清華大學學生賽車團隊「清大賽車工廠」昨(25日)發表第11代方程式賽車TH11。新車升級無人駕駛系統,視野辨識距離從15公尺提升至25公尺,較前代增加約67%,並首度將「拓撲最佳化分析」導入碳纖維單體殼與自製零件研發,成功使車架重量降至24公斤。
清大賽車工廠導入最佳化分析 無人車辨識距離提升近7成
- 記者|鏡週刊
清大賽車工廠去年帶著第10代賽車THX重返歐洲,在捷克賽商業報告(Business Plan Presentation)項目拿下第二名,並於德國賽八字繞環(Skidpad)項目以單圈4.808秒成績,在83支隊伍中名列第12名,刷新團隊歐洲賽場的最佳紀錄。團隊今年將於8月挑戰德國賽(Formula Student Germany, FSG)與波蘭賽(Formula Student Poland, FSP)。
隊長廖奕勛表示,去年的歐洲賽場經驗讓團隊體認到,賽車競爭力來自全車系統的穩定整合,而非單一零件性能,因此將穩定度列為新車研發核心。設計階段不再只靠經驗判斷,改以軟體模擬輔助,在實車測試前先驗證設計、減少除錯時間;製造階段則加強製程穩定度與跨組系統整合,希望車輛能順利完成所有動態項目。
無人駕駛系統是TH11的研發重點。團隊強化無人車的「識路能力」,將辨識距離從15公尺延伸至25公尺,並開發專屬深度學習模型,能依當下車速與轉向角度預判車輛下一步的動態反應,降低失控漂移風險。團隊形容,這就像無人車內建了一位隱形車手,具備駕駛者的「路感」,能更精準控制車輛依預期路線行駛。
TH11也建立自主定位系統(SLAM)與「多重代價函數」(Multi-objective Cost Function)路徑規劃。新演算法把過彎平穩度納入運算,不再只追求最短路徑,幫助無人車在複雜情境下也能找出流暢行進路線,反應時間縮短25%、平均速度提升15%。
廖奕勛介紹,TH11首度導入「拓撲最佳化分析(Topology Optimization)」技術,透過數位建模模擬車體受力路徑,精準減少多餘材料、保留真正受力的支撐結構,使車架重量降至24公斤,較前代減重15.8%。
TH11另一亮點,是採用與瑪吉斯輪胎(MAXXIS Taiwan)合作開發的學生方程式專用輪胎。團隊表示,過去10吋學生方程式熱熔胎市場幾乎由國外品牌壟斷,清大賽車工廠從去年起與瑪吉斯合作開發客製化輪胎,也是台灣最早開始使用此客製化尺寸的學生車隊。
一年多來,團隊多次前往瑪吉斯場地測試,提供實車測試數據,由瑪吉斯負責配方研發與製作。新款輪胎採10吋輪框設計,外徑約16吋、寬約7.5吋,可搭配輕量化車體與懸吊設定,提升抓地力與操控彈性。團隊透露,這款輪胎未來預計正式上市,銷售給有相同需求的國際車隊。
動力與電系也改進穩定度。動力組長蔣承晏說明,TH11減速機行星架(齒輪箱內部支撐結構)今年透過更有效的材料分布方式,抗變形能力(剛性)提升60%、減重20%,改良後的空間配置也有助減少特製工具需求、讓維修作業更順手,能在賽場上更快完成拆裝。
副隊長羅之岑則說,耐久賽對熱管理要求高,TH11首度將電池冷卻系統從水冷改為空冷,降低漏水風險、散熱更穩定,提升電池系統可靠度。副隊長蔡昀希補充,新車重新整理了內部電線系統,減少線路接點並加強包覆防護,以降低接觸不良風險,縮短現場故障排除時間。
身兼車手與車輛動態組長的楊昕華分享,今年車手訓練重點是「隨時保持可開車的狀態」,歐洲賽事常因車檢或突發狀況延後,車手必須在高溫、脫水與等待壓力下精準管理體能與補給。
楊昕華也參與車輛動態控制系統調校,能直接感受路感與輪胎細微狀態,提供回饋給技術組調整扭矩分配(TV)與防滑控制系統(TCS),讓車輛更準確接收車手輸入、做出符合預期的反應。
學生方程式賽車(Formula Student)是全球具代表性的學生工程競賽,要求學生自行設計、製作、測試賽車並親自完賽,同時考驗加速、過彎、操控、耐久等動態表現,以及成本控制、商業價值與專案管理能力。
羅之岑提到,靜態項目中的成本報告包含「碳排放量分析」,要求團隊追蹤指定零件從原料、加工到運輸的全程碳足跡。她說,成本報告的關鍵在於論述完整、計算合理,新增碳排分析後,也讓學生必須把工程設計與永續評估一起納入判斷。
清大賽車工廠目前有82位成員,背景橫跨動機、電機、資工、工工、工學院學士班、生醫學院學士班、運科與外語等系所,由動機系教授林昭安、榮譽退休教授王培仁共同指導。團隊感謝由動機系校友創辦的優群科技、惠特科技長期支持,以及瑪吉斯輪胎、生麗國際、美達工業、致茂電子(Chroma)與台灣電緣等企業贊助,陪伴團隊長征國際賽事。