Kun moottorinvaihto, turbotus tai kilpa-auton sähköjen uudelleenrakennus etenee siihen pisteeseen, että jokainen pumppu, flekti ja venttiili tarvitsee oman syöttönsä, kysymys on usein PMU vai releohjaus. Valinta vaikuttaa enemmän kuin sulakerasian ulkonäköön. Se määrittää vikojen etsinnän, johtosarjan koon, suojausten tason ja sen, kuinka helposti auton sähköjärjestelmä kasvaa projektin mukana.
Relepohjainen ohjaus on edelleen toimiva ja monessa projektissa järkevin ratkaisu. PMU eli Power Management Unit - tai PDM, Power Distribution Module - taas keskittää sulakkeet, releet, virranvalvonnan ja lähtöjen ohjauksen samaan yksikköön. Kumpikaan ei ole automaattisesti parempi. Ratkaisu pitää suhteuttaa auton käyttöön, kuormiin, budjettiin ja siihen, kuka johtosarjaa rakentaa ja huoltaa.
Mitä releohjaus tarkoittaa käytännössä?
Perinteisessä releohjauksessa akulta tai virtakiskolta tuodaan syöttö sulakkeiden kautta releille. ECU, kytkin, CAN-ohjain tai muu ohjaussignaali vetää releen kelan, ja rele syöttää virtaa esimerkiksi bensapumpulle, jäähdytyspuhaltimelle, valolle tai lisävesipumpulle. Järjestelmä on tuttu, komponentit ovat helposti saatavilla ja yksittäisen vian korjaaminen onnistuu usein myös varikolla.
Hyvin toteutettu relekeskus ei ole halpa tai huolimaton ratkaisu. Laadukkaat releet, tiiviit sulakerasiat, oikeat johtopoikkipinnat, asianmukaiset puristukset ja selkeä merkintä tekevät siitä erittäin käyttökelpoisen myös rata- ja drift-autoon. Olennaista on, että järjestelmä suunnitellaan kuormien mukaan eikä rakenneta lisäämällä uusia haaroja vanhoihin virtajohtoihin sitä mukaa kuin varusteita tulee.
Releohjauksen vahvuus on korjattavuus. Jos flektin rele hajoaa kilpailuviikonloppuna, varaosa löytyy usein nopeasti ja vaihto onnistuu ilman ohjelmointia. Myös yksinkertaisessa katuautossa, jossa ohjataan vain moottorinohjausta, polttoainepumppua, flektiä ja muutamaa lisälaitetta, PMU:n ominaisuuksista voi jäädä suuri osa käyttämättä.
Rajoitus tulee vastaan johtomäärässä ja suojauksissa. Jokainen rele tarvitsee ohjauksen, syötön, sulakkeen ja lähdön. Kun autossa on kaksi polttoainepumppua, useita flektejä, vesiruisku, intercoolerin pumppu, lisävalot, linjalukko, paineilmakompressori ja sähköinen ohjaustehostin, rele- ja sulakekeskus kasvaa nopeasti. Vian paikantaminen vaatii silloin mittaria, kaaviota ja ymmärrystä siitä, miten jokainen piiri on toteutettu.
PMU vai releohjaus: suurin ero on suojauksessa
PMU käyttää yleensä puolijohdelähtöjä mekaanisten releiden sijaan. Jokaiselle lähdölle määritetään ohjelmistossa virtaraja, ohjauslogiikka ja mahdolliset viiveet. Yksikkö voi käynnistää flektin ECU:n lämpötilatiedon perusteella, sammuttaa lisäkuorman alijännitteen aikana tai katkaista vikaantuneen pumpun lähdön, kun asetettu virtaraja ylittyy.
Tämä ei tarkoita, että PMU poistaisi tarpeen kunnolliselta sähkötyöltä. Oikeat johtopoikkipinnat, liittimet, maadoitukset ja akun pääsulake tarvitaan edelleen. PMU ei korjaa liian pientä johtoa, hapettunutta liitintä tai huonoa runkomaata. Sen etu on siinä, että se näkee ja suojaa yksittäisiä lähtöjä tarkemmin kuin tavallinen sulake-releyhdistelmä.
