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設計や製造、走りの技術を競う「第16回 全日本学生フォーミュラ大会」レポート
- 提供：
- 株式会社ホンダアクセス
2018年9月28日 12:30
- 2018年9月4日～8日 開催
2018年で16回目の開催を迎える「全日本学生フォーミュラ大会（以下、学生フォーミュラ）」が9月4日～8日の5日間、静岡県袋井市にある静岡県小笠山総合運動場 ECOPA（以下、エコパ）にて開催された。
Car Watchでは2017年の大会も紹介しているが、今回初めて学生フォーミュラという名を聞いた方もいると思う。そこで2018年度の模様を紹介する前に、学生フォーミュラとはなにか？ ということから触れておこう。
学生フォーミュラとはどんなもの？
学生フォーミュラという名前からスピード競技を連想するところだが、この大会は将来の自動車業界を支える技術者を育てるために開催されている技術大会である。
一般的なモータースポーツでは市販されているクルマを使うのだが、学生フォーミュラでは競技に使用するマシンは自分たちで設計、製造するのが決まり。そして、学生が開発したマシンは「静的審査」と呼ばれる設計や製造面の審査と「動的審査」と呼ぶ走りの面の審査を受け、ともに評価（成績）に応じた点数が付けられるというもの。
さて、学生フォーミュラのマシンだが、前記したとおりフレームから自作するオリジナルマシンで、すでにあるレーシングカートやフォーミュラカーの改造版ではない。
クルマ作りに関しては主催者側が設定した規定があり、それに準拠したマシンを参加校は製作する。もちろん1人でマシン作りはできないので、学生フォーミュラに出るためのメンバーを集めて活動するが、多くの学校の場合、研究や開発を行なうと言っても「授業とは別」となる。そのため、メンバーの学生は勉強の合間にクルマ作りを行なっているので、1台のマシン作りには約1年かけてこの大会に合わせているという。
学生が作るマシンは、タイヤがカウルで覆われていないオープンコクピットのフォーミュラスタイルの4輪車であることが基本で、フレームの材料、構造などは走行性能、安全性といった面から詳細な指定がされている。
カウルもそれぞれのチームで製作するので、いかにも自作というスタイルからモノコックをカーボンで製作しているチームまである。また、スタイリングに関してもウイングがないものからパイクスピークのヒルクライムに出場しているような前後の大型ウイング付きなど、参加マシンを「独自の理論と技術で開発してくる」学生フォーミュラでは、いろいろなマシンを見ることができる。
なお、ウイングに関しては付いているほうがタイムアップには有利な面もあるのだけれど、学生フォーミュラはクルマ作りを学ぶ場。サスペンションやフレームといった部分の設計や製作技術を磨くことを重視する学校では空力パーツは使わないケースも多い。このへんの考え方が一般的なスピード競技とは大きく違うところだろう。
動力に関してはエンジンとEVの両方の使用がOK。混走ではなく、それぞれクラス分けがされている。
使用できるエンジンは4サイクルの排気量710cc以下となっていて、気筒数は自由だが、この条件では600ccクラスのオートバイエンジンを使用するのが定番。エンジンはカムシャフト交換や内部のチューニングが可能で、ターボやスーパーチャージャーなどもフィッティングがオリジナル設計なら後付けが許可されている。
また、インテークパイプに直径20mm吸入制限用のリストリクターを付けることになっているので、少ない吸入空気量を考慮した吸気まわりの設計や燃料調量、点火時期などの設定が必要になっている。それだけに元の車体で使われていたECUではなく、仕様に合わせてセットアップ＆セッティングがしやすいレース用ECUを使う。
EVでは使用できる最大公称作動電圧は600V（DC）で、バッテリーからの最大電力は100msを超えて連続的に80kWより多く使わないことなどが決められているほか、高圧の電気を使うので、システムレイアウトにも細かい決まりがある。
なお、EV車用の動力源は自動車メーカーから市販EV車用のモーターやインバーターを提供してもらっていたり、市販のEV車（4輪/2輪）を購入してそのシステムを流用したりしているのがほとんど。とはいえ、ただ載せ替えただけではなくモーター制御プログラムなどは学校ごとに独自で開発しているので、そういったところを通じてEV技術者候補の育成につながっているのだ。
ちなみに、学生フォーミュラのEVクラスは3年ほど前から自動車メーカーからモーターを含めたEVコンポーネントが供給されるようになった。そう聞くと載せ替えただけと思う人もいるだろうが、市販されている制御用システムはメーカーの技術者相当のレベルでないと使いこなせないという。また、制御が組めたとしても専用のベンチテスターがないことには期待したとおりの性能になっているかを確かめる術がない。
