什么在一級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)的機器？這場辯論在 1980 年代隨著一級方程式 (F1) 賽車中電子系統(tǒng)的發(fā)展而爆發(fā)。工程師們不斷地努力優(yōu)化賽車，調(diào)整 18,000 多個部件的配置，包括傳感器、ECU和機械部件。

蘭多·諾里斯，邁凱輪 MCL35

一級方程式工程團隊跨越科學領域，從機械和電子到數(shù)據(jù)分析和空氣動力學。賽車隊之間的競爭轉(zhuǎn)化為技術巡回演出，以提高他們對汽車動態(tài)行為的理解，精確到微秒。

國際汽車聯(lián)合會 (FIA) 的嚴格規(guī)定嚴重限制了這項技術，以確保駕駛員的能力仍然是一個重要因素。商用車中的許多解決方案，例如防抱死制動系統(tǒng) (ABS) 和自動變速箱，都在一級方程式環(huán)境中被禁止使用。

近年來，賽車發(fā)生了翻天覆地的變化。借助遙測技術，賽車工程師可以通過分析來自位于 F1 賽車各個點的不同設備的 300 多個傳感器的數(shù)據(jù)來監(jiān)控和提高賽車的性能。可實時測量數(shù)百個參數(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)送給團隊。

McLaren Racing 電子部門負責人 Stephen Watt 在接受 EE Times 采訪時表示：“賽道上的賽車只是冰山一角；車隊現(xiàn)在大量使用數(shù)據(jù)驅(qū)動，以通過圍場范圍內(nèi)的 5 Mbps 遙測鏈路接收的數(shù)據(jù)為基礎，并從各種車載記錄器卸載數(shù)據(jù)，以便賽道和工廠的工程師分析賽車的性能隔離，以及通過研究其他團隊的表現(xiàn)來進行戰(zhàn)略分析。”

現(xiàn)代一級方程式賽車是一種智能互聯(lián)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，時速超過 200 公里。每秒都會有大量數(shù)據(jù)從汽車發(fā)送到車隊，傳輸各種類型的信息，從輪胎磨損到發(fā)動機溫度。

ECU 和傳感器
每輛車都安裝了多個 ECU。系統(tǒng)的中心是標準 ECU 或 SECU。SECU 本質(zhì)上是一個小型但功能強大的計算機，它可以控制、處理大量數(shù)據(jù)并將其從 F1 賽車傳輸?shù)杰囮牎ECU 包括優(yōu)化與發(fā)動機、變速箱和差速器以及空氣動力學系統(tǒng)的交換。SECU 也是主要的數(shù)據(jù)存儲和采集服務，通過遙測向車隊和比賽控制提供實時值。這使團隊可以實時可視化他們的汽車性能，檢查發(fā)動機健康狀況、輪胎退化和油耗。

SECU 由 McLaren Applied（McLaren Racing 的姊妹公司）TAG-320B 提供，并且按照法規(guī)的要求，它必須由所有一級方程式車隊運行。TAG-320B 為車隊、動力裝置供應商和 FIA 提供了一個共享平臺。TAG-320B 擁有從動力裝置的核心操作到通常被認為理所當然的八速變速箱無縫換檔的功能，它允許 FIA 限制控制軟件的功能以確保駕駛員無法實施諸如牽引力控制之類的輔助設備——或者如果團隊要使用它們，至少可以檢測到它們的效果。

該車有大約300個傳感器，SECU監(jiān)測4000多個參數(shù)。在典型的比賽過程中，賽車將傳輸大約3 GB的遙測數(shù)據(jù)以及大約4 GB的日志記錄；然而，這只是計算的種子。當經(jīng)過處理并與音頻和視頻分析等其他來源相結(jié)合時，這可能意味著一支球隊在離開一個典型的比賽周末時，會有超過1 TB的有價值的數(shù)據(jù)——這些數(shù)據(jù)在未來的賽事和季節(jié)之前和期間被一次又一次地提取出來。

標準ECU

放置在單座車上的傳感器用于監(jiān)測潛在問題；工程師可以根據(jù)收集的數(shù)據(jù)立即做出決定。例如，如果檢測到發(fā)動機溫度升高，可能是因為駕駛員離前面的汽車太近；駕駛員團隊可以提醒他，在溫度降到敏感值以下之前，不要進入排氣的熱通道。

傳感器有三類：與線控驅(qū)動功能相關的控制傳感器，如油門踏板傳感器、用于監(jiān)測汽車健康狀況的監(jiān)測傳感器，如液壓系統(tǒng)壓力，以及用于監(jiān)測摩擦材料的儀表傳感器，如非接觸式溫度傳感器。

一級方程式賽車有很多生命，”瓦特說。“在排位賽和比賽期間，它變成了一輛輕型賽車，只配備了完成比賽所需的最少設備，但即使在這種配置下，汽車上也會有超過1.5公里的布線和200多個傳感器。相反的極端是冬季測試，當我們對汽車進行驗證時，它幾乎變成了一個車輪上的測試實驗室。

“對高質(zhì)量數(shù)據(jù)的需求決定了我們所做的很多事情，”他繼續(xù)說。“多年來，技術和體育法規(guī)的變化以及賽道測試的減少，使得人們越來越重視對每一輛在賽道上行駛的汽車都有深入的了解。在新冠肺炎流行之后，最近對一級方程式規(guī)則的修改旨在通過凍結(jié)汽車開發(fā)的某些領域來減少支出，這再次改變了這一現(xiàn)狀挑戰(zhàn)并使我們在成本和供應鏈方面比以往任何時候都更加努力，同時最大限度地從我們?nèi)匀粨碛械淖杂深I域中獲益。”

自 2014 年以來，F(xiàn)IA 開始要求使用流體流量計 (FFM)。FFM 還使用超聲波測量流體流量，從而確保對車輛的燃油性能進行非常準確的讀數(shù)和即時分析。超聲波流體流量測量需要使用兩個壓電傳感器。這些傳感器來回發(fā)送超聲波脈沖，并使用飛行時間計算來確定流體流速。

審核編輯 黃昊宇