miércoles, 25 de octubre de 2023 · 0 min read
Carreras Contrarreloj que Baten Récords Mundiales Utilizando Telemetría en Tiempo Real
Un "contrarreloj" es un evento de carreras en el que los conductores compiten contra el reloj para lograr el tiempo de vuelta más rápido en una pista determinada. A diferencia de las carreras rueda a rueda, en este deporte de motor el tiempo es el oponente. El 18 de agosto de 2023, los ingenieros de Bugatti Rimac tenían una misión: establecer un nuevo récord mundial para un EV (vehículo eléctrico) de producción en una de las pistas más desafiantes del mundo: el Nürburgring Nordschleife en Alemania.
La Compañía
Con sede en las afueras de Zagreb, Croacia, y oficinas en toda Europa, The Rimac Group emplea actualmente a más de 2.000 personas. Son el accionista mayoritario de Bugatti Rimac y el único accionista de Rimac Technology. Dirigido por el director ejecutivo Mate Rimac, Bugatti Rimac diseña y fabrica el hipercoche Nevera bajo la marca Rimac Automobili. El Grupo Rimac desarrolla soluciones de software y electrónica de alto rendimiento para los fabricantes de equipos originales más grandes del mundo.
Con su extraordinaria potencia de motor, el Rimac Nevera es el vehículo eléctrico de producción más rápido del mundo, con una velocidad máxima verificada de 412 km/h (256 mph). Nevera fue el coche de producción legal para carretera más rápido en el Festival de Velocidad de Goodwood, subiendo la colina en tan solo 49,32 segundos. En Papenburg, en el noroeste de Alemania, el automóvil estableció 23 récords en un solo día, incluidos sprints de 0 a 60 MPH, 0 a 100 MPH y 0 a 186 MPH (~0-95, 0-161 y 0-300 KPH).
Después de batir récords de velocidad durante todo el año, el equipo Rimac se sentía confiado para desafiar a Nürburgring. Pero no sería fácil.
La Pista
Nürburgring también conocido como "The Ring", es un complejo de deportes de motor de renombre mundial en el oeste de Alemania, cerca de Bélgica. Consta de dos pistas:
El Nürburgring Nordschleife (el North Loop, también conocido como "El Anillo")
Una pista de Gran Premio moderna
Nordschleife es uno de los circuitos de carreras más famosos y desafiantes del mundo. Construido en la década de 1920, rápidamente se ganó el apodo de "El Infierno Verde" debido a sus largas rectas, curvas cerradas, cambios de elevación pronunciados (300 m / 984 pies) y numerosas crestas ciegas, todo ello rodeado por un bosque verde y exuberante.
La pista tiene más de 20 kilómetros (12,8 millas) de largo y cuenta con 73 curvas, lo que la hace muy desafiante incluso para los conductores más experimentados. Es un campo de pruebas popular para muchos fabricantes de automóviles y un lugar para varios eventos de deportes de motor, incluida la carrera de resistencia de 24 horas de Nürburgring.
Numerosos fabricantes de automóviles utilizan este campo de pruebas con instalaciones de I+D o de pruebas cerca de la pista. Todos los coches "deportivos" de producción se prueban en el Ring, cuyos tiempos de vuelta se han convertido en puntos de referencia de la industria. Casi todas las tardes, el Ring está abierto a los turistas, por lo que cualquiera puede experimentar este legendario recorrido en coche o en moto.
Transmisión de Datos "En Vivo" Mediante Telemetría
Los ingenieros de Bugatti Rimac pidieron a Dewesoft que les ayudara con la telemetría y el posicionamiento de Nevera. "Telemetría" significa enviar datos en tiempo real a una ubicación remota. El término se utiliza ampliamente en aplicaciones aeroespaciales e incluso sanitarias.
La telemetría "en vivo" es una herramienta crucial que proporciona a los ingenieros de pruebas automotrices información en tiempo real sobre el desempeño de un vehículo. Esta información permite a los ingenieros tomar decisiones estratégicas durante una carrera y adaptarse a condiciones que cambian dinámicamente.
Los automóviles modernos como Nevera incluyen sensores que capturan datos de sus diversos sistemas, monitorean temperaturas, presiones de neumáticos, consumo de energía, movimientos de suspensión, temperatura de los frenos, posición del acelerador, RPM del motor y más. El equipo de Rimac Bugatti necesitaba más de 3000 canales de datos de telemetría en vivo de cada ejecución del automóvil para validar las simulaciones. Los ingenieros querían que todos estos datos se transmitieran en tiempo real desde Nevera, a pesar de los cambios constantes en la distancia y la velocidad del automóvil y las condiciones de transmisión inalámbrica impredecibles.
El Sistema de Medición Dewesoft
Los ingenieros de Dewesoft configuraron rápidamente un sistema DAQ que consta de hardware y software estándar de Dewesoft, incluidos instrumentos DAQ para medir señales analógicas y digitales, datos CAN BUS, VIDEO de una cámara web y cientos de parámetros de un INS (sistema de navegación inercial).
