+7 (495) 765-45-74

GranFondo 2017. Твой большой велозаезд.


11 Февраля 2016

Как это устроено: программное обеспечение в Формуле Е

Формула Е - высокотехнологичный вид спорта, в котором каждая доля секунда может решить исход борьбы. Как программное обеспечение помогает командам?

Если задаться вопросом, какими были электромобили-участники в прошлом году, то ответ будет очевидным: они были практически одинаковые. Но теперь организаторы серии разрешили каждому производителю разрабатывать свой собственный силовой агрегат. Всё, что находится за аккумулятором – электродвигатель, коробка передач и задняя подвеска — предмет здоровой конкуренции.

Результат оказался более или менее предсказуемым. Две команды, которые не внесли никаких изменений с прошлого сезона, отстают от остальных, тогда как Renault e.Dams, чьи инвестиции в развитие оказались самыми значительными, уверенно лидирует в чемпионате. У Renault самая легкая машина (это стало возможным благодаря решению руководства закупить и использовать некоторые необычные детали) и, похоже, самый высокоэффективный силовой агрегат. За рулем этого электромобиля Себастьен Буэми выиграл два из трех первых этапов сезона; он выглядел достойно и в третьей гонке – пока не столкнулся с проблемой ПО.

-- ХОРОШЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НЕ МЕНЕЕ ВАЖНО, ЧЕМ ХОРОШИЙ ГОНЩИК --

Половина гонки в Путраджайе (Малайзия) была позади, Буэми лидировал, но вдруг его машина стала замедляться. Он остановился на трассе, и в этот же момент его товарищ по команде Нико Прост оказался в боксах с той же проблемой. Было похоже, что под палящим малазийским  солнцем оба пилота Renault столкнулись с главной дилеммой Формулы Е: использовать как можно больше полезной энергии аккумулятора, но при этом не допускать перегрева.

Буэми – настоящий виртуоз, он не стал бы пытаться выжать из своей машины невозможное. Позже директор команды подтвердил, что гонщика подвело именно программное обеспечение, которое контролирует электрооборудование. Команда просто не учла реальные условия гонки при программировании электромобиля. С той же проблемой позже по ходу гонки столкнулся пилот Team Auguri Антониу Феликс да Кошта.
Через несколько кругов после этого машина Буэми заглохла снова. А спустя еще одну гонку отказал электромобиль Сэма Бёрда, который в тот момент шел четвертым. 

Дилба Гилл во время предсезонных тестов. Фото предоставлено Mahindra Racing/Current E.

Борьба ПО, как считает директор команды Mahindra Racing Дилба Гилл, сегодня даже более актуальна, чем конкуренция силовых агрегатов.

«Два самых главных фактора, которым мы уделяем максимальное внимание во время гонки, это управление температурой и энергией аккумулятора, – объясняет Гилл изданию The Verge. – В прошлом году много раз мы заканчивали гонку с неизрасходованной энергией: мы просто не могли её использовать, не превысив максимальных температурных значений».

Гонщики Формулы Е пытаются справляться с этой проблемой, отпуская педаль газа и входя в повороты накатом, но это помогает лишь немного. На то, как ведет себя аккумулятор по ходу гонки, влияет несколько факторов, и все они связаны с программным обеспечением. Возьмите, например, регенеративные тормоза на задних колесах. Пилоты могут использовать настройки распределения тормозного усилия, чтобы «сообщать» машине, какое механическое или регенеративное торможение применить. При значительном регенеративном торможении инерция электромобиля, снижающего скорость, трансформируется в энергию, которая поступает обратно в аккумулятор.

Но чем активнее применяется регенеративное торможение, тем больше нагревается аккумулятор. Кроме того, машина становится непредсказуемой. «Это настоящее испытание – автомобиль ведет себя по-разному на каждом круге, - объясняет Гилл. – Какому гонщику понравится входить в поворот, когда не знаешь, что твоя машина выкинет через секунду».
В таких ситуациях ключевую роль играет программное обеспечение, считает Ангус Лион, консультант команды Mahindra по электронному оборудованию, ПО и конструкции силового агрегата. И не просто программное обеспечение, а также базовые системы искусственного интеллекта. Да, это так – при том, что организаторы Формулы Е готовят к запуску гоночную серию автономного вождения, логично использовать элементы этой технологии и в текущем чемпионате – конечно, в гораздо более скромных масштабах. 

-- В ЭЛЕКТРОМОБИЛЯХ ФОРМУЛЫ Е ИСПОЛЬЗУЕТСЯ РЯД ПРОСТЫХ СИСТЕМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА, НО С НИМИ НУЖНО БЫТЬ ПООСТОРОЖНЕЕ, ИНАЧЕ ГОНЩИК ПЕРЕСТАНЕТ ЧУВСТВОВАТЬ МАШИНУ --

«Речь, естественно, не о том, чтобы электромобиль стал самоуправляемым, - говорит Лион. – Интерес в том, чтобы Roborace и Формула Е стали двумя диаметрально противоположными областями применения одной и той же технологии».

«Наша задача, – продолжает он, – позволять машине принимать некоторые самостоятельные решения, выбирать наиболее выигрышную стратегию и манеру езды». 

