Спортивные

«Акура» ставит на ЭБУ.

Небольшой рассказ о том, что занимает умы конструкторов ИМСА сейчас. И это уже по ту сторону экрана, в мире единичек и нулей.

Бенджамин Шмитт, руководитель отдела динамики транспортных средств в «Хонда Перформанс Девелопмент» рассказал, как раскрыть внутреннюю мощь гибридов ИМСА, которые, по бумаге, не такие впечатляющие, как у ЛМГ.

После ошеломляющих бюджетов гибридных автомобилей ЛМП1, ЛМДг был разработан, чтобы предложить производителям недорогую альтернативу, в то же время отвечая их требованиям к гибридной составляющей. Автомобили основаны на том, что, как надеются спортивные чиновники, станет новым шасси ЛМП2.

Стандартная система рекуперации устанавливается на все автомобили и включает в себя коробку передач «Икстрак» (Xtrac), мотор-генератор «Бош» (Bosch) и аккумулятор, поставляемый «Вильямс Адванс Инжиниринг» (WAE).

Хотя автомобили и омологированы на пять лет, что резко снижает потребность в разработке обновлений, для производителей ЛМДг существует сложность, заключающаяся в том, что выбор электронного программного обеспечения, управляющего подачей мощности, открыт и менее регламентирован, чем в других сопоставимых гоночных сериях. Это самая обширная область развития для этой категории, и калифорнийская компания «ХПД», которая также спроектировала и изготовила совершенно новый 2,4-литровый двигатель V6 с двойным турбонаддувом для новой категории, принялась за дело.

Поскольку выбор и программирование блока управления двигателем были оставлены на усмотрение производителей, компания «ХПД» приняла решение выбрать ЭБУ «Макларен» ТЯГ-320 (McLaren TAG), аналогичный тому, который используется в качестве специального контроллера в «Формуле-1» (аппаратное обеспечение одинаково для машин двух категорий, хотя программное обеспечение уникально для гонок спортивных автомобилей).

Разумное кодирование эквивалентно разнице между хорошей работой всей системы и ее фатальным сбоем, а также предоставляет возможности для повышения производительности.

Гибридная система ЛМДг часто описывается как маломощная, поскольку по регламенту она может обеспечить максимум 200 кВт. И это не используется для увеличения общей мощности, которая определяется правилами. Гибрид заменяет подачу часть мощности от двигателя внутреннего сгорания во время своей работы. Однако это описание «маломощности» горячо оспаривается поставщиками, и раскрытие потенциала гибридной системы является одной из немногих областей, где разрешено беспрепятственно продолжать разработку в этой категории сбалансированной производительности.
Максимальная мощность, измеренная на карданных валах, составляет 500 кВт и, как уже упоминалось, состоит из мощности, подаваемой только от ДВС, или от комбинации ДВС и рекуперации. Поскольку гибридная система не увеличивает мощность, она обычно используется для увеличения запаса хода за счет эффективности, но правила баланса производительности этого не допускают. Тогда возникает вопрос: зачем вообще возиться со сложной системой? Короткий ответ: производителям нужна гибридная система, чтобы оправдать свои гоночные программы.

Чтобы облегчить ситуацию, в ИМСА выбрали дешевое решение по техническим характеристикам, но позволяющее производителям контролировать выбор и программирование ЭБУ. Чтобы сохранить элемент частных команды, которым трудно было бы это делать, производители взяли на себя большую часть электронных разработок, управляющих гибридной системой. Однако сказать, что это «включил-заработало» (Plug’n’Play), было бы неверно. Производители тесно сотрудничают со своими командами, чтобы настроить гибридную систему и улучшить общую динамику автомобиля на трассе.

Написание программного кода — это важнейшая задача для любого производителя. Это также предоставляет фантастическую возможность для инженеров, работающих в категории.
В «ХПД» участвуют в гонках прототипов ИМСА с 2018 года и выбрали новое шасси «ОРЕКА» и компоненты, составляющие «хребтину» автомобиля, на котором установлен собственный кузов. Затем компания установила на него совершенно новый двигатель AР24e.

Легко предположить, что в «ХПД» нашли кратчайшие пути для ускорения разработки, и возникает искушение провести связь между американской командой «ХПД» и «Хондой», которая снабжает команду «РБ» в «Формуле-1». Но, по словам Шмитта, системы настолько различаются по функциям, что информации, которой можно было бы поделиться, было очень мало, и «ХПД» пришлось выполнять большую часть работы самостоятельно.

