Formula Student là một cuộc thi thiết kế sinh viên quốc tế, trong đó các đội sinh viên từ các trường đại học trên toàn thế giới phát triển, chế tạo, trình bày và vận hành những chiếc xe đua công thức của riêng mình. Đội ELBFLORACE Formula Student tại Đại học Kỹ thuật Dresden (TU Dresden) là một trong số đó. Được thành lập dưới dạng hiệp hội đăng ký vào năm 2006, khoảng 80 sinh viên tham gia tích cực vào dự án mỗi năm và hiện đang chế tạo chiếc xe thứ 18 của họ cho mùa giải 2025/26. Chiếc xe này sẽ chạy hoàn toàn bằng điện trên các đường đua của châu Âu. Trong so sánh toàn cầu, thành tích của họ đã giúp họ nằm trong top 10% trong nhiều năm. Những kết quả này sẽ không thể đạt được nếu không có sự hỗ trợ của trường đại học và các nhà tài trợ ngành công nghiệp, bao gồm ACE.

 

Chiếc xe từ mùa giải trước, EFR17ed05, còn được gọi là "ZoE", chỉ nặng khoảng 168 kg và có thể tăng tốc từ 0 lên 100 km/h trong vòng dưới 2,3 giây vào mùa hè năm 2025, nhờ bốn động cơ bánh xe làm mát bằng nước công suất 35 kW mỗi cái, bộ biến tần tự phát triển và khung xe monocoque làm từ nhựa gia cố sợi carbon (CFRP). Để điều khiển tốc độ của xe đua, người lái có sẵn bàn đạp tăng tốc và bàn đạp phanh. Ngoài ra, hệ thống truyền động được hỗ trợ bởi một số hệ thống điều khiển tự phát triển, ví dụ như theo dõi trượt lốp hoặc cho phép vào cua linh hoạt hơn thông qua phân phối mô-men xoắn.

 

 

Thiết kế bàn đạp và lò xo khí cho yêu cầu đặc biệt

 

So với một chiếc xe du lịch tiêu chuẩn, các bàn đạp được kết nối với xe theo cách khác biệt đáng kể, có hành trình bàn đạp khác nhau và cũng phải đáp ứng các yêu cầu cao hơn để cung cấp cho người lái trải nghiệm lái xe phù hợp. Ví dụ, các rung động lớn hơn, phản ứng động của xe và mệt mỏi thể chất thấp nhất có thể cho người lái phải được xem xét. Cả hai bàn đạp đều được lắp trên các giá đỡ riêng biệt để vị trí của chúng có thể được điều chỉnh tối ưu cho các người lái khác nhau.

 

Để tăng tốc xe đua, người lái sử dụng bàn đạp làm từ CFRP, được gắn trên một khung trượt in 3D cũng làm từ CFRP, để di chuyển trên ray ống CFRP. Điểm xoay của bàn đạp nằm ở gót chân người lái dưới dạng một bulông được tẩm từ tính. Việc xoay của bàn đạp và do đó của bulông được xác định một cách dư thừa thông qua hai cảm biến Hall có thiết kế khác nhau. Hai lò xo khí công nghiệp song song ổn định hành trình của bàn đạp và cung cấp cho người lái thêm lực cản cơ học cho trải nghiệm lái xe. Lực cản này có thể được điều chỉnh theo phản hồi của người lái. ACE Stoßdämpfer GmbH là nhà tài trợ chính trong lĩnh vực thiết kế xe đua, đã tài trợ cho ELBFLORACE e.V. trong nhiều năm với các lò xo khí công nghiệp GS-10-20-AD-100N và GS-12-20-AD-100N. Liên hệ với công ty luôn diễn ra một cách đơn giản, lịch sự và đầy ắp thông tin hữu ích, điều này khiến đội ngũ rất biết ơn.

 

 

Các bộ phận máy móc nhỏ gọn, nhẹ nhàng cho tích hợp tối ưu

 

Do quy định của Formula Student và các yêu cầu an toàn liên quan, sự tự do thiết kế của bàn đạp phanh bị hạn chế. Do đó, bàn đạp, khung và ray được làm từ hợp kim nhôm EN-AW-7075, trong khi các hướng dẫn chân được làm từ CFRP. Khi bàn đạp phanh được nhấn, cảm biến lực màng được lắp đặt nối tiếp sẽ được kích hoạt lên đến lực được xác định bởi lò xo áp suất khí riêng lẻ. Xe đua được phanh và năng lượng được thu hồi thông qua tín hiệu đầu ra của cảm biến tải và quá trình thu hồi của bốn động cơ điện. Phanh cơ học chỉ được kích hoạt thông qua hai xi lanh phanh chính cho hệ thống phanh trước và sau khi lực phanh vượt quá giới hạn và lò xo áp suất khí di chuyển đáng kể do đó.

 

Đặc biệt, lực tác động được định nghĩa khi thanh piston được kéo dài và khoảng cách nhỏ đến mức này là lý do sử dụng lò xo khí cho đội đua Formula Student ELBFLORACE. Điều này đảm bảo rằng quá trình phanh cơ học và tổn thất năng lượng liên quan chỉ được kích hoạt tại áp suất bàn đạp thiết kế. Ngoài ELBFLORACE, lò xo khí cũng được sử dụng trong các xe đua Formula Student của nhiều đội khác. Tất cả đều tận dụng ưu điểm rằng lò xo khí nén có kích thước nhỏ gọn và nhẹ hơn so với các loại lò xo khác. Điều này cho phép chúng được sử dụng trong phần đầu xe hẹp của các xe đua công thức.

 

Nhờ áp suất khí có thể điều chỉnh riêng lẻ thông qua van nạp và việc thay thế toàn bộ lò xo một cách đơn giản, ELBFLORACE linh hoạt trong việc nâng cấp pedal. Kích thước của lò xo khí độc lập với lực kéo và lực đẩy trong phạm vi ứng dụng. Các lò xo khí của ACE Stoßdämpfer GmbH không cần bảo trì và tuổi thọ của chúng vượt xa thời gian của một mùa giải, ngay cả khi sử dụng cường độ cao.

 

 

Lò xo khí làm từ vật liệu nhẹ trong tương lai?

 

Tóm lại, Đội ELBFLORACE Formula Student TU Dresden e.V. cho thấy cách công nghệ sáng tạo và quy trình phát triển có mục tiêu có thể đạt được hiệu suất hàng đầu trong môi trường sinh viên. Với một đội ngũ đầy nhiệt huyết và việc sử dụng vật liệu và công nghệ tiên tiến, mỗi năm đều phát triển các phương tiện đặt ra tiêu chuẩn về cấu trúc nhẹ, công nghệ truyền động và kỹ thuật điều khiển. Sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết và ứng dụng thực tiễn không chỉ chuẩn bị tốt nhất cho sinh viên về tương lai nghề nghiệp của họ, mà còn thúc đẩy tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực đua xe điện và tự động.

 

Để tối ưu hóa hơn nữa cấu trúc nhẹ, sẽ là điều mong muốn nếu ELBFLORACE e.V. tham gia vào việc phát triển các lò xo khí làm từ vật liệu nhẹ và áp dụng chúng vào các phương tiện trong tương lai. Sự hỗ trợ liên tục và hợp tác chặt chẽ với các đối tác công nghiệp như ACE nhấn mạnh tầm quan trọng của dự án đối với giáo dục và tinh thần đổi mới tại các trường đại học trên toàn thế giới.