Virranmittaus on käytännössä yksi PMU:n hyödyllisimmistä ominaisuuksista. Jos polttoainepumpun ottama virta alkaa nousta normaalista, järjestelmä voi antaa varoituksen ennen kuin pumppu pysähtyy kokonaan. Jos flektin moottori jumittaa, PMU tunnistaa ylikuorman ja voi katkaista lähdön. Perinteisessä relejärjestelmässä sulake voi palaa, mutta tieto viasta jää usein siihen asti huomaamatta, kunnes lämpömittari nousee tai moottori ei enää käynnisty.
PMU mahdollistaa myös toiminnallisen priorisoinnin. Käynnistyksen aikana voidaan hetkellisesti pudottaa lisävalot tai muut toissijaiset kuormat pois päältä, jotta jännite riittää startille, ECU:lle ja polttoainejärjestelmälle. Rata-autossa voidaan rakentaa oma tila esimerkiksi huoltoa, sadekeliä tai lähtöä varten. Tämä edellyttää, että CAN-väylä, ECU ja PMU on konfiguroitu yhteen oikein. Huonosti määritetty logiikka voi tehdä järjestelmästä vaikeamman kuin yksinkertainen relekeskus.
CAN-ohjaus ei ole vain näyttävä lisäominaisuus
Link ECU:n, ECUMasterin ja muiden moottorinohjainten kanssa PMU voidaan liittää CAN-väylään. Tällöin lähtöjä voidaan ohjata moottorin kierrosluvun, lämpötilan, öljynpaineen, ahtopaineen, vaihteen tai ECU:n vikastatuksen perusteella. Esimerkiksi polttoainepumppujen vaiheistus, flektien hallinta ja moottorin suojatilat voidaan rakentaa samaan kokonaisuuteen ilman suurta määrää erillisiä analogisia ohjausjohtoja.
Hyöty korostuu, kun autossa käytetään myös CAN-näyttöä. Kuljettajalle voidaan näyttää reaaliaikainen virrankulutus, aktiiviset lähdöt ja mahdolliset ylikuormat. Tämä nopeuttaa vianrajausta erityisesti kilpa-autossa, jossa aikaa ei käytetä mielellään sulakkeiden etsimiseen kesken päivän.
CAN-järjestelmässä pitää kuitenkin huomioida päätevastukset, väylän topologia, osoitteet ja laitekohtaiset viestit. Jos ECU:n lähettämää tietoa ei ole määritetty oikein tai väylä katkeaa, PMU:n pitää tietää, miten se käyttäytyy. Jääkö flekti päälle varatilassa? Sammutetaanko toissijainen pumppu? Käynnistyykö auto ilman CAN-dataa? Nämä päätökset tehdään suunnittelupöydällä, ei vasta ensimmäisessä ratapäivässä.
Johdotus, paino ja asennettavuus
PMU voi vähentää johtojen, releiden ja sulakepesien määrää merkittävästi, etenkin kun yksikkö asennetaan lähelle kuormia tai keskelle auton sähköjärjestelmää. Painosäästö ei yleensä yksin ratkaise valintaa, mutta kilpailuautossa selkeämpi johtosarja, vähemmän liitoksia ja parempi huollettavuus ovat arvokkaita.
Säästö ei ole automaattinen. PMU vaatii usein huolellisesti suunnitellun päävirtasyötön, useita suurivirtaisia lähtöjä ja dokumentoidun johtokaavion. Jos yksikkö sijoitetaan liian kauas kuormista, pitkät johtovedot säilyvät. Jos taas kaikki moottoritilan kuormat tuodaan matkustamossa olevaan PMU:hun ilman perusteltua reititystä, johtosarjasta voi tulla tarpeettoman raskas.
