[cesare2504951]

Vorrei condividere la mia esperienza sul campo (e di laboratorio) riguardo il titolo.
L'esperienza viene dal fatto di aver modificato e sostituito oramai decine di pack batterie (per hobby)
ad illuminatori subacquei, dove si chiede sicurezza, durata e minima manutenzione.
E dal fatto che il mio fedele Hoovi (Scheduler 4230 - 7 anni di onorato servizio) gira con un pack al litio

-- AVVERTENZA --
Costruire un pack batterie richiede una OTTIMA conoscenza delle stesse ed ESTREMA cautela.
Fate conto di maneggiare un petardo. Ecco, il potenziale in caso di cortocircuito e' lo stesso.
Quindi NON fate queste modifiche se non siete esperti e comunque adottate tutte le protezioni necessarie.

Quali sono le caratteristiche della batteria "standard" montata da Rooomba?
Chimica NiMh (nichelmetalidruri), adatta a frequenti cariche/scariche. Hanno una vita attesa di 300-500 ricariche complete. Ha pochissimo effetto memoria ma tende ad autoscaricarsi rapidamente.
Tensione nominale: 14,4V (12 elementi per 1,2V ad elemento)
Tensione a massima carica: 17,60V
Tensione a massima scarica: 10,80V
Tensione sotto carico: circa 12,50V
Capacita' dichiarata: 3.5Ah

La domanda e' sempre la stessa: posso sostituire questa batteria con una batteria al litio?

Vediamo le caratteristiche di un pack batteria agli ioni di litio che ci stia dentro R.
Si degradano indipendentemente dall'uso, perdendo circa il 15% di capacita' all'anno. Hanno una vita attesa di circa 800-1000 ricariche. Hanno pochissima autoscarica e non c'e' l'effetto memoria.
Ottima densita' di energia (tanta capacita' con poco peso). Se sovrascaricate oltre i 2V ad elemento si danneggiano irreparabilmente. Se sovraccaricate possono esplodere e dare fuoco alla casa (non sto scherzando - cercate "lipo explosion" su Youtube) .
Tensione nominale: 14,8V (4 elementi x 3,7V ad elemento)
Tensione a massima carica: 15,8V
Tensione a massima scarica: 11,6V
Tensione sotto carico: circa 12,0V
Capacita' nominale: >4.5Ah

Preciso che il pack al litio deve essere corredato da una elettronica di controllo/protezione (si chiamano BMS o PCB a seconda che facciano anche il bilanciamento delle celle o solo protezione contro la sovraccarica/sovrascarica).

Ora mi soffermo sulle tensioni sotto carico e di massima scarica. Come vedete la tensione di massima scarica di un pack litio e' piu' alta dello stesso parametro della NiMh. Questo porta il nostro amico R a segnalare rosso in maniera precoce. Se infatti la tensione di massima carica stabilita da R e' "adattiva" (ricordate il ciclo di 16 ore di prima carica? Ebbene, R "adatta" il punto di massima carica a seconda delle caratteristiche del pack), quella di segnalazione pack scarico e' fissa.
Quindi il pack agli ioni di litio non e' adatto a R.

Ma perche' allora il mio 4230 gira con un pack al litio????
Semplice. Il pack da me costruito NON e' agli "ioni di litio", ma adotta una nuova chimica, sempre a base litio, chiamata "litio ferro fosfati" o LiFePO4.
E' una chimica molto meno pericolosa delle ioni litio (non esplode), un po' meno performante a livello di capacita' ma robustissima in fatto di resistenza
ad assorbimenti impulsivi. Pensate che una batteria da 3Ah puo' erogare, in maniera continuativa, anche 20A senza problemi.

Veniamo ora alle caratteristiche di un pack LiFePO4.
Perdono circa il 2% di capacita' all'anno. Hanno una vita attesa di circa >2000 ricariche se usate all'85% della capacita' nominale. Se usate al 100% la vita attesa e' >1500 ricariche. Hanno pochissima autoscarica (maggiore delle litio ioni) e non c'e' l'effetto memoria. Se sovrascaricate oltre 2V per elemento si danneggiano irreparabilmente. Se sovraccaricate oltre 3,9V per elemento si bruciano ma non esplodono.
Buona densita' di energia, ma minore rispetto alle litio ioni.
Tensione nominale: 13,2V (4 elementi x 3,3V ad elemento)
Tensione a massima carica: 15,4V
Tensione a massima scarica: 10,0V
Tensione sotto carico: circa 12,5V
Non notate nulla? I parametri sono quasi identici al pack NiMh.
Quindi un pack LiFePO4 e' adatto a R.

