элементы питания появились в серийном производстве с середины прошлого века. Способны переносить очень глубокий разряд. Но это не значит, что их нужно разряжать до ноля по остаточному напряжению.

Никель-кадмиевые АКБ (Ni-Cd) имеют «эффект памяти» нижнего значения разряда, обусловленного необратимыми химическими процессами. Он состоит в том, что если батарею не разрядить полностью и зарядить, то она отдаст столько энергии, сколько получила при зарядке. Эффект наступает не сразу, но при регулярном недоразряде снижение ёмкости произойдёт быстро.

Заряжать батарейку рекомендуется током, равным её ёмкости — 1 С (где C — это ёмкость АКБ). В этом случае она достигнет максимальной ёмкости. Штатные зарядные устройства заряжают током от 1,0 С до 0,2 С. Дальнейшее снижение зарядного тока ведёт к снижению ёмкости.

Таблица, влияние величины тока зарядки
Влияние величины тока зарядки на достижение полной ёмкости батареи

А разряд малыми токами, наоборот, позволяет батарее отдать максимум энергии. Поэтому для восстановления ёмкости Ni-Cd источника полезно во время тренировочных циклов ограничивать ток разряда до 0,1 С. Если это неприемлемо из-за отсутствия времени (0,1 С это — 10 часовой разряд), тогда разряжать нужно шуруповёртом на холостом ходу циклами: разряд, пауза, разряд, пауза. Оптимальное время разряда и паузы 3–5 минут. За время паузы элемент будет восстанавливать заряд. Чем больше он восстановит и отдаст, тем больше примет.

Как правильно заряжать Li-ion, NiCd и NiMh аккумуляторы шуруповерта?
Влияние величины тока разряда на выделенный Ni-Cd батареей объём энергии

Никель-металлогидридные аккумуляторы (Ni-MH)

Ni-MH источники питания появились после 1980 года. Разработчики пытались снизить «эффект памяти» никелевых батареек, и это почти удалось. Однако увеличился саморазряд элемента почти в 2 раза. При этом глубокий разряд для них стал губителен. Количество циклов заряда-разряда у металлогидридных немного меньше.

Как правильно заряжать Li-ion, NiCd и NiMh аккумуляторы шуруповерта?
Влияние величины тока разряда на отдаваемый батареей Ni-MH объём энергии

Пытаться их реанимировать глубоким разрядом нельзя. Лучший способ для Ni-MH источников тока — это тренировочные циклы с разрядом и зарядом. При регулярном пользовании они отработают гораздо больше циклов заряда и разряда, чем при длительном хранении. Поэтому Ni-MH батареи используют для профессионального инструмента, регулярно участвующего в работе. Для редкого домашнего использования такие источники питания не подходят.

Литийионные (Li-ion)

Li-ion элементы появились после 1990 года. У них «эффект памяти» столь незначителен, что им можно пренебрегать. Но для сохранения максимальной ёмкости им тоже будет полезен полный разряд. В этом случае весь объём электролита будет задействован в отдаче энергии и последующем её приёме.

Для них недопустимы перезаряд, глубокий разряд и высокая температура. Поэтому во всех батареях есть контроллеры, обеспечивающие защиту от этих факторов. У элементов питания дорогих шуруповёртов есть балансировочные электронные схемы, позволяющие отслеживать параметры каждого элемента и отключать его при отклонении от допустимых зарядных величин.

Заряжать литиевые аккумуляторы можно большими токами, до 2 С. Поэтому время их зарядки — от 30 минут до 120. Постоянный разряд допускается током до 5 С, а импульсное потребление до 50 С. Эта особенность позволяет их кратковременно перегружать, что порой происходит при работе электроинструмента. Номинальное напряжение 1 элемента 3,6–3,75 В, но заряжают до 4,1–4,2 вольта. Заряжать выше недопустимо — это приводит к быстрому снижению ёмкости элементов питания.

Как правильно заряжать Li-ion, NiCd и NiMh аккумуляторы шуруповерта?
Изменение напряжения, величины тока и степени заряженности литиевого аккумулятора во время заряда

Зарядные устройства литиевых аккумуляторов отслеживают величину тока на первом этапе и величину напряжения на втором. Все зарядные устройства имеют функции ограничения зарядного тока и напряжения, иначе эти параметры могут достигать больших значений и разрушить источник питания. Отключается зарядное устройство, когда при стабильном номинальном напряжении величина зарядного тока снижается до 0,1–0,05 С.

