怎样造一辆能拿冠军的电动方程式赛车？
- 来源：蔚来
- 2022/9/26 11:04:06
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如果你是一名在校大学生，打小的梦想，是像100年前的卡尔·本茨那样，亲手造一台汽车。那么恭喜，你赶上了好时代。
2015年至今，“蔚来杯”中国大学生电动方程式大赛(FSEC)已成功举办了八届。该赛事让你有机会在一年时间里，联合几十名小伙伴，“摆弄”3,000余个零部件，最终设计制造出一辆电动方程式赛车——既快又酷的那种，与全国百余所高校车队同台竞技。
虽说是“重在参与”，但哪个男孩/女孩不想拿冠军呢？FSEC今年的冠军属于柳州工学院电车队，明年也可以属于你。但在动手之前，你或许应该看看这份造车指南——凝聚了几代FSEC“过来人”的人生经验。
你怎样造车？
罗马不是一天建成的，更不是一个人能建成的，电动方程式赛车也是如此。
在很多大学中，FSEC车队早已新老传承多年，往届的老队员会给你莫大帮助。但如果你的学校还没有车队，一切就得从零开始，你最好立即行动，果断吃窝边草，安利身边的伙伴加入车队。
一支车队的人数，从20到100不等。你需要按照汽车的功能板块，把来自机械、车辆、电气、自动化、材料等专业的同学分入诸如悬架制动、动力传动等若干小组，每个组再细分成设计仿真、测试调校等诸多项目。此外，你还需要商务、宣传、财务乃至人事等专业的同学，一个几十人的团队，管理和技术不能偏废，两条腿才能走路。
恋爱和打游戏这两大校园人生大事，建议都先搁置——10个月造一辆赛车，需要高强度的精力投入，全年无休，每天睡五六个小时是家常便饭。通常，你最初拉起的队伍可能有七八十个人，坚持到最后的则很少超过 20 人。
有了同学充当左膀右臂，你还得准备一大堆照片视频PPT，耐心做老师和学院领导的说服工作。学校层面的坚定支持，对你解决造车的时间、人员、场地和资金问题大有裨益。这时你需着重强调赛事的安全性——比赛规则的一半以上都是为了保障安全，保障了比赛13年来零事故，也是学校能长期支持车队的前提。
如果还不行，那就设法组织一支师生赛场观摩团，身临其境感受百多所高校同龄人在比赛中的青春洋溢和飞速成长，每一个到过现场的学生、老师都很难不再回到赛场。
人员资金齐备后，你们还需要读懂读透FSEC的竞赛规则，并以规则作为你们的“造车框架”。规则篇幅不长，但请务必细读——它决定了你的赛车必须长成如下的模样，更决定了你在后续比赛中到底能走多远。
FSEC竞赛规则规定了赛事的三大宗旨：第一，赛事是一项工程竞赛，比拼团队的工程能力，不同于一般唯车手冲线次序的“赛车”；第二，赛事重在培养在校大学生将课程知识转化为工程应用的能力；第三，参赛者可以在规则范围内尽情发挥，赛车的外观、尺寸、电池电压、车手装备、防滚性能等都基于安全考量做了严格的规定。
车队全员对规则烂熟于心后，你们终于要开始造车了。第一步是把车在电脑上画出来，一如房子需要蓝图。在这个阶段，你们需要用计算机辅助设计软件(CAD)画出车辆的初步图景。你的资金预算决定了图纸中的汽车有几个电机，能设计怎样天马行空的零件，车壳是铝皮还是碳纤维，需要采购哪些零件，以及零件的大致参数。
车辆总布置透明图
有了初步的计算机模型，接下来是计算机辅助仿真和辅助分析环节(CAE/DMU)。零件太粗太厚是否还能减重？能否替换更轻质的材料？不必要的零件能否去除？车辆结构能否满足耐久测试？转向、加速和制动性能的大致参数如何？散热是否设计合理？空气动力学表现又如何？这些问题都将在这一阶段得到初步答案。
整车外流场流线图
在保证刚度、强度和耐久的前提下，更轻质量的车会有更高的性能，这是你们赢得比赛的铁律。辅助分析和辅助仿真得出的结果，可以回归到原始设计，一遍遍优化。如此循环往复，整车的性能目标也就得以一步步朝前迈进，更新迭代。