そこで、まずは自動車メーカー製のEV車コンポーネントを使い、制御に対してモーターがどう動くかなどを勉強し、使いこなせるようにしているのが今の段階だという。
そんななかでも、中国のTongji University TJU Racing Teamはなんと4輪ホイールインモーターでトルクベクタリングも行なっていた。その制御も学生が手がけているという話だ。
学生フォーミュラの車検を紹介
2018年の学生フォーミュラ初日、台風21号が近畿・関西方面に上陸していたため、東海地方にあるエコパも台風の影響を受けて荒天になった。
この天候は初日のスケジュールに大きな影響を与えた。本来は初日にすべてのチームの受け付けを済ませるはずだったが、台風で交通機関に影響が出ているので会場まで来られないチームもある。そこで受け付けを翌日まで延長した。
また、初日から始まるはずだった静的審査も翌日からの開始になり、開会宣言のセレモニーも中止になるなど、今回の学生フォーミュラは静かなスタートを迎えた。
そんな状況のなか、唯一行なわれたのが2017年の大会で上位に入り、シードの権利を得ているチーム向けの優先車検だ。
学生フォーミュラの車検では、車両の安全性や設計要件がルールに定められたとおりになっているかの確認はもちろん、走行時のアクシデントを想定した検査も行なう。内容は車体を45度まで傾ける「チルト」という検査で燃料漏れがないかを見る。また、ドライバーが乗った状態で車体を60度まで傾けても横転しないかも同時にチェックする。
また、ブレーキでは急発進から車速を上げてフルブレーキで4輪がロックするかも車検の項目。市販車ではブレーキが4輪同時に効くのは当たり前のことだが、自作フォーミュラカーではそういった部分も確認する必要があるのだ。
これらの検査で不合格箇所が出てしまった場合、このあとに控える静的審査へ進めないので、不合格が出たチームはピットへ戻り急いで修正することになるが、簡単に直るものだけではないため、夜遅くまで作業することもある。
なお、車検は落とすことが目的ではないので、対処のための十分な時間として大会後半の4日目（台風の影響があったため予定より1日延長）まで受け付けていた。
気になった2チームを紹介
さて、ここでCar Watch取材班が気になった2つのチームにお話を聞いたのでそれを紹介しよう。
まずは名古屋大学EVの名古屋大学フォーミュラチームFEM。お話ししてくれたのは2017-2018年度パワートレイン部門の部門長を務める小杉さんだ。小杉さんによると、名古屋大学はEVを始めて3年目であり、EVで大会に出場したのは2017年からで、将来的にはICV車よりも速いEV車を作ろうという目標がある。
マシンは日産自動車「リーフ」のモーターをリアに積んだ後輪駆動で、電力はレギュレーション限界の80kWまで使う設定。モーターとインバーターを制御するECUのようなものは「マイクロオートボックス」というユニットを使用。制御用データは自分たちで作っている。EVのよさを引き出すため、トラクションコントロールやローンチコントロール、それに回生ブレーキも組み込んでいるという。さらに2019年に向けては4輪駆動のEVマシンを製作していることも公表してくれた。
学生フォーミュラでEVはまだ少数派だが、そのなかでも結果を残しているのが名古屋大学。EVへのスイッチと4WDマシンの開発など、常に新しいことに挑戦していく姿はなによりカッコいい！ 来年の活躍にも期待したい。
次は豊橋技術科学大学 自動車研究部 部長の望月さん。こちらのチームTUT FORMULAは、学生フォーミュラでは強豪で上位への入賞歴もある。また、学生フォーミュラの日本勢で初めてカーボンモノコックを投入してきたのもこちらのチームだ。マシンは今回のモデルで13代目となり、2017年まではICVで参戦していて、2018年からEV車となった。EVのモーターは日産のリーフや本田技研工業「NSX」のモーターを使わせてもらう話もあったそうだが、豊橋技術科学大学のマシンは車体がコンパクトなのでそれらの機材では大きすぎた。また、海外チームを見てもEV車は軽く作っているので海外チームにも負けない速い車両を作りたいということで、電動スポーツバイクのモーターとインバーターを積んでいる。このために電動スポーツバイクを1台購入して解体したとのこと。
ちなみに、バッテリーもバイク用を使う予定だったがレギュレーションに合わないということで、別のバッテリーを作って搭載している。部員にはエンジン好きが多いとのことだが、学生フォーミュラのコースではいずれEVの方が速くなっていくと考えているため、この時期にEVに切り替えたことは「いいかな」と思っているとのことだった。名古屋大学EVとは違う路線でEVの速さを求める豊橋技術科学大学にも大いに期待したい。
いよいよ審査
では、話を競技に戻して、いよいよ審査に入り、まずは静的審査から。ここでは「コストと製造」「プレゼンテーション」「デザイン」という3つの項目で審査を行なう。
