Зарядное устройство, входящее в набор шуруповерта, считается самым долговечным устройством в комплекте поставки. Бывают различные случаи, когда ЗУ неожиданно вышло из строя или просто потерялось. Больших проблем с приобретением нового нет, но иногда ситуации не терпят отлагательств и требуется зарядить севший аккумулятор шуруповёрта без родной зарядки. Или простой в работе недопустим, а ЗУ приобретено через интернет – здесь время поставки может занять несколько дней. В таких случаях можно попробовать альтернативные устройства для пополнения запаса энергии АКБ.
Можно ли заряжать АКБ без контроллера
Контроллер при зарядке АКБ – узел не главный. Но очень важный. Он поддерживает режимы пополнения запасов энергии и не допускает перезаряда (а иногда перегрева), может автоматически проводить тренировочные циклы, выполнять замеры параметров батареи. Эти режимы различны у каждого из трех типов батарей, применяемых в шуруповертах:
- литий-ионных;
- никель-кадмиевых;
- литий-металлогидридных.
Несоблюдение предписанных режимов сокращает срок службы АКБ и не позволяет использовать емкость полностью. При отсутствии контроллера регулировать выходные параметры ЗУ придется самостоятельно в течение всего процесса.
Особенности зарядки никель-металлогидритных и никель-кадмиевых аккумуляторов
Никель-металлогидритные и никель-кадмиевые элементы заряжаются стабилизированным током. В процессе пополнения запаса энергии напряжение на АКБ повышается, синхронно повышается выходное напряжение зарядного устройства, чтобы поддержать ток на заданном уровне. Признаком окончания процедуры служит начало снижения напряжения на аккумуляторе.
У никель-металлогидритных элементов снижение выражено слабее, поэтому часто зарядные устройства для них оснащают дополнительными устройствами, контролирующими окончание процесса – например, температурными датчиками.
Еще более правильно заряжать NiMH и NiCd АКБ в реверсивно-импульсном режиме – когда после положительного импульса тока следует кратковременный отрицательный. Таким способом устраняется «эффект памяти» снижающий емкость АКБ. Подобный алгоритм обеспечивают профессиональные ЗУ.
Особенности зарядки литий-ионных аккумуляторов
Li-Ion элементы являются самыми современными типами аккумуляторов. У них имеется масса достоинств перед устаревшими видами (хотя и недостатки тоже есть). Особенностью этих АКБ являются:
- сложный алгоритм зарядки;
- крайняя чувствительность к перезаряду.
Заряжается литий-ионный аккумулятор в два этапа:
- сначала постоянным током до достижения примерно 80% емкости;
- потом постоянным напряжением до достижения полной емкости.
Для глубоко разряженных Li-Ion элементов применяется еще один предварительный этап – доведение пониженным стабилизированным током до номинального уровня.
Если у зарядного устройства отсутствует режим стабильного напряжения, вторую стадию можно реализовать в импульсном режиме. АКБ заряжается импульсами постоянного тока до достижения нужного напряжения на батарее.
На практике чаще применяют метод ступенчатого тока. Для упрощения ЗУ вместо стадии постоянного U просто ступеньками снижают ток заряда. Еще чаще процесс состоит всего из двух этапов – номинальным током, а далее — сниженным. Процедуру прекращают по достижению аккумулятором номинального напряжения.
Все это актуально для одиночных элементов. Для батареи, составленной из нескольких банок, добавляется еще один момент. Из-за разброса параметров некоторые элементы могут оказаться заряжены раньше других. Так как перезаряд для литий-ионных банок губителен, полностью готовые к работе ячейки надо выключать из процесса. Для этого применяется плата балансировки (BMS), шунтирующая заряженные элементы, пока остальные еще пополняют запас энергии.
А элементы, помечены Protected, еще имеют встроенный контроллер, защищающий от глубокого разряда, перезаряда и сверхтока. Очевидно, что процесс пополнения энергии литий-ионного элемента ведется под управлением одного, а то и нескольких контроллеров.