随着计算机辅助阶段的工作告一段落，实车加工制造环节开始。一部分零件需要外包给校外工厂，把设计图纸和设计参数，以及最重要的钱(以及无尽的跟加工厂反复对接加工工艺、参数和质量的耐心)准备好就行。剩余零件则需要你动用学校的设备和车间来加工制造。车身部分甚至需要手工加工，将碳纤维固化、脱磨、抛光、喷漆；车架则需要用到切割、焊接等硬核手艺。
与此同时，线路和电路板都属于非标准件，自己手工制造也是样品阶段必不可少的过程。该阶段非常考验机械原理、电子电器、金工实习课程的实际应用。有志于加入车队者最好具备较强的动手能力，钳工优先，手残勿进。
所有零件都加工完成后就开始组装，这时会暴露一系列问题。零件公差太大？这个孔开小了？那个塞不进去？这个参数设错了？那个材料选错了？因此，组装的过程往往是对零件的再调整。
看到组装完的赛车呱呱落地，应该是你整场赛事中仅次于拿冠军的享受时刻。别急，你暂时还只能推着车走，此时还需要完成电池模组、电池管理系统、电机和电机控制器的控制软件设计与编程。等到软件根据需求顺利调配能量，将其从电池流向电机后，你的车才能真正跑起来。
别高兴的太早，车子跑起来又会暴露很多问题。速度为什么只有区区5km/h，还赶不上走路？这里的程序写错了？那里的参数设置不合理？车浑身异响？遍地掉零件？这里烧了？那里断了？你需要在接下来的实车测试中不断调整参数，改进设计，重新加工装配，保证你的宝贝爱车不至于在参赛时马失前蹄。悬架、减振器和空气动力学的部分，在测试时尤其不要吝啬轮胎。
在经历悬架、制动、空气动力学、动力分配，电池充放电功率、能量管理等方面的反复调试和改进设计后，你的车总算能开得有模有样，有实力去赛场上与全国同道一决高低了。但怎样的比赛策略，才能助力你脱颖而出？
你怎样拿冠军？
FSEC赛事的宗旨之一，是：“通过解决一些现实中的工程应用问题，来锻炼同学能力，使其适应将来在相关行业的就业”。
因此，该赛事在赛程设置上有别于其他任何赛车运动：它包含一组静态项目：商业报告、赛车设计、成本与制造分析，赛车在这一环节全程“静止”不动，分值却高达350分，占总分的35%。如果你在这里一分没拿，后面开得再快再稳也休想拿到名次。
静态项目的考察并不主观。
“商业报告”项目，需要你阐述所造之车背后的商业逻辑，假定把车给推向市场，并规划赛车的生产场地、运输和招商方案、推广和销售策略、项目进度规划等诸多环节。FSEC不但考察你的工程能力，还要把整个车队假想成一个“主机厂”，考察其管理能力。
“赛车设计”项目，你可以简单理解为：一群工程师(车队队员)向另一群工程师(裁判员)阐述自己过去一年的工作成果(赛车)。这要求你充分理解自己做的是什么，为什么要这么做，做的结果又如何，下一步的改进方案是什么。若你阐述不出来，裁判可以合理认为你没有充分学习和正确应用这部分知识，你只是照搬了别人的方案，那么不管赛车的性能多优异，你都将得不到分数。
在“成本与制造分析”项目中，评委会细致考察你一系列关于“性价比的问题”。成本是否能对应性能？整台车的每一个零件的设计、选型、加工、工艺、装配，你是否充分考虑成本？这些灵魂拷问清晰明白告诉你，纯粹的氪金党在FSEC赛事中是没有活路的。
静态测试的同时，你的宝贝车还要通过车辆检查，包括：技术规范、安全规范、侧倾检查、电池箱检查、电控检查、车手逃生、淋雨绝缘测试(噪音测试)、制动测试等。只有都通过了，才有资格驶入赛道参加动态项目。根据往年的情形，这一部分的淘汰率高达30% - 50%——三分之一到一半的车队，连驶入赛道参赛的资格都没有拿到，就被迫打道回府。
原因何在？问题绝大部分出在没有重视、读懂、读透规则。因此，一定要在你的车辆定型后，仔细对照赛事规则，进行模拟车检。
