Motor schält ab obwohl Akku voll ist

[michiE]

Hallo zusammen,

wir haben gerade ein ganz kurioses Problem beim Test unseres neuen ROV/AUV Hannah entdeckt. Hannah verfügt über 8 Motoren (BLDC) mit je ca. 200W, als Stromversorgung dient ein großer 72Ah 6-Zellen NiMh-Akku an dem alle Regler parallel angeschlossen sind. Die Regler sind standard Modellbauregler. Je 4 Regler werden über einen Atmega32u2 angesteuert, welcher per USB an je einem Raspberry Pi B+ hängt. Also 2 Pi, 2 Atmega32u2, 8 Regler, 8 Motoren. Die Pi und Atmega32 (und sonst nichts) werden über die BEC der Regler versorgt (die laut Datenblatt maximal je 2A liefern). Kommunizieren kann das Ganze per Lan, W-Lan und einem Akkustikmodem (das noch nicht eingebaut ist). Aktuell erhält es an der Oberfläche Fahrbefehle per W-Lan, unter Wasser agiert es halbwegs autonom (Software dazu ist noch nicht wirklich fertig).
Nun zu unserem Problem: Wenn der Akku voll ist, kann mit den 4 Fahrmotoren auf ca. 2-3% der Leistung einige Zeit gefahren werden, ohne, dass es weitere Probleme gibt. Gibt man jedoch ein mal kurz bis 50% Gas (auch nur auf einem einzelnen Motor), so bricht die Spannung kurz ein, und die Regler reagieren danach alle nichtmehr. Die Akkuspannung bricht dabei nicht merklich ein (zumindest nicht wirklich auf dem Oszi sichtbar), die 5V-Schiene scheint auch halbwegs stabil zu bleiben. Die PI sind noch ansprechbar, auch der Atmega32U2 antwortet weiterhin, und das PWM ist auch noch sauber, es muss also am Regler oder dessen Versorgung liegen.
Hat jemand von euch Erfahrungen dazu ? Oder eine Idee, woran das liegen könnte ?
Hier ein kleiner Link um welches Fahrzeug es geht:
https://www.facebook.com/BRAINRobots/photos/a.354056884740208.1073741825.353828188096411/716554071823819/?type=1&theater
https://www.youtube.com/watch?v=coyx4IQc5Ho

Danke euch schon mal :)
[Edit:] Die Akkuspannung vor Inbetriebnahme liegt bei ca 8,19V. Nach dem Bootvorgang und langsamen fahren für ca. 30 min bei minimaler Leistung liegt sie bei 7,9V. Bei Kurzzeitigem 50% Gas (Steuerknüppel kurz antippen) komme ich nach dem Herunterafahren der Pi und Abschalten des Fahrzeugs noch auf 8,10V.

[ranke]

Gibt man jedoch ein mal kurz bis 50% Gas (auch nur auf einem einzelnen Motor), so bricht die Spannung kurz ein, und die Regler reagieren danach alle nichtmehr. Die Akkuspannung bricht dabei nicht merklich ein

Die Akkuspannung bricht nicht ein, eine andere (nicht genauer bezeichnete) Spannung bricht aber ein. Es gibt also offenbar zwei Stellen an denen Spannung gemessen wurde, wobei an der einen Stelle die Spannung einbricht, an der anderen (vermutlich an den Klemmen des Akkus) die Spannung nicht einbricht. Das ist schon mal eine gute Nachricht, der Akku ist es nicht, sondern der Übergangswiderstand zwischen den beiden Meßpunkten in der leistungsführenden Verschaltung. Mit einigen weiteren Messungen sollte sich der Fehler schnell einkreisen lassen (dabei die Masseverbindungen nicht vergessen). Außerdem eventuell für die Fehlersuche interessant: welches Teil der Ansteuerung sich tatsächlich "aufhängt". Nachdem es immer alle 4 Regler betrifft, vermutlich etwas Zentrales.

[Holomino]

Habt Ihr Euch an den generellen Modellbaumerksatz für BLDC "Regler nah am Akku" gehalten?

