В современной Формуле-1 управление энергией стало одним из наиболее сложных аспектов достижения максимальной производительности на круге. Речь идет не только о мощности силовой установки, но, что более важно, о том, как электроэнергия распределяется по всей трассе. Эту проблему четко обозначил Шарль Леклер, объяснив, как система развертывания энергии может измениться, когда пилот корректирует свою манеру торможения: «Лучше никогда не выходить за пределы, всегда делать одно и то же, чем выйти в Q3 и пытаться экспериментировать. Мне немного жаль, потому что раньше это было одной из моих сильных сторон, но я привыкну». Пилот Ferrari рассказал, что слишком агрессивное торможение или прохождение поворота не так, как обычно, может нарушить оптимальное управление энергией на оставшейся части круга. Это происходит потому, что система ожидает определенное количество рекуперации энергии в повороте, и если торможение меняется, энергетический баланс также сбивается.
Энергетические карты — основа новой Формулы-1
Чтобы понять, почему это происходит, необходимо разобраться в работе программного обеспечения, управляющего системой ERS, то есть в том, как на самом деле функционирует программное обеспечение развертывания энергии. Вопреки распространенному мнению, система управления энергией в Формуле-1 не основана на моделях искусственного интеллекта, которые обучаются в реальном времени во время круга. Это не означает, что искусственный интеллект не используется в Формуле-1. Напротив, передовые алгоритмы оптимизации все чаще применяются в командных симуляторах для изучения идеального распределения энергии по ходу круга. Эти модели анализируют миллионы возможных комбинаций, чтобы определить наиболее эффективную стратегию развертывания для каждой трассы. Однако результаты этих симуляций затем преобразуются в статические энергетические карты, которые программное обеспечение силовой установки выполняет во время круга. Иными словами, искусственный интеллект может помочь в разработке энергетической стратегии круга, но система, которая применяет ее на трассе, остается детерминированной.
Таким образом, с помощью командного симулятора детально воссоздается круг, и оцениваются различные ключевые параметры: насколько сильно торможение в каждом повороте, сколько энергии может быть рекуперировано при замедлении, сколько времени автомобиль проводит на полном газу, где наиболее эффективно использовать электроэнергию и так далее. Результатом является энергетическая карта круга, которая определяет, где рекуперировать энергию и где ее использовать. В идеальных условиях работа системы следует довольно простой схеме: при торможении ERS рекуперирует энергию через генератор, подключенный к задней оси, а на прямых накопленная энергия высвобождается для увеличения доступной мощности. Хотя основа энергетической стратегии создается на симуляторе до выезда на трассу, работа инженеров продолжается на протяжении всего гоночного уикенда. Свободные заезды имеют решающее значение для проверки соответствия симуляций реальным условиям. С помощью телеметрии, собранной на трассе, команды могут измерить, сколько энергии фактически рекуперируется при каждом торможении и каков расход на различных этапах ускорения. Если данные отличаются от первоначальных прогнозов, карты развертывания энергии обновляются. Таким образом, энергетическая модель круга постепенно дорабатывается в соответствии с реальными условиями трассы.
Почему другое торможение может изменить все
Критический момент заключается в том, что эти энергетические карты основаны на относительно стабильной последовательности торможений и ускорений. Каждый поворот способствует генерации определенного количества энергии, которая затем используется на следующем прямом участке. Если пилот существенно меняет фазу торможения — например, тормозит позже или сокращает продолжительность замедления — количество рекуперированной энергии может отличаться от предусмотренного моделью. Именно на это явление и ссылался Леклер. Если система ожидает рекуперировать определенное количество энергии в повороте, но фактическая рекуперация оказывается меньше, батарея может выйти на следующий прямой участок с меньшим количеством доступной энергии, чем было предусмотрено картой круга. В этом случае программное обеспечение силовой установки должно вмешаться, чтобы сохранить энергетический баланс. Самый немедленный способ сделать это — уменьшить подачу электроэнергии.
Для пилота это ощущается как внезапная потеря тяги, явление, обычно называемое «клиппинг» (clipping). На самом деле, в этот момент система просто корректирует энергетическую модель круга, чтобы предотвратить полную разрядку батареи до конца круга. Таким образом, управление энергией стало одним из самых сложных компонентов производительности в Формуле-1. Оно касается не только мощности силовой установки, но и того, как энергия рекуперируется и распределяется по трассе. В этом контексте пилот — это не только тот, кто максимально разгоняет автомобиль, но и тот, кто предоставляет энергетической системе необходимые данные для поддержания баланса модели круга. И именно этот баланс может нарушиться, если торможение изменится даже на несколько метров.
