PDM, eli Po­wer De­li­ve­ry Mo­du­le, -lait­teet il­mes­tyi­vät am­mat­ti­lais­moot­to­riur­hei­luun rei­lu vuo­si­kym­men sit­ten ja en­sim­mäi­set tuu­naa­jil­le suun­na­tut yk­si­köt muu­ta­maa vuot­ta myö­hem­min. Ny­ky­ään mark­ki­noil­la on jo va­lin­nan­va­raa.

Ar­tik­ke­li jul­kais­tu GTi-Ma­ga­zi­nen nu­me­ros­sa 04 / 2020.

Haltech Nexus on ensimmäinen kuluttajatuote, jossa PDM-yksikkö sekä moottorin ja vaihteiston ohjainlaitteet ovat samassa kotelossa.

PDM-kes­kuk­sien yh­tey­des­sä käy­tet­ty so­lid state -ter­mi ja sii­hen lii­tet­ty tek­niik­ka on teh­nyt tu­lo­aan vii­me vuo­si­na voi­mak­kaas­ti. Tu­tuim­mak­si asia on var­maan­kin tul­lut tie­to­ko­ne­maa­il­mas­ta, jos­sa on ha­lut­tu eroon pyö­ri­väs­tä ja si­ten vi­ka­her­käs­tä kiin­to­le­vys­tä. SSD-kiin­to­le­vyt ovat­kin jo va­ki­o­va­rus­tei­ta vä­hän­kin ar­vok­kaam­mis­sa kan­net­ta­vis­sa tie­to­ko­neis­sa.

So­lid state -il­mai­sul­le ei lie­ne ole­mas­sa vi­ral­lis­ta kään­nös­tä, mut­ta esi­mer­kik­si PDM-yk­si­köi­den ja säh­köis­ten kyt­ki­mien koh­dal­la voi­daan käyt­tää ni­mi­tys­tä puo­li­joh­de­tek­niik­ka, vaik­ka se ei ole­kaan tek­ni­ses­ti täy­del­li­nen kään­nös, sil­lä puo­li­joh­de­tek­no­lo­gia pi­tää si­säl­lään ter­mi­nä muu­ta­kin. Sa­nal­la voi­daan vii­ta­ta kui­ten­kin PDM-lait­teis­ta löy­ty­vien ”re­lei­den” tek­niik­kaan.

Eroon liik­ku­vis­ta osis­ta

So­lid state -tek­no­lo­gia on aset­tu­nut laa­ja­na kä­sit­tee­nä tar­koit­ta­maan kaik­kea tek­niik­kaa, jon­ka al­ku­pe­räi­nen laa­jas­ti käyt­töön tul­lut muo­to on si­säl­tä­nyt liik­ku­via osia, ja jot­ka nyt siis uu­den tek­no­lo­gi­an myö­tä voi­daan kor­va­ta me­kaa­ni­ses­ti kiin­te­ä­nä ra­ken­tee­na. Mää­rit­te­le­vä te­ki­jä siis on, et­tä so­lid state -tek­nii­kal­la to­teu­te­tus­sa lait­tees­sa ei ole liik­ku­via osia.

Ta­val­li­sim­min so­lid state -ter­miin tör­mää kiin­to­le­vy­jen yh­tey­des­sä. Täl­löin pyö­ri­vä levy ja sen lu­ku­pää on kor­vat­tu ri­vil­lä muis­ti­pii­re­jä. Tämä on puh­tain mah­dol­li­nen so­lid state -muo­to. Li­säk­si esi­mer­kik­si ak­ku­tek­nii­kas­sa voi­daan pu­hua so­lid state -akuis­ta, jol­loin ak­ku­ken­nos­sa ei ole nes­te­mäis­tä elekt­ro­lyyt­tiä, vaan se­kin on kor­vat­tu kiin­te­äs­sä olo­muo­dos­sa ole­val­la ma­te­ri­aa­lil­la.

PDM –säh­kö­kes­kuk­ses­sa on kasa pe­rin­tei­siä re­lei­tä kor­vat­tu puo­li­joh­de­kyt­ki­mil­lä. Pe­rin­tei­ses­sä re­lees­sä­hän on tun­ne­tus­ti kää­mil­lä to­teu­tet­tu säh­kö­mag­neet­ti sekä me­kaa­ni­nen vir­ta­kos­ke­tin, joka liik­kuu, kun säh­kö­mag­nee­tin tila muut­tuu. Re­leen ra­ken­ne on mo­ni­mut­kai­nen ja ar­ka sää­o­loil­le sekä vä­ri­näl­le.

