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隨著混合動力汽車市場逐漸升溫,未來的工程師們體驗設計和製造由內燃機和電力組合驅動的汽車是很有意義的。然而,混合動力技術遠非一門精確的科學,正如學生工程師們上週在位於新罕布什爾州勞登的新罕布什爾賽車場舉行的國際混合動力方程式大賽上發現的那樣。
達特茅斯學院第五屆年度混合動力方程式大賽要求學生團隊構思、設計、製造、開發和駕駛方程式風格的混合動力汽車——重量在180公斤至270公斤之間——在一系列測試其賽車加速性、操控性和耐力的專案中進行比賽。然而,在任何賽車被允許上賽道之前,都需要透過對其機械和電氣系統的技術檢查。各車隊還需要向評審團提交其賽車的商業案例,並闡述其設計目標。
這些障礙對絕大多數參賽者來說都證明是難以逾越的。在註冊參加混合動力方程式大賽的33支車隊中,只有21支車隊參加了比賽,考慮到該賽事過去的成功,參賽隊伍之少令人驚訝。而且,當真正開始比賽時,超過一半的車隊未能透過檢查,甚至從未駛出維修區。
最終,德州農工大學的車隊遙遙領先於其他競爭者,緊隨其後的是楊百翰大學、瑞典隆德大學、加州大學戴維斯分校和達特茅斯學院。德州農工大學是唯一一支參加了所有四個主要類別的比賽的車隊,這四個類別測試了賽車的電動加速效能;通用加速效能(燃油或電動);操控性和操控性;以及耐力——全部賽程超過22公里(賽道40圈)。2010年,24支車隊中有14支參加了所有四個類別的比賽。
達特茅斯工程創新教授John Collier表示,今年混合動力方程式車隊在透過檢查並進入賽道方面遇到困難的原因有很多,但最主要的原因是大多數車隊在設計賽車時採取了過於雄心勃勃的方法。John Collier同時也是達特茅斯車隊的指導老師。“我認為孩子們試圖採用更復雜的技術,因此目標定得更高,但這使得賽車更難正常執行,”他補充道。
Collier說,例如,達特茅斯車隊本可以將其賽車基於“一臺效能良好的化油器本田發動機”。但學生們今年選擇採用燃油噴射系統以提高燃油經濟性。然而,燃油噴射本田發動機沒有配備電動馬達啟動器,這使得從燃油動力切換到電力動力變得更加複雜。“因此,學生們為了讓他們的賽車按照他們設計的方式執行,增加了大量的複雜性,”他補充道。學生們一直工作到最後一刻才準備好他們的賽車參加比賽——達特茅斯車隊的賽車甚至在比賽的最後一天之前從未依靠自身動力進行過測試執行。
許多車隊避開了將燃油動力和電力動力相結合的直接方法。相反,一些車隊設計的賽車為每個車輪都配備了電動馬達。“這樣一來,你突然要控制四個馬達,而且你知道,如果你不分別控制它們,轉向就會變得非常困難,”Collier說。有了四個馬達,“你還需要一臺計算機來感知每個車輪的情況,這意味著你必須在每個車輪上安裝一個速度感測器。”
學生們在開發混合動力汽車時面臨著另一個挑戰:這項技術仍然相對較新,因此沒有很多適合各種設計的標準部件。“你無法從現有的混合動力汽車中取出任何部件並用於另一輛混合動力汽車,”Collier說。“沒有哪個部件是現成的連線件。”
Collier承認,今年是很不尋常的一年,並補充說:“我認為明年你會看到車隊更早地準備好他們的賽車。”
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