Помимо алгоритмов, для всех типов аккумуляторов процесс пополнения энергии делится по скорости:
- медленная зарядка – током 0,1..0,2 С, оптимальный процесс;
- ускоренный режим – 0,2..1С, считается приемлемым;
- экспресс-зарядка – 1..5С, жесткая процедура, может вывести аккумулятор из строя.
Здесь С – номинальная емкость аккумулятора. Так, для АКБ емкостью 2500 мА*ч величина С=2500 мА или 2,5 А.
При эксплуатации батарея постепенно теряет емкость, поэтому для старых аккумуляторов значение С для расчета тока лучше пропорционально уменьшить.
Все эти процессы, включая режимы и скорость зарядки, регулируются контроллером зарядного устройства. Можно обойтись без него, и управлять зарядом вручную. Это сложно, но реализуемо.
Способы зарядки
Один из наиболее удобных способов – если есть универсальный (лабораторный) источник питания, у которого можно регулировать напряжение и измерять ток. Еще лучше, если имеется режим ограничения тока. В этом случае устанавливается желаемый ток зарядки, и источник сам увеличивает напряжение на выходе вслед за повышением этого параметра на АКБ. Но за окончанием процесса следить придется самостоятельно.
Также самостоятельно придется определить окончание первого этапа заряжания литий-ионных АКБ (для контроля балансировки элементов надо разбирать корпус батареи, поэтому придется надеяться, что плата BMS исправна) и вовремя уменьшать ток.
По окончании процесса батарею надо вовремя отключить (контролировать по достижению наибольшего напряжения). Напряжение окончания зарядки выбирается из таблицы. Надо максимальное напряжение единичной банки умножить на количество элементов. Если оно неизвестно, надо разделить напряжение, указанное на корпусе АКБ (оно обычно завышено), на напряжение одной банки и округлить в меньшую сторону.
| Тип аккумулятора | Номинальный уровень одного элемента, В | Максимальный уровень одного элемента, В |
|---|---|---|
| Li-Ion | 3,7 | 4,2 |
| NiCd | 1,2 | 1,37 |
| NiMH | 1,2 | 1,25 |
Если такого режима нет, придется за током следить вручную. По мере пополнения энергии и роста напряжения на батарее, надо корректировать напряжение самостоятельно, удерживая выбранный уровень по контрольному амперметру. Если у источника нет встроенного измерителя, надо будет использовать внешний прибор (например, мультиметр в соответствующем режиме). В качестве общего подхода – можно использовать любой регулируемый источник питания, но контроль параметров на батарее должен быть обязательно.
В сети встречаются советы использовать зарядное устройство для автомобиля. Если такое ЗУ позволяет регулировать напряжения вручную, то его можно применить для зарядки АКБ шуруповертов. Если устройство автоматическое, то это не лучшая идея. Такие ЗУ разработаны на работу с 12-вольтовыми батареями, а бытовые шуруповерты могут быть рассчитаны и на 20-вольтовое питание (профессиональные – еще выше). Поэтому полноценно пополнить запас энергии в этих случаях не получится. К тому же в автомобилях применяются свинцово-кислотные элементы, а они требуют режима зарядки постоянным напряжением, что для рассматриваемых случаев неприемлемо.
В видеоролике используется инверторная зарядка для авто.
Меры безопасности
Самая главная мера безопасности – не оставлять заряжаемую батарею без присмотра. Система автоматики, контролирующая параметры процесса, в данном случае отсутствует. Поэтому управлять процедурой придется вручную. Особенно это касается литий-ионных аккумуляторов. При всех своих достоинствах они склонны к самовозгоранию в нештатных режимах, а их химический состав крайне затрудняет тушение.
Если есть возможность, надо контролировать также температуру заряжаемой батареи. При ее повышении процесс следует немедленно прервать. Замерять температуру можно обычным термометром. Также можно применить бесконтактный измеритель (пирометр), USB-термометр с выносным датчиком и другие способы.
Еще один простой способ зарядки описан в видео.
При отсутствии штатного источника зарядка шуруповерта без родного зарядного устройства возможна. Но контролировать процесс придется самостоятельно. Ответственность за конечный результат полностью лежит на владельце шуруповерта.