Elekt­ro­niik­kaa vä­hän­kin tun­te­vat tie­tä­vät, et­tä tran­sis­to­ri toi­mii ku­ten rele. Tran­sis­to­ri kor­va­si ai­ka­naan elekt­ro­ni­put­ket, jot­ka oli­vat re­leen ta­voin me­kaa­ni­ses­ti hau­rai­ta, vaik­ka niis­sä ei liik­ku­via osia sa­nan var­si­nai­ses­sa mer­ki­tyk­ses­sä ole­kaan.

Re­leet ovat kul­ke­neet tran­sis­to­ri­tek­nii­kan ohel­la säh­köi­ses­ti oh­jat­tui­na kyt­ki­mi­nä sen ta­kia, et­tä rele mah­dol­lis­taa oh­jaus­sig­naa­liin näh­den hy­vin suur­ten vir­to­jen oh­jaa­mi­sen pie­ni­ko­koi­sel­la pa­ke­til­la, joka ei kuu­me­ne käy­tös­sä. Vie­lä pari vuo­si­kym­men­tä sit­ten te­ho­re­leet huk­ka­si­vat te­hoa val­ta­vas­ti ja si­ten kuu­me­ni­vat. Pa­rem­min iso­ja vir­to­ja oh­jaa­vat puo­li­joh­de­pii­rit oli­vat kal­lii­ta.

Mo­der­nil­la puo­li­joh­de­tek­nii­kal­la pys­ty­tään nyt kui­ten­kin to­teut­ta­maan jär­ke­vän hin­tai­sia säh­köi­siä kyt­ki­miä, joil­la on kaik­ki re­leen hy­vät omi­nai­suu­det, mut­ta ei juu­ri lain­kaan huo­no­ja puo­lia. Sik­si so­lid state -tek­niik­ka tu­lee to­den­nä­köi­ses­ti ko­ko­naan kor­vaa­maan säh­kö­me­kaa­ni­set re­leet.

Maxxecun PDM integroituu moottorinohjainlaitteeseen sujuvasti, sillä sitä ohjataan samalla käyttöliittymällä kuin itse ECUakin.

Yk­sin­ker­tai­sem­pi asen­taa

PDM -yk­sik­kö eli oh­jel­moi­ta­va säh­kö­kes­kus mah­dol­lis­taa hy­vin yk­sin­ker­tai­sen joh­do­tuk­sen. Useim­mi­ten kes­kuk­seen tuo­daan vir­ran­syöt­tö vain yh­tä pak­sua kaa­pe­lia pit­kin. Jos­kus se ja­kau­tuu jopa yli kol­meen­kym­me­neen oh­jel­moi­ta­vaan läh­töön, jo­ten yh­del­lä syöt­tö­vir­ta­kaa­pe­lin ve­dol­la ja lii­tän­näl­lä saa­daan to­teu­tet­tua kol­men­kym­me­nen re­leen ver­ran oh­jauk­sia.

Edel­leen, PDM-kes­kus­ta voi­daan useim­mi­ten oh­ja­ta di­gi­taa­li­ses­ti, jol­loin vaik­ka äs­kei­sen esi­mer­kin kol­mel­le­kym­me­nel­le vir­ta­läh­döl­le tuo­daan oh­jaus­ta var­ten vain CAN-väy­län kak­si joh­toa mit­ta­ris­tol­ta, di­gi­taa­li­ses­ta oh­jaus­pa­nee­lis­ta tai moot­to­rin oh­jain­lait­teel­ta. Jos kol­me­kym­men­tä eril­lis­tä oh­jaus­ta to­teu­tet­tai­siin re­leil­lä, oli­si ri­vis­sä siis kol­me­kym­men­tä re­let­tä ja jo­kai­sel­la oma su­la­ke, syöt­tö­vir­ta, maa­joh­to ja oh­jaus. PDM-kes­kus siis to­del­la­kin yk­sin­ker­tais­taa säh­kö­jär­jes­tel­mää val­ta­vas­ti. Tämä te­kee säh­kö­jär­jes­tel­mäs­tä pait­si edul­li­sem­man myös luo­tet­ta­vam­man ja hel­pom­min di­ag­no­soi­ta­van.