«По определению нам разрешено много работать над системой управления, — говорит Шмитт. – Здесь это не так сильно ограничено, как в других чемпионатах, с точки зрения того, что разрешено. Есть свободы, которых нет на машинах «Формулы-1», «Формулы-Э», «Индикара».

Несмотря на дух обмена информацией, который существует и активно поощряется во всех подразделениях «Хонды», в «ХПД» разработали новый двигатель полностью самостоятельно, с чистого листа бумаги, хотя команда «Формулы-1» предоставила то, что Шмитт называет «вдохновением».
«Еще одна вещь, которую следует учитывать в отношении этого ЭБУ со стороны программного обеспечения, — это то, что в среде «Формулы-1» существует структура, обязательная для работы с блоком, - говорит Шмитт. - Большая часть архитектуры программного обеспечения, многие вещи, которые вам разрешено делать, входящие и исходящие сигналы регулируются нормативными актами. И для этого есть веские причины со стороны «Формулы-1». Для автомобилей ЛМДг нет ничего обязательного. Это пустой компьютер, стоящий на машине. Мы определенно черпали вдохновение из архитектуры «Формулы-1» и многих ее подсистем, но главное, что здесь следует подчеркнуть, это то, что есть вдохновение, а не большие куски копипасты. Когда мы впервые разработали код и поделились его частью с нашими коллегами из «Формулы-1», некоторые из них определенно подняли брови, — продолжает Шмитт. - Там есть такие вещи, как контроль тяги. Это меняет правила игры с точки зрения маршрутизации сигналов и того, какие фрагменты кода имеют приоритет над другими. И контроль тяги — лишь один из многих аспектов, которые фундаментально отличаются от «Формулы-1».

Одним из самых больших различий между программами является необходимость сбалансировать производительность между ЛМДг и автомобилями ЛМГ, которые проектируются с нуля, при этом производители имеют автономный контроль над всеми системами с чистого листа. Объединение двух сводов правил было непростым делом, особенно потому, что правила ЛМГ также распространяются на дорожные автомобили. После того, как «Астон» подтвердил, а затем отменил свою программу, требования к мощности для автомобилей ЛМГ изменились с 1100 л.с. до более разумных 650 л.с., которые в настоящее время являются нормативными.

Для участвующих инженеров-программистов эта неопределенность и изменения привели к задержкам, дополнительным затратам и сложности, даже для тех, кто работал над проектами ЛМДг.

«Что касается управления энергопотреблением, еще до того, как был задуман автомобиль, создавалась концепция, — объясняет Шмитт. - Правила сделаны таким образом, что автомобили ЛМГ и ЛМДг могли работать вместе, их характеристики сближались. В процессе сближения этих правил были приняты ключевые решения, появились правила, которые фундаментально ограничивали производительность автомобиля определенным образом».

Еще одно фундаментальное изменение в правилах позволило ограничить мощность на приводных валах, что означало любые потери. «к югу от двигателя» будут неучтенными. Как достигается отметка в 500 кВт, не имеет значения.

«Теперь автомобиль ограничен механической тягой, генерируемой на приводных валах, — объясняет Шмитт, — но не сказано, откуда взялась эта тяговая энергия. Это может быть результат сжигания топлива или же рекуперация энергии и ее повторное использование через мотор-генератор. Теперь у нас есть гибридная система, но мы не собираемся использовать ее для обычных целей. Оказывается, она очень полезна и для другого».

Если гибридная система не может увеличить мощность и увеличить время работы, что именно она может сделать? Она работает с динамикой автомобиля и помогает эффективно распределять мощность, чтобы сделать автомобиль быстрее. Все Нурегсаги сбалансированы по весу, размерам, мощности и затратам энергии на отрезок. Все они используют одну и ту же шину «Мишлен». Вот тут-то гибрид снова вступает в игру.

Одним из основных применений системы является снижение износа шин, особенно на задней оси, которая в автомобиле ЛМДг выдает все доступные 650 л.с. «У нас есть двигатель, и нужно выжать из него все, что можно, — говорит Шмитт. – Этот двигатель - центр вселенной. К нему стыкуем такие узлы, как управление двигателем, чтобы передать мощность на задние колеса, управление коробкой передач, управление сцеплением и так далее.

Когда возникает задача: «мне нужен определенный крутящий момент на колесах, который ограничен правилами, насколько точно я смогу его получить? Могу ли я добиться этого быстро и стабильно?» Когда мощность регулируется на приводных валах, ключом к созданию быстрой машины является сохранение максимально допустимой мощности как можно дольше, а это означает управление повадками машины в повороте и на средней скорости. и способность автомобиля передавать мощность через задние колеса с контролем тяги. Точность и контроль.