Anche questo pack DEVE avere a bordo una elettronica di controllo (PCB o BMS, a seconda di cio' che si trova).
Nello spazio disponibile della batteria di R ci stanno 4 elementi formato 26650 da 3Ah (si bestemmia un po' a metterli dentro al 4230).
Qualcuno potrebbe obbiettare: ma non e' poco come capacita'?
No. La tensione di questo pack, sotto carico, rimane piu' costante del pack NiMh originale. Quindi la segnalazione di scarico
arriva addirittura piu' tardi se comparata al pack NiMh.

Gli elementi come dicevo sono cilindrici, formato 26650 (diametro 26 lunghezza 65) e si trovano in commercio a circa 10Eur l'uno.
L'elettronica costa dai 15 ai 20Eur.
E poi ci vuole una vecchia batteria andata (da cui recuperare il sensore di temperatura), manualita' e tanta, tanta pazienza

Spero sia utile a qualcuno e di non aver scoperchiato il vaso di Pandora

[cesare2504951]

Prima che qualcuno mi corregga. Nel post parlo di batterie agli "ioni di litio" o LiIon. Lo stesso discorso vale per le batterie ai "polimeri di litio" o LiPo. La differenza tra le due chimiche e' che le LiPo esistono in formato rettangolare (batteria del telefonino), mentre le LiIon sono prodotte principalmente con un formato cilindrico.
Ovviamente le LiPo sono piu' facili da piazzare in uno scomparto come quello di R, ma sono piu' delicate e piu' pericolose (si' - credetemi) delle LiIon.

Su Youtube potete cercare anche "LiIon explosion". E cosi' siete a posto per capodanno

[Cai2]

BRAVO, ottima recensione e ottimi discorsi....
e soprattutto messo in chiaro che non è cosa da fare se non si hanno ottime capacità ( buone capacità non bastano)
ci volgiono mani in pasta non di meno!

[irpa]

Complimenti per la recensione interessante.
Purtroppo non e' il mio mestiere o hobby e quindi pur leggendo con interesse non credo che mai provero' a cimentarmi in queste cose ""marziane"...
Se lo facessi credo che come minimo darei fuoco alla casa...

[fiarina]

Ciao a tutti sono nuovo e non so dove presentarmi .. aiutatemi ... ma veniamo al dunque
sono un tecnico e sto studiando un po le batterie lipo
ho un roomba 560 che da 3 settimane funziona con 8 elementi lipo collegati parallelo serie
ho risolto il problema della ricarica con 4 zener da 4,20v composti da tl431 con in cascata un transistor PNP di potenza
i 4 transistor sono avvitati su dissipatore che inizia a scaldare quando sono cariche il PTC del R. lo ho messo sul dissipatore cosi quando sente i "zener" scaldare interrompe la ricarica
dopo un ora di lavoro torna in base ancora verde


Fiarina

BUON NATALE

[gianni.liverani]

era esattaemnte quello che volevo fare io !!!
(sto facendo loa stessa cosa con uno scooter lettrico dopo aver fatto su bic elettrica cinese)
puoi darmi maggiori dettagli tecnici,sopratutto meccanici?

[gianni.liverani]

http://www.robotrevi...php?f=4&t=15718

[gianni.liverani]

si le conosco, io sto restaurando un italvel day
sei un vectrixiano?
potrei riportare in vita un lepton con quelle.
ma in che stato sono, sono ancora buone e sono parzialmente buone?
a che sei pasato? lilepo4? kit ufficiale o alternativi?
frequenti energeticambiente il forum?

Messaggio modificato da GianniTurbo il 22 October 2012 - 06:28 PM

[gianni.liverani]

Mettile sul mercatino di energetiambiente, secondo me qualcuno interessato o perché gli serve il pacco intero o singole celle.