Uu­sia omi­nai­suuk­sia

Au­to­jen vi­rit­te­li­jöil­le ja ra­ken­te­li­joil­le puo­li­joh­de­re­le avaa uu­sia ulot­tu­vuuk­sia. Oh­jel­moi­ta­val­la säh­kö­kes­kuk­sel­la voi­daan to­teut­taa erit­täin laa­ja skaa­la eri­lai­sia toi­min­to­ja, joi­ta pe­rin­tei­sel­lä re­leel­lä ei voi­da teh­dä joko lain­kaan tai il­man eril­lis­tä oh­jau­se­lekt­ro­niik­kaa.

Esi­merk­kei­nä täl­lai­sis­ta toi­min­nois­ta ovat vilk­ku­jen eri­lai­set toi­min­not, jot­ka ovat pe­rin­tei­ses­ti vaa­ti­neet oman­lai­sen­sa kyt­ken­nän, ja eri­kois­re­leen sekä eri­tyi­ses­ti vil­kuil­le rää­tä­löi­dyn kat­kai­si­jan tai kak­si pe­rin­teis­tä kat­kai­si­jaa. PDM-yk­si­köl­lä voi­daan väy­lää pit­kin pyy­tää vilk­ku pääl­le, jol­loin kes­ku­syk­sik­kö al­kaa oh­jel­moin­tin­sa mu­kai­ses­ti oh­ja­ta vil­kul­le kyt­ket­tyä ulos­tu­loa pääl­le ja pois.

Toi­nen hyvä esi­merk­ki on polt­to­ai­ne­pum­pun PWM-oh­jaus, jol­loin pum­pul­le me­ne­vää vir­taa voi­daan jak­sot­taa si­ten, et­tä pum­pun kier­rok­set tip­pu­vat. Näin väl­ty­tään ison pum­pun ai­heut­ta­mal­ta läm­pö­on­gel­mal­ta, joka es­ka­loi­tu­es­saan läm­mit­tää pik­ku ki­sa­tan­kil­li­sen e85:sta kie­hu­mis­pis­tee­seen omaa ajo­vuo­roa odot­ta­es­sa. PWM-oh­jauk­siin voi­daan eril­li­sel­lä oh­jau­se­lekt­ro­nii­kal­la – ku­ten moot­to­rin­val­von­ta­lait­teil­la – li­sä­tä vie­lä ta­kai­sin­kyt­ken­tä (clo­sed loop), jol­loin jär­jes­tel­mä vas­taa ny­ky­ai­kai­sen au­ton al­ku­pe­räis­tä sys­tee­miä.

Motecin jo teknisesti hieman ikääntyneitä PDM-laitteita ohjataan erillisellä käyttöliittymällä. Motecin PDM-laitteissa ei ole ainakaan toistaiseksi PWM-ohjaustoimintoa.

Vir­ta­jär­jes­tel­män di­ag­noo­si ja tie­don­ke­ruu

Kun koko au­ton säh­kö­jär­jes­tel­mä, ei siis pelk­kä moot­to­ri, oh­ja­taan PDM-kes­kuk­sel­la, käy säh­kö­jär­jes­tel­män vi­ka­di­ag­no­soin­ti kuin it­ses­tään. Yk­sik­kö voi esit­tää vi­ka­ti­lo­ja eri­lai­sil­la va­roi­tus­lam­puil­la, jot­ka ovat käy­tös­sä ai­na­kin MSD:n PDM-yk­si­köis­sä tai lä­het­tä­mäl­lä vi­kail­moi­tuk­sen väy­lä­tie­to­na näy­töl­le tai moot­to­rin­val­von­nan tie­don­ke­ruu­seen.

