大學生方程式賽車! 成大 Formula SAE 團隊，挑戰繼續 (募款中)

這篇文章主要是成大的學弟妹們，今年又要組隊參加世界的學生方程式賽車比賽。

他們傳了稿子給我，希望可以透過小老婆的力量，讓更多人知道學生方程式賽車，也順便可以籌措比賽經費 XD

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甚麼是Formula SAE?
    賽車工程因為其對性能極限的追求，在過去不斷的拓展汽車技術的邊界，而學生方程式Formula SAE(以下簡稱FSAE)，其目的為讓學生透過設計製造賽車，面對現實工程挑戰，達成工程教育的目的。


FSAE是學生工程競賽的最高殿堂，分別在20個國家由該國的汽車工程協會獨立舉辦。其中又以德國、美國、日本的賽車質量最高，足見此比賽與該國汽車產業規模的關聯。

2019德國Formula Student 自駕車冠軍隊伍


賽事項目分成燃油車、電動車、混合動力車和自駕車。燃油車仍佔目前參賽隊伍的多數，而近年來電動車的車隊數量迅速成長，今年台灣八隊中有六隊就是電動車。自駕車項目則是在2017年由德國開始舉辦，而義大利與英國從2018年開始跟上德國的腳步。隨著車輛科技的進步，這個比賽也不斷的進化，在挑戰中刺激學生成長。



在FSAE為期五天的比賽內容，前兩天為靜態項目: 車輛檢查：賽車必須符合100多頁的FSAE規範才能參加動態賽以確保車輛安全。



設計報告：由設計者向裁判說明每個設計背後的邏輯與用意。
成本分析報告：考驗車隊完整評估賽車成本的能力。
商業報告，以將賽車販售到業餘賽車市場為前提，學生要對賽車做商業分析及行銷策略的報告。
而最受期待也是最後才登場的是動態項目: 直線加速、八字環繞、計時賽、耐久賽。



成大第一代賽車:
   
第一代為電動賽車，其動力系統使用Emrax208馬達，最大輸出107匹馬力。搭配Scott Drive 100馬達驅動器。以及500V的磷酸鋰鐵電池供應電能。賽車總重339公斤，軸距1534mm，前輪距1240mm，採用較短的軸距設計是為了在多彎型的FSAE賽道上取得優勢。我們第一年參賽的首要目標是通過車輛檢查參加動態賽事，因此賽車採較保守的設計，以安全性為首要考量。


車體:
    車體的功能是支撐並連結賽車的各系統，除了使各個元件保持在相對正確的位置上，也必須承受內外衝擊，保護車手與車內零件。第一代的車架為鋼管車架搭配碳纖維車殼，因為設計容易，只需符合設計原則就能提供足夠的安全性。而單體殼需要較多的應力分析能力，製作上也相當複雜，成熟的車隊才有能力研發出自己的單體殼技術。



空力:
    透過適當的空力設計能夠降低賽車的風阻，並增加賽車抓地力與提升散熱系統效率。初代的設計單純以車殼貼近車架及曲面連續等原則盡量減低風阻，並且製作Sidepod為水箱(散熱器)進行導流。初代並無設計空力套件，原因是空力分析難度較高，且空套的效果必須與懸吊設計互相搭配才能達到最大效益，這部分會是我們未來研究的目標。



懸吊:
    為了將車手的操縱反映在賽車動態上，輪胎要隨時保持與地面的接觸，好的懸吊設計能讓賽車在高速過彎及瞬間加減速時輪胎不離地並維持車身穩定。本次我們著重於靜態懸吊參數的訂定，並以各隊歷屆的靜態參數為參考，選出我們適合的懸吊參數，例如 : KPI、Camber、...等。主要目的是減少前後Roll center的變化，讓車身在過彎時能保持穩定。



轉向:
     轉向系統是賽車手四肢的延伸，轉向的精密度及剛性影響車手對地面回饋的敏感度，完美的轉向設計能讓車手與賽車合為一體。而轉向若有適當的Ackerman連桿設計，可以減少轉彎時車輪的側滑，降低動力的浪費。初代的轉向設計為求簡單，使用雙萬向接頭連結齒條齒輪作動，但因為固定架的剛性不足導致較低的操控手感。



制動:
    賽車採用油壓機械式的剎車系統，為降低煞車失效時所造成的損害，採用II型配置，分別由兩個總泵控制前後輪的制動力，以達到失去一迴路依然有煞停的效果。為配合學生車手身高上的差異，踏板方面採取可調式的設計，可依據車手的不同，做前後距離及上下高度的調整。



傳動:
    馬達到驅動輪之間的動力傳遞機構被稱為傳動系統，其皆為高速旋轉的組件，設計上要求精準配合及疲勞分析，才能使賽車流暢地作動，傳動系統由15齒的前齒盤與65齒的後齒盤和420 XW Ring鍊條組成。後方齒盤連接至限滑差速器，並透過傳動軸傳遞扭力。