[gianni.liverani]

Alla fine non sono riuscito nel progetto, le batterie se caricate esternamente si ricaricavano, diversamente si caricavano pochissimo.
evidentemente il circuito di ricarica non si riesce ad ingannare.
mi vendo le battterie se interessano a qualcuno

[Perfex101]

Allora sconfesso un pò tutto quello detto fino ad ora, le batterie lifepo4 non vanno bene per questo progetto perchè per loro natura prendendo quattro celle caricate al voltaggio massimo di 3.65V si ottiene 14.6V, e non in carica il voltaggio scende immediatamente a 3.31V cella, quindi a 13.2v totale, non assolutamente sufficienti ad alimentare roomba che accende immediatamente la luce arancione e scrive dock cercando la base.
Tuttavia è circa un anno che il mio 581+v3b+aerovac gira senza problemi con 4 batterie al lipo per modellismo, infatti facendo i condi la cella lipo si carica ad un voltaggio massimo di 4.2v cella, per un totale di 16.8v e si scaricano progressivamente fino a anche 3v cella con un picco minimo di 12v a fine scarica, quindi preciso al rosso di roomba.
Adesso voi direte che sono un pazzo a mettere delle lipo in un robot automatico, tuttavia ho escogitato 2-3 trucchetti per evitare qualsiasi problema e in pratica sono arrivato alla solutione di utilizzare un bilanciatore sempre connesso sul pacco batteria e un tl431 per interrompere la carica, o meglio il circuito è impostato per dissipare in calore il voltaggio eccessivo oltre i 16.8v su un piccolo profilo di alluminio, dove ho posizionato la sonda di temperatura di roomba, che nella fase di carica la fa interrompere con il veloce aumentare della temperatura "Temperature Slope : Temperature increases by more than 0.5°C per minute."
Il bilanciatore è sempre connesso, quindi sia in scarica che in carica bilancia costantemente le celle per tenerle sempre in perfette condizioni, inoltre il bilanciatore ha una funzione di protezione con distacco del pacco batterie da roomba in caso di overvolt o undervolt anche di una singola cella.
Adesso passiamo alla parte interessante, cioè le celle sono delle celle mecchate in gergo modellistico da 5300mAh, tuttavia la carica viene interrotta sempre prima del raggiungimento del 100% di carica, diciamo circa al 85-90% e la scarica non è profonda oltre il 35-40%, tutto questo mi garantisce maggiori cicli di scarica/carica del pacco, allungando la vita utile della batteria di roomba.
Parlando in termini pratici roomba lavora in tranquillità volendo anche 4 ore, tuttavia a me interessa il ciclo completo di 2 ore cioè 4 stanze, tornando alla base dopo due ero di tappeti, parquet e marmo, oltre che diversi ostacoli come sedie, stendini e giochi da bambini, appena al passaggio dal giallo all'arancione.
Il mio 581 è diventato come un orologio svizzero 2 ore e poi a caricarsi, da scongiurare assolutamente la scairca di una torretta, perchè giro per casa (ROMPE LE xxx) quasi per 4 ore prima che decide di tornare a caricarsi.
Altra informazione preziosa il 581 è schedulato per pulire tutti i giorni quindi diciamo che con una batteria normale al nimh già sarebbe quasi a metà vita utile, invece testando il pacco batteria con un carica batteria da modellismo la resistenza interna del pacco è ancora ridicolarmente bassa, intorno al 2-3 milliohm e la capacità totale non è scesa neache dell' 1%.
Il pacco batterie e composto da due lipo car 7.4v 5300mAh di circa 30€ ciascuna, che ho spacchettato dal case in plastica e adattato limando qui e là il vano batteria di romba, il bilanciatore è un trakpower hacker anche lui spacchettato e usato solo il circuito da 30€ circa e il circuito con il tl431 è fatto con parti di riciclo per il costo di 2-3€ o meno. Diciamo che i quasi 100€ della scadentissima batteria originale sono più che sufficienti per convertire roomba, tuttavia ci vuole molta pazienza nel calibrare, montare, verificare che tutto funzioni prima di mettere il roomba a lavoro.
Ho detto molto, ma molto altro ci sarebbe da dire.
Volendo posso scattare anche qualche fotina se siete interessati ALLA SOLUZIONE del problema notissimo della batteria che casualità muore subito dopo la fine dei 2 anni di garanzia, guarda caso 700-800 cicli di carica/scarica.
Sempre a disposizione
Saluti

