Переделка системы PBS3000 (AEG/Milwaukee) с NiCd/NiMh на Li-Ion. Может кому пригодится...
Предыстория вопроса (можно пропустить).
В далеком 2007 году засвербила у меня в голове мысль - хочу новый шуруповерт. Да не какой-нибудь, а вот именно такой - AEG BBS 14 KX RAPTOR, полный аналог легендарного милуоковского Loktor:
Мощный, весь внутри железный, с отстегивающимся патроном и возможностью вставлять аккумулятор хоть так, хоть задом наперед для лучшей развесовки. Мечта, а не инструмент... Короче, купил (). Хотя в общем-то, сказать по-честному, был не особо-то и нужен. Пользовался им от случая к случаю, ну и естественно через некоторое время Ni-Cd аккумуляторы сдохли. Ну не то, чтобы совсем сдохли, но в нужное время оказывались полностью разряженными, что не могло не огорчать. К тому времени уже стал появляться инструмент с Li-Ion батареями, которые не разряжались, емкость не теряли, в общем были всем хороши, но только к моему шурику никак не подходили. К тому же эта линия AEG прекратила существование, полностью перейдя к Милуоки. И засвербила у меня в голове новая мысль - как бы мне поменять начинку в аккумуляторах и заменить ее на Li-Ion, ну и заодно с зарядником чего-нить намудрить, чтобы он с этой новой начинкой справился. Ну жалко же такой инструмент списывать, к тому же практически не использованный. Эту мысль я вынашивал с 2011 года, когда ещё не было ни Алиэкспресс ни роликов на Ютубе, как все это делается. Ну и вот наконец в начале 2017 мои мысли метериализовались...
Основное отличие Li-Ion акб от кадмиевых или металлгидридных - высокая чувствительность к режимам заряда/разряда и как следствие склонность к перегреву или выходу из строя (* об этом ниже). Поэтому при сборке батарей их обязательно снабжают контроллером заряда/разряда, так называемой платой BMS (Battery Management System), которая контролирует разрядный ток, напряжение на каждом элементе батареи при заряде/разряде, (некоторые) температуру и отключает батарею от нагрузки или зарядного устройства если что-то пошло не так. Заодно, поскольку контролируется каждый элемент, такие BMS иногда дополняют схемой балансировки заряда, которая выравнивает степень заряда каждого элемента в процессе зарядки. Таким образом, для замены наших NiCd аккумуляторов на Li-Ion нам необходимо выбрать а) сами аккумуляторы и б) плату BMS для них.
Проще всего выбрать аккумуляторы. Поскольку они все одного размера 18х65 мм, нам остается только определиться с их количеством в батарее и маркой. Количество определяется итоговым напряжением акб, поскольку они в ней соединяются просто последовательно (в моем случае это 14,4 В, поэтому аккумуляторов в батарее должно быть четыре: 3,7Вх4=14,8В). С маркой ещё проще - надо брать самые лучшие 
. А именно с наибольшей отдачей по току, чтобы могли обеспечивать постоянный ток 20-30 А (соответственно батарейки от старых ноутбуков увы не подойдут). Посмотрев тесты в интернете имеющихся на сегодняшний день Li-Ion элементов по этому параметру, приходим к выводу, что нам бы подошли только два: INR 18650HG2 3000mah от LG или INR 18650-30Q 3000mah от Samsung (можно и меньшей емкости, но уж если замыслили переходить на Li-Ion, так чего мелочиться). В итоге я остановился на Самсунге у которого судя по тестам емкость при разряде большим током получается чуточку выше.
C платой BMS чуточку сложнее. Во-первых, BMS платы расcчитаны на определенное число элементов (в нашем случае 4, с этим разобрался сразу), во-вторых, они существуют на разные рабочие токи, они бывают с балансиром или без, бывают с совмещенными контактами для заряда и разряда или с раздельными (у таких минус от зарядника и минус нагрузки подключаются разными проводами) ну и наконец, плата должна тупо влезть в корпус аккумулятора. Поэтому количество вариантов сразу резко сокращается. Прежде всего я нарисовал чертеж внутреннего пространства корпуса аккумулятора (напомню, у меня на напряжение 14,4 В) и проставил всевозможные размеры, чтобы сразу отмести всё, что не подходит. Получилась такая картина маслом
После чего полез на Алиэкспресс выбирать. При этом посмотрев ролики на Ютубе и почитав отчеты первопроходцев решил, что BMS на 20 ампер мне должна подойти (некоторые утверждали, что и на 16 А им вполне подходит, но я решил подстраховаться). Кроме того, я подумал, что с балансиром BMS всяко лучше, чем без балансира и к тому же решил, что мне нужна плата с совмещенными контактами заряд/разряд - чего я буду геморроиться с тремя толстыми проводами, если можно обойтись и двумя. Пошерстив пару дней кладезь китайской мелкой промышленности я остановился на плате, которая подходила мне по всем параметрам и даже имела термореле, которое должно было спасать при перегреве аккумулятора. При этом она влезала в корпус тютелька в тютельку если полукруглым надфилем немного подпилить углубления под крепежные стойки в корпусе. Заказав две такие платы под оба мои аккумулятора и 8 штук аккумуляторов я расслабился и стал ждать.