Понимание того, что деградация шин будет серьезной проблемой для этого автомобиля, было очевидно на ранних этапах испытаний. Поэтому с самого начала мы концептуально осознавали, что у него будет огромная мощность, но не большая прижимная сила, поэтому деградация шин должна быть значительной.

Это то, что будет определять производительность не только в гонках на множестве различных типов трасс и типов покрытия. Опять же, речь идет не о том, что мы разрабатываем машину, выводим ее на трассу и просто участвуем в гонках, а о том, что машина всегда будет в разработке».

Одним из ключевых органов управления является система электродистанционного торможения (Brake By Wire). Она относительно хорошо известна в командах и производителях «Формулы-1», «Формулы-Э», ЛМП1, но куда менее распространена среди производителей ИМСА, которые больше привыкли к механической связи между педалью и тормозом. Система позволяет гонщику постоянно контролировать педаль тормоза, независимо от того, получает ли он помощь от регенерации аккумулятора или нет. Тормозную систему также можно использовать для настройки автомобиля на поворотах.

«Помните, что есть еще и «электронное торможение», что звучит как небольшая часть системы рекуперации, но на самом деле открывает огромный потенциал возможностей, - уточняет Шмитт. – И нам позволили свободно разгуливать по этой территории. С самого начала мы решили использовать нашу гибридную систему для управления динамикой автомобиля. Итак, речь идет о сцеплении с трассой и тормозных характеристиках, ограничении производительности в середине поворота, а затем выходе из поворота и контроле тяги. Эти автомобили ЛМДг, по сравнению с предшественниками ДПи, обладают невероятной мощностью, но у них не так много прижимной силы. Они фактически находятся в том окне омологационной прижимной силы, которое было бы установлено для машины с низкой прижимной силой, участвующий только в Ле-Мане. Первое, что вы замечаете во время управления, это то, что при прохождении поворотов на высокой скорости он далеко не такой маневренный и управляемый как его предшественник, а в некоторых случаях его тяга сильно ограничена в течение длительного периода времени».

Очевидно, что гибридная система обладает большим потенциалом функциональности на трассе и, в случае с «Акурой», напрямую отвечает за некоторые ключевые характеристики, которые делают машину быстрой.

Одним из источников для гордости президента «ХПД» Дэвида Солтерса является «гибкость» команды, пишущей код на трассе. Насколько тесно команды сотрудничают с производителем при настройке своих машин? Они работают рука об руку. На трассе гонщик имеет возможность настраивать автомобиль от поворота к повороту, включая баланс тормозов, стабилизаторы поперечной устойчивости, рекуперацию и распределение мощности, и должен работать с производителем, чтобы гарантировать, что автомобиль с самого начала достигает максимума возможностей.

«Одним из преимуществ этих стратегий управления является то, что они легко регулируются водителями и во многих отношениях вообще являются саморегулирующимися, — подчеркивает Шмитт. - Гонщикам и командам приходится работать рука об руку, когда выполняется традиционная работа по настройке шасси. Это не тот случай, что мы ставим ЭБУ на машину, делаем какие-то настройки, выезжаем, ездим, а потом работаем над подвеской.

Итак, когда код открыт и нет никаких признаков того, что в ИМСА начнут его закрывать, может ли это стать важнейшим путем развития автомобилей ЛМДг? Возможно, но в «ХПД» остаются осторожными:
«Во-первых, будет уменьшатся отдача, — говорит Шмитт. - Я не думаю, что произойдет так, что кто-то вырвется вперед и там и останется. Еще один аспект, который мы должны подчеркнуть в отношении программного обеспечения, — это то, что оно невероятно дешево с точки зрения разработки, поэтому это не огромная дыра, в которую вы бросаете все свои деньги, как это происходит, когда вы занимаетесь разработкой оборудования. «Конечно, оборудование стоит денег, но написание кода, для нахождения еще одной сотой на круге, может быть работой для двух человек в день. Они напишут, скомпилируют, протестирую и установят его на машину. Это, несомненно, самый дешевый способ увеличить скорость автомобиля».

***

От себя добавим только то, что тут какая-то чрезмерно уверенная ставка на компьютерные испытания. Код-то, безусловно, написать можно. Но для его верной работы требуются идеальные условия, которые известны компьютеру для испытаний. Чуть ветер не туда подул – и весь этот код коту под хвост. Так что, излишний оптимизм Шмитта мы не разделяем.

• < Назад
• Вперёд >