LiFe-Akkus in Rommba, aber wie?

  • Hallo,

    seit ca. einem halben Jahr haben wir einen Roomba und möchten ihn nicht missen. Noch ist der Akku in Ordnung, aber der Zeitpunkt wird kommen, dass er nachlässt.

    Da ich Modellflieger bin, interessiert mich inwieweit ich die Laderoutine des Roomba verändern / austauschen lässt. NiMh akkus sind aus meiner Modellfliegersicht eine völlig veraltete, anfällige empfindliche und unzuverlässige Technik, die zu überteuerten Preisen verkauft wird. (Sorry)

    Am besten wäre eine auf LiFe geänderte Laderoutine mit Balacing der einzelnen Zellen und einem
    TopFuel LiFe 30C 3100mAh 4Soder 4100er 4S
    Pack bei angepasstem Entladeschutz. Kosten der Akkus 78,- bzw. 104 € Liste
    Alternativ wäre auch ein 4S 123 Systems 2300er (um 60 €) möglich.

    Die LiFe-Zellen bringen im Modellbau bei Volladung innerhalb von 20 min und Entladungen innerhalb von 3 bis 5 Min um ca. 500 Zyklen. Die Haltbarkeit der Akkus dürfte bei der Niedrigstromanwendung im Roomba bei einigen Tausend Zyklen und somit mehreren Jahren liegen.

    Da ich kein Elektroniker bin, habe ich blöderweise das Problem die mir bekannten guten Akkus mit angepasster Laderoutine einzubauen...

    Hat das schon jemand gemacht oder kann Hinweise geben, wie es geht?


    Danke Boris

  • Hallo Boris,


    sorry wenn ich Dir hier widersprechen muss.. aber der Einsatz von LiFe Akkus scheint mir für einen Staubsauger ungeeingnet und zwar aus folgenden Punkten:
    - LiFe Akkus sind für Einsatz mit hoher Entladung ausgerichtet - diese haben wir im Roomba nicht
    - LiFe Akkus haben eine andere Zellspannung (könnte ma evtl durch die Schaltung der Akkus kompensieren, was aber dann evtl. vom Bauraum schwierig wird)
    - LiFe Akkus haben eine schlechtere Leistungsdichte


    Weiterhin zweifle ich an Deiner Theorie, dass sie bei "Niedrigstromanwendung" mehrere tausend Zyklen schaffen könnten. Die Zyklen werden deshalb nicht mehr werden - sie sind nur bei schneller Entladung stabiler.


    Gruß



    Mike

  • Ich merke, Du hast noch keine Erfahrungen mit LiFe-Akkus.

    Der Hersteller A123 gibt z.B. 7000 Zyklen für Niederigstromanwendungen an. Deutlich mehr, als jeder NiMh. Googeln und Lesen hilft
    Die Leistugnsdichte ist mit Verlaub deutlich höher als bei Nimh. Leistungsdichte ist das Kriterium beim Elektromodellflug.

    Mit der Zellenspannung hast Du begrenzt recht. 4S Life haben eine Nennspannung von 13,2 V mit einer Ladeschlussspannung von 14,4 v. Das ist von 12S Nimh nicht weit weg oder?
    Entscheidend ist, ab welcher Abschaltspannung der Roomba den Lader sucht und wann er abschaltet. Passen die Parameter zu LiFe, muss nur die Laderoutione angepasst werden.

  • bleib mal ruhig..


    sorry erstmal.. bei der Leistungsdichte hast natürlich Recht! Meinte natürlich nicht die Leistungsdichte (was ja logisch ist, da ja Hochstromanwendung) sondern die Energiedichte (was ja beim Staubsauger entscheidend ist).