Когда это всё приехало, я вооружился паяльником и сваял такую красоту
Запихав все это в корпус, подключив разъем и зарядив акб (об этом ниже) я с замиранием сердца нацепил аккумулятор на шуруповерт и нажал курок...
И-НИ-ХЕРА-НЕ-ЗАРАБОТАЛО!!!
Точнее так. В положении реверс резкое нажатие на курок ни к чему не приводит, т.е. ничего не крутится. Если нажимать плавно, то включается нормально. В прямом направлении ситуация получше, тут мотор начинает работать сразу. Но если пытаться рукой удерживать патрон в режиме сверления (когда муфта на максимуме), то через некоторое время шурик отключается, после чего не включается совсем. До тех пор пока акб снова не поставишь на зарядку. Короче говоря, налицо недостаточный максимальный ток платы BMS! Она просто блокирует работу, отключая аккумуляторы. ЖОПА! Ну ладно, успокоившись решил проверить какой все же максимальный ток потребления, не бросать же все на полпути. Снова привел аккумулятор в чувство, подключил шурик и прицепил токовые клещи к одному из проводов. Включаю шурик и, пытаясь затормозить патрон рукой, смотрю что там мне амперметр показывает (чуть всю ладонь себе не содрал, сука...). Ну, в общем, получилось где-то ампер 30, хотя эти цифры все время прыгали туда сюда.
Снова полез к китайцам. На этот раз задача оказалась посложнее, потому как BMS на бОльший ток имеют и бОльшие размеры и уже как правило раздельные контакты заряд/разряд (что, в общем, не удивительно, учитывая разницу в этих токах в десятки раз). Но таки я ее нашел! BMS на 45 А с балансиром и почти влезающую в мой корпус.
Ну пришлось немного пооткусывать углы, но это уже такие мелочи...
В общем, забегая вперед, скажу, что с этой платой всё получилось в лучшем виде! Шурик не затыкается ни на одном из режимов. В качестве теста закрутил/выкрутил нагель 8х150 в сосновый брус без засверливания. Шурик справился на ура, нагель чуть ли не дымился.
Ну а теперь непосредственно инструкция по апгрейду. Предполагается, что аккумуляторы и плата BMS к вам уже приехали.
Берем 4 аккумулятора и спаиваем их последовательно (можно воспользоваться точечной сваркой, если есть возможность, но и паяются они вполне нормально если пользоваться паяльником ватт 50-70 и нормальным флюсом, я пользовался ЛИТ-120). В качестве перемычек можно нарезать полоски из каких-нибудь экранов или просто из консервной банки из-под сгущенки, например, шириной 5-6 мм. Чтобы аккумуляторы не рассыпались примотайте их друг к другу изолентой. Я потом вместо изоленты посадил их в термоусадку, но это так, больше для эстетики. После того, как акб собрали, приматываем сверху BMS и спаиваем в соответствии со схемой
Теперь берем наш старый аккумулятор, отвинчиваем саморезы, снимаем верхнюю крышку, вытаскиваем боковые кнопки и извлекаем банки с приваренным к ним разъемом
Отрезаем (откусываем бокорезами или отрезаем просто ножницами) разъем по зеленым линиям, а заодно выпаиваем терморезистор (показано стрелочками), он нам больше не нужен.
Припаиваем к разъему проводники (на рисунке выше дальний контакт - это общий плюс, ближний - минус нагрузки, а средний - минус зарядного устройства) и подключаем разъем к плате BMS.
Получается такая картина
Стрелочками показаны углы, которые пришлось спилить, чтобы плата влезла в корпус акб. Между платой и аккумуляторами я на всякий случай проложил тонкий слой упаковочного полиэтилена (в нем, по-моему, как раз что-то и приехало). Такой же полиэтилен я положил на дно корпуса, а потом ещё один слой сверху.
В результате получилось вот так
По высоте вся эта конструкция заняла всю высоту корпуса до крышки, так что при привинчивании крышки на место ее приходилось слегка прижимать. Но в результате все село достаточно плотно, ничего внутри не болтается. А по весу новый аккумулятор получился раза в два легче старого.
Ну вот такая вот модернизация получилась.
Про зарядное устройство напишу чуть попозже...
*) По поводу взрывания и возгорания Li-Ion. В процессе сборки второй батареи я вдруг обнаружил, что неправильно припаял выводные клеммы (ну то есть + и - получились не в те стороны, в какие мне было надо). Я решил их быстренько перепаять. А остальные перемычки были уже припаяны. Покрутив эту штуку я почему-то подумал, что если вот эту перемычку я перенесу сюда, а клеммы вот сюда, то все будет как надо. Отпаял клеммы, стал припаивать перемычку. Чувствую, как-то припой легко растекается. Потом чувствую, что не могу держать аккумуляторы, пальцы жжет. Тут до меня доходит, что я накоротко замкнул две банки, спаяв их в кольцо! В голове сразу промелькнули все истории насчет самовозгорания, взрывов и мобильников Samsung Note в самолетах... Хватаю кусачки, перекусываю эти перемычки нафиг. Но банки продолжают греться! Бросаю их на пол и думаю, что делать - бежать за водой или пронесет? А вода тут тоже ещё та штука, все-таки литий... (это все, кстати, происходит в обычной московской квартире). Ну, в общем, пронесло . Полежали и остыли. Но, конечно, полностью вышли из строя, пришлось заказывать еще две банки дополнительно. Но ведь ничего не взорвалось и не загорелось!