Доработка Макита подобных аккумуляторов очень далеких от идеологии оригинальной Makita для использования с мини-пилами

Речь пойдет об аккумуляторах, доставшихся мне в нагрузку к инструменту, как-то ассоциированному с брендом Makita, но эволюционировавшие от него в нечто свое слайдерно-двадцативольтовое.
Очередное навязанное приобретение таких аккумуляторов (на заглавном фото), было последней каплей, переполнившей какую-то чашу, и вынудило разобраться наконец с разросшимся хозяйством стоковых акб, обычно пребывающих в бездействии, но требующих определенного обслуживания.
Цель – утилизировать безнадежных, остальные модернизировать до приемлемого потребительского уровня.

Все аккумуляторы, попавшие ко мне в комплекте с инструментом, поголовно оказались с круглым зарядным разъемом DC5521 и диодом в цепи зарядки, ограничивающим из-за своего перегрева ток зарядки и как следствие — на малоемких ячейках, маркированных 1500-2000 мАч и имеющих к тому же большое внутреннее сопротивление и склонность к разбалансировке. За скобки еще можно вынести то, что все аккумуляторы однорядные, имеются в количестве 2 штук каждого типа, имеют внутреннее сопротивление Rac 140-180 мОм, а емкость 0,9-1,2 Ач. Причем 1,2 Ач из них еще нужно вытянуть, если предварительно отбалансировать и разряжать маленьким током меньше 0,5 А. Помимо очевидной немощи, для полной зарядки необходимо зарядное устройство с напряжением 21,5+ В и током зарядки ограниченным уровнем где-то 1-1,5 А.

Теперь про разные аккумуляторы подробнее.
Главные у них двое, которым Макитовские законы вообще не писаны.
Один – “24V F.EASY.D” – ни разу не LXT. Силовые слайдерные контакты расположены на расстоянии 23-24 мм друг от друга.


Контроллер СС9053 от CellWise Microelectronics со скрытой документацией. Так бывает в ОЕМ производстве. Считается, что эта микросхема является полным функциональным аналогом открытого чипа CellWise CW1053, схема и распиновка которого идентична, но прошивка у СС9053 может быть заказной.
Аккумулятор привез с дачи, где он работает в основном на лесоповале на родной коллекторной мини-пиле и не торопясь заряжается на стоковой же зарядке с выходным напряжением 22,2 В. Вполне уважаемый аккумулятор. Без вопросов перепакован на новые ячейки DMEGC 30P.

Второй — “24V 1500 mAh”, он же Маргинал, он же Раритет – лишен среднего зарядного слайдерного контакта.

Плата на контроллере CM1052-DS DAAK от молодой, но быстрорастущей компании iCM, является прямым продолжением линейки CM1051. Главное архитектурное отличие CM1052 от CM1051 заключается в том, что в CM1052 время задержки защиты от перегрузки по току настраивается внешним конденсатором, в то время как остальные типы задержек зашиты внутри чипа.
Единственный экземпляр в коллекции. Оставил пока как есть в качестве экспоната.

Дальше рядовые участники парада без внешних особенностей.
Вот, например, аккумулятор с лукавой этикеткой «21V 4000mAh» на контроллере CC9053


Не понравились они мне. Все сделано «на отвали». Даже пружина заржавела. Тщедушная зарядная цепь, нет шунтов и индикатора. Нужны были переходники LXT для ЗУ и инструмента, использовал корпуса и контакты этой пары.

NEWTOOLS 2 Ah
Бюджетный бренд ручного и садового инструмента.
Аккумуляторы входят в комплект бесщёточной мини-пилы NEWTOOLS.
Сам аккумулятор выглядит грамотно сделанным, но с контроллером СС9053. Есть индикатор заряда и шунты.
В зарядной цепи диод Шоттки SS34. Есть место для второго. Между силовыми контактами защитный диод RS1M. SMD датчик температуры RT 10 кОм и отверстия под внешний датчик NTC разведены параллельно.