    Des mit der Zellspannung könnte man evtl. verschmerzen.. solang es mit der Abschaltspannung vom Roomba passt.
    Jetzt musst nur noch die Homebase so anpassen, dasst eine Schnellladung in 20 min. schaffst.. ;-)

  • Ersatzakku Roomba:

    14,4 v mit 3,300 Ah mit 655 Gramm = ca. 0,072 Wh / g oder 72 Wh/Kg


    LiFe Hacker 4100er

    13,2 V x 4,100 Ah mit 533 Gramm = ca. 0,104 Wh / g oder 101,4 Wh/kg

    Sorry auch die Energiedichte ist bei LiFe höher. Darum schmeißen wir ja die NiMh aus den Fliegern raus.
    Nebenbei stimmen die NennKapazitäten bei Life in der Praxis mit den Angaben überein. Bei Nimh meinst nur bei den sersten 20 Zyklen, dann ist nur noch 2/3 nutzbar...


    Eine noch höhere Energiedichte weisen LiPo-Akkus auf. Die sind aber zu handhabungsunsicher für Haushaltsgeräte (nach meiner Meinung)



    Sorry, wenn die Antworten etwas direkt sind. Ich möchte niemanden angreifen, weiß aber bei Akkutechnik ziemlich genau, wovon ich rede.
    Nebenbei hab ich meist eine direkte Art.... ... ich bin halt so und irgendeine Macke muss man ja haben...

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  • Aaaah, endlich mal jemand, der auch auf die Idee kam.
    Ich hab mir jetzt erstmal 12 neue NiMh 4,5Ah Zellen gekauft und bau mir grad ein neues Akkupack. ABER.. mein langfristiges Projekt ist ne Elektronik für nen LiPo oder eben auch LiFe. Also Zellenmässig ist das total wurscht! Mit NiMh's ist man bei 14,4; mit 4x 3,7 ist man bei 14,8 mit LiPo's ... Wer sich mit Elektronik auskennt, weiss dass dem Roomba das wurscht sein wird. Für seine Steuerelektronik hat er eh Spannungsregler.. Und ob sie von 14,8 oder 14,4V auf 5V runterregeln macht nen unterschied von vllt 1-2 °C am Kühlkörper.
    Ich hab schon Schaltungen für LiPos gesehen, die den Lipo ab ner bestimmten Spannung trennen, damits keine Tiefentladung gibt. Mit nem Regelbaren Spannungsregler liesse sich das sicher in so fern anpassen, dass man dem Roomba durch ne weiter abfallende Spannung nen bald leeren Akku simuliert. z.B. sollt man LiPos unter keinen Umständen unter ca. 2,7V entladen. Wenn man z.B. bei 3,1-3,2V abregelt, sollte das genug Reserve bieten, falls der Roomba bei 12,4-12,8V nicht schon von nem bald leeren Akku ausgeht. Hinzukommend war in der Schaltung nen Ladungsregler mit nem Step-up/step-down Wandler integriert, der einfach jede Spannung nahm (ob kleiner, oder grösser)... Also auf der Basis liesse sich sicher was bauen. Das einzige was mir noch Kopfzerbrechen bereitet, wie man dem Ladegerät nen Verhalten eines NiMh simuliert. Sozusagen bis zur Voll-ladung nen bestimmten Spannungsabfall simulieren, damit das Roomba-Ladegerät vollen Saft zur Verfügung stellt, mit dem dann das integrierte LiPo Ladegerät haushaltet...


    Soweit mal meine bisherigen Gedanken..
    LG Martin

  • Ach... Mein Originalakku hat 1,5 Jahre durchgehalten und knappe 150 Ladezyklen hinter sich.. 2x/Woche saugen. Dummerweise hat er schon so ne enorme Selbstentladung entwickelt, dass er nach den 3-4 Ruhetagen maximal 60 sec läuft und sofort auf rot springt - die Erhaltungsladung des Roombe scheint prinzipiell Schrott zu sein. Wenn der Akku frisch geladen ist, dann hält er so 30-40 min.. Eigentlich hätt ich ihn schon nach nem Jahr wechseln sollen. Von nem LiXX erwarte ich, dass er eine nicht nennenswerte Selbstentladung besitzt. Ausserdem kann man ihn mit ner "Verhaltenssimulation" (dem Roomba gegenüber) auch gemütlich laden und muss ihn nicht innert einer Stunde vollprügeln. Dazu kommt, dass LiPos bei geringen Entladungsströmen sehr zahm sind.. :-) Nur in meinem Heli hab ich mal unterdimensionierte überlastet.. Dann spielen sie Ballon-Zeitbombe.

