Wischroboter - Akkuleererkennung trotz Akku voll

M

Michael S. 6 years ago

Hallo Leute, wir haben hier einen iRobot Braava 390t.

Trotz vollem Akku bricht der Roboter beim Wischen ab und behauptet, der Akku sei leer. Der Akku ist ein 6zelliger NiMH-Akku mit 2000mAh.

Was ich bisher gemacht habe: Akku mit externem Modellbaulader mit 1,5A geladen/entladen. Der Akku ist wie neu, hat ca. 2000mAh und auch eine normale Spannungslage, bleibt also sehr lange über 7,2V. Bei 1,5A beträgt der Spannungsabfall an der integrierten 3,5A Polyfuse gerade mal 50mV. Der Akku verfügt weiterhin über einen NTC, der vermutlich nur zum Laden als Sicherheitsabschaltung verwendet wird.

Wenn der Akku nach der externen Ladung schön warm ist und sofort in den Roboter verbaut wird, dann hält dieser ca. 30min durch, bis er einen leeren Akku anzeigt. Entlädt man ihn dann im Modellbaulader weiter, kann man noch 1500mAh entnehmen.

Im Netz recherchiert wird immer empfohlen, den Akku 16h zu laden und dann komplett zu entladen und das mehrfach zu wiederholen. Das Entladen über den Roboter ist mühsam, weil man nach jedem Abbruch das Wischen wieder starten muss, bis er 3min später wieder abbricht.

Nun habe ich den Roboter mal aufgemacht, in der Hoffnung, dass es dort einen Messspannungsteiler gibt, den man etwas verstimmen kann. Leider ist die Platine mit Schutzlack überzogen, was das zerstörungsfreie Reverse-Engineering extrem erschwert, z.B. ist es unmöglich, dünne Leiterbahnen zu verfolgen. Ich habe bisher noch keinen Widerstand gefunden, der direkt an die Akkuspannung angebunden ist.

Es kann natürlich gut möglich sein, dass der Roboter mit einem Coulombzähler arbeitet und dieser aus irgendeinem Grund der Meinung ist, dass der Akku nur 500mAh enthält.

Was ich zur Analyse noch machen könnte:

Multimeter mitfahren lassen und Spannung direkt auf dem Mainboard anzeigen, vielleicht wird man da etwas schlauer

Das Ding mal mit einem 7zeller betreiben und schauen, was passiert
undokumentieren USB-Anschluss mal an den PC anschließen und schauen, was da passiert.

iRobot mal direkt auf technischem Niveau fragen, ob diese Probleme bekannt sind und ob die sich anders lösen lassen, als auf ihrer Webseite beschrieben. Allerdings habe ich da wenig Hoffnung.

Habt Ihr noch viel bessere Ideen?

Michael

Vote

L

Leo Baumann 6 years ago

Am 03.05.2020 um 09:23 schrieb Michael S.:

Der Roboter arbeitet doch mit Microcontrollern. Die Batteriespannung wird wohl über einen A/D-Wandler gemessen und per Microcontroller geprüft.

Gruß

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Am 03.05.2020 um 10:12 schrieb Leo Baumann:

Ja, nach weiterer Suche, habe ich gefunden:

Einen vermutlich SOT23 P-MOSFET, welcher die Batteriespannung abschalten kann.
einen Spannungsteiler vom Drain des oberen MOSFETs aus vermutlich 8k2 und 3k3, welcher auf einen AD-Kanal des AT91SAM7S256 führt.

Ich habe nun 100k parallel zu den 8k2 eingelötet, was zu einer ca. 5% höheren Spannungsmessung führt. In den leeren Akku habe ich jetzt mal fix 300mAh eingeladen und im Moment läuft das Teil schon 5 Minuten.

Mal gespannt ...

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:

Hat nur ca. 8 Minuten durchgehalten. Jetzt lade ich mal voll. Nächste Erkenntnisse frühestens in 2-3h.

Michael

Vote

L

Leo Baumann 6 years ago

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:

Wird da nur die Batteriespannung zur Messung abgeschaltet?- Widerstände gehen nicht kaputt.- Was ist mit dem MOSFET?

Gruß

Vote

R

Roland Franzius 6 years ago

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:

Wir auch. Machs mal besser draußen, dann kann die Feuerwehr besser drankommen.

Roland Franzius

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Am 03.05.2020 um 10:40 schrieb Leo Baumann:

Vermutlich wird da deutlich mehr abgeschaltet. Vom Drain geht es noch weiter über ne Schottky auf einen 5V Spannungsregler. Ich denke, der FET ist der Hauptschalter.

