什么在一級(jí)方程式中提供了更好的優(yōu)勢 - 車手的技能還是經(jīng)過微調(diào)的機(jī)器？這場爭論在 1980 年代隨著一級(jí)方程式 (F1) 汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展而爆發(fā)。工程師們不斷努力優(yōu)化賽車，調(diào)整 18,000 多個(gè)組件的配置， 包括傳感器、ECU和機(jī)械部件。

蘭多諾里斯，邁凱輪 MCL35

一級(jí)方程式工程人員跨越科學(xué)領(lǐng)域，從機(jī)械和電子到數(shù)據(jù)分析和空氣動(dòng)力學(xué)。賽車隊(duì)之間的競爭轉(zhuǎn)化為技術(shù)杰作，以提高他們對(duì)賽車動(dòng)態(tài)行為的理解，精確到微秒。

國際汽車聯(lián)合會(huì) (FIA) 的嚴(yán)格規(guī)定嚴(yán)重限制了技術(shù)，以確保駕駛員的能力仍然是一個(gè)重要因素。商用車中的許多解決方案，例如防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS) 和自動(dòng)變速箱，在一級(jí)方程式環(huán)境中都是被禁止的。

近年來，賽車發(fā)生了根本性的變化。借助遙測技術(shù)，賽車工程師可以通過分析來自位于 F1 賽車不同位置的不同設(shè)備的 300 多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)來監(jiān)控和提高賽車的性能?？梢詫?shí)時(shí)測量數(shù)百個(gè)參數(shù)。所有數(shù)據(jù)都由記錄器收集，并使用汽車前部的天線通過無線電發(fā)送給團(tuán)隊(duì)。

McLaren Racing 電子部門負(fù)責(zé)人 Stephen Watt 在接受 EE Times 采訪時(shí)說：“賽道上的賽車只是冰山一角；車隊(duì)現(xiàn)在很大程度上是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，通過圍場范圍的 5 Mbps 遙測鏈路接收到的數(shù)據(jù)以及從各種車載記錄器卸載的數(shù)據(jù)，讓賽道上和返回工廠的工程師能夠分析汽車在隔離，以及通過研究其他團(tuán)隊(duì)的表現(xiàn)來進(jìn)行戰(zhàn)略分析。”

現(xiàn)代一級(jí)方程式賽車是一個(gè)智能、互聯(lián)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以以每小時(shí) 200 多公里的速度行駛。汽車每秒鐘都會(huì)向車隊(duì)發(fā)送大量數(shù)據(jù)，傳輸從輪胎磨損到發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等各種類型的信息。

ECU 和傳感器

每輛車都裝有多個(gè) ECU。系統(tǒng)的中心是標(biāo)準(zhǔn) ECU 或 SECU。SECU 本質(zhì)上是一臺(tái)小型但功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，用于控制、處理 F1 賽車的大量數(shù)據(jù)并將其傳輸給車隊(duì)。SECU 包括優(yōu)化與發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和差速器以及與空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的交換。SECU 還是主要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和獲取服務(wù)，它通過遙測向車隊(duì)和比賽控制提供實(shí)時(shí)值。這使團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崟r(shí)可視化他們的汽車性能，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀況、輪胎退化和油耗。

SECU 由 McLaren Applied（McLaren Racing 的姊妹公司）TAG-320B 提供，并且根據(jù)法規(guī)的規(guī)定，它必須由所有一級(jí)方程式車隊(duì)運(yùn)行。TAG-320B 提供了一個(gè)供車隊(duì)、動(dòng)力裝置供應(yīng)商和 FIA 使用的共享平臺(tái)。TAG-320B 承載的功能從動(dòng)力裝置的核心操作到通常被認(rèn)為理所當(dāng)然的八速變速箱無縫換檔，它允許 FIA 限制控制軟件的功能，以確保駕駛員牽引力控制等輔助工具無法實(shí)施——或者如果團(tuán)隊(duì)使用它們，至少可以檢測到它們的影響。

這輛車有大約 300 個(gè)傳感器，SECU 監(jiān)控 4,000 多個(gè)參數(shù)。在典型的比賽過程中，汽車將傳輸大約 3 GB 的遙測數(shù)據(jù)以及大約 4 GB 的日志記錄；然而，這只是計(jì)算的種子。當(dāng)處理并與其他來源（如音頻和視頻分析）結(jié)合時(shí)，這可能意味著一個(gè)團(tuán)隊(duì)會(huì)在一個(gè)典型的比賽周末留下超過 1TB 的有價(jià)值數(shù)據(jù)——這些數(shù)據(jù)在未來的賽事和賽季之前和期間一次又一次地被利用。

標(biāo)準(zhǔn)ECU

放置在單座上的傳感器用于監(jiān)測潛在問題；工程師可以根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)立即做出決策。例如，如果檢測到發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高，可能是因?yàn)轳{駛員離前車太近；駕駛員團(tuán)隊(duì)可以提醒他離開熱尾氣，直到溫度降至敏感值以下。

傳感器分為三類：與線控功能相關(guān)的控制傳感器，如油門踏板傳感器，監(jiān)測汽車健康狀況的監(jiān)測傳感器，如液壓系統(tǒng)壓力，以及儀表傳感器，如非接觸式溫度傳感器，以監(jiān)測摩擦材料。

一級(jí)方程式賽車有很多生命，”瓦特說?！霸谂盼毁惡捅荣惼陂g，它變成了一輛輕型賽車，只安裝了我們完成比賽所需的最少設(shè)備，但即使在這種配置下，賽車也將有超過 1.5 公里的板載布線和 200 多個(gè)傳感器. 相反的極端是冬季測試，當(dāng)我們驗(yàn)證汽車時(shí)，它幾乎變成了車輪測試實(shí)驗(yàn)室。

“對(duì)高質(zhì)量數(shù)據(jù)的需求塑造了我們所做的很多事情，”他繼續(xù)說道?！岸嗄陙砑夹g(shù)和運(yùn)動(dòng)規(guī)則的變化以及賽道測試的減少，越來越強(qiáng)調(diào)每次在賽道上運(yùn)行時(shí)對(duì)賽車的深入了解。在 Covid-19 大流行之后，一級(jí)方程式法規(guī)最近發(fā)生的變化旨在通過凍結(jié)汽車開發(fā)的某些領(lǐng)域來減少支出，這再次改變了這一挑戰(zhàn)，使我們?cè)诔杀竞凸?yīng)鏈方面看起來比以往任何時(shí)候都更加努力，并最大限度地提高了我們?nèi)匀粨碛械淖杂深I(lǐng)域。”

自 2014 年以來，F(xiàn)IA 開始要求使用流體流量計(jì) (FFM)。FFM 還使用超聲波來測量流體流量，這確保了對(duì)車輛燃油性能的非常準(zhǔn)確的讀數(shù)和即時(shí)分析。超聲波流體流量測量需要使用兩個(gè)壓電換能器。這些換能器相互發(fā)送超聲波脈沖，并使用飛行時(shí)間計(jì)算來確定流體流速。

文章來源：姊妹刊物 EE Times

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