Relekeskuksessa fyysinen jako voi olla helpompi toteuttaa useaan paikkaan. Moottoritilassa voidaan käyttää omaa sulake- ja relekoteloa flekteille ja pumpuille, kun taas ohjaamon laitteet palvelee toinen keskus. Tämä toimii hyvin, kun kokonaisuus dokumentoidaan tarkasti. Jokaisesta piiristä pitäisi löytyä tieto sulakkeesta, releestä, ohjaussignaalista, johtokoosta ja maadoituspisteestä.
Budjetti kannattaa laskea kokonaisuutena
Pelkkä PMU-yksikön ostohinta tekee releohjauksesta yleensä edullisemman. Ero pienenee, kun relejärjestelmään lisätään laadukas sulakekeskus, releet, kannat, päävirtakomponentit, suojasukat, kutistesukat, liittimet, johtimet, työaika ja mahdolliset myöhemmät muutokset.
PMU:n kohdalla kustannusta muodostavat itse laitteen lisäksi ohjelmointi, CAN-integraatio, mahdolliset lisämoduulit ja osaava asennus. Se on järkevä investointi, jos auton sähköjärjestelmä on laaja tai jos halutaan sähköistä diagnostiikkaa ja tarkasti määritettyjä suojatoimintoja. Vähäeleiseen katuautoon, jossa sähkökuormat pysyvät maltillisina, hyvin rakennettu releohjaus voi jättää enemmän budjettia esimerkiksi polttoainejärjestelmään, jäähdytykseen tai jarruihin.
Valintaa voi jäsentää käyttötavan kautta:
- Yksinkertainen turbo- tai moottorinvaihtoprojekti hyötyy usein selkeästä rele- ja sulakekeskuksesta.
- Drift- ja rata-auto, jossa on paljon pumppuja, flektejä, valoja ja CAN-laitteita, saa PMU:sta yleensä enemmän arvoa.
- Kilpa-auto, jossa seisokkiaika maksaa ja vikadiagnostiikkaa tarvitaan nopeasti, hyötyy PMU:n virtatiedoista ja hälytyksistä.
- Auto, jota huolletaan kaukana erikoistyökaluista, voi puoltaa releohjausta, jos varaosien saatavuus on tärkein kriteeri.
Mitoitus ratkaisee, ei laitteen nimi
Kummassakin ratkaisussa jokainen kuorma pitää tunnistaa ennen komponenttien tilaamista. Polttoainepumppujen jatkuva virta, flektien käynnistysvirta, sähköisen vesipumpun kuorma, valojen hetkellinen kulutus ja startin erillinen päävirtareitti kuuluvat samaan laskelmaan. PMU-lähdölle ei valita asetusta vain laitteen nimellisvirran perusteella, eikä relettä valita pelkän kannessa olevan ampeeriluvun mukaan.
Erityistä huomiota vaativat induktiiviset kuormat, kuten moottorit, venttiilit ja relekelat. Niiden käynnistys- ja katkaisuvirrat voivat olla huomattavasti jatkuvaa kuormaa suurempia. Myös maadoitukset on rakennettava samalla tarkkuudella kuin pluspuoli. Yksi huono päämaadoitus voi aiheuttaa ECU:n resettejä, anturihäiriöitä ja latausongelmia riippumatta siitä, käyttääkö autossa PMU:ta vai releitä.
Kun projektiin rakennetaan kokonaan uusi johtosarja, sähköjärjestelmä kannattaa suunnitella samaan aikaan ECU:n, antureiden, polttoainejärjestelmän ja kojetaulun kanssa. Oulussa TPW Parts auttaa erityisesti silloin, kun valmiin osaluettelon sijaan tarvitaan toimiva kokonaisuus: oikeat komponentit, toteutuskelpoinen johdotus ja viritysvalmis moottorinohjaus. Paras ratkaisu on se, jonka osaat myös testata, dokumentoida ja korjata - ennen kuin auto seisoo lähtöruudussa virrattomana.