Как правильно заряжать Li-ion, NiCd и NiMh аккумуляторы шуруповерта?
Регулирование напряжения и тока зарядки зарядным устройством при зарядке литиевого аккумулятора

Чем больше ток разряда, тем меньший объём энергии отдаст батарея. Поэтому полезно разряжать малыми токами. Либо разряжать с применением самого инструмента, работающего на холостом ходу с периодическими паузами, как описывалось выше. Зависимость отдаваемого количества энергии можно проследить на графике.

Как правильно заряжать Li-ion, NiCd и NiMh аккумуляторы шуруповерта?
Зависимость объёма отданной энергии от величины тока разряда у литиевого аккумулятора

Ток разряда у шуруповёртов достигает 10 С в режиме нагрузки. Если шуруповёртом работать без пауз, то он отключится намного раньше, чем сможет разрядить всю ёмкость батареи. Поэтому тренировочные циклы с малыми токами разряда полезны.

Сколько времени нужно для полного заряда

Сколько времени заряжается аккумулятор шуруповёрта? Следует уточнить, в каких целях заряжается. Производители стремятся ускорить время зарядки, для снижения перерывов в работе и повышения конкурентности. Поэтому устанавливают максимально допустимые значения зарядного тока. Часто жертвуют зарядом в 10–20 % ёмкости в конце зарядного цикла.

Это видно на графике заряда литиевого элемента питания. Где за первый час зарядки набирается 70 % ёмкости, за второй час — ещё 20 %, что составляет уже 90 %, а на набор последних 10 % уходит ещё 1 час, всего 3 часа. А штатная зарядка «Бош» из Китая заряжает литиевый аккумулятор всего за 30 минут. С учётом этих тонкостей теперь можно ответить на заданный вопрос.

Для работы инструмента аккумулятор достаточно зарядить один раз. В случае необходимости можно не дожидаться окончания времени заряда, и уже через половину времени стандартной зарядки приступить к работе. Недозаряд элементов питания в единичных случаях не несёт негативных последствий.

Для проведения тренировочных циклов требуется максимальная зарядка батареи и тем более для восстановления её ёмкости. Как это сделать на штатном зарядном устройстве, если оно автоматически отключается? После стабилизации напряжения, через 20–30 минут можно снова продолжить заряд аккумулятора на штатном устройстве. Он возьмёт ещё объём энергии. Цикл заряда стоит проводить до трёх раз. Так аккумулятор будет заряжен почти 100 %. Это важно, чтобы в последующем тренировочном цикле разряда был задействован весь объём электролита.

Новые Ni-Cd и Ni-MH элементы заряжаются на штатном устройстве от 1 до 8 часов, согласно паспортам разных производителей. Такой разброс во времени вызван разными настройками величины зарядного тока, в зависимости от позиции изготовителя в этом вопросе. Кроме того, зарядные устройства даже одного производителя могут иметь разброс до 2 часов из-за погрешности настроек, ведь на конечном этапе зарядки ток снижается крайне медленно. А минимальный ток будет всегда.

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Совет! В процессе длительной эксплуатации шуруповёрта фактическая ёмкость снижается. Полезно измерить время заряда новых аккумуляторов после проведения тренировочных циклов и записать на корпусе. Сравнивая с последующим временем заряда через год, два, можно понять, какую часть ёмкости потеряла АКБ.

Новые литиевые (Li) аккумуляторы заряжаются от 30 минут до 120. Это также зависит от настроек зарядного устройства у каждого производителя.

Как правильно заряжать Li-ion, NiCd и NiMh аккумуляторы шуруповерта?
Зависимость времени заряда литиевого аккумулятора от величины тока зарядки

Как правильно заряжать новый аккумулятор первый раз и во время тренировок

Как заряжать шуруповёрт в первый раз после покупки? Многие производители шуруповёртов с литиевыми батареями (Li) рекомендуют перед первым использованием просто полностью зарядить элемент. Немногие рекомендуют выполнить 3 тренировочных цикла — разряд-заряд. В целом для литиевых батарей тренировочный цикл будет полезен.

