@recycle:
Ich habe es fast immer so probiert, dass ich an meinem Netzteil die Spannung langsam runter gedreht habe. Habe auch mal einen 22µF parallel geschaltet, brachte nix. Aber ich habe die Spannung auf mal auf 2,8V gestellt und dann den Reset-Pin gegen GND gelegt, er sagte kein Mucks.
Ich kann mir eigentlich nicht vorstellen, dass die ATMegas mehr Spannung brauchen als im Datenblatt angegeben. Einer vielleicht, aber du hast ihn ja auch schon gegen einen anderen ausgetauscht.

Dass du in der "alten" Schaltung bis auf 2,7V runtergehen konntest, spricht ja auch eher dagegen, dass am Controller liegt.

Ich kann nicht beurteilen, wie gut deine Schaltung ist, aber so wie es sich hierm im Thread liest, scheint es ja noch Potential für Verbesserungen zu geben.
Da könnte ich mir schon vorstellen, dass es kurze Spannungseinbrüche gibt, die sich bei 4V noch nicht, bei 3,4 Volt aber schon bemerkbar machen.
Ein 22µF Elko puffert da nicht viel weg, ich würde es mindestens zum Test mal mit einem grösseren probieren.

Ich habe mir einen kleinen Robby mit 2 Motoren und ein paar einfachen Sensoren aufgebaut.
Weil ich das Ding möglichst leicht haben wollte, habe ich 4 Microzellen, also 4,8V als Spannungsversorgung genommen.
Da ich keinen ATMega8L da hatte, habe ich einen normalen verwendet.
Das klappte erst mal gar nicht und der µC hat sich ständig nur resetet.

Nachdem ich dann einen Elko mit 1000µF parallel zu den Akkus geschaltet habe klappts wunderbar. Selbst wenn die Akkus fast leer sind und ich die Motoren in voller Fahrt wld hin- und her schalte.
Ich hätte vorher nie gedacht, dass ein oller Elko soviel ausmacht.