Funktionsweise und Komponenten des Porsche PADM Systems

Übersicht:

Das PADM-System (Porsche Active Drivetrain Mounts) wurde entwickelt, um die Steifigkeit der Motorlagerung mithilfe der magnetorheologischen Dämpfungstechnologie dynamisch anzupassen. Im Sport- oder dynamischen Fahrmodus erhöht das System die Steifigkeit der Motorlager, um dem Motor bei Kurvenfahrten mehr Halt zu geben. Durch die Maximierung der Verbindungssteifigkeit wird die Schwerpunktverlagerung des Fahrzeugs reduziert und so eine starre Verbindung zwischen Motor und Fahrwerk hergestellt. Dies verbessert die Lenkpräzision und das Ansprechverhalten des Fahrzeugs.

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

Funktionsweise:

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

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

ECU-Analyse: Die Steuereinheit (ECU) verarbeitet die Sensordaten und ermittelt die optimal benötigte Dämpfkraft.

Aktuatoranpassung: Basierend auf den ECU-Befehlen passen Aktuatoren in den Lagern das interne Flüssigkeitsverhalten (Viskosität oder Druck) an, wodurch sich die Lagersteifigkeit ändert.

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

Systemkomponenten:

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

PADM-Steuereinheit (ECU): Eine elektronische Steuereinheit, die für die Verarbeitung der Sensorinputs und die Steuerung der Lager zuständig ist.

Sensoren:

• Motordrehmomentsensor
• Beschleunigungssensor
• Gierratensensor
• Fahrgeschwindigkeitsensor
• Getriebestatus-Sensoren

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

Diagnoseintegration:

PADM ist in das Onboard-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) zurückfällt, wodurch die Leistungsvorteile reduziert werden.

Warum ist die Ausfallrate von OEM-Sensoren so hoch?

Nach dem Zerlegen und Analysieren zahlreicher Sensoren entdeckten wir ein gemeinsames Problem bei allen Sensoren — das Ablösen des Sensors. Dies liegt höchstwahrscheinlich an unsachgemäßen Befestigungsmethoden, da die Sensorkomponenten eher geklebt als mechanisch befestigt sind. Darüber hinaus ist die Position der Motorhalterung dazu geeignet, die Sensoren häufigen Vibrationen auszusetzen. Bei aggressiven Fahrmanövern kann der Druck der magnetorheologischen Flüssigkeit plötzlich ansteigen, wodurch sich der Messchip lösen kann.

Sensorkalibrierung

OEM-Sensoren werden mit Daten kalibriert, die über das OBD-System gesammelt werden. Durch die Analyse großer Stichproben unter Standardatmosphärendruck wurde festgestellt, dass die meisten Sensoren bei stehendem oder im Leerlauf befindlichem Fahrzeug zwischen -100 kPa und 0 kPa ablesen. Dieser Bereich variiert jedoch von Fahrzeug zu Fahrzeug und sogar zwischen linken und rechten Sensoren am selben Fahrzeug.

Theoretisch sollte der Wert im Ruhezustand 0 kPa oder leicht positiv sein und kein Vakuum (Unterdruck) aufweisen. 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 bewusste Implementierung ist. Wir glauben, dass die Replikation des Verhaltens des OEM-Sensors die zuverlässigste Lösung ist.

Sensor-Verbesserungen

Um die bei OEM-Sensoren beobachteten Probleme zu beheben, haben wir strukturelle Verbesserungen vorgenommen, während wir das gleiche Funktionsprinzip beibehalten haben — 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 gewählt, bei dem der Chip über Pins sicher auf der Leiterplatte verlötet ist. Dies verbessert die Widerstandsfähigkeit sowohl gegenüber Vibrationen als auch gegenüber Reinigungsschäden. Das Außengehäuse besteht aus einem einteiligen Aluminiumgehäuse, das sowohl langlebig als auch optisch ansprechend ist.

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