静态项目和车检都通过后，你们终于进入到最激动人心的动态项目环节，包括：直线加速测试、8字环绕测试、高速避障测试、耐久测试、效率测试。大体而言，前三项属于“越快越好”，后二项则是“越稳越好”。
直线加速测试最简单粗暴，从静止开始起步，0 到 75 米的直线加速，加速度越快、耗时越短分数越高，8字环绕测试也是同理。需要注意的是，相对而言，这两项测试的总分都不高，你不需要把调试资源和精力过分倾斜在这些项目，而这就涉及到比赛的策略。
历年的冠军车队，各自的比赛策略千差万别。有的车队走极致的轻量化路线，用低一半的重量在综合性能上战胜对手；也有车队遵循木桶原理，各方面都均衡，各分项分数都不是第一，甚至前三都不是，但总分却能出人意料拔得头筹，这是精密计算+善用规则的结果。当然，也不乏各科都拿第一，门门压倒性优势的三好学生车队。总之，掂量自身实力，找到适合自己的比赛策略。
当然，性能再好的车也需要人来开，车手的培养和选拔必不可少。不同车队各自的培训机制不尽相同，但主力车手一般都会从车队里热爱驾驶的骨干成员中产生。
直线加速测试不太需要驾驶技巧，其它项目则相对考验驾驶水平。通常而言，在技术接近的情形下，体重越轻越占优势，所以每年赛场上都不乏出色的女车手。建议你比赛前动员车队中所有有驾照的成员，定期通过卡丁车、模拟器磨砺驾驶技能，强化体能训练，从中选拔出最适合的车手。
但平心而论，优秀的车手并不能很大程度左右比赛胜局。根据赛事规则，每个车队至少需要4名车手，才能完成所有比赛项目。即便你队里有一名车神，要想轻松赢下整场比赛也是有心无力。
充分的前期准备和适合的竞赛策略，才是赢得比赛的关键，FSEC归根到底是一项工程竞赛，比拼的是团队的工程能力。
比赛完了，将收获什么？
FSEC比赛结束的那一刻，胜负本身已尘埃落定。但无论最终是否收获了冠军，对参赛学生而言，赛事给人生带来的改变才刚开始。
“用一年多的时间把书本上的知识转化为一辆实际的赛车，这本身就是最大的奖励。大家会在未来职业生涯中感受到这一年多的付出对人生的意义。”今年的颁奖典礼上，蔚来创始人李斌如此鼓励所有参赛学生。
进入车队、经历赛事后，参赛学生早已习惯于利用检索、论坛、图书馆，或者通过与专业人士讨论，去主动积累和拓展某个领域的知识和应用。学生们将找到了适合自己的终身学习方法。
参赛学生也将明白，只要通过努力，最终一定能够在某个专业领域获得愉悦与满足。这个愉悦不是来自冠军奖杯，而是忍耐持久学习的痛苦，收获长周期回报的持续满足和成就感。换言之，收获了“高延迟满足”的能力。
最后，具体到汽车专业领域，参赛大学生的成才周期也会大大缩短。毕竟，很多毕业生经过三五年才初步融入汽车企业，再过三五年才能做上属于自己的独立项目，这还只是整车中非常小的一个细分。而参赛学生在大学阶段已经设计制造出过一台又一台的整车，麻雀虽小，五脏俱全，专业视野会宽广得多。
“汽车人才是工科人才，如果没有实践，只学习书本是没用的。”以赛事作为实践条件，为中国汽车教育进行了有益的补充，是蔚来汽车创始人李斌联合中国汽车工程学会于2010年发起中国大学生方程式大赛(FSC)的初衷。
2015年11月，原FSC电动汽车组独立成赛，成立中国大学生电动方程式(FSEC)大赛，而蔚来汽车作为冠名合作伙伴，一如既往持续支持赛事。2021赛季，蔚来又正式启动对FSAC中国大学生无人驾驶方程式大赛的支持。十三年，中国大学生方程式系列赛事参与学生近5万名，为中国汽车产业输送了大量优质后备军。
FSEC赛事经历，会是大学生求职时胸有成竹的敲门砖；会是汽车企业特殊认可的标记物；还会是数万名参赛学生的特殊情感纽带。他们将在中国汽车产业的职场重逢，相互提携，一路同程。
多年以后，面对面试官，愿他们还会想起和小伙伴一起造车、一起比赛的那些个下午。
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