講座紀錄》
The Ongoing Progress of Formula Student
A continuous journey of engineering challenges, learning, and innovation從日本產業實戰到賽事評審－中西先生30年電池經驗談 FSAE 與車輛設計趨勢
主 持 人｜張 博 翔 學 長
演 講 者｜中 西 立 明 先 生
日 期｜2025/05/24
編 輯｜丁 肇 彤
中西先生自2017年加入學生方程式（JSAE）EV 車檢委員會成員至今，持續協助日本學生賽事的技術標準推進，曾榮獲2024年 JSAE Fellow Engineer Award 殊榮。
他擁有超過 30 年的電動車電池開發經驗，早年即參與全球首款量產油電車 Toyota Prius 的電池系統與 ECU 開發，並長期在 Toyota Battery 擔任資深技術主管，負責電池包設計等核心任務。
中西先生活躍於車輛動力學領域，也在今年的技術展演賽當中來到現場，透過他個人三十餘年的經驗，和車隊同學們分享他在產業界的第一手經驗，以及在賽事現場的洞察。
Why Did Formula SAE Start in Japan
為什麼日本要舉辦 Formula SAE？
——當比賽不只是比賽，而是社會問題的解方
你可能以為 Formula SAE 只是個酷炫的賽車比賽，實際上，它誕生的背後有著日本社會的深層問題。
在少子化與高齡化壓力下，日本正面臨工程人才不足、技術斷層的危機。許多大學生雖然理論知識很強，卻缺乏實際操作的經驗，尤其是在汽車技術領域——學生想碰車，卻根本沒機會。
於是，Formula SAE 出現了。這個比賽不只是為了比快，而是創造一個真實的學習環境，讓學生從設計、製造、專案管理到簡報發表，親身經歷從無到有的開發過程。
透過產、官、學合作，日本希望藉由這場比賽培養具備實戰能力的工程師，自2003年至今，已經有逾三萬名學生參與日本賽事，其中也有相當多的參賽同學在畢業後投入車輛產業，可見 FSAE 在人才培育扮演著重要的角色。
Exploring Student Formula in East Asia
從中國、日本到台灣：學生方程式賽事的多元面貌
Comparison of China, Japan, and Taiwan Teams
近年的日本賽事中，也有越來越多的國際隊伍參賽，中西先生在比賽中看到了東亞學生的多樣性。
比較東亞的幾大方程式賽事，中國賽的賽事、隊伍規模都相對大，強調車輛的性能及技術的創新，他們也很積極的尋求與產業間的結盟合作；日本的隊伍則是重視精密程度，在設計、成本與簡報三個項目之間有著平衡的投入，並且和學術界有強大的連結，相較於自由發展的方式，日本隊伍有嚴謹的團隊架構與規劃，更注重事前規劃與謹慎地完成每個環節，展現出「細水長流」的工程精神。
而在台灣隊伍身上，中西先生則看到了螞蟻雄兵的精神。雖然相較於其他國家團隊的規模較小，資源也比較有限，但仍然展現了對於學習以及創新的強大動力，並且十分積極的參與國際賽事與交流。
What Taiwan Teams Need to Grow?
台灣車隊的成長關鍵
台灣的學生車隊仍在發展階段，中西先生也對台灣隊伍需要成長與學習的地方，提出了針對四個資源面向的建議：
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Ｍan 人才－培養具備實力的學生，確保車隊能持續傳承與參與比賽
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建立穩定且具永續性的車隊架構，透過導師（Mentor）制度，將經驗有效傳承給下一屆成員
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系統性地培養學生的工程能力，著重於工程設計與驗證（Validation）等技能的養成
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透過實作強化 hands-on 能力與專案執行力
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Machine 製造
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強化車隊在製造與測試設備上的資源支援
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測試是關鍵！提早驗證、避免返工，能有效提升整體車輛可靠度與開發效率
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Money 財務
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確保穩定的贊助來源，並提升預算控制能力：
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強化產學合作，建立長期支持關係
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積極尋找優質的關鍵零組件
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Information 資訊
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掌握國際車隊資訊與技術趨勢
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積極參與國際活動、研討會與參訪交流
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向世界頂尖車隊學習，以取得最佳實務經驗！
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“If you need action, you first need to define who you are.”
