Funktionsweise und Komponenten des Porsche PADM Systems

Übersicht:

Das PADM-System (Porsche Active Drivetrain Mounts) wurde entwickelt, um die Steifigkeit der Motorlagerverbindung mithilfe der magnetorheologischen Dämpfungstechnologie dynamisch anzupassen. Im Sport- oder Dynamik-Fahrmodus erhöht das System die Steifigkeit der Motorlager, um eine bessere Motorunterstützung bei Kurvenfahrten zu gewährleisten. Durch die Maximierung der Steifigkeit der Verbindung wird die Schwerpunktverlagerung des Fahrzeugs reduziert und so effektiv eine starre Verbindung zwischen Motor und Fahrwerk geschaffen. Dies verbessert die Lenkpräzision und die Reaktionsfähigkeit des Fahrzeugs.

Im Normal- oder Komfort-Modus lockert das System die Verbindung zwischen Motor und Fahrwerk, wodurch die Übertragung von Motorvibrationen in den Innenraum reduziert und der allgemeine Fahrkomfort verbessert wird.

Funktionsprinzip:

Das PADM-System verwendet elektronisch gesteuerte Lager, die mit magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllt sind. Diese Lager können ihre Dämpfungseigenschaften in Echtzeit basierend auf den Fahrbedingungen ändern. Das System passt die Steifigkeit der Antriebsstranglager durch den folgenden Prozess an:

Sensoreingabe: Verschiedene Sensoren (wie Beschleunigungssensoren, Gierratensensoren, Motordrehmomentsensoren usw.) überwachen die Fahrzeugdynamik in Echtzeit.

ECU-Analyse: Die Steuerung (ECU) verarbeitet die Sensordaten und ermittelt die optimal erforderliche Dämpfungskraft.

Aktuatoranpassung: Basierend auf den ECU-Befehlen passen Aktuatoren innerhalb der Lager das interne Flüssigkeitsverhalten (Viskosität oder Druck) an, wodurch die Lagersteifigkeit verändert wird.

Dynamische Steuerung: Bei aggressiver Fahrweise oder Kurvenfahrt werden die Lager steifer, um die Bewegung des Antriebsstrangs zu reduzieren, wodurch das Handling und die Reaktion verbessert werden. Bei normaler Fahrweise sind die Lager weicher, wodurch der Fahrkomfort verbessert und Vibrationen reduziert werden.

Systemkomponenten:

Aktive Motorlager: Magnetorheologisch gesteuerte Lager am Motor und Getriebe, die dynamisch ihre Steifigkeit anpassen können.

PADM-Steuergerät (ECU): Ein elektronisches Steuergerät, das für die Verarbeitung von Sensoreingaben und die Steuerung der Lager verantwortlich ist.

Sensoren:

• Motordrehmomentsensor
• Beschleunigungssensor
• Gierratensensor
• Fahrgeschwindigkeitssensor
• Getriebestatussensoren

CAN-Bus-Kommunikation: Das PADM-System kommuniziert mit anderen Fahrzeugsteuerungssystemen über den CAN-Bus für den Echtzeit-Datenaustausch.

Diagnoseintegration:

PADM ist in das bordeigene Diagnosesystem (OBD) des Fahrzeugs integriert. Fehlercodes wie 001013 und 001023 weisen typischerweise auf Sensorfehler im Zusammenhang mit dem PADM-System hin. Diese Fehler führen oft dazu, dass das System auf eine Standardeinstellung (passiv) zurückkehrt, was seine Leistungsmerkmale reduziert.

Warum ist die Ausfallrate von OEM-Sensoren so hoch?

Nach der Demontage und Analyse zahlreicher Sensoren stellten wir bei allen ein gemeinsames Problem fest – die Sensorablösung. Dies ist höchstwahrscheinlich auf unsachgemäße Befestigungsmethoden zurückzuführen, da die Sensorkomponenten eher geklebt als mechanisch befestigt werden. Zusätzlich sind die Sensoren an der Motorbefestigungsstelle häufigen Vibrationen ausgesetzt. Bei aggressiven Fahrmanövern kann der Druck der magnetorheologischen Flüssigkeit plötzlich ansteigen, was dazu führen kann, dass der Messchip sich löst.

Sensorkalibrierung

OEM-Sensoren werden mit über das OBD-System gesammelten Daten kalibriert. Durch die Analyse großer Stichproben unter Standardatmosphärendruck wurde festgestellt, dass die meisten Sensoren bei stehendem Fahrzeug oder im Leerlauf zwischen -100 kPa und 0 kPa ablesen. Bemerkenswert ist, dass dieser Bereich von Fahrzeug zu Fahrzeug und sogar zwischen linken und rechten Sensoren desselben Fahrzeugs variiert.

Theoretisch sollte der Wert im Ruhezustand 0 kPa oder leicht positiv sein und kein Vakuum (Unterdruck) anzeigen. Eine Abweichung innerhalb von 100 kPa beeinflusst jedoch die tatsächliche Funktion des magnetorheologischen Systems nicht, da es auf relative Signaländerungen und nicht auf absolute Werte angewiesen ist.

Diese Diskrepanz könnte eine spezifische Kalibrierungsstrategie von Porsche widerspiegeln.

Letztendlich haben wir uns dafür entschieden, die ursprünglichen Eigenschaften der Daten des OEM-Sensors beizubehalten. Es ist wichtig zu betonen, dass dies kein Konstruktionsfehler, sondern eine absichtliche Implementierung ist. Wir glauben, dass die Replikation des Verhaltens des OEM-Sensors die zuverlässigste Lösung ist.

Sensorverbesserungen

Um die bei OEM-Sensoren beobachteten Probleme zu beheben, haben wir strukturelle Verbesserungen vorgenommen, wobei das gleiche Funktionsprinzip beibehalten wurde – eine Wheatstone-Brückenschaltung mit Signalverstärkung und -filterung vor der Ausgabe.

Die wesentliche Verbesserung liegt in der Installation und Verpackung des Sensorchips. Wir haben die Ausrichtung des Chips umgekehrt und ein vollständig gekapseltes Design verwendet, wobei der Chip über Pins sicher auf der Leiterplatte verlötet ist. Dies verbessert die Widerstandsfähigkeit sowohl gegen Vibrationen als auch gegen Reinigungsschäden. Das äußere Gehäuse besteht aus einem einteiligen Aluminiumgehäuse, das sowohl langlebig als auch optisch ansprechend ist.

Da der OEM-Stecker sowohl Spulen- als auch Sensorkabel in einer Einheit integriert (wie bei den Modellen 991 und 981 – obwohl die Modelle 982 eine Trennung ermöglichen), haben wir die beiden Spulenkabel im OEM-Stecker beibehalten. Die verbleibenden drei Sensorkabel sind getrennt und unabhängig verlegt, um eine einfachere Installation zu ermöglichen.