Vä­hin­tään­kin lait­teis­to osaa ker­toa tie­to­ko­neel­la käyt­tö­liit­ty­män­sä kaut­ta joh­do­tuk­sen ti­lan ja sii­hen kyt­ket­ty­jen lait­tei­den vir­ran­ku­lu­tuk­sen tai mah­dol­li­sen vian. Olen­nais­ta kui­ten­kin on, et­tä jär­jes­tel­mäl­lä on mo­nia ta­po­ja il­moit­taa vi­ois­ta, jot­ka eh­kä pe­rin­tei­ses­sä sys­tee­mis­sä jäi­si­vät aluk­si huo­maa­mat­ta, mut­ta toi­saal­ta voi­vat ol­la jos­kus mo­ni­mut­kai­ses­ta joh­to­vyyh­dis­tä han­ka­lia pai­kal­lis­taa.

Kos­ka sys­tee­mi ei tar­vit­se su­lak­kei­ta muu­al­le kuin omaan vir­ran­syöt­tö­joh­toon­sa, on jo­kai­seen läh­töön ase­tet­ta­vis­sa raja-ar­vot, joi­den si­säl­lä toi­mi­lait­teen vir­ran­ku­lu­tuk­sen pi­tää ol­la. Li­säk­si jo­kai­seen läh­töön voi­daan oh­jel­moi­da tur­va­ra­ja, jol­loin ky­sei­nen oh­jaus kyt­ke­tään ko­ko­naan pois pääl­tä, vä­hän sa­moin kuin pe­rin­tei­ses­tä jär­jes­tel­mäs­tä ha­jo­aa su­la­ke.

Kir­sik­ka­na ka­kun pääl­le PDM-jär­jes­tel­män oh­jel­moin­ti ja kyt­ken­tä muo­dos­taa koko lait­teis­tos­ta jon­ki­lai­sen kyt­ken­tä­kaa­vi­on vä­hän kuin it­ses­tään. Jos­kus van­ha­nai­kai­seen re­le­set­tiin ei ole mer­kit­ty mi­tään, jo­ten kaik­ki läh­döt pi­tää erik­seen mit­tail­la, kun jär­jes­tel­mää tut­ki­taan. PDM-lait­teis­ton ase­tuk­set pal­jas­ta­vat sys­tee­mis­tä mel­kein kai­ken olen­nai­sen.

Jot­kin jär­jes­tel­mät, ku­ten Sy­vec­sin ja Life Ra­cin­gin oh­jel­moin­ti­työ­ka­lut ta­val­laan pa­kot­ta­vat muo­dos­ta­maan koko sys­tee­mis­tä kyt­ken­tä­kaa­vi­on ase­tus­ten te­ko­vai­hees­sa. Tämä on pit­käl­lä jän­teel­lä ai­na etu.

Syvecsin omalla tuotekielellä PDU-yksikön ohjaussofta pakottaa tekemään järjestelmästä kytkentäkaavion.

Jos­kus jopa van­ha­nai­kais­ta sys­tee­miä hal­vem­pi

PDM-kes­kuk­set mak­sa­vat vie­lä tois­tai­sek­si ai­ka pal­jon, mikä on lai­men­ta­nut nii­den suo­si­o­ta. Kui­ten­kin eri­tyi­ses­ti nii­den har­ras­ta­jien, jot­ka os­ta­vat säh­kö­jär­jes­tel­män­sä am­mat­ti­lai­sel­ta, kan­nat­taa nyt miet­tiä tark­kaan, sil­lä erit­täin pal­jon yk­sin­ker­tai­sem­pi säh­kö­jär­jes­tel­mä nä­kyy jos­kus lop­pu­las­kus­sa mer­kit­tä­väs­ti pie­nem­pä­nä asen­nus­tun­ti­mää­rä­nä.

Niin­pä PDM-kes­kuk­sel­la to­teu­tet­tu jär­jes­tel­mä ei vält­tä­mät­tä ole­kaan enää pel­käs­tään mer­kit­tä­väs­ti pa­rem­pi, vaan par­haas­sa ta­pauk­ses­sa myös hin­ta­la­put ovat hy­vin lä­hel­lä toi­si­aan.

Muis­ta seu­ra­ta GTi-Ma­ga­zi­nea myös so­mes­sa!

Fa­ce­book: https://www.fa­ce­book.com/GTi­Ma­ga­zi­ne/

Ins­tag­ram: https://www.ins­tag­ram.com/gti­ma­ga­zi­ne/

Ti­laa GTi-Ma­ga­zi­ne ko­tii­si osoit­tees­ta www.gti.fi/ti­laa !