一個團隊的『最佳策略』取決於團隊的規模、技術、階段和目標。
中西先生希望大家謹記，任何的方法都不是萬能的，舉例來說，想要贏的車隊、和想要做出第一台車的車隊，在資源分配與策略設計上勢必會截然不同。
因此，在制定任何發展策略之前，最關鍵的一步是：清楚認識車隊目前所處的位置，並明確定義團隊的目標，才能選擇真正適合自己的道路，穩健地向前邁進。
針對以上幾個資源的培養，中西先生也提出實作上的建議。
一、Foster engineering skills Systematically
建立系統性的工程技能與團隊架構
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Define roles clearly! 清楚定義團隊職責 在一開始就清楚定義每個團隊成員的職責，建立系統化的組織架構
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隊伍資料庫的建立 Databank Building
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中西先生舉了中國車隊的例子，車隊開發自己的共享 databank，在手機上就可以隨時取得並共享所有資訊。
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技術文檔的建立的重要性 Technical Documentation
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透過將技術文字化的過程，能讓成員對技術有更透徹的了解，也可以將這些文檔留存下來，以供未來的團隊參考與學習。
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二、Testing before installing in the vehicle
為什麼你應該先測試再安裝？
中西先生分享了電動車 GLV（低壓系統）設計時的案例－－
之前有一個車隊遇到了一個非常危險的狀況：系統已經關機的狀態下，馬達卻突然開始高速旋轉。這個意外並非來自硬體故障，而是一個沒有被注意到的系統性錯誤。
整起事件的關鍵在於馬達控制器（Inverter）跟車輛控制器（Vihicle Control Unit）的CAN 通訊關閉的時機不同步。具體來說，這輛車所使用的馬達控制器是為汽車應用設計的，內建大容量電容，能在短時間內持續供電，以因應瞬間電壓掉落。然而如果在關機過程中，車輛控制器卻被先行關閉，導致未清除的 CAN 訊號仍被傳送至馬達控制器，錯誤地啟動了馬達，最後造成無法控制的旋轉情況。
更令人警惕的是，這支車隊在車檢前並未檢查到這個情境。後來也發現，車輛控制器本身也存在一個軟體 bug：當特定連接器被拔除時，系統誤判為「全油門」（Full Throttle）狀態，導致馬達瞬間以極高轉速啟動。
這起事件不只是技術上的錯誤，更是一個車隊都應該要警惕的事情——在進行整車測試前，務必針對每一個可能的情境進行測試驗證。否則，哪怕只是感覺無關緊要的差異，也可能導致難以預測、甚至危險的結果。
Why is EV System Design Difficult ?
電動車系統設計的挑戰
🔧從零開始打造整合系統的挑戰
中西先生也提到電動車系統設計其實是非常具有挑戰性的，在設計電動車（EV）時，工程師面對的不僅僅是各個零件的選擇，而是要從頭建立一個完整的整合系統。這與油車（ICV）的設計方式有本質上的不同。
🔧EV 系統與傳統 ICV 系統的差異
🔧電動車系統設計困難的關鍵
在電動車的開發過程中，GLV（低壓系統）與 TS（高壓系統） 的設計相當繁瑣，這些系統，背後還包含了大量的設計工作與複雜的配線規劃。如果沒有事前做好完整的系統性規劃，將會埋下安全風險的隱患，甚至在後續測試或比賽中釀成不可預期的問題。
更令人擔心的是，有些時候可能沒有正式的配線圖，所有線路邏輯只掌握在設計者個人腦中。一旦負責人畢業或離隊，系統就變得難以解讀，導致後續維護困難、出錯率大增。
這也再次強調：系統設計不是個人任務，而是整個團隊的共同任務。要做出安全、穩定又能傳承的電動車，就必須把電路設計流程「文件化、圖像化、團隊化」。
”可靠的電動車系統是完成比賽的關鍵。“
許多系統問題的發生，往往是因為缺乏系統層級的測試。