Благодаря такому ПО гонщик получает возможность использовать тот же уровень мощности, но экономить энергию. Однако команда внимательно следит за тем, чтобы не переусердствовать. «Непредсказуемость автомобиля выматывает гонщика, – объясняет Лион. – Глядя на новое ПО, можно сказать: оно поможет нам выиграть одну или две десятых секунды на каждом круге. Но если эта система делает поведение машины непоследовательным, то за счет потери пилотом уверенности вы тут же теряете от половины до целой секунды. Тогда нужно немедленно отказаться от предлагаемой технологии и искать другую».

Еще более интересен тот факт, что работа команд Формулы Е с программным обеспечением не регулируется ни организаторами серии, ни FIA. Стандартные технологии не спускаются сверху – каждая команда принимает решения самостоятельно.

«Каждый программный инструмент уникален, – говорит Лион. – Есть довольно простые решения, например, таблицы Excel, позволяющие оперативно анализировать информацию. Есть более сложные инструменты стратегического анализа: благодаря им данные из электромобиля поступают в приложение на компьютере, которое выполняет расчеты, обрабатывает и анализирует всевозможные параметры движения машины».
Сотрудник команды Virgin Racing подключает электронный управляющий блок во время первого сезона в Майами.



По словам Лиона, это намного проще, чем может показаться – хотя бы потому, что объем данных электромобиля намного скромнее, чем у болидов Формулы 1. Команды, участвующие в Королевских гонках, получают данные по автомобилям с помощью телеметрии в режиме реального времени по сотням, если не тысячам каналов. Объемы телеметрии в Формуле Е очень скромные – в основном это данные по гидравлическому давлению, уровню напряжения и температуре аккумулятора. В отличие от Формулы 1, специалистам электроформулы приходится ждать возвращения машин в паддок, чтобы подключиться напрямую к их «мозгу» – электронному блоку управления, который выпускается централизованно для всей серии. Подключение позволяет загрузить 1,2 Гб принципиально важных данных за каждый гоночный день.

-- В ДЕНЬ ГОНКИ КОМАНДЫ ФОРМУЛЫ Е ЗАГРУЖАЮТ БОЛЕЕ 1 ГБ ДАННЫХ ИЗ АВТОМОБИЛЕЙ --

Это уже достаточно большой объем, но Лион не беспокоится о том, что команды могут начать шпионить друг за другом. Команда, как утверждает он, принимает разумные меры предосторожности, чтобы защитить свои данные, особенно когда их передача осуществляется по беспроводной связи. «К счастью, паддок Формулы Е – прекрасное место. Все находятся в равных условиях, чемпионат совершенно новый для каждого участника, все учатся по ходу. Я бы не назвал нашу конкуренцию беспощадной».   

На протяжении почти всего года Mahindra оставалась на средних позициях, довольно сильно отставая от явных лидеров – таких, как Renault. Лион считает, что самая реальная для команды возможность улучшить свои результаты – сделать ставку на анализ данных в гоночные дни. 

В конечном счете больше всего влияет на ход гонки, конечно, пилот. «Так как объем телеметрии во время соревнования минимальный, многие решения гонщик вынужден принимать сам, – говорит Гилл. – И здесь мы возвращаемся к моей любимой теме: симуляции».

Гилл признается, что на каждый час реального гоночного времени у команды приходится 140 часов симуляции: сюда входит и практика пилота в настоящем полноразмерном симуляторе, и тренировки на компьютере. Гонщик проходит симуляцию, а затем команда использует полученные данные, чтобы воспроизвести десятки вариантов проведения гонки компьютерным методом и проинформировать пилота о полученных результатах перед следующей симуляцией. По словам Гилла, это довольно изматывающий процесс, но он необходим – отчасти потому, что гонщики команды привыкли к другим сериям, где можно не жалеть автомобиль.

-- НА КАЖДЫЙ ЧАС УЧАСТИЯ В ГОНКЕ КОМАНДА MAHINDRA ОТВОДИТ 140 ЧАСОВ СИМУЛЯЦИИ --

Это очень много, особенно с учетом того, что чистое время гонки составляет всего 45 минут, поэтому Гилл делит каждый этап на сегменты по два-три круга, а дальше в дело вступает стратегическое ПО. Если первые два круга проходят по плану и гонщику удается одновременно сохранить энергию и не перегреть аккумулятор при агрессивной езде, команда переходит к следующим кругам. Если дела и дальше идут хорошо, иногда получается выжать из аккумулятора один дополнительный круг, а это значит, что пилот сможет более активно использовать вторую машину (на данный момент аккумулятора в Формуле Е хватает примерно на половину гонки, поэтому где-то в середине приходится менять электромобиль). Если гонщик тратит слишком много энергии или температура батареи доходит до максимума, команда вводит в действие запасной план, который подразумевает экономную езду в течение нескольких следующих кругов.

Но не стоит забывать, что речь идет о гонках автомобилей с открытыми колесами по сложным городским трассам. Программное обеспечение решает не всё. Все эти уникальные компьютерные программы, новые технологии и детальное планирование ничего не значат, если вы въехали в отбойник или сломалась подвеска. Если такое происходит, «вся ваша мудрая стратегия летит в тартарары», – смеется Лион.
рейтинг статьи
  • 0.0
Источник: подготовлено по материалам theverge.com
comments powered by Disqus
Другие новости
Все новости
Мы в социальных сетях