[gianni.liverani]

Si qualche foto tecnica mi piacerebbe, ma non ho capito perche lipo e non litio, io pensavo a 8 banali 18650, con un bms cinese comperato su ebay, ma se hai qualche link di bms piccoletti( magari in privato ) sarebbe gradito.
una litio va da 3,7 nominali a 4,10 max quando sotto carica, 4 x 4,10 fa 14,8 max che si dovrebbe avvicinare al valore.
in fondo mi ricordo che le prime versioni del nokia 3310 avevano una batterie formatqa da 3 elementi nimh intercambiabili con una litio. nel roomba 500 ce ne sono 12 che è un multiplo di 3.. quindi 4 batterie litio dovrebbero essere eqipollenti...

[Perfex101]

Allora da chiarire DEFINITIVAMENTE Li-ion e Li-Po hanno identiche caratteristiche di voltaggi in carica e scarica, cambia solo quanto può essere intensa la carica e scarica, a correggere il post iniziale i dati sono:
- Carica CC/CV ovvero Constant current/Constant Voltage
- Voltaggio massimo 4.20V, attenzione che ci sono delle celle con chimica che differisce leggermente che possono avere 4.25 o 4.35
- Voltaggio minimo CONSIGLIATO sotto carico 3.00V
- Voltaggio a riposo senza carico 3.7V normalmente ma può variare da mille fattori, ci sono celle che possono avere anche 4.15v a riposo senza carico e altre addirittura 3.6v
Tenendo presente che il nostro roomba esegue una carica lineare a 1.25A fino anche a 21.6V, la parte CC della carica delle Li-Ion/Li-Po è eseguita tranquillamente, mancherebbe la seconda parte CV, ma che nel mio caso sono circa 800-900mAh (considerando il pacco da 5400mAh), che lascio volentieri non caricare per allungare la vita utile del pacco batteria.
8 banali 18650 Li-ion le ho usate per la sperimentazione del circuito di bilanciamento e la taratura del tl431, tuttavia il grosso problema delle 18650, anche se usate a coppia è che hanno bassi "C" di scarica, circa 1-1.5C e tendono ad aumentare rapidamente la resistenza interna e perdere di capacità, problema assolutamente non sentito dalle lipo da modellismo anzi, le più "tranquille" che ho usato io per romba hanno ben 25C di scarica e hanno una curva di scarica veramente imbarazzante confrontata ad un pacco nimh e anche Li-ion.
Ti dico sinceramente che le 8 18650 erano delle sony di recupero da 2.2ah già abbastanze sulla via della discarica, ma hanno durato quel mesetto buono per la sperimentazione, credo che sicuramente prendendo delle ncr18650b certamente qualcosa di carino potrebbe uscirci, soprattutto nella longevità del pacco visto che la panasonic dichiara più di 2000 cicli di vita, tuttavia, qui in italia hanno un costo altissimo e si trovano veramente raramente, ci sarebbero voluti più di 120 euro solo per gli 8 elementi.
Considera che un pacco 4s2p di 18650 ci cade dentro, anzi ci sta largo e ho messo dei piccoli spacer per non fallo sbattere qui e lì, mentre le lipo ci stanno molto strette e ho dovuto limare diciamo abbastanza per farcele stare ad incastro con tutti e due i circuiti.
Non ho preso neache in considerazione un bms commerciale, tantomeno una cinesata ridicola, che credo molto scarsi (ricordati che stai giocando con i polimeri o i ioni di litio e hanno una CARINISSIMA caratteristica di prendere fuoco e esplodere se caricate o scaricate senza un pò di sale in zucca), preferisco molto di più ciruiti da modellismo e prodotti "fatti in casa".
Adesso romba è sotto carica (dopo la pulizia mattutina Domenicale), e sta diluviando, presto approfittero della tua richiesta di foto per smontarlo completamente e fare una bella pulizia, al primo sole disponibile.
Saluti

[gianni.liverani]

Io sinceramente avrei qualche remora a caricare lipo senza un caricabatterie nato per quell'uso, proprio perchè so che che in caso di scovraccarica, o rottura della medesima possono fare delle fiammate.
finche uno le usa in mezzo ad un campo dentro un moedellino, va bene, ma lasciarle a casa sinceramente non dormirei tranquillo...

