{"id":7931,"date":"2023-11-30T19:32:01","date_gmt":"2023-11-30T18:32:01","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/?p=7931"},"modified":"2023-11-30T16:32:38","modified_gmt":"2023-11-30T15:32:38","slug":"dyson-es-muss-nicht-immer-der-akku-sein","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/2023\/11\/30\/dyson-es-muss-nicht-immer-der-akku-sein\/","title":{"rendered":"Dyson – es muss nicht immer der Akku sein"},"content":{"rendered":"
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Immer wieder werde ich angesprochen, mir fehlerbehaftete, kabellose Staubsaugger\u00e4te anzusehen. Dabei sind die modernen Ger\u00e4te nach dem Zyklon Prinzip am h\u00e4ufigsten vertreten. Meist sind es die Akkus, deren BMS (Batterie-Management-System) dem Akku den „Garaus“ macht, indem der im BMS verbaute Microcontroller ein „disabled“ Flag setzt und den Akku unbrauchbar macht. Der Grund daf\u00fcr ist meist ein defekt einer oder mehrerer Zellen. Genauer gesagt ist es die Balance der Zellen, die nicht mehr gegeben ist oder erreicht wird. Bei vielen Akkusystemen moderner kabelloser Ger\u00e4te kommen Lithium-Ionen Zellen der Baugr\u00f6\u00dfe 18650 zum Einsatz. (zylindrische Zellen mit 18mm Durchmesser und 65mm L\u00e4nge, einer Nominalspannung von 3.7V und einer Kapazit\u00e4t von durchschnittlich zwei Ah) Ein defekter oder ein, durch das BMS abgeschalteter Akku, l\u00e4sst sich dann nicht mehr Laden, der Handstaubsauger schaltet nicht mehr ein, wenn der der Trigger gedr\u00fcckt wird und es gibt je nach Bauart und Modell Blinksignale der im Akku verbauten Leuchtdioden. Zu diesen Fehlerbildern gibt es einige Ans\u00e4tze, erfolgreiche Reparaturen durchzuf\u00fchren. Zum einen k\u00f6nnen aufgrund des Alters des Ger\u00e4tes Zellen defekt sein, die dann eine viel zu geringe oder gar keine Zellspannung mehr abgeben. Hier ist ein Tausch der einzelnen, betroffenen Zellen dann m\u00f6glich – wenn auch nicht sinnvoll. Man kann nat\u00fcrlich auch alle Zellen erneuern – so man sich die Arbeit und den Umgang mit dem Punktschwei\u00dfger\u00e4t und dem Nickelband zutraut. Ich hatte aber auch schon einige Ger\u00e4te am Tisch, dessen Akkus auch keine Ausgangsspannung mehr freischalteten, obwohl die einzelnen Zellen und deren Leerlaufspannung absolut in Ordnung und die Balance untereinander gegeben war.  Der einfachste L\u00f6sungsansatz war dabei eine genauere Untersuchung der BMS Platine. Ein einfacher Reset des verbauten Microcontrollers erweckte den Akku schon h\u00e4ufig wieder zum Leben. (Hier ist nat\u00fcrlich vorausgesetzt, dass man am Board ein wenig Reverse Engineering betreibt und sich zumindest die Type des Microcontrollers und dessen Beschaltung herauszeichnet) Bei Recherchen im Netz bin ich sogar auf ein GitHub Projekt gesto\u00dfen, bei dem jemand eine eigene Firmware<\/a> f\u00fcr das BMS Board einiger Dyson Akkus entwickelt hat.<\/p>\n

Wie im Titel des Beitrags beschrieben, muss es aber nicht immer an einem defekten Akku liegen, dass der kleine Zyklon nicht mehr tobt. In diesem Fall hat sich folgendes Verhalten gezeigt:<\/p>\n

Beim Bet\u00e4tigen des Triggers blinkt die LED am Dyson DC34 und der Motor dreht nicht.  Steckt man das Ladeger\u00e4t an den Akku des Saugers an, so leuchtet die LED am Netzteil und es sieht alles nach einem, wie in der Bedienungsleitung beschriebenen Ladevorgang aus.<\/em><\/p>\n

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Dyson DC34 am Ladeger\u00e4t – noch ist die LED an<\/p><\/div>\n

Soweit so gut. Doch schon nach einigen Minuten erlischt die LED am Ladeger\u00e4t und man bekommt signalisiert, dass der Akku vollgeladen ist. Dem ist aber nicht so. Wenn der Trigger bet\u00e4tigt wird, so passiert nichts au\u00dfer, dass die LED am Dyson zu blinken beginnt. Der Motor bleibt still. Also war mein erster Verdacht – wie so oft – der Akku ist defekt. Also habe ich zuerst einmal den Akku demontiert und die Spannungen der 18650er Zellen gemessen. Die waren jedoch alle ok \u2013 also einem Bereich um die 3.5V und vor allem gab es auch unter den Zellen keine gro\u00dfen Abweichungen. Sie waren somit auch gut balanciert, aber eben leer. Im n\u00e4chsten Schritt habe ich dann das BMS Board genauer betrachtet und den darauf befindlichen Mikrocontroller resettet. Ein erneuter Ladeversuch brachte aber keine \u00c4nderungen und LED am Ladeger\u00e4t erlosch wieder nach einigen Minuten.<\/p>\n