因此中西先生也再三提醒同學，在將系統安裝進車輛之前進行測試，能大大避免日後「返工」的狀況出現。
並應避免使用實驗用的洞洞板（prototyping boards），而是使用為抗震設計的印刷電路板（PCB）。
中西先生認為，想打造穩定可靠的系統，關鍵在於不斷測試、不斷修正——
唯有將不可預期的狀況轉化為可掌控的問題，才能真正解決它們。
Technology Trends
從國際看未來－最新 FSAE 技術趨勢
國際賽事是一個觀察技術趨勢的機會，尤其FSG（德國賽）、中國賽都有大量的樣本可以做分析，車隊應該要學習透過國際賽的機會，洞察現在的開發趨勢。
在2024的中國賽中，Team TU Berlin 在 AUTOX 取得第一名，且與第二名相比有著 3.60 秒的壓倒性領先，中西先生認為，學習觀察以及分析這些取得出眾成績的車隊背後的數據，是其他車隊未來突破的關鍵。
中西先生也帶著我們一步步觀察 Team TU Berlin 的設計和創新上的亮點，這次的參賽車輛車重僅 201kg，使用了管狀車架仍很輕量，搭配兩顆 EMRAX馬達，後輪驅動 + Molicel 鋰電池，有相當強大的動力系統；設計項目也拿到第 2 名的佳績，代表車隊在技術文件與簡報能力上也有傑出的表現。
Focus on Statistical Data
從統計數據分析
除了觀察前幾名的車隊，賽事的整體統計數據分析也是非常有價值的資料，學習洞察技術的趨勢，可以幫助車隊找到未來開發上的突破點。
電芯供應商（Battery Cell Manufacturer）的選擇趨勢
在2024中國賽事中，電池供應商的選擇非常集中。中國前三大電芯製造商共支援了約 80% 的參賽隊伍，顯示其在價格、性能與可取得性上的強大競爭力。
此外，有四支使用圓柱型電芯的隊伍使用Molicel（台灣）與 Samsung（韓國）的電芯。儘管佔比相對較少，但這些選擇反映出部分車隊在能量密度、散熱性能與電池模組設計上的特殊考量。
不同項目中「車重與成績」的關聯分析
柏林車隊在計時賽中取得了亮眼表現，是否代表車輛輕量化是成績的關鍵呢？中西先生帶我們觀察2024中國賽事的各項動態項目中，我們觀察到車重與成績之間的關聯性隨項目性質而有所不同，以下以輕量化代表柏林車隊 Team TU Berlin （車重約200公斤）與吉林 G-Speed 車隊(車重約250公斤）來作比較：
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直線加速（Acceleration）：
車重與加速時間無明顯正相關，代表車重輕不一定代表加速比較快。
值得注意的是，採用三馬達驅動的吉林車隊表現優異，顯示驅動策略與馬達配置也扮演關鍵角色。
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八字環繞（Skidpad）：
此項目中車重與時間呈現明顯正相關，每增加 100kg，平均慢約 0.6 秒。
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計時賽（AutoX）：
正相關更明顯，車重每增加 100kg，時間增加約 3.8 秒。
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耐久賽（Endurance）：
雖然相關性稍弱，但仍有微弱正相關，每增加 100kg，平均時間延長約 32 秒。
吉林車隊同樣在此展現出優秀穩定的整體性能。
這些數據提醒我們，輕量化固然重要，但不應被過度神化為成敗關鍵。
在不同賽事項目中，整體的車輛配置、馬達佈局與控制策略，同樣會對成績產生顯著影響。以吉林車隊為例，其在各項目中的穩定表現，顯示出在設計與執行上皆具備高度整合力。
Beyond the Limits
盡情享受突破極限的旅程！
演講的最後，中西先生留下了他想與車隊分享的最後一段鼓勵：
Formula Student 不只是造一台車，更是一段成為工程師、也成為更成熟的自己的旅程。
真正的學習，來自於動手實作、從錯誤中成長，還有與夥伴一同協作的過程。
無論車隊選擇走什麼方向，在途中難免會有來自個人意見的衝突， 但別讓這些分歧破壞了團隊。
請盡情享受這段屬於學生時期的珍貴經歷！
”I want you to take this experience with you beyond graduation—as something meaningful.“