Внимание! Для новых никелевых батарей и Cd, и MH все производители настоятельно рекомендуют произвести тренировочный цикл не менее трёх раз. И что очень важно — сначала разрядить, а потом зарядить.

К сожалению, никто из производителей не пишет, даже Bosch, как правильно разряжать аккумулятор при проведении тренировочных циклов. Почему это важно, уже было сказано выше.

Если электроинструмент с Ni-Cd и Ni-MH батареями имеет защиту от глубокого разряда, то разряжают до отключения шуруповёрта. Если защиты нет, то до уровня минимального напряжения. Это 0,9 В на каждый элемент питания в АКБ.

У шуруповёртов на литиевых батареях обязательно стоит защита от глубокого разряда, но будет полезным знать, что минимальное напряжение должно быть не менее 2,8 В. Ниже этого порога наступает разрушение литиевых элементов. Производители страхуются и устанавливают границу отключения 3,2–3 В.

Обобщая всё вышесказанное в этой статье, изложим порядок проведения тренировочных циклов, полезных и для нового аккумулятора. Проводить такой цикл рекомендуется не реже 1 раза в 6 месяцев, лучше чаще.

  1. Разрядить батарею током 0,1 от её емкости, либо током работающего инструмента без нагрузки, с чередованием времени работы и паузы по 3 минуты.
  2. Зарядить аккумулятор до отключения зарядного устройства.
  3. Выждать 20–30 минут.
  4. Снова зарядить до отключения зарядного устройства.
  5. Опять выждать 20–30 минут.
  6. Зарядить в третий раз до отключения зарядного устройства.
  7. Выждать 20–30 минут для стабилизации напряжения.
  8. Теперь разрядить способом, описанным в п. 1.
  9. Повторить пп. 1–8 до трёх раз.
  10. Подзарядить или зарядить полностью для хранения с учётом типа аккумулятора. Если инструмент будет использоваться в ближайшее время, то зарядить полностью до отключения зарядного устройства.

Рекомендации по зарядке аккумуляторов от производителей: Sturm (Ni-Cd), RedVerg (Li-ion), Hammer (Ni-Cd)

Каким хранить аккумулятор — заряженным или разряженным

Важно! Общая для всех АКБ рекомендация — хранить в прохладном месте, при температуре воздуха +10 — +15о. Заряжать при +10 — +20°. Хранить АКБ разного типа следует при разном уровне заряда.

Никель-кадмиевые (Ni-Cd)

Хранятся в разряженном состоянии. Уровень заряда близкий к 10–20 %. Обусловлен наличием тока саморазряда и эффектом памяти, с учётом, что глубокий разряд не очень вреден. В разряженном состоянии ток саморазряда минимальный. После хранения перед работой окончательно разрядить и потом полностью зарядить.

Никель-металлогидридные (Ni-MH)

Хранить в полностью заряженном состоянии, 100 %. Боятся глубокого разряда, после которого утраченная ёмкость не восстанавливается. Эффект памяти намного ниже, чем у кадмиевых. А ток саморазряда в 2 раза выше, из-за чего будет снижение ёмкости заряда до 20 % в месяц. За 6 месяцев теряют 100 % заряда. Чтобы снизить риск глубокого разряда, их нужно хранить полностью заряженными. Каждые 3 месяца, а лучше чаще разрядить и зарядить.

Литийионные (Li-ion) и полимерные (Li-pol)

Хранить наполовину разряженными, 40–50 % заряда. Чем ниже температура хранения, тем меньше ток саморазряда.

Разряд литиевой батареи
Разряд литиевой батареи в зависимости от степени заряда и температуры хранения

Что делать, если не идёт заряд

Если нет заряда аккумулятора, могут быть следующие причины:

  1. Неисправность зарядного устройства.
  2. Отсутствие контакта батареи с зарядным устройством.
  3. Неисправность датчика защиты.
  4. Остаточная ёмкость очень мала.
  5. Неисправность отдельных элементов аккумуляторной батареи.

Исправность зарядного устройства можно проверить вольтметром или другой батарейкой.