電路:
    低壓電路系統扮演賽車的神經系統，偵測著各個系統的狀態，比如，緊急斷電系統透過隨時接受各個電動車系統中的訊號，以判斷賽車是否可以繼續安全運行。動力系統警示燈顯示車子的高壓電池正在運作，考慮高電壓的危險性，賽車啟動時需能判斷高電壓是否開啟，以做好防備措施。


電池:
    動力電池是一台電動車的心臟，輸出500V、150A的電能給動力系統，因此動力電池最重要的是『穩定性』，必需無時無刻都能運作且不出狀況。其關鍵在於電池箱結構及電池芯的組裝能否讓電池組件在極端的加減速下保持在正確的位置，及電池管理系統能否有效的監測並維持每一顆電池的健康。


控制:
   控制系統猶如賽車各系統的溝通橋梁，負責系統間的訊號傳輸及狀態回饋。透過在晶片中編寫控制程式，發送指令給馬達，傳遞的過程還要避免訊號受電磁干擾影響。在油門踏板我們設計了兩個偵測器，以確保油門指令的精準，並且失靈時也得以透過兩個偵測器交叉比對得知，立即傳送指令關閉電力系統。



2019 日本學生方程式(FSAEJ)回顧:
   
時間回到了比賽第三天的下午五點半，電力組的夥伴在帳篷下，終於與裁判核對完電力的檢查項目，經過了一整天的Debug，我們終於找到並修正電池的問題，通過了第三關電檢。



但成大仍失去了參加動態賽的資格，因為我們並沒有在規定的期限內(第三天的下午五點前)通過所有檢查項目。


此時疲累的大家不忘互相打氣，因為我們知道彼此都盡全力了，明天我們要把剩下的檢查項目完成，把經驗帶回台灣。



到了最後一天，站在賽道旁，賽車呼嘯而過，我們都沒想到自己真的站在這裡，沒想到這群人真的把彼此帶來這裡，謝謝你們，也謝謝一路上支持我們的人，是你們讓這一切變成可能。


台灣四校(台大、北科、清大、成大)於日本2019 FSAE合影。



2020 第二屆成大方程式賽車隊成軍
   
車隊在新的賽季有了強力的夥伴加入，新團隊的個性調皮而想法非常多元，有很多想嘗試的方向。此外這次團隊新增了分析組，利用CARSIM去模擬出理想的賽道時間。並根據得到的數據來設計底盤與懸吊。


    今年的賽車設計並沒有訂出特定數字上的目標，因為車隊還在摸索各種技術，在這個嘗試的過程很難評斷什麼叫做成長。我們希望能讓各組別都能有很大的空間發揮自己的想法，因為對我們來說最重要的就是學習。我們相信車隊應該再一兩年才會有足夠的累積，屆時才會適合訂設計參數的目標。


    所以今年車隊最重要的目標是傳承，各項資料及設計的過程都會以更完整的方式記錄。在今年的建構和傳承很完整的基礎下，可以期待明年(2021)設計變很快，讓我們有餘力可以發展更多新技術。


    成大方程式賽車隊將於今年七月底舉行新車發表會，敬請期待我們的第二代賽車!


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支持我們!


成大方程式賽車隊 flyingV 募資平台 https://www.flyingv.cc/projects/25191



群眾募資回饋品: 第二代賽車樂高模型


為甚麼需要募資
    製作一台電動賽車耗費資金高達一百多萬，其花費來自高昂的零件及各種加工費用。這些資金有80%都由學生自籌，因此我們積極與各廠商建立合作關係，而此募資平台則是我們與大眾的橋梁，將我們的理念傳達給你們，有志一同的你可以和我們一起讓這個計劃實現。   


日本FSAE賽事因疫情取消後，我們的計畫 / 為甚麼要把賽車做出來

    賽事的取消無疑是對我們一大的打擊，而我們不會駐足於此，我們仍決定堅持做出賽車，因為只有如此，經驗才得以傳承，熱誠才得以延續。50人花費了9個月的心血不會白費，我們將和清大、北科、台大、中興、南台等校一同舉辦台灣聯賽，驗收彼此的成果，將這份感動留在台灣。

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我們一直都在等待，當一切就緒，賽車呼嘯於賽道，那種飄飄然的感覺。


2020日本FSAE賽事因疫情取消 圖片來源:
https://www.jsae.or.jp/formula/jp/
2019德國Formula Student 自駕車冠軍隊伍 圖片來源:
https://media.formulastudent.de/2019/Hockenheim/Awards-Ceremony/i-tSsJBHr
日本FSAE 計時賽賽道試跑 圖片來源:
https://www.facebook.com/Formula.SAE.Japan/photos/pcb.932043343815823/932043020482522/?type=3&theater

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其實材料可以跟廠商求助，贊助。

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成大真的一直突破!!
又是太陽能車，也跟著飛火箭，現在又開始方程式賽車，
比起來.....北區不少大學生就拼命玩，難怪很多企業用人傳說，
真的就成大首選，畢竟這類研究雖然看起來像玩樂，但實質上
很多產業卻很欠這種人材~

台灣的技術不會輸給外國

支持你們，之前都還是比油車，現在都電動車了.....

賽車採較保守的設計，以安全性為首要考量。

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