El Hardware DAQ
Sirius SBOXe: una computadora de procesamiento de datos robusta y un registrador de datos, también equipado con un receptor GNSS interno secundario de 100 Hz como respaldo para el Navion i2 INS.
Módem Teltonika RUT 240 LTE para conexión inalámbrica LTE
SIRIUSi-8xCAN: una interfaz CAN BUS de 8 puertos para las posiciones de las alas de la carrocería, bombas hidráulicas, velocidad y más.
DEWE-43A: un sistema de adquisición de datos analógicos de 8 canales de alta velocidad utilizado para la adquisición de sensores láser de posición que miden la distancia al suelo del vehículo y transductores de fuerza de suspensión.
NAVION i2: un sistema de navegación inercial (INS) que se utiliza para medir con precisión la velocidad, posición, aceleración y rumbo de un vehículo, con dos antenas para la mayor precisión posible.
DS-DISP-12: una pantalla montada en el automóvil con soporte en el parabrisas delantero para que el conductor pueda monitorear los parámetros clave durante la carrera.
DS-BP2i: una fuente de alimentación de batería para todo el sistema de medición, lo que garantiza una recopilación continua de datos sin depender del sistema eléctrico del automóvil.
DS-REM-CTRL: Mando a distancia para el control de la medida (inicio/paro/almacenamiento).
Vídeo Racelogic VBOX: vídeo y posicionamiento en pista.
Software
DewesoftX: software de adquisición de datos y procesamiento de señales.
DewesoftX módulo CAN: una interfaz de bus CAN para E/S síncrona de datos CAN.
DewesoftX módulo Polygon: para calcular los cruces de sectores predefinidos y los tiempos entre ellos.
Complemento DewesoftX Navion i2: la interfaz de software para NAVION i2 INS, incluida con el hardware..
DewesoftX módulo Matemático: poderosa herramienta en el arsenal del software DewesoftX.
El sistema de navegación inercial.
Los sistemas de navegación inercial (INS) son los sensores de posicionamiento 3D más confiables para aplicaciones en pistas de carreras y pruebas. Un INS toma las salidas sin procesar de la IMU (Unidad de medición inercial), las procesa y calcula los cambios en el movimiento relativo de un objeto. El INS hace referencia a estos cambios al punto de partida, la velocidad y la dirección conocidos, proporcionando una posición en tiempo real y una salida vectorial.
Dewesoft había traído dos sistemas INS diferentes: su nuevo NAVION i2 y el DS-IMU, una versión un poco más antigua. En las pruebas, los sistemas INS se ejecutaron en paralelo utilizando las mismas antenas para una comparación directa. Al final, los ingenieros eligieron el nuevo sistema de navegación inercial Navion i2 debido a su precisión.
El NAVION i2 INS calcula y genera:
Actitud: pitch, roll, y yaw en el centro de gravedad del objeto.
Posición, velocidad de posición y orientación: en el espacio tridimensional.
Velocidad lineal: una cantidad vectorial que consta tanto de magnitud como de dirección.
Velocidad angular: velocidad a la que un objeto gira alrededor de su eje.
NAVION i2 admite antenas duales para corrección de rumbo y RTK, lo que mejora la precisión del posicionamiento hasta 1 cm.
Los Desafíos de la Telemetría de Vehículos en "The ring"
Las carreras Time Attack en The Ring son un desafío. El conductor debe lograr el mejor tiempo de vuelta manteniendo el estado de los componentes críticos, como los neumáticos, dentro del margen de seguridad. Los conductores dependen de los datos en tiempo real de los instrumentos a bordo y del personal de tierra para ganarle al reloj y al mismo tiempo garantizar la seguridad del automóvil y de ellos mismos.
El tiempo de conducción en pistas de pruebas como Nordschleife es caro: perder datos medidos debido a fallos en los equipos simplemente no es una opción. Los instrumentos DAQ de Dewesoft se configuraron para transmitir los datos a la estación de monitoreo en la vía y para registrarlos en un SSD de alta confiabilidad a bordo del vehículo, para obtener la máxima confiabilidad de los datos.
El Anillo está ubicado dentro de las montañas Eifel y rodeado de densos bosques, colinas y pequeños pueblos. Si bien son hermosos, estos alrededores hacen de The Ring un entorno hostil para los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS). Además, la recepción móvil no es óptima. Rimac necesitaba una fuente confiable de posicionamiento, velocidad y orientación para rastrear el auto de alta velocidad en todos los sectores del circuito.
Instalación de Hardware
Instalar todo este equipo en un hiperauto fue un desafío porque el espacio es muy limitado. La seguridad era una preocupación principal porque los ingenieros no querían que los instrumentos de Dewesoft se convirtieran en proyectiles voladores si Nevera chocaba contra la valla.
El equipo se fijó directamente al monocasco de Nevera con la placa de montaje de aluminio DS-MOUNT1 de Dewesoft. Debido a su profundo conocimiento del vehículo, el equipo mecánico del Bugatti Rimac se encargó de la mayor parte del cableado de alimentación y sensores.
Monitoreo en vía: ¡listo para funcionar!
