█ 賽車工程團隊 從創立到參賽
文/圖@機械三張翔為
█ 賽車工程團隊 從創立到參賽
十四年前,在澳洲南端的阿德雷德,一群臺大學生揮舞著國旗,隨著抵達終點的太陽能車歡欣鼓舞。
「臺大機械系太陽能車隊……」這是我在高一時,對臺大機械系的第一印象;當時的我,覺得他們好厲害,竟然能夠自己設計一台車、將它做出來,並讓同學放心駕駛,我也想在大學獲得這樣的能力。然而,上了大學後,我就被學分和課業壓著打,我漸漸地不在意公式的意義,不在意這項物理性質可以有哪些應用,我只惶恐明天考試老師會出什麼以及期末會不會調分。
幸好,在升大二的暑假,在我對機械的熱情快消失時,系上三名同學邀請我一同創立賽車隊,參加每年在日本舉辦的「FSAE學生方程式大賽」,這場比賽強調學生自行設計、製作一台電動賽車,在場上和來自世界各地的對手一同較勁、學習。
經過幾天的討論擬出大方向之後,我們開始徵求隊員,招了之後才發現原來系上對大型實作有興趣的同學還不少。經過簡單的篩選,一支十三人的賽車隊就此成立,並在之後徵得鄭榮和老師同意做為指導老師,徐冠倫老師做為日本隨隊老師。
█ 萬事起頭難
去年九月開始,我們慢慢地建構出賽車的雛型。一個小房間中,大家聚在一起,討論參數訂定、零件與系統干涉、製作的可行性、時間和金錢成本、資金問題……等等,其中,各組間的衝突和讓步更是常有的事,所幸大家秉持著理性討論,對事不對人,團隊氣氛依舊融洽。十月,我們提出了第一代的設計,但就當大家興奮地將各組的部件組裝起來時,卻發現要改的地方太多了,不是部件干涉,就是零件取得困難,再不然就是零件加工成本過高,於是我們必須修改或重新設計車輛,在往後的幾個月中,我們陸續提出了第二代、第三代的設計圖,而這些也是我們遭逢的第一、二、三次的工程挫敗,終於,在寒假尾聲,我們確立了加工前的參數。
老實說,工程上的挫敗對大家來說不算什麼,頂多就是再想想解決方法,或是請教前輩就可以解決了,真正令人著急的是資金短缺。由於是草創,沒有實際成果,因此自創隊以來,隊員們只能拿著設計圖和企劃書向廠商兜售夢想,而廠商也大多態度保守而委婉拒絕,幸好仍有幾家廠商相信我們,願意提供贊助,這項計畫也得以勉強延續。
下學期開學後不久,負責電池和傳動系統的動力組做出了第一顆電池箱,並著手進行了液冷氣密測試,獲得了重要的溫度—電壓數據圖;反覆進行充放電測試,獲得電壓-時間曲線。正當動力組辛苦地早出晚歸做實驗時,公關組傳來了好消息,「貿澤電子願意冠名贊助!!」,這讓車隊資金短缺的問題獲得暫時的舒緩。
又經過了兩個月,車架管材和其治具終於雷射切割完成,當時的我們天真地以為只要將管材和治具組起來,就能夠開始焊接,但由於設計缺失,我們必須進行額外的切削和填料。三週後,車架焊接終於完成,這是一個所有人為之雀躍的里程碑,有了車架,懸吊A臂、電池箱、馬達、控制箱……等等部件才能完全確定大小和相對位置。
█ 大會通知
在此同時,各組的線切割與CNC件也陸續完成,次系統的組裝也得以開始,但正當大家歡喜之餘,大會送來了一項令人震驚的消息——由於IAD (Impact Attenuator Data)缺交,我們在動態競賽被除名(意即無法在賽道上奔馳),只能比靜態報告項目,或者選擇退賽,車隊也因此開會是否持續參賽。經過一小時的討論,大家決議承受分數低、排名難看的後果,也要咬著牙關,把車子做出來、送出國、累積經驗,化成明年的養分,持續進步。
█ 暑期趕工