コストと製造の審査とは、年間1000台の製造を仮定して、学生が作るマシンが妥当な値段で仕上がっているか、コストに関する知識や理解度などを、提出された資料や口頭試問により審査されるもの。
続いてプレゼンテーション審査だが、これは学生が開発したマシンを企業へ売り込むことを仮定したもの。審査には個別の部屋が用意され、そこで待つ審査委員に対して「市場要求に合った車両の製造、販売を含むビジネスプランを会社役員へ納得させる」べくプレゼンテーションしていく。内容に対しては審査員から厳しい指摘が飛ぶときもあるので、かなり緊張する審査ということだ。
なお、取材が審査の部屋に入ることで学生が余計に緊張することもあることから、プレゼンテーションは基本的に非公開となっている。
3つ目のデザイン（設計）審査は、チームからの事前提出書類と車両を元に、設計の適切さ、革新性、加工のレベル、整備性、組立についてなどを口頭試問で審査する。ここでは設計や実験結果などの説明も行なうので、学生側は解説用のボードなどを用意してクルマの特徴を審査員へアピールする。
これらの審査は学生フォーミュラならではのもので、クルマ作りの技術者を育成する大会としても重要なところ。そこで、静的審査に関しては上位3校の名前を紹介していこう。
まずはコストと製造では1位が日本工業大学、2位が大阪大学、3位は金沢大学となった。デザインは1位がオーストラアのU.A.S. Graz、2位が名古屋大学EV、3位がTongji University EVで、プレゼンテーションは1位が神戸大学、2位が芝浦工業大学、3位がインドネシアのUniversitas Gadjah Madaだ。
動的審査は5つの項目がある。まずは0-75mの加速性能を競うアクセラレーション。次はパイロンで作った8の字コースによるコーナリング性能を競うスキッドパッドだ。
これら2点の審査はコンパクトなコースで行なうものだが、次に控えるオートクロスとエンデュランスは広い駐車場に特設した1周のタイムが1分10～20秒ほどかかるコースで行なう。コースの規模はジムカーナとミニサーキットの中間のようなものだが、コース幅は参加車両の車幅の2倍弱なので、全力で攻めている走りでは狭く感じるそうだ。
なお、オートクロス、エンデュランスのコースレイアウトは例年同じにしているので、事前にコースを覚えることが可能であるとともに、マシン作りに関しても明確な目標となる。練習走行の時間が取れない学生フォーミュラでは、マシンの性能を正しく評価するためにも同一コースであることは重要なポイントなのだ。
では、その動的審査の順位を紹介しよう。まず、アクセラレーションの1位が千葉大学、2位がTongji University EV、3位が名古屋大学EVとなった。ここは静止状態からのスタートだが、スタートはドライバーのタイミングで切るのでリアクションタイムは走行タイムに影響しない。また、静止状態からのフル加速なのでリアのトラクション性能が重要となる。EV車の場合はICV車より唐突にトルクが出るのでよりスタートは難しくなるとのこと。
スキッドパッドはコーナリング性能も大事だが、スロットルのON/OFFで姿勢を作るので、エンジンの「ツキ」のよさも重要。1位はU.A.S. Graz、2位は京都工芸繊維大学、3位は上智大学となった。
加速、挙動などクルマの動きをすべて見るオートクロスは1位が京都工芸繊維大学、2位が大阪大学、3位がU.A.S. Grazという順。
同じコースを使って、ドライバー交代をしつつ約20周ほど周回するエンデュランスは1位に京都工芸繊維大学、2位はTongji University EV、3位が大阪大学。このエンデュランスの競技中、燃費や電力消費のよさを競う「効率」という審査項目では、ICVは1位がホンダテクニカルカレッジ関東、2位が日本工業大学、3位が日本大学生産工学部という順。EVは1位が豊橋技術科学大学EV、2位が台湾のNational Tsing Hua University EV、3位がTongji University EVだ。
そして、静的審査と動的審査のすべての成績を合わせた総合の順位では、1位が大阪大学、2位が京都工芸繊維大学、3位が名古屋大学EVとなった。ICV、EV、それぞれのクラス別では、ICVクラスは1位が大阪大学、2位が京都工芸繊維大学、3位がTongji University。EVクラスは1位に名古屋大学EV、2位はTongji University EV、3位は豊橋技術科学大学EVの順だ。
5日間に渡って開催された2018年の全日本学生フォーミュラ大会は以上の結果で終了。競技なので順位こそ付くが、すべてのマシンは学生達がそれぞれの時間内でできる力を注ぎ込み、1年かけて作ってきたもの。それだけに個別に話を聞きたくなるマシンもあった。
そこで、学生フォーミュラ後編の記事として、タイからの出場チームにスポットを当ててみたのでそちらも続けて読んでいただきたい。