Wischroboter - Akkuleererkennung trotz Akku voll

[Michael S.]

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 ßber 7,2V. Bei 1,5A beträgt der Spannungsabfall an der
integrierten 3,5A Polyfuse gerade mal 50mV. Der Akku verfĂźgt weiterhin
Ăźber einen NTC, der vermutlich nur zum Laden als Sicherheitsabschaltung
verwendet wird.

Wenn der Akku nach der externen Ladung schĂśn 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
Ăźber den Roboter ist mĂźhsam, 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 Ăźberzogen, was das zerstĂśrungsfreie
Reverse-Engineering extrem erschwert, z.B. ist es unmĂśglich, dĂźnne
Leiterbahnen zu verfolgen. Ich habe bisher noch keinen Widerstand
gefunden, der direkt an die Akkuspannung angebunden ist.

Es kann natĂźrlich gut mĂśglich 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 kĂśnnte:

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

2. Das Ding mal mit einem 7zeller betreiben und schauen, was passiert

3. undokumentieren USB-Anschluss mal an den PC anschließen und schauen,
was da passiert.

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

Habt Ihr noch viel bessere Ideen?

Michael

 

[Leo Baumann]

Am 03.05.2020 um 09:23 schrieb Michael S.:

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

Gruß

 

[Michael S.]

Am 03.05.2020 um 10:12 schrieb Leo Baumann:

Am 03.05.2020 um 09:23 schrieb Michael S.:
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 Roboter arbeitet doch mit Microcontrollern. Die Batteriespannung
wird wohl Ăźber einen A/D-Wandler gemessen und per Microcontroller geprĂźft.

Ja,
nach weiterer Suche, habe ich gefunden:

1. Einen vermutlich SOT23 P-MOSFET, welcher die Batteriespannung
abschalten kann.

2. einen Spannungsteiler vom Drain des oberen MOSFETs aus vermutlich 8k2
und 3k3, welcher auf einen AD-Kanal des AT91SAM7S256 fĂźhrt.

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

Mal gespannt ...

 

[Michael S.]

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:

Am 03.05.2020 um 10:12 schrieb Leo Baumann:
Am 03.05.2020 um 09:23 schrieb Michael S.:
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 Roboter arbeitet doch mit Microcontrollern. Die Batteriespannung
wird wohl Ăźber einen A/D-Wandler gemessen und per Microcontroller
geprĂźft.

Ja,
nach weiterer Suche, habe ich gefunden:

1. Einen vermutlich SOT23 P-MOSFET, welcher die Batteriespannung
abschalten kann.

2. einen Spannungsteiler vom Drain des oberen MOSFETs aus vermutlich 8k2
und 3k3, welcher auf einen AD-Kanal des AT91SAM7S256 fĂźhrt.

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

Mal gespannt ...

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

Michael

 

[Leo Baumann]

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:

Ja,
nach weiterer Suche, habe ich gefunden:

1. Einen vermutlich SOT23 P-MOSFET, welcher die Batteriespannung
abschalten kann.

2. einen Spannungsteiler vom Drain des oberen MOSFETs aus vermutlich 8k2
und 3k3, welcher auf einen AD-Kanal des AT91SAM7S256 fĂźhrt.

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

Mal gespannt ...

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

Gruß

 

[Sebastian Suchanek]

Am 03.05.2020 um 10:51 schrieb Roland Franzius:

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:
[...]
Ich habe nun 100k parallel zu den 8k2 eingelĂśtet, was zu einer ca. 5%
hĂśheren Spannungsmessung fĂźhrt.
In den leeren Akku habe ich jetzt mal fix 300mAh eingeladen und im
Moment läuft das Teil schon 5 Minuten.

Mal gespannt ...


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

Aus dem OP:

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

NiMH ist längst nicht so empfindlich gegen Überladung wie LiIon.


TschĂźs,

Sebastian

 

[Michael S.]

Am 03.05.2020 um 10:40 schrieb Leo Baumann:

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:
Ja,
nach weiterer Suche, habe ich gefunden:

1. Einen vermutlich SOT23 P-MOSFET, welcher die Batteriespannung
abschalten kann.

2. einen Spannungsteiler vom Drain des oberen MOSFETs aus vermutlich
8k2 und 3k3, welcher auf einen AD-Kanal des AT91SAM7S256 fĂźhrt.

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

Mal gespannt ...

Wird da nur die Batteriespannung zur Messung abgeschaltet?-

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

> Widerstände gehen nicht kaputt.-

Warum sollten Sie? Ich habe 100k hinzugefĂźgt.

Was ist mit dem MOSFET?
Was soll mit ihm sein?

Michael

 

[Roland Franzius]

Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:

Am 03.05.2020 um 10:12 schrieb Leo Baumann:
Am 03.05.2020 um 09:23 schrieb Michael S.:
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 Roboter arbeitet doch mit Microcontrollern. Die Batteriespannung
wird wohl Ăźber einen A/D-Wandler gemessen und per Microcontroller
geprĂźft.

Ja,
nach weiterer Suche, habe ich gefunden:

1. Einen vermutlich SOT23 P-MOSFET, welcher die Batteriespannung
abschalten kann.

2. einen Spannungsteiler vom Drain des oberen MOSFETs aus vermutlich 8k2
und 3k3, welcher auf einen AD-Kanal des AT91SAM7S256 fĂźhrt.

