ポルシェ PADM システムの作動原理と構成部品
概要:
PADM（Porsche Active Drivetrain Mounts）システムは、磁気レオロジーダンピング技術を用いて、エンジンマウント接続の硬さを動的に調整するように設計されています。スポーツモードやダイナミックドライビングモードでは、システムはエンジンマウントの硬さを増加させ、コーナリング時のエンジンサポートを強化します。接続の剛性を最大限に高めることで、車両の重心移動を低減し、エンジンとシャシーを効果的に連結します。これにより、ステアリングの精度と車両の応答性が向上します。
ノーマルモードやコンフォートモードでは、システムはエンジンとシャシー間の接続を柔らかくし、エンジン振動の車内への伝達を低減し、全体的な乗り心地を向上させます。
動作原理:
PADMシステムは、磁気レオロジーで満たされた電子制御マウントを使用しています。これらのマウントは、運転条件に基づいてダンピング特性をリアルタイムで変更できます。システムは、次のプロセスでドライブトレインマウントの硬さを調整します。
センサー入力: さまざまなセンサー（加速度センサー、ヨーレートセンサー、エンジントルクセンサーなど）が、車両のダイナミクスをリアルタイムで監視します。
ECU解析: 制御ユニット（ECU）は、センサーデータを処理し、必要な最適なダンピング力を決定します。
アクチュエーター調整: ECUコマンドに基づき、マウント内のアクチュエーターが内部流体の挙動（粘度または圧力）を調整し、マウントの硬さを変更します。
ダイナミック制御: アグレッシブな運転やコーナリング中には、ドライブトレインの動きを抑えるためにマウントが硬くなり、ハンドリングと応答性が向上します。通常の運転中には、マウントが柔らかくなり、乗り心地と振動が低減されます。
システム構成要素:
アクティブエンジンマウント: エンジンとトランスミッションに配置された磁気レオロジー制御マウントで、硬さを動的に調整できます。
PADMコントロールユニット (ECU): センサー入力を処理し、マウントを制御する電子制御ユニットです。
センサー:
- エンジントルクセンサー
- 加速度センサー
- ヨーレートセンサー
- 車速センサー
- ギアボックスステータスセンサー
CANバス通信: PADMシステムは、CANバスを介して他の車両制御システムと通信し、リアルタイムデータ交換を行います。
診断統合:
PADMは車両のオンボード診断（OBD）システムに統合されています。001013や001023のような故障コードは、PADMシステムに関連するセンサーの故障を示していることが一般的です。これらの故障により、システムはデフォルト（パッシブ）マウント設定に戻り、その性能上の利点が減少することがよくあります。
OEMセンサーの故障率が高いのはなぜですか?
多数のセンサーを分解・分析した結果、すべてに共通する問題、すなわちセンサーの剥離を発見しました。これは、センサー部品が機械的に固定されるのではなく、接着剤で固定されているため、不適切な固定方法が原因である可能性が高いです。さらに、エンジンの取り付け位置はセンサーを頻繁な振動にさらします。アグレッシブな運転操作中には、磁気レオロジー流体の圧力が突然急上昇することがあり、これにより測定チップが緩む可能性があります。
センサーキャリブレーション
OEMセンサーは、OBDシステムを通じて収集されたデータを使用して校正されます。標準大気圧下で多数のサンプルセットを分析した結果、車両が停止またはアイドリング状態にあるとき、ほとんどのセンサーは-100 kPaから0 kPaの範囲を読み取ることがわかりました。特に、この範囲は車両ごとに異なり、同じ車両内でも左右のセンサー間で異なります。
理論的には、静止時の読み取り値は0 kPaかわずかに正であるべきであり、負圧（陰圧）を示すべきではありません。しかし、100 kPa以内の偏差は、絶対値ではなく相対的な信号変化に依存するため、磁気レオロジーシステムの実際の機能には影響しません。
この差異は、ポルシェによる特定のキャリブレーション戦略を反映している可能性があります。
最終的に、我々はOEMセンサーのデータが持つ本来の特性を保持することを選択しました。これは設計上の欠陥ではなく、意図的な実装であることを強調することが重要です。OEMセンサーの挙動を再現することが、最も信頼性の高い解決策であると確信しています。
センサーの改良
OEMセンサーで観察された問題に対処するため、同じ動作原理（ホイートストンブリッジ回路、出力前の信号増幅とフィルタリング）を維持しつつ、構造的な改良を加えました。
主要な改良点は、センシングチップの取り付けとパッケージングです。チップの向きを反転させ、完全にカプセル化された設計を採用し、チップはピンを介してPCBにしっかりと半田付けされています。これにより、振動や清掃による損傷に対する耐性が向上しています。外側のハウジングは一体型のアルミニウム製エンクロージャでできており、耐久性と見た目の洗練さを両立しています。
OEMコネクターは、コイルとセンサーのワイヤーを一体化しているため（991および981モデルの場合 — 982モデルでは分離可能ですが）、OEMコネクターの2本のコイルワイヤーはそのまま維持しました。残りの3本のセンサーワイヤーは分離され、独立して配線されており、取り付けが容易になっています。