Che correnti devono erogare per un generico roomba serie 5xx? io ipotrizzaro 1-1,5 A amper basandomi sul fatto che una batterie standard da 3300 mAh dura un paio d'ore, correnti che per delle 18650 messe in configurazione 4S2P non dovrebbero essere un problema visto che sono pure in coppia.
io vorrei provare con delle Panasonic di qualità che ho recuperato, ora devo cercare un BMS adeguato.

[Perfex101]

Partendo dal presupposto che ormai la tecnologia LiPo si usa praticamente ovunque, vedi ad esempio smartphone o portatili, con dei banalissimi circuiti di controllo, e utilizzando un circuito professionale usato in ambito modellistico, che in caso di minimo sovraccarico, sottocarico o qualsiasi altro errore disconnette il pacco, io dormo abbastanza tranquillamente.
Tieni presente che se prendi un circuito economico o anche quelli cinesi si parla anche di +-0.05V e spesso molto oltre, sul trakpower hacker si parla +-0.01V e dalle prove che ho effettuato è veramente preciso, alla prima cella che tocca 4.21V interrompe tutto.
Per quanto riguarda le 18650, possono essere valide, sempre se prese nuove e di ottima qualità, ma nei miei esperimenti ho notato un aumento rapido della resistenza interna e veloce deterioramento, anche io ero partito dal presupposto che 30W di roomba, come consumo è molto simile ad un qualsiasi portatile con identico pacco 4s2p, ma forse, o almeno il mio, non so ad esempio quando sale sul mio tappeto a pelo lungo, probabilmente tende ad avere un picco sulla scarica, ed ecco immediatamente che le 18650 tendono a scaldare e a "sedersi", non scordarti che le nimh sono nate per sostituire le nicd che fino a poco tempo fà erano molto diffuse nel modellismo, quindi anche le nimh sono in grado di sopportare agevolmente dei picchi di scarica.
Per GianniTurbo, ma per caso sei di roma e stai vendendo su ebay un pacco lifepo4 26650 4s1p 13.2v 3Ah preso da lipotech?
Per il resto ancora diluvio e mi sto dilungando sulle chiacchiere senza farvi vedere niente di interessante.
Saluti

[gianni.liverani]

@ Perfex10 hai mp.

[gianni.liverani]

http://www.robotrevi...opic.php?t=3361

[Perfex101]

Ecco qualche foto,
Da sopra a pacco e circuito inserito nell'alloggiamento
 IMG_1519.JPG (2.98MB)
Numero di downloads: 1123
Il coperchio sotto è stato limato abbondantemente
 IMG_1520.JPG (3.37MB)
Numero di downloads: 795
Infatti le alette non ci sono più
 IMG_1521.JPG (2.94MB)
Numero di downloads: 804
Il pacco fuori dall'allogiamento
 IMG_1522.JPG (3.27MB)
Numero di downloads: 1009
Aletta in alluminio recuperata da un alimentatore, oppurtunamento modificata dove il tip42c va a dissipare il calore a fine carica e la sonda di temperatura esegue la sua lettura per staccare la carica
 IMG_1523.JPG (2.63MB)
Numero di downloads: 743
Il trackpower visto dal lato led e interruttore
 IMG_1524.JPG (2.92MB)
Numero di downloads: 1356
Il trackpower visto dal lato connessioni al pacco e al circuito di roomba
 IMG_1526.JPG (3.21MB)
Numero di downloads: 839
Qui si intravede il tl431, la sonda di temperatura, gli spacer per non far toccare le lipo sull'aletta, il tip42c, resto del circuito che fa da clamp di tensione e isolato con il nastro isolante
 IMG_1527.JPG (3.01MB)
Numero di downloads: 909
Le modifiche sono davvero tante, per farci stare il tutto in quel minuscolo spazio si fatica un bel pò, ma vale veramente la pena di fare questa modifica, per risolvere il problema batteria.
Se vi interessa qualcosa in particolare posso fare altre foto su richiesta.
Un saluto

[gianni.liverani]

Non riesco a capire bene, ma se ho capito hai modificato l'alloggiamento di Roomba? l'idea a me non piace.
forse ho trovato invece delle batterie al litio già prodotte da 4400mAh

[Perfex101]