  • Zuerst wäre es wichtig zu wissen, ab welcher Spannung der Roomba den "Docking" befehl wegen leerem Akku gibt und ab welcher Spannugn er auf "Notaus" geht. Das könnte zu LiFe oder evtl. sogar zu Lipo kompatibel sein.
    Dann stellt sich die Frage, wo denn die Ladeelektronik steckt.
    Steckt sie in der Basis, ließe sie sich ggf. einfach umgehen indem man über ein geregeltes Netzteil 13,2 V auf 1 bis 3 A begrenzt auf die Ladekontakte bringt. Zur Akkupflege muss an den Akku nur noch ein Schaltkreis, der die Zellenspannugne unterienander auslgleicht (Balancer).

    Ist die Ladeelektronik jedoch im Roomba integriert, wird das ganze kompizierter zu umgehen...

    Edit / Ergänzung:
    Lipos und LiFe-Akkus haben tatsächlich eine kaum vorhandene Selbstentladung. Kann ich aus der Praxis bestätigen. Warm werden sie auch nur unter Hochstromentladung (Beim Laden nur kurz vor dem Bumm bei Defekten).
    Zu Lipos: Lipos werden bei uns Fliegern über Winter mit Zellenspannugen um 3,7V bis 3,9V / Zelle eingelagert, da sie bei Vollladung altern...
    Meine LiFePo A123-Zellen juckt die Voll-Lagerung seit zwei Jahren überhaupt nicht.

    Edited 4 times, last by Old Stone ().

  • Das hatte ich befürchtet.

    Dann sehe ich die einzige Möglichkeit ohne Eingriff in die Roomba-Elektronik darin, dass eine Elektronik an den Akku muss, die das Verhalten eines NiMh-Akkus vorgaukelt.
    Da sich die LAdeverfahren jedoch grundsätzlich unterscheiden (Nimh wird mit vollem Strom mit steigender Sapnnung bis zum Schluss geladen im Gegensatz zu LiFe wo zum Ende die Spannung gehalten und der Strom gesenkt wird)

  • Mit der Laderoutine im Rommba wird die ganze Sache komplizierter, wenn man aus Garantiegründen nicht in die Roomba-Elektronik eingreifen möchte.

    Ob es eine brauchbare Zusatzplatine für den LiXX-Akku gibt, der Laderoutine einen Nimh-Akku vorgaukelt halte ich für fraglich. Die Ladeverfahren sind gänzlich unterschiedlich.

    Bei Nimh steigt die Spannung bei vollem Ladestrom immer weiter.
    Bei LiXX steigt die Spannung nur bis zu einem Maximalwert, dann wird der Strom heruntergefahren.

  • Bei NiMh gibts nen Peak. Sobald der Akku voll ist, sinkt die Spannung wieder (und die Temperatur geht massiv hoch!).. Intelligente Ladegeräte passen diesen Moment ab und schalten ab z.B. 3-5mV Spannungsabfall pro Zelle ab.
    LiXX lädsts Du bis zur Zellen-Max Spannung (LiPo 4,20V) mit Konstantem Strom, anschliessend bleibt die Ladespannung konstant, bis der Ladestrom unter ca. 5% des Ladestroms zu Beginn des Ladevorgangs sinkt.
    Simulieren sollte sich das auf alle fälle lassen :-) Ist nur ne Frage des Elektronikaufwandes..