Trabajando juntos, los ingenieros de Dewesoft y Rimac configuraron un sistema para recopilar y almacenar todos estos datos críticos. Utilizando un módem celular y un software, configuraron el sistema para "transmitir en vivo" datos desde el automóvil a una estación de monitoreo en la vía.
Los datos de los sensores en tiempo real se podían observar sin importar dónde se encontraba el automóvil en la pista o qué tan rápido iba. El sistema también permitió comunicarse con el piloto durante la carrera. El conductor podía ver datos importantes en un monitor de pantalla táctil Dewesoft DS-DISP dentro del vehículo.
La configuración final del sistema contenía:
Cuatro canales analógicos que miden la distancia al suelo en cada esquina del vehículo.
Dos sistemas de navegación inercial completos que proporcionan más de 200 canales (posicionamiento, orientaciones, aceleraciones, actitud, ángulo de deslizamiento, etc).
Un módulo DewesoftX Polygon con 18 canales calculados en línea proporciona mediciones de tiempo de sector y visualización de los autos en la pista.
Ocho transmisiones CAN independientes que decodifican más de 2000 canales CAN en vivo y más de 6000 canales en post procesamiento.
Una transmisión de video Full HD con compresión en línea para reducir la cantidad de datos que se transmitirán.
La Carrera Contrarreloj
Finalmente llegó el día de la carrera Time Attack. Rimac había preparado doce coches de ataque para la carrera. El sistema DAQ se instaló en uno de ellos y los equipos trabajaron diligentemente para garantizar que el automóvil y toda su instrumentación estuvieran funcionando perfectamente.
La noche anterior a la carrera llovió con fuerza. La niebla retrasó la sesión de primera hora de la mañana, pero finalmente se disipó y los equipos pudieron ponerse a trabajar. El sol pronto calentó la pista a más de 50 °C. Se sabe que el Ring tiene un clima impredecible. De hecho, el trazado es tan largo que puede hacer sol en un tramo y llover en otro. Eran condiciones inusuales y complicadas para competir con un hipercoche configurado con neumáticos Michelin Cup2R legales para la calle.
El piloto croata Martin Kodrić, que no es ajeno a las carreras contrarreloj globales, se subió al coche y esperó la señal para partir. Estuvo a punto de intentar batir el récord de Time Attack en una de las pistas más famosas del mundo en uno de los días más calurosos del verano.
Después de semanas de preparativos, la contrarreloj en sí pareció terminar en un abrir y cerrar de ojos. El Rimac Nevera estableció un nuevo récord de vuelta para vehículos eléctricos (EV) de producción en Nürburgring Nordschleife. El hipercoche eléctrico Bugatti Rimac cubrió el anillo de 20,7 km (12,8 millas) en sólo 7:05,298 minutos.
Los dos récords anteriores de Nürburgring Nordschleife en esta categoría de vehículos eléctricos fueron:
Agosto de 2022: 7:33.35 del Porsche Taycan Turbo S..
Mayo de 2023: 7:25,231 minutos del Tesla Model S.
El Nevera con tracción a las cuatro ruedas y 1.941 CV (1.408 kW) ¡superó el récord anterior en más de 20 segundos!
Además de los datos recopilados por el sistema Dewesoft, TÜV SÜD verificó de forma independiente los datos de cronometraje y la telemetría a bordo de la carrera récord.
Revisa los vídeos:
The Rimac Nevera Sets a New Record at Nürburgring – Nürburgring
Bending Physics: Rimac Nevera sets new Nürburgring EV lap record – YouTube
Bending Physics: Nevera Nürburgring EV lap record onboard | 7:05.298 on the Nordschleife! - YouTube
EXCLUSIVE: Rimac Nevera Nürburgring Lap Record REAL BTS! – YouTube
Conclusión
Un flujo estable de datos de posicionamiento analógicos, digitales, CAN BUS e INS del sistema Dewesoft ayudó al equipo del Bugatti Rimac a lograr este sorprendente logro. Los datos de telemetría en vivo proporcionaron al equipo información y conocimientos en tiempo real, rendimiento mejorado y seguridad. Nevera pudo lograr un récord de vuelta optimizando todos los aspectos de las carreras. Dewesoft proporcionó métricas de rendimiento, seguimiento de posición, monitoreo del estado del motor, datos de suspensión y neumáticos, comentarios del conductor y seguridad.
Los datos de telemetría en vivo sirvieron como evidencia concreta del logro, proporcionando información precisa y transparente para verificar el desempeño récord. Los datos recopilados ese día siguen siendo un valioso recurso analítico. Ya se está utilizando para identificar áreas de mejora en la configuración del vehículo, el rendimiento del conductor y la estrategia general.
Los equipos de Dewesoft y Bugatti Rimac trabajaron juntos día tras día para garantizar el éxito.
Alessandro Pino, ingeniero de calibración de controles dinámicos del vehículo Bugatti Rimac, comentó:
Les agradezco el apoyo que nos han brindado durante el récord de Nurburgring. Trabajar con su equipo y los muchachos apasionados, que siempre están dispuestos a ayudar en todos los sentidos, haciendo un esfuerzo adicional, fue un placer.