暑假來臨,車隊移師至位於臺中的「奕兆綠能公司」進行整車組裝和加工。那間廠房雖稱不算大,但需要的螺絲、螺帽、工具應有盡有,遇到問題時,只要開口問,就有人給予指導和協助,我們簡直來到了天堂。
在臺中,熬夜是例行公事,通宵變成家常便飯,要補眠就坐在椅子上瞇一下;要洗澡就拿氣槍把身上的鐵屑噴掉;如果嫌臭的話,洗手時多擠一點洗手膏就是了,幸好整個廠房都是不拘小節的愛車同好,大家臭味相投。
我們日以繼夜地待在工廠中,一忙起來都忘了時間,常常要等到公司員工過來詢問便當要訂什麼,才發現又過了半天。或許是因為睡眠不足,七月二十九日的凌晨約莫五點,大家在精神不濟的狀況下測試大電,意外導致三箱電池保險絲瞬間熔斷,「啪」、「啪」,強烈的白光從箱蓋的縫隙激射而出,隊員連忙打下緊急停止按鈕,在場所有人都嚇出一身冷汗,睡意全消,全部清醒了過來。
經過控制和動力組連日DEBUG,發現原因是預充電時間操作失誤和迴路接點失效,導致電池箱和控制器的電壓差尚未消失時就被導通,瞬間的高電流就燒斷保險絲。在此事件後,大家就對這台車戒慎恐懼,行動前都會再三確認操作流程和檢查項目,避免危險再度發生,也幸好之後沒有發生類似的重大事件,才讓控制組及時完成初步的馬達調校,讓車輛在海運前試跑。
█ 椰林試跑
八月二日是個好日子。清晨五點三十分,抬頭望去是一碧萬頃,耳畔只有微風的吹徐和稀疏的人聲,而朝陽從總圖後方灑落,又為這時空增添了些書香氣息,這是連早八都會遲到的我從沒享受過的美景,一切是如此的祥和而美好。
「喞——」馬達混著鍊條聲劃破了椰林的空氣,車子筆直地向前加速,我們在後面追趕、歡呼,看到自己親手打造的賽車終於在椰林馳騁,過去無數趕工的夜晚和汗水都煙消雲散,心中的感動礙於文筆不佳,無法言喻,但要說是個一生都無法忘記的瞬間,那是肯定的。
我們測試了直線加速、轉向和剎車性能,待到七時許,人潮逐漸湧現,海運的時間也差不多到了,我們便將車輛整理、打包、裝箱,準備八月時在日本相見。
█ 比賽開始
八月二十七日式比賽的第一天。上午,我們架起帳棚,並開始檢修,調整車輛狀況。到了下午,第一項靜態賽事——Presentation開始,由三位同學代表,模擬一家公司,用十分鐘的時間,向裁判銷售這台賽車。主講者為政治法律雙主修的同學,以一口流利的英文,有條不紊地向裁判簡報我們所擬定的商業模式和計畫,其口條榮獲評審的青睞,但在製作賽車與品管部分因為描述不足,是比較可惜的部分。
二十八日是緊湊的一天,早上和下午都有賽事,分別為Cost Event 與 Design Event,兩個項目都必須將賽車推至指定帳篷中報告。
09:30,Cost Event 準時開始。主裁判將Cost Leader叫去,討論幾個月前送交的成本報告,並解釋給分和扣分原因,其他同學則和副裁判們核對車子所使用的材料與零件是否確實申報。數分鐘後,來到了該Event最後一個評分項目:Real Case Scenario,主講的同學需要替一間已經進入大量生產,卻遇到品質與成本問題的車廠,闡述並分析多種解決方法,交叉比較其利弊得失,最後提出結論。裁判在講評時表示計算成本的數學不夠充分,佐證資料不足,這是明年我們需要注意的部分。