Решил на этой паре поэкспериментировать с ячейками. В один акб поставить «высокотоковые» DMEGC 30P, а в другой «высокоёмкие» DMEGC 32E.
Перепаковывать такие аккумуляторы с ячейками на проводочках одно удовольствие. Наверное, как шарфы вязать. Никаких нервов и насилия.
Получились аккумуляторы с такими параметрами:


Разница непринципиальная. Ячейки 32E из-за несколько большего внутреннего сопротивления притормаживают процесс отдачи заряда, но при этом их хватает немного подольше. К тому же они немного подешевле. На рабочих токах мини пилы нехватки мощности ощущаться не должно.
Как ведет себя БК мини-пила NEWTOOLS 6” с этими аккумуляторами на разных ячейках посмотрел в реальных условиях.
Фиксировал при работе электрическую пиковую мощность, потребляемую мини-пилой, проседание напряжения и срабатывание защит.

Результат измерений в таблице:


В последней строке для сравнения поучаствовал аккумулятор TPCELL Pro на tabless ячейках Tenpower 40XG.
Стационарный ток – установившийся под нагрузкой после пуска.
Внутреннее сопротивление ваттметра 3 мОм.

Неизбежно набегает какое-то трудно учитываемое сопротивление на разъемах и проводах, но значимо это может повлиять только на измерение внеконкурсного TPCELL Pro в сторону занижения его отрыва от остальных участников.
Испытания подтвердили никчемность стоковых аккумуляторов с ячейками 1,5-2,0 Ач для инструмента мощностью несколько сотен ватт. Только они приводили к блокировкам. Хотя даже на коллекторных мини-пилах они могут сносно себя вести, выдавая свою немощь только невысокой продолжительностью работы на одной зарядке.

Кстати, о зарядке.

Время зарядки перепакованных аккумуляторов со старыми платами BMS током около 1 А при интенсивной работе слишком велико, если таких аккумуляторов всего два. Час пилежа, час перекур. Неплохо было бы сократить время зарядки. Этому вопросу был посвящён обзор «2 лучше чем 4?».

Тоже решил попробовать поэкспериментировать в этом направлении. Во вновь купленной паре аккумуляторов SHIDOKU 4 Ah, которые изображены на заглавном фото, в зарядной цепи два диода, маркированных SS40 (те же SS34), включены параллельно.

Результаты измерения нагрева диодов в зависимости от тока зарядки в случае одного диода в акб NEWTOOLS (таблица слева) и двух параллельных в акб SHIDOKU (таблица справа):

Нагрев параллельных диодов существенно неодинаков. Параллельное включение диодов — это половинчатое решение, так как из-за разброса вольтамперных характеристик один диод может работать с большей нагрузкой и стать узким местом, что в итоге понижает общую эффективность, хотя и этого может оказаться достаточно. Лучший результат дал бы сдвоенный диод на одном чипе, но зачем здесь вообще два диода, когда есть подходящие одиночные?
Попробовал имеющийся цилиндрический диод Шоттки 20SQ045

Даже без радиатора этот диод вне конкуренции. Получается 1 лучше, чем 2 ). И можно было бы еще поставить его на термоклей, но всё это как-то неизящненко.
В конце концов после перебора нескольких, купленных диодов на пробу, для замены одиночных стоковых зарядных диодов выбрал небольшой по размерам диод Шоттки SB1560L. 15А 60В, корпус TO-277 (6,6x4,1x1,2 мм).


Встал на плате, как тут и был всегда.

Теперь можно быстро заряжать доработанные аккумуляторы моими обычными зарядками 21,0 В 2-3 А.

Осталось решить, что делать с новыми аккумуляторами SHIDOKU 4 Ah. Реальная измеренная емкость ячеек говорит о том, что это те же дешевые ячейки около 1,5 Ач, что и в остальных комплектных аккумуляторах. То, что они собраны в пары, несколько исправляет ситуацию с токоотдачей, но увеличивает вес аккумулятора. Думаю, надо вместо двух рядов имеющихся ячеек поставить один ряд Molicel P30B (3000 мАч). Это ячейки таблес 18650. Их внутреннее сопротивление 7 мОм. Выдают непрерывный ток 30А, а в пике — до 70А. Говорят, продающиеся наборы отличается повышенной идентичностью ячеек. Идеальный вариант для «прокачки» легкого 5S1P аккумулятора мини-пилы. А пока они дешевеют попользуюсь теми, что есть. Благо еще новые.