【科技單元】高應大「所羅門車隊」燃料電池車
氫能車揚威雪邦
記者：文/Miao Wu、圖/蔡國彥、所羅門車隊、Shell、lulu 2011-09-05 | |
協力/高雄應用科技大學所羅門車隊
採用氫能為動力的燃料電池車，是比鎳氫或鋰鐵電池更值得期待的電動車技術，為此，殼牌公司(SHELL)在1985年起就在歐美等地舉辦省能車馬拉松大賽，比的是相同里程數消耗最低的燃料，而今年首度舉行的亞洲站，更吸引稱霸國內省能車賽的高雄應用科技大學「所羅門車隊」前往參賽。在指導老師郭俊賢的帶領下，高應大學生自行設計及製造的「樂活精靈」燃料電池車，在馬來西亞雪邦賽道上，和亞洲12個國家、94支車隊展開三天的激烈競爭，最終以些微差距屈居都市概念氫能車亞軍。不過極具前瞻性的多項設計理念已為他們贏得「最佳人氣獎」，證實整體車輛設計實力已達國際水準。
本次前往採訪氫能車，原以為只是學生單純將燃料電池系統整合進簡易傳動及轉向機構的組合成果，不過經過瞭解，發現這部氫能車能在資源極為有限的情況下，由學生自行打造大多數的結構與零組件，而且設計上還能嚴守「都會車用途」與人性化原則，並不只以打造出一部氫動力車而滿足，其實是相當難能可貴的。
不知是否每個前往採訪的媒體都擁有我們相同的待遇，助理教授郭俊賢在讓我們看到實車前，要我們乖乖坐下來先上一堂燃料電池原理的課程。已經離開學校將近20年的採訪組，當年製作過最複雜的機械大概只是指南車，如何與科技接軌是個問題，畢竟連MS-DOS都誕生30週年了...。幸好我們不是科普雜誌，所以在超過2小時的解說中，採訪組究竟能夠吸收多少，其實不是挺重要，直接來看看究竟這部氫能車有什麼特別的地方才是真的。
全碳纖化結構
▲相對於都會概念車的體型，原型車的功能及構造顯然相當陽春，不過還是加裝前後顯影鏡頭讓駕駛掌握路況。
高應大前身就是高雄工專，在某編那個年代可是赫赫有名的頂尖學府，如今升格成為大學之後，裝備排場只有讓人羨慕的份。來自模具工程系的郭老師告訴我們，透過校內提供的各種設備，確實在打造氫能車的過程中幫助不少，無論金屬加工或開模都很方便，也讓車隊能以最低的成本造出符合理想的車輛。
氫能車是一部追求極度輕量化的實驗車，外觀結構使用碳纖材質是必要的手段，經由圖面設計階段後，模型在電腦CFD驗證空氣力學效果，開始製作出標準化的模具並完成碳纖樹脂航太結構。從照片中不難看出，設計運用了水滴形的低風阻係數，這也是現代車輛設計標準作法；而郭老師也透露，這款車的外觀及動力的設計靈感都來自螢火蟲，因為螢火蟲的發光原理與燃料電池車類似，都需要觸媒產生化學反應。
納入可用性設計
▲以螢火蟲為靈感的外型，雖然沒有實際風洞測試，不過也透過CFD確認設計。
參賽車顯然只有單一座位，不過踏板組卻偏右，據了解，在原始設計發想時，是將電動車定位為「都會家庭的第二部車」，也就是短途通勤使用，因此它的架構可容納兩個座位，由此也能看出這部氫能車並不單只為參加比賽而打造，對於未來商業化的可能性仍有所嚐試。其次注意到它的鍘刀式車門，令人聯想到螢火蟲的翅膀，車門鉸鏈機制捨棄原本的油壓挺桿，而以簡單的機構撐起，用意除了減輕重量，也免除對於車身的應力負擔。
碟式煞車系統與輪轂是車上少數幾個直接取自現成品的配件，其中碳纖輪圈相當昂貴，據說一輪就要價5萬。至於特殊規格的Dunlop節能專用胎，則是車隊花了一番功夫才取得，明顯比另一款Protoype組的單車胎要寬許多，這也是為了符合Urban Concept組別要求裝配的。雙A臂懸吊則是學生自行CNC加工的設計，以如此規格搭配高剛性架構，可以想見避震效果大概不會太好，路面反應恐怕會直接傳遞至駕駛全身。有意思的是，賽制還要求行李空間，以符合都會用途的設定。
完成度及安全性的考量
▲這裡就是所羅門車隊的主要工作室，幾乎在此完成了大部分的組裝工程。
進入車內，自製的碳纖椅包上一層不怎麼美觀的披覆，無傷大雅，另有五點式安全帶等裝備。車隊強調，製作底盤時考量到埋線與抗撓剛性，因此各種配線剛好都能隱藏起來，增加美觀也提高了車輛的完成度。至於大家最感興趣的儀表板，左邊為控制電池充放或動能模式的開關，右邊則有各種燈類控制，加減速除了踏板之外，也能切換至方向盤(同樣是碳纖自製！)來控制。
燃料電池最怕的就是氫氣引發的安全疑慮，這不僅是殼牌省能車大賽嚴格檢驗的項目，也關係到選手本身的安全，因此車隊在設計上也早已納入考量，萬一“引擎室”內的氫氣洩漏，也不會進入車艙內，而會先由車身上的通風通道流出，此外，更有氫氣濃度感測裝置等設施把關。
實戰獲得的經驗
▲來自各國的隊伍，以不同造型挑戰省能車，最後高應大以最高票獲選「最佳人氣獎」。
省能車競賽當然以追求效能優先，它採用氫能為燃料電池動力，功率輸出1KW，車重110kg，車手體重加上裝備大約70kg，擁有大約是1小時續航力，與極速60kph左右的性能表現。不過本次所羅門車隊在雪邦遇到最大的難關，除了經費不足，還加上經驗不足，沒有準備後備燃料電池，以至於比賽當天大雨的情況下，影響了燃料電池系統的運作，雖然最終克服困難完成比賽，不過卻以每公升多消耗0.6公克的差距與冠軍擦身而過，獲得第二名，相當可惜！不過這類定位在都會用車的設計，難就難在必須向乘用舒適性與可用性妥協，就整體架構的完整度而言，已經相當成熟。
郭老師表示，打造一部這樣的綠能載具參賽耗資約台幣150萬，除了一半來自酒商夢想資助計畫的贊助，以及校方提供的旅費，其他造車所需資金都要自己想辦法。因此雖然已經開始構思下一代車型的開發，接下來還是需要更多贊助廠商的幫忙才能持續。