Батареи и зарядные устройства имеют 3 контакта или больше. Дополнительные контакты обеспечивают соединение с датчиком(ми) защиты, расположенным в батарее. У никелевых элементов это термопереключатель. Если батарея достигает температуры свыше +40… +50°, то термопереключатель отключает зарядное устройство. Термопереключатель должен находиться в замкнутом состоянии. Если он всё время разомкнут, это признак неисправности. Можно закоротить контакт «Т» на «минус» батарейки и производить зарядку без защиты от перегрева. Но необходимо будет контролировать температуру батареи и отключить её, если температура выше +40о. У литиевых может быть целая интегральная схема с множеством элементов защиты. У них контролируется не только температура элементов, но и степень заряженности каждого.

Интегральная схема
Интегральная схема защиты литиевого аккумулятора

Неисправность отдельного элемента выявляют по напряжению заряженной батареи. Даже не имеющая ёмкость батарейка должна зарядиться до номинального напряжения. Если номинальное напряжение соответствует, то все элементы имеют какую-то ёмкость и выдают напряжение, близкое к номинальному. Провести тренировочные циклы: если ёмкость будет увеличиваться, то батарея поддаётся восстановлению. Продолжить тренировочные циклы, пока время заряда и разряда не перестанет увеличиваться.

Когда напряжение заряженной батареи меньше на величину, кратную напряжению 1 элемента, есть большая вероятность выхода из строя отдельных элементов питания, из которых она собрана. Батарею разбирают и тестируют каждый элемент. Неисправные удаляют, а вместо них впаивают исправные. Их двух неисправных батарей можно собрать одну из оставшихся исправных элементов.

Сокращение ёмкости аккумулятора
Сокращение ёмкости аккумулятора из-за неполного разряда, и проверка элементов батареи

Если нет зарядного устройства

Как заряжать батарею, если нет зарядного устройства? Каждый производитель шуруповёртов обязательно комплектует их зарядными приборами. Батареи могут иметь разное напряжение, разную ёмкость и быть разного типа. Следовательно, требуется зарядное устройство, в котором учтены все эти факторы, а также имеющее средства защиты: по температуре, току заряда, напряжению и другие. Реализовать все требования в одном «универсальном» приборе сложно, но возможно. Китайским умельцам это удаётся. Однако пользоваться такой универсальной зарядкой может только специалист, хорошо знающий процессы, протекающие при заряде, и требуемые параметры. Их надо выставить и контролировать, чтобы произвести зарядку без негативных последствий для аккумулятора. В ходе заряда эти параметры, возможно, потребуется корректировать.

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Зарядить можно любой аккумулятор любым источником постоянного тока, имеющим напряжение на 10–20 % выше номинального напряжения аккумулятора. Но следить за всеми параметрами придётся лично. На начальном этапе важно не допустить высокого тока заряда. Он должен быть 0,25–0,5 C — для никелевых и 0,5–1 C — для литиевых аккумуляторов. На конечном этапе нельзя допустить высокого напряжения, а в течение всего процесса зарядки — высокой температуры батареи.

А также надо помнить, что перезаряд может привести к росту давления внутри неё, разложению электролита, повреждению анода или катода, даже возможному разрыву батареи. Такой способ заряда не стоит применять регулярно, иначе она быстро выйдет из строя.

реанимация батареи шуруповёрта
Попытка реанимировать батарею шуруповёрта с малой ёмкостью повышенным напряжением от источника постоянного тока

Читайте далее:
Акумы.ру
Добавить комментарий

  1. Аватар
    Владимир

    Зарядное устройство Калибр для Ni-Cd 12-14.4-18V можно ли заряжать этим устройством шуруповёрт типа «Вихрь» на нём написано — 12 В.

    Ответить
    1. Аватар
      Акум Эксперт автор

      Но какое именно зарядное у Вас? Из инструкции к этому ЗУ я понял что это три разных модели ДА-12/2+, ДА-14.8/2+ и ДА-18/2+, вернее это модели шуруповертов к которым идут эти устройство и выдают соответствующие напряжения. Судя по всему Вам нужно зарядное ДА-12/2+. Если у вашего «Вихря» тоже Ni-Cd аккумуляторы, то заряжать можно!

      Ответить
Adblock
detector