Warum sollten Sie? Ich habe 100k hinzugefügt.

Was soll mit ihm sein?

Michael

Vote

L

Leo Baumann 6 years ago

Am 03.05.2020 um 11:02 schrieb Michael S.:

Wenn der noch mehr abschaltet - gar nichts :(

Vote

S

Sebastian Suchanek 6 years ago

Am 03.05.2020 um 10:51 schrieb Roland Franzius:

Aus dem OP:

| [...] | Der Akku ist ein 6zelliger NiMH-Akku mit 2000mAh. | [...]

NiMH ist längst nicht so empfindlich gegen Überladung wie LiIon.

Tschüs,

Sebastian

Vote

A

Axel Berger 6 years ago

Hier ging's aber, wenn überhaupt, um Tiefentladung. Zellenverpolung tut zwar weh, hat aber außer "kaputt" keine Folgen.

-- /¯\ No | Dipl.-Ing. F. Axel Berger Tel: +49/ 221/ 7771 8067 \ / HTML | Roald-Amundsen-Straße 2a Fax: +49/ 221/ 7771 8069 X in | D-50829 Köln-Ossendorf

formatting link

\ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Am 03.05.2020 um 11:42 schrieb Sebastian Suchanek:

Außerdem misst der µC nun eine zu große Spannung, lädt ihn also eher nicht voll. Bei NiMH sollte das aber unerheblich sein, denn da wird nach Delta U abgeschaltet und nach Spannung maximal im Fehlerfall, in meinem Fall dann halt etwas zu früh -> sichere Seite.

Michael

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Tja, von Tiefentladung kann bei mir keine Rede sein. Wie gesagt, der nutzt nur die oberen paar hundert mAh und schaltet dann ab.

Ich vermute, dass da bei der Entwicklung ein paar Sachen übersehen wurden: Messtoleranzen und Akkutoleranzen. Dann nur mit neuen Akkus und Spannungsteiler, Spannungsreferenzen usw. aus einer Charge erprobt und für gut befunden.

Schaun wir mal, was meine Modifikation bringt.

Der originale Ersatzakku kostet übrigens 60€, für 6 AA-NiMH-Zellen mit NTC und Polyfuse. Das ist schon extrem unverschämt.

Michael

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Am 03.05.2020 um 10:36 schrieb Michael S.:

Soo, die Ladung an der mitgelieferten Schnellladestation hat ca. 1,5h gedauert. Die Vollladung wurde offensichtlich korrekt erkannt und wurde auch angezeigt. Die Ladezeit ist für die 2000mAh auch plausibel (das

12V-Steckernetzteil liefert 1A, im Roboter ist ein Stepdown-Wandler verbaut, der da ca. 1,5A draus machen dürfte).

Das Ding putzt jetzt schon 60 Minuten und ist im dritten Zimmer unterwegs.

Lohnt sich also doch, auch bei moderner komplexer Eletronik nach einfachen Problemlösungen zu suchen und nicht gleich aufzugeben.

Michael

Vote

M

Manuel Reimer 6 years ago

Ein Poti/Trimmer wäre eventuell noch besser gewesen. Wenn sich jetzt rausstellt das der Akku so leer wird das das Teil nicht mehr in die Ladestation zurück kommt, dann hättest du mit einem Poti dann einfach etwas nachstellen können.

Gruß

Manuel

Vote

M

Manuel Reimer 6 years ago

Stimmt. Allerdings dürfte nichts dagegen sprechen im Falle des Falles einfach 6 Eneloop zusammenzulöten und mit Packband einzupacken. Alles was nicht "Zelle" ist nimmt man dann vom alten (dann ja defekten) Pack.

Gruß

Manuel

Vote

A

Axel Berger 6 years ago

Rspekt! Ich Weichei wäre vermutlich nicht so weit gekommen.

-- /¯\ No | Dipl.-Ing. F. Axel Berger Tel: +49/ 221/ 7771 8067 \ / HTML | Roald-Amundsen-Straße 2a Fax: +49/ 221/ 7771 8069 X in | D-50829 Köln-Ossendorf

formatting link

\ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

Vote

M

Marcel Mueller 6 years ago

Am 03.05.20 um 09:23 schrieb Michael S.:

NiMH? Das ist ungewöhnlich.

