Акумулятор для шуруповерта на Li-ion: 3S, 4S чи 5S — як вибрати

Старі нікель-кадмієві батареї шуруповертів «вмирають» швидше за сам інструмент, і майже завжди дешевше замінити банку на літій, ніж купувати новий шуруповерт. Питання лише в тому, яку конфігурацію взяти — 3S, 4S чи 5S — і які комірки витримають пускові струми. Розберемо по порядку, щоб ви не спалили ні збірку, ні інструмент.

Крок 1. Визначаємо напругу: скільки комірок послідовно

Номінальна напруга однієї Li-ion комірки — 3,6–3,7 В, повністю заряджена вона дає 4,2 В, розряджена — близько 2,5–3,0 В. Кількість послідовно з'єднаних комірок (цифра перед «S») задає напругу всієї збірки.

• 3S — 10,8 В номіналу, 12,6 В у повному заряді. Заміна для інструменту «12 В» (той самий клас, що й старі 12-вольтові NiCd).
• 4S — 14,4 В номіналу, 16,8 В максимум. Класика для шуруповертів 14,4 В.
• 5S — 18 В номіналу, 21 В максимум. Це те, що виробники маркують як «18V» або «20V Max» — обидві цифри описують одну й ту саму 5S-збірку, просто перша — номінал, друга — напруга повного заряду.

Головне правило: напруга нової збірки в повному заряді не повинна суттєво перевищувати ту, на яку розрахований двигун. Поставити 5S замість 4S «щоб було бадьоріше» — поганий план: мотор і електроніка тривалий час працюватимуть у перевантаженні.

Крок 2. Струм важливіший за ємність

Шуруповерт — це імпульсне навантаження. У момент старту, при закручуванні довгого самореза чи коли свердло закусило, батарея віддає десятки ампер. Ємність впливає на те, скільки ви працюватимете без підзарядки, а струм розряду — на те, чи взагалі інструмент нормально крутитиме і чи не просяде напруга до відсічки BMS.

Тому для інструменту беруть високострумові комірки. Наприклад, Акумулятор Li-Ion Samsung INR21700 50S 5000 mAh 35 А — це 5000 mAh при заявленому струмі розряду 35 А, тобто рідкісне поєднання великої ємності й серйозної віддачі. Якщо інструмент важкий на підйом (кутова шліфмашина, потужний ударний гайковерт), варто дивитися на ще «злішу» комірку — Акумулятор Li-Ion Reliance INR21700 RS50 5000 mAh 70 А з внутрішнім опором до 4,0 мОм і струмом до 70 А.

Другий множник — паралель (цифра перед «P»). Дві комірки паралельно подвоюють і ємність, і сумарний струм, три — потроюють. Саме тому 4s2p тягне інструмент значно впевненіше, ніж 4s1p на тих самих комірках.

Крок 3. Готові конфігурації під ваш інструмент

Щоб не рахувати в голові, ось як виглядають типові варіанти на комірках Samsung 50S:

Конфігурація	Напруга (ном. / макс.)	Ємність	Енергія	Під що
3s2p	10,8 / 12,6 В	10 000 mAh	≈180 Вт·год	Шуруповерт 12 В
4s2p	14,4 / 16,8 В	10 000 mAh	≈144 Вт·год	Шуруповерт 14,4 В
5s2p	18 / 21 В	10 000 mAh	≈180 Вт·год	Інструмент 18 В / 20 В Max
5s3p	18 / 21 В	15 000 mAh	≈270 Вт·год	18 В з запасом по струму й часу роботи

У каталозі ці варіанти є готовими: Акумуляторна збірка 5s2p Samsung 50S 10000 mAh для інструменту 18 В, Акумуляторна збірка 4s2p Samsung 50S 10000 mAh для 14,4 В і Акумуляторна збірка 3s2p Samsung 50S 10000 mAh для 12-вольтових моделей. Якщо працюєте довго й під навантаженням — беріть варіант з трьома паралелями, наприклад Акумуляторна збірка 5s3p Samsung 50S 15000 mAh: більша ємність, менший нагрів комірок і менша просадка напруги.