E' proprio quello il bello, da fuori è un normale roomba e dentro ha un bel pacco lipo, con protezioni e bilanciamento incorporato, non si controllano voltaggi, non si deve aprire il tutto per caricare con cb da modellismo, assolutamente niente, torna alla base e si carica da solo senza problemi, direi quasi che è un pacco lipo Plug&Play.
Non cambia niente nel funzionamento di roomba, gli da solo la possibilità di lavorare molto di più o se lavora come prima di allungare la vita della batteria in modo eccezzionale.
Ho limato la base del cover per farci entrare un pacco da 5400mAh e il resto dell'elettronica, come già ti avevo detto con una configurazione 4s2p di elementi 18650, il pacco ci cade dentro e bisogna usare abbondanti spacer per non far sbattere il pacco in giro all'alloggiamento, ho un pò esegerato con la capacità per allungare la vita utile del pacco, volendo anche con 4400mAh si va tranquilli, tuttavia la regola "più capacità si ha e più cicli di vita ci saranno a disposizione" è stato il mio faro guida (Valido solo per batterie con tecnologia litio, REGOLA ASSOLUTAMENTE NON VALIDA PER IL NIMH)
Non lo avrei mai modificato se dovevo mettere batterie esterne o circuiti esterni, soluzioni molto semplici, ma fortemente orribili:
http://www.instructa...powered-Roomba/
GianniTurbo dimmi cosa non capisci che ti faccio altre foto, visto che sei di roma, puoi anche fare un salto a vedere di persona come funziona.
Saluti

[gianni.liverani]

Punti di vista..
A me invece non piace l'idea di fare qualcosa che non sia reversibile...
Proseguirò con il progetto di 4S2P 18650 ilproblema è trovare un BMS piccolo e funzionale...
Parallelamente dovrei provare una batteria LI-ion 4400 commerciale.

[Perfex101]

Beh effettivamente le saldature da fare sulla scheda madre di roomba sono le 4 dei contatti della batteria (positivo e negativo, più i due contatti per il termistore), tuttavia eliminando i contatti si recupera la perdita di passaggio di corrente e naturalmente si perde la rapidita "dell'infila e vai"; però il mio circuito è a sua volta pluggato con connettori deans dorati ad alta corrente da modellismo, quindi, una volta esaurito un pacco, per il cambio ad un pacco nuovo o una connessione a un 4s2p 18650 si ha la stessa rapidità.
Io BMS non li utilizzerei per la mancanza di decenti protezioni e per l'impossibilità di dare un segnale di fine carica, per il resto il mio roomba è già pronto per qualsiasi tipo di cella al litio sia polimeri che ioni.
Qui si parla di conversione e quasi sempre sono irreversibili, però ti posso assicurare che se un domani dovessi comprare un nuovo roomba, la conversione è la prima cosa che farei allo scadere della garanzia, veramente con questa modifica si elimina l'unico punto debole di roomba.
Se ci hai fatto caso tra le varie serie (400,500e600,700,800) hanno sempre modificato dei particolari interessanti e hanno sempre proclamato tecnologie sbalorditive sulla batterie e la sua maggiore durata: dalla normale alla aps, dalla aps alla extended life, dalla extended life alla xlife della serie 800, ma alla fine hanno sempre e solo girato intorno al problema, sono passati da 2Ah al nicd al 3.3Ah al nimh, hanno ottimizzato la carica e la scarica, ma sono 10 anni che la batteria in sostanza non è mai cambiata, purtroppo la concorrenze ci è già arrivata che il litio è la soluzione definitiva, ma irobot si ostina a usare nimh, intanto che loro lo capiscono io mi sono un pò portato avanti.
Quindi posso affermare che il mio 581 è l'unico roomba completamente convertito e funzionante al 100% al litio esistente?

[Perfex101]

Segnalo questo link: http://www.vic7767.c...700-800-roomba/
Anche altre persone hanno voglia di litio nel loro roomba, per la felicità di gianni turbo, la batteria sembra essere sostituibile senza nessuna modifica a roomba.
Non so che celle e che circuito di bilanciamento è presente, ma questo tizio americano sembra essere molto affidabile sulle modifiche di roomba, non l'ho provato, ma partendo dal presupposto che con il passaggio al litio si hanno solo miglioramenti, non posso che consigliarlo a tutti.