Dann ist der Innenwiderstand vom Akku zu hoch geworden oder das Gerät eine Fehlkonstrunktion. Ich tippe auf einen platt geladenen Akku. Dann geht der Innenwiderstand hoch und unter Last bricht die Spannung ein.

Eine andere Option ist, dass die Mechanik des Gerätes schwergängig geworden ist, und dadurch die auslösenden, überhöhten Lastspitzen entstehen.

Das gibt es auch noch in der Variante, dass die Elektrik durch einen Defekt kleine Kurzschlüsse produziert, beispielsweise durch einen Windungsschluss in einem Motor.

Das macht man normalerweise zu Training von Li-Ion Ladezustandszählern.

Das wäre bei Li-Akkus üblich und erforderlich. Die sind in Staubsaugern wesentlich verbreiteter. Die sind dafür immer nach ein paar Jahren platt. Bei Ni* schaltet man über die Entladeschlussspannung ab.

Das könnte u.U. nicht reichen. Falls es Lastspitzen sind, gibt es möglicherweise nur ganz kurze Einbrüche. Da müsste dann schon ein Oszi oder zumindest ein etwas schnellerer Datenlogger mitfahren.

Dann werden die Zellen tiefentladen und lassen sich dann wiederum nicht mehr normal laden. Gerne polt es dabei auch einzelne Zellen um. Dann sind sie wirklich zerstört.

Ohne Doku? Nichts sinnvolles.

Die Idee mit der Spannungsmessung ist schon gar nicht blöde. Wenn Du mit dem Multimeter nicht weit kommst, würde ich auch mal nach schnelleren Alternativen Ausschau halten. Evtl kannst Du ja einfach ein längeres Kabel dran löten und mit etwas messenden neben her laufen. Falls es wirklich Einbrüche gibt, wird sich das sehr schnell manifestieren.

Ob dir das allerdings dabei hilft, das Problem zu /lösen/ ist eine andere Frage. Eine platten Akku könnte man damit aber möglicherweise von einem defekten Gerät unterscheiden. Und bei NiMH kann man problemlos Zellen tauschen.

Marcel

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Am 04.05.2020 um 06:40 schrieb Marcel Mueller:

Definitiv nicht. Der liefert bei 1,5A Entladung mehr als 1500mAh bei über 7,2V. Und mehr Strom braucht der Roboter zumindest im Mittel definitiv nicht.

Das trifft es wohl eher. Oder halt ein Toleranzproblem bei meinem Exemplar. (s.u.)

War zumindest am Modellbaulader/Entlader nicht nachweisbar. Wie gesagt, der Akku hat weniger als 50 Zyklen und bringt bei 1,5A Entladestrom immer noch seine 2000mAh.

Wie bereits wo anders im Thread erwähnt, habe ich nun doch noch den Messspannungsteiler gefunden, diesen um 5% verzogen und nun arbeitet das Teil wie es soll. Bisher war nun immer der Raum sauber, bevor der Akku leer war.

Vote

E

Eric Bruecklmeier 6 years ago

Am 03.05.2020 um 09:23 schrieb Michael S.:

Völlig abgesehen von der technischen Fragestellung: Taugt sowas denn wirklich?

Viele Grüße

Eric.

Vote

M

Michael S. 6 years ago

Als Automotive-Entwickler seit 15 Jahren hat mit irgendwie vergessen, dass es Potis überhaupt gibt :-)

Das Ding fährt nicht selbstständig auf seine Ladestation, sondern versucht, zum Ausgangspunkt, wo man ihn losfahren hat lassen, zurückzukehren, wenn es der Meinung ist, das Zimmer sei jetzt überall gewischt worden. Mit dem Akkuproblem ist er auch einfach irgendwo liegen geblieben.

Das Navigationssystem des Teils ist übrigens ne interessante Sache, über deren Funktion ich nur spekulieren kann. Zum Roboter gehört ein "Northstar - Cube" den man auf einen Tisch im Zimmer stellt und der vermutlich per IR an die Decke strahlt. Der Robotor nimmt dann Kontakt mit ihm auf und signalisiert das mit 3 blauen LEDs. Auch der Cube bestätigt optisch die Kontaktaufnahme. Der Roboter verlässt dann auch bei offenen Türen das Zimmer nicht, er erkennt die Zimmergrenzen. Im Gerät ist das entsprechende Bauteil schwarz gekapselt, man kann also nicht sehen, was da drin passiert. Ich vermute, dass da ein IR CCD oder CMOS-Sensor drin ist, der den Reflexionspunkt des Cube-Lichtes an der Decke sucht.

Vote