中午大家稍作休息後,就馬上開始準備下午的Design Event。14:30,我們進入了裁判的帳篷,在簡短的開場介紹後,負責各系統的裁判帶開進行設計問答。有二十分鐘讓該系統的同學講解設計理念,裁判可隨時提問,最後進行總講評。裁判表示Design Event著重的是設計前的目標設定、隨後的設計是如何反應設計目標,以及設計改良演進是否有符合汽車工業的V-cycle流程,所有提出來的考量因素也都需科學佐證。我們今年在準備佐證資料方面顯得不足,以及在系統整合上面沒有事先溝通,導致跨系統的問題有些隊員不夠清楚,團隊內部在開發過程中必須充分互相了解,是我們來年度努力的目標。
截至八月二十八日,靜態比賽項目全部結束。
二十九日,由於沒有與大會相關的活動,隊員們分頭拜訪來自世界各地的團隊,看到了不少新奇或不可思議的設計和隊伍,有車隊的車重是我們的一半;有車隊因為傳動軸太長所以放在駕駛座的旁邊,整台車變成左駕車;也有車隊每天下午才來,又提早離場,而車子從外觀上就完全不合安全規定的……種種都讓我們大開眼界,我們也與他們交換意見、經驗與聯絡方式,結交各國朋友,也獲益良多。
三十日,我們參與了模擬車檢,裁判很親切也很有耐心地指出車子哪裡不合規定,並給了我們改善方法,前前後後總共三個小時,隊員們記錄下了大量的細節,有些我們以為可以的地方,在裁判眼中卻是違規,我們了解到原來距離通過安檢的路比預料中的還要長,明年做車時,務必注意這些規定與細節。
三十一日,是整場賽事的最後一天,大夥兒把握時間,去拜訪一位資深比賽裁判Pat Clarke,Pat 告訴我們很多事情,不論是人員管理、時間管理、設計方針、金錢來源還是他在別的賽事看到的情況,每一項都講出了他多年的經驗,帶給車隊很多啟發和方向,相信明年會更好!
█ 年度心得
私以為,賽車隊不光是夢想的實踐,更是培育負責任工程師的搖籃,由於車內坐的是人,是同學,也是一同吃苦受難、榮辱與共的好友,因此在設計時,大家總是反覆驗證安全性,並有「若將摯愛放在車上,也不修改設計」的覺悟才敢出圖,我們要讓駕駛願意開車,不是因為膽子大,而是因為他相信隊友。
車隊第一年,缺少知識、經驗和金錢,參賽成績也不理想,但隊員們透過學習、實作和募款,靠著校方、親友與眾多熱心廠商的協助,依舊設計組裝了一台車,並送出國比賽,也著實不易。大家也一致認為,在這一年車隊中學到的知識和技能,在一般大學的課堂是學不到的;其中,團隊溝通、對外聯繫、簡報能力又或是社交禮儀,更是一定要經過實務練習,才能慢慢磨練出來。回首過去一年的造車時光,困難和挑戰比想像的多太多了,這一路走來,團隊經歷了無數熬夜通宵的時光,也經歷過許多垂頭喪氣的時刻,但大家仍然憑著不願輕易放棄的信念,堅持到底,最終實現了當初對自己的期許與對贊助廠商的承諾,更換來了踏實而深刻的自我成長,擁有了與眾不同的能力。
衷心期盼賽車隊能夠延續下去,讓有夢想的青年擁有學習的機會和發光的舞台,讓學生獲得超出課本的能力,往後為產業和這塊土地做出貢獻。
█ 林瑞陽師傅特別撥空協助焊接車架
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█ 2019隊員合影,後排左起:黃國倫、彭啟瑞、黃柏瑞、呂柏廷、黃尹謙、林天立、陳宇宏、張舜淇、吳孟洲、林靜得、江翰曄、張翔為
前排左起:蔡孟辰、周妤蓁、林峻生(隊員林旻叡因故不便前來)
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█ 2019成車合影,與鄭榮和老師 (左後一)、陳朝琴師傅(右二)
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