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2020年09月14日 | 一级方程式赛车中的电子玄学
2020-09-14 来源：EEWORLD
在一级方程式比赛中，是车手的技能还是经过精心调整的赛车更有优势?上世纪80年代，随着一级方程式赛车电子系统的发展，F1将变得越来越有科技范儿。工程师们孜孜不倦地优化赛车，调整超过18000个部件的配置，包括传感器、ECU和机械部件。
F1的工程团队横跨众多科学领域，从机械、电子到数据分析和空气动力学都有所涉及。为了提高他们对赛车动态行为的理解，各队之间的竞争转化为一场技术绝活。
国际汽联的严格规定已经严重限制了这项技术，以确保车手的能力仍然是一个重要的因素。许多在商用汽车上发现的解决方案，如ABS和自动变速箱，在F1环境中是禁止的。
赛车近年来发生了根本的变化。多亏了遥测技术，赛车工程师可以通过分析F1赛车不同位置上不同设备的300多个传感器的数据来监测和提高赛车的性能，数百个参数可以实时测量。所有的数据都由记录器收集，然后通过无线电，通过汽车前部的天线，发送给各队。
Lando Norris, McLaren MCL35
麦克拉伦车队电子部门负责人Stephen Watt在接受采访时表示:“赛道上的赛车只是冰山一角; 车队现在是高度的数据驱动，通过围场范围5 Mbps的遥测链路接收数据，并从各种车载记录器卸载数据，让工程师在轨道旁和回到工厂分析汽车的性能，并通过研究其他车队的性能进行战略分析。“现代一级方程式赛车是一个智能的、互联的数据系统，时速可超过200公里。每秒钟都有大量的数据从赛车传送到车队，传送各种各样的信息，从轮胎磨损到引擎温度”。
ECU和传感器
每辆车都镶嵌着多个ECU。系统的中心是标准的ECU或SECU。SECU本质上是一台很小但功能强大的计算机，它可以控制、处理并将大量数据从F1赛车传输到车队。SECU包括优化与发动机、变速箱和差速器的交换，但也与空气动力学系统。SECU也是主要的数据存储和采集服务，通过遥测技术为车队和比赛控制提供实时数据。这允许团队实时可视化他们的汽车的性能，检查引擎健康、轮胎退化和燃料消耗。
SECU由McLaren Applied (McLaren Racing的姐妹公司)提供TAG-320B，根据规定必须由所有一级方程式车队运行。TAG-320B提供了一个共享平台，由车队、动力单元供应商和FIA使用。TAG-320B承载了从动力单元核心操作到8速变速箱无缝切换的功能，并允许FIA限制控制软件的功能，以确保诸如牵引力控制之类的驱动辅助功能无法实现——或者至少可以在团队使用时检测到它们的效果。
该车有大约300个传感器和超过4000个参数的信息监视器。在一场典型的比赛过程中，赛车将会传输大约3 GB的遥测数据和大约4 GB的测井数据，然而这只是计算的刚刚开始。当处理和结合其他来源，如音频和视频分析，这可能意味着一个团队在一个典型的比赛周末留下超过TB的有价值的数据——这些数据在未来的赛事和季节之前和期间被反复利用。
安装在车座上的传感器是用来监测潜在的问题;工程师可以根据收集到的数据立即做出决定。如果检测到发动机温度升高，可能是因为车手离前面的车太近了;团队可以提醒他离开炎热的尾气轨迹，直到温度降到敏感值以下。
传感器分为三大类:与控制传感器相关的线控传感器，如加速踏板传感器;监测传感器监测汽车的健康状况，如液压系统的压力;仪表传感器如非接触式温度传感器来监测摩擦材料。
“一级方程式赛车可以有很多配置选择;在排位赛和比赛中，它成为了一辆轻量级的赛车，只配备了我们完成比赛所需要的最低限度的设备，但即使在这种配置下，赛车也将有超过1.5公里长的线路和超过200个传感器。另一个极端是冬季测试，当我们测试汽车的时候，它几乎变成了车轮上的测试实验室。
对高质量数据的需求影响着车队所做的很多事情。多年来技术和运动规则的变化，以及赛道测试的减少，使得人们越来越重视每次在赛道上行驶时对赛车的深刻理解。
Watt:“在新冠肺炎大流行后，为了通过冻结某些领域的汽车研发来减少开支，对一级方程式规则进行了修改，这再次改变了规则，使我们在成本和供应链方面比以往任何时候都更加困难，也使我们从仍然享有自由的领域中利益最大化。”
从2014年开始，国际汽联开始要求使用流体流量计(FFM)。FFM使用超声波来测量流体流量，从而确保对车辆燃油性能的精准读数和瞬时分析。超声流体流量测量需要使用两个压电换能器。这些换能器相互发送超声波脉冲，并使用飞行时间计算来确定流体流量。
史海拾趣
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