[michiE]

Die Regler sind direkt am Akku, it kürzest möglichem Leitungsweg, interessant ist, dass die Controller nicht neu gestartet werden, auch die Pi nicht, also ist die 5V Versorgung stabil.
Ich habe seit gerade die Vermutung, dass eventuell die Regler auf die falsche Akkuart eingestellt sind. Ich werde die Regler zur besseren Kontrolle mal ausbauen und mit einem Netzteil testen, wann sie abschalten wenn die Spannung langsam sinkt.

[Holomino]

Einige kurze Fragen dazu:

- Du hast die BEC-Ausgänge der Regler nicht parallel geschaltet? (Sollte man nur unter bestimmten Voraussetzungen tun, das ist mit Vorsicht zu genießen).

- Auch auf den Reglern sitzen Controller, die ggf. bei Unterspannung über Brown-Out o.ä. resetten. Kannst Du mal abchecken, ob Du lt. Datenblatt mit 7,2V nominal (6 Zellen in Reihe) an der unteren Grenze der möglichen Betriebsspannung hängst? Vielleicht fährst Du dann besser, wenn Du den Akku auf 7 Zellen in Reihe umkonfektionierst/ erweiterst.

- NiMh ist nicht unbedingt für seine hochstromfreudigkeit bekannt. Du bist Dir sicher, dass Du Dich mit Deiner Dimensionierung im Rahmen der "normalen" Parameter bewegst (ich bin mir nicht sicher, weil ich nie NiMh im Modellbau benutzt habe. Ich frage trotzdem!).

- Einige BLDC-Regler, haben eine Einschaltsequenz (Gashebel zuerst runter, dann hoch, dann wieder runter, um den PWM-Hub auszumessen. Haben Deine Regler das und lassen sie sich nach dieser Sequenz wieder reanimieren? Hier gibt es dann noch die Möglichkeit, dass die Regler nach einem unerwarteten Spannungsreset in den Programmiermodus wechseln (wenn das nicht über einen Jumper abgesichert ist). Das allerdings ist reglerabhängig und könnte ggf. mal irgendwo in einem Forum stehen, wenn's kein China-Bauteil ist.

Blöd ist immer: Einschalttransienten findest Du auf einem Analog-Oszilloskop schlecht. Mit dem Digitaloszilloskop siehst Du sie zwar, darfst aber dem gezeigten Ausschlag nicht glauben. Da ist der Peak meist wesentlich höher.

[michiE]

Hallo Zusammen,

ich melde mich mit neuen Ergebnissen:
Die BEC sind nicht parallel geschaltet, es ist je nur einer an die Controller und Pi geführt. War bis gerade.
Die maximale Entladerate der NiMh-Akkus ist berücksichtigt. Das passt , es sind 24 Akkus parallel geschaltet.
Das PWM wird nur im Programmiermodus vermessen, das haben wir getestet. Auch hatten wir die Eingangs- und Ausgangsspannungen der Regler an einem DSO gemessen.
Das Problem war offensichtlich ein Bug in den Reglern. Die haben eine Messung der Eingangsspannung, und schalten bei zu geringer Akkuspannung ab. Soweit noch perfekt für uns. Die Programmierkarte zeigte "6-Zellen NiMh" an, eine Kontrolle mit Hilfe der etwas unergonomischen Bedienung mit Taster und blinkender LED direkt am Regler zeigte aber, dass bei diesem Parameter grundsätzlich IMMER LiPo als Akku eingestellt wurde, völlig egal, was die Programmierkarte anzeigte. Nach manuellem Umstellen direkt an den Reglern funktioniert jetzt alles perfekt wie es soll.

Danke euch für eure Mithilfe :)

Ach ja, bei den Motoren und Reglern handelt es sich um die "Neon"-Bundles (Team Orion) von Conrad (http://www.conrad.de/ce/de/product/275368/Team-Orion-Brushless-Set-Neon-17-Betriebsspannung-45-126-V-Umin-pro-Volt-17-Motor-Windungen?ref=searchDetail) welche im Nachhinein mit Seewasserfesten Lagern versehen und wasserfest vergossen wurden.

[Thommi]

Danke, malthy,

Freisprechtelefonie und Tipperei eben, da habe ich einfach nicht aufgepasst.