So war der n\u00e4chste Schritt, den Akku mit einem Labornetzteil zu laden und dann messen wie sich das BMS und die Zellen verhalten. Das Modell DC34 ist eines der \u201e\u00e4lteren\u201c Ger\u00e4te. Hier wurden auf der DC Seite noch zwei Spannungen ben\u00f6tigt. 16.75V DC und 24.35V DC werden \u00fcber den dreipoligen Ladestecker geliefert. Da der Akku ja schon ge\u00f6ffnet war, war es ein Leichtes, die beiden Spannungen anzulegen. Und siehe da, das Laden der Zellen klappte. Nach einigen Minuten am Labornetzteil hatte der Dyson Akku wieder genug Energie um den Sauger zu betreiben. Somit konnte ich den Akku als Defekt ausschlie\u00dfen.<\/p>\n

Der n\u00e4chste Ansatz war nun, das Ladeger\u00e4t zu untersuchen. Und um das Ergebnis vorweg zu nehmen \u2013 genau das war das Problem. Um hier die Ursache zu finden, entschloss ich mich, das Ladeger\u00e4t zu \u00f6ffnen. Aufgrund der Nachhaltigkeit der heutigen Konsumentenprodukte ist das Teil ganz einfach zu \u00f6ffnen \u2013 lediglich zwei Kreuzschlitzschrauben halten die Geh\u00e4useschalen zusammen und nach dem L\u00f6sen dieser, fallen die Teile einfach auseinander und die Platine liegt auf dem Tisch\u2026<\/em> – sch\u00f6n w\u00e4r\u00b4s. Leider ist kein Hersteller daran interessiert, dass seine defekten Teile einfach zu reparieren sind. So ist das Geh\u00e4use auch nicht verschraubt. Denn Schrauben sind ja auch teuer. Die Kunststoffteile sind nat\u00fcrlich verschwei\u00dft bzw. verklebt und nur mit einer Trennscheibe am Dremel zu l\u00f6sen. Gesagt \u2013 getan.<\/p>\n

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Nach dem \u00d6ffnen und Freilegen der Netzteilplatine habe ich die DC-Ausg\u00e4nge mit Lasten, die der aufgedruckten Nominalleistung entsprechen, belastet und gleichzeitig die Spannungen gemessen. Diese fallen unter Last um ein paar Millivolt ab, aber sind zu Anfang auch vorhanden. Dann passierte aber folgendes: Nach ein paar Minuten Betrieb fielen die Spannungen auf 0V ab und die LED leuchtete nicht mehr. Aha! Also kurz von der Netzspannung getrennt und wieder eingesteckt. Doch die LED blieb dunkel und es gab keine Ausgangsspannung. Erst nach einigen Minuten ohne AC-Versorgung fuhr das \u201eSchaltnetzteil\u201c wieder hoch. Unter Last lie\u00df sich das Verhalten immer nachvollziehen. Zwei bis f\u00fcnf Minuten unter Last und das Netzteil schaltet ab. Bei einem Versuch ohne Ausgangsbelastung passierte lange nichts und die Spannungen standen stabil. Erst gesch\u00e4tzte drei\u00dfig Minuten sp\u00e4ter war wieder Ende. Nach einer genaueren Untersuchung ist mir dann aufgefallen, dass die prim\u00e4re Ansteuerung des Wandlers auf einmal nicht mehr vorhanden war. Der Enable\/Undervoltage Pin des Controller IC wurde aber im Ausschaltmoment \u00fcber den Optokoppler Transistor nicht aktiviert und trotzdem war Schluss.<\/p>\n

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DC34 Ladeger\u00e4t mit Lastwiderst\u00e4nden<\/p><\/div>\n

Ein kurzes Ber\u00fchren des Controller ICs mit dem Finger und das darauffolgende Wahrnehmen von unangenehmer Hitze und Schmerz er\u00f6ffnete mir eine neue Fehlerursache. Das Teil wird thermisch zu hei\u00df und es k\u00f6nnte ja eine \u201ethermal-Protection\u201c geben. Bingo. Bei dem Controller IC handelt es sich um einen TNY278PN der TinySwitch Family von \u201epower integrations\u201c, einem IC der den Leistungs Mosfet und die Ansteuerelektronik (den PWM Generator) in einem Chip vereint hat. Und sieht man sich das Datenblatt an, dann ist folgendes zu lesen:<\/p>\n

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Auszug aus dem Datenblatt des TNY<\/p><\/div>\n

Somit hat es etwas mit der Erw\u00e4rmung des IC\u00b4s, bzw. dessen thermischer Belastung zu tun, die sich anscheinend nicht mehr im Sollbereich bewegt. Gl\u00fccklicherweise schaltet der Chip durch seine eingebaute Sicherheitstechnik ab und nicht die Sicherung, die ausl\u00f6st, wenn der Mosfet stirbt und dauerhaft niederohmig wird. Das Abschalten des Controller ICs auch bei Nichtbelastung war ein weiteres Indiz, dass der Chip nicht mehr in Ordnung ist. Also habe ich den IC erneuert und das Board wieder in Betrieb genommen. Die LED und die Ausgangsspannungen waren sofort wieder da. Nach 20 Minuten Dauerbetrieb mit angeschlossenen Lastwiderst\u00e4nden war immer noch alles OK. Auch die Temperatur des Controller IC war durchaus im ertr\u00e4glichen Bereich.<\/p>\n

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alt vs. neu<\/p><\/div>\n

Also konnte ich davon ausgehen, dass das Ladeger\u00e4t wieder ok war. Vor dem Verkleben der Geh\u00e4useschalen bekam ein Geh\u00e4useteil noch ein Tuning in Form von vier L\u00fcftungsl\u00f6chern. So gibt es zumindest die M\u00f6glichkeit, die thermische Abw\u00e4rme im Netzteil abzuf\u00fchren.<\/p>\n

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Netzteil mit Tuning \ud83d\ude00<\/p><\/div>\n

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