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

Mal gespannt ...

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

--

Roland Franzius

 

[Leo Baumann]

Am 03.05.2020 um 11:02 schrieb Michael S.:

Was ist mit dem MOSFET?
Was soll mit ihm sein?

Wenn der noch mehr abschaltet - gar nichts

 

[Axel Berger]

Sebastian Suchanek wrote:
> NiMH ist längst nicht so empfindlich gegen Überladung wie LiIon.

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


--
/Ż\ 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 http://berger-odenthal.de
/ \ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

 

[Michael S.]

Am 03.05.2020 um 11:42 schrieb Sebastian Suchanek:

Am 03.05.2020 um 10:51 schrieb Roland Franzius:
Am 03.05.2020 um 10:32 schrieb Michael S.:
[...]
Ich habe nun 100k parallel zu den 8k2 eingelĂśtet, was zu einer ca. 5%
hĂśheren Spannungsmessung fĂźhrt.
In den leeren Akku habe ich jetzt mal fix 300mAh eingeladen und im
Moment läuft das Teil schon 5 Minuten.

Mal gespannt ...


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

Aus dem OP:

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

NiMH ist längst nicht so empfindlich gegen Überladung wie LiIon.

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 frĂźh -> sichere Seite.

Michael

 

[Michael S.]

Am 03.05.2020 um 11:48 schrieb Axel Berger:

Sebastian Suchanek wrote:
NiMH ist längst nicht so empfindlich gegen Überladung wie LiIon.

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

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 Ăźbersehen wurden:
Messtoleranzen und Akkutoleranzen.
Dann nur mit neuen Akkus und Spannungsteiler, Spannungsreferenzen usw.
aus einer Charge erprobt und fĂźr 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

 

[Michael S.]

Am 03.05.2020 um 10:36 schrieb Michael S.:

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

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 fĂźr die 2000mAh auch plausibel (das
12V-Steckernetzteil liefert 1A, im Roboter ist ein Stepdown-Wandler
verbaut, der da ca. 1,5A draus machen dĂźrfte).

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

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

Michael

 

[Manuel Reimer]

On 03.05.20 13:28, Michael S. wrote:

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

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

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 zurßck kommt, dann hättest du mit einem Poti dann einfach
etwas nachstellen kĂśnnen.

Gruß

Manuel

 

[Manuel Reimer]

On 03.05.20 12:07, Michael S. wrote:

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

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

Gruß

Manuel

 

[Axel Berger]

"Michael S." wrote:
> und nicht gleich aufzugeben.

Rspekt! Ich Weichei wäre vermutlich nicht so weit gekommen.


--
/Ż\ 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 http://berger-odenthal.de
/ \ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

 

[Marcel Mueller]

Am 03.05.20 um 09:23 schrieb Michael S.:

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.

NiMH? Das ist ungewĂśhnlich.

Wenn der Akku nach der externen Ladung schĂśn 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.

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 auslĂśsenden, ĂźberhĂśhten Lastspitzen entstehen.

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

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

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

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 Ăźberzogen, was das zerstĂśrungsfreie
Reverse-Engineering extrem erschwert, z.B. ist es unmĂśglich, dĂźnne
Leiterbahnen zu verfolgen. Ich habe bisher noch keinen Widerstand
gefunden, der direkt an die Akkuspannung angebunden ist.

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

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

Was ich zur Analyse noch machen kĂśnnte:

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

Das kĂśnnte u.U. nicht reichen. Falls es Lastspitzen sind, gibt es
mĂśglicherweise nur ganz kurze EinbrĂźche. Da mĂźsste dann schon ein Oszi
oder zumindest ein etwas schnellerer Datenlogger mitfahren.

> 2. Das Ding mal mit einem 7zeller betreiben und schauen, was passiert

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 zerstĂśrt.

3. undokumentieren USB-Anschluss mal an den PC anschließen und schauen,
was da passiert.

Ohne Doku? Nichts sinnvolles.

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

> Habt Ihr noch viel bessere Ideen?

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

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


Marcel

 

[Michael S.]

Am 04.05.2020 um 06:40 schrieb Marcel Mueller:

> Dann ist der Innenwiderstand vom Akku zu hoch geworden

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

oder das Gerät
eine Fehlkonstrunktion.

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

Ich tippe auf einen platt geladenen Akku. Dann
geht der Innenwiderstand hoch und unter Last bricht die Spannung ein.

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.

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

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.

--
Michael

 

[Eric Bruecklmeier]

Am 03.05.2020 um 09:23 schrieb Michael S.:

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

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

Viele Grüße

Eric.

 

[Michael S.]

Am 03.05.2020 um 13:37 schrieb Manuel Reimer:

On 03.05.20 13:28, Michael S. wrote:
Das Ding putzt jetzt schon 60 Minuten und ist im dritten Zimmer
unterwegs.

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

Ein Poti/Trimmer wäre eventuell noch besser gewesen.

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

Wenn sich jetzt
rausstellt das der Akku so leer wird das das Teil nicht mehr in die
Ladestation zurßck kommt, dann hättest du mit einem Poti dann einfach
etwas nachstellen kĂśnnen.

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

Das Navigationssystem des Teils ist Ăźbrigens ne interessante Sache, Ăźber
deren Funktion ich nur spekulieren kann. Zum Roboter gehĂśrt 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 TĂźren 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.


--
Michael