Важливий нюанс габаритів: комірки 21700 товщі й довші за 18650, тож у рідний корпус батареї вони влізуть не завжди. Перед замовленням виміряйте внутрішній простір корпусу — інколи логічніше винести збірку в окремий бокс або взяти конфігурацію з іншою геометрією.

Крок 4. BMS — обов'язково, і саме під струм

Li-ion без плати захисту в інструменті — це питання часу до біди. BMS робить три речі: відключає розряд нижче безпечної межі, зупиняє заряд при досягненні 4,2 В на комірці та вирівнює напруги між групами.

Як підбирати:

• Кількість S має збігатися з кількістю послідовних груп: 4S-збірка — 4S-плата, 5S — 5S.
• Струм розряду плати беріть із запасом відносно реального робочого струму інструменту, інакше BMS вимикатиме живлення при кожному закусі свердла.
• Тип хімії — плата має підтримувати Li-ion (не лише LiFePO4).

Для саморобних вузлів 4S–8S із серйозним струмом підійде BMS JIKONG JK-B1A8S10P 4S-8S 100A з активним балансиром 1А — до 100 А розряду й активний баланс 1 А, що корисно, коли збірка багатопаралельна. Якщо ж будуєте щось більше за шуруповерт (наприклад, живлення для станції чи самохідної техніки) — дивіться BMS JIKONG JK-B1A8S20P 4S-8S 200A або решту асортименту в розділі BMS-плати.

Крок 5. Чим і як заряджати

Штатний «зарядник» від NiCd для літію не годиться — у нього інший алгоритм і інша напруга відсічки. Li-ion заряджається за схемою CC/CV: спершу стабільний струм, потім утримання фінальної напруги зі зниженням струму.

• Для 3S фінальна напруга — 12,6 В, для 4S — 16,8 В, для 5S — 21 В. Помилка навіть на пів вольта на комірку — це деградація і ризик.
• Струм заряду для збірки на високострумових комірках зазвичай беруть у межах 0,5C і нижче — це компроміс між швидкістю й ресурсом.
• Заряджайте на негорючій поверхні, не залишайте батарею без нагляду на ніч і не заряджайте комірки, що були в мінусовій температурі, поки вони не прогріються до кімнатної.
• Окремі комірки 18650/21700 зручно приводити до ладу та перевіряти в універсальних зарядних пристроях з екраном — асортимент є в розділі зарядних пристроїв.

Типові помилки, через які збірка «не поїхала»

• Ставлять «ємні», але не струмові комірки. Банка на 3400 mAh з віддачею 8 А в шуруповерті просідає, гріється і швидко деградує. Для інструменту дивіться на позначку «високострумовий» у характеристиках.
• Змішують старі й нові комірки. У послідовній збірці все визначає найслабша ланка: одна «втомлена» банка тягне вниз усю батарею й постійно вибиває захист.
• Паяють паяльником по корпусу комірки. Тривалий нагрів псує внутрішню структуру і ущільнення. Правильний спосіб — точкове зварювання нікелевої стрічки, і робити це має той, хто вже має досвід. Якщо такого досвіду немає — беріть готову акумуляторну збірку, вона приходить зібраною і зварена як слід.
• Тонкий переріз провідників. Нікель і силіконові дроти мають відповідати струму: на 40–60 А «телефонний» провід перегріється раніше за комірки.
• Зберігають батарею розрядженою в нуль. Оптимально тримати Li-ion на рівні близько 50–60 % заряду, у сухому місці й при кімнатній температурі.

Що обрати у підсумку

Якщо у вас звичайний побутовий шуруповерт 18 В і ви не плануєте копатися в електроніці — оптимальний вибір це готова 5s2p збірка на Samsung 50S плюс відповідна BMS. Для 14,4 В — 4s2p, для 12 В — 3s2p. Працюєте інструментом щодня, свердлите великі діаметри чи закручуєте довгі глухарі — беріть конфігурацію з трьома паралелями (5s3p) або комірки з більшим струмом розряду, як Reliance RS50: батарея менше гріється, довше живе і не «вимикається» на найцікавішому місці.

І останнє: перевіряйте габарити рідного корпусу до покупки, не економте на перерізі провідників і ніколи не залишайте літієву батарею на зарядці без нагляду. Тоді перероблений шуруповерт працюватиме довше, ніж працював з рідною банкою.