【摘要】就“普及版太阳能代步车”之商品化开发而言，由于目前太阳能板（光伏电池）光电转换效率较低，若采用较大面积的太阳能板来驱动车辆行驶，则不现实也不经济。因此，客观地讲，目前市场上出现的太阳能电动自行车、代步车等经济型产品，则严格意义上仍属于“概念车”范畴。原因在于，若太阳能板（充电器）功率配置太小，给蓄电池充电（续航），则“微不足道”，其象征性意义或远大于其实用价值。由此可见，现有产品其实用性有待商榷，或很难成为“符合更多普通消费者实际需求和购买意愿”之高性价比普及型产品。本文就“普及版太阳能代步车”之高能效低成本优化设计、以及经济车型的开发与实施，进行了探讨并给出具体实施例，供参考。
太阳能产品，现如今已广泛用于普通百姓的日常生活，如：太阳能热水器、充电器以及小型家用光伏发电设备等等。但用于人们日常代步出行的交通工具之“太阳能代步车”，或仍停留于“概念车”范畴。而目前市场上出现的太阳能电动自行车、代步车等经济型产品，它的不足之处或在于：不仅实施成本偏高，而且，它的象征性意义或远大于其实用价值。理由很简单，公知的，现有光伏电池生产工艺和制造技术虽已相当成熟，但目前太阳能电池板的光电转换效率仍较低（一般为17％左右）。显然，若采用较大面积的太阳能电池（板）来驱动车辆行驶，则不现实也不经济；而采用较小面积的太阳能板（充电器）为蓄电池充电续航，则“微不足道”，由于太阳能板接收面积（即光伏电池功率配置）相对较小，则使蓄电池充满一次电所需时间过长，而短时补充电量又很有限。由此可见，现有产品其实用性有待商榷，或很难成为“符合更多普通消费者实际需求和购买意愿”之高性价比普及型产品。
据上所述可见，对于普及型产品之设计、及其综合经济技术指标的优化与提高，或更在于体现它的经济型和实用性，方能符合更多普通消费者之消费意愿。那么，如何使“经济型太阳能电动车”不只是停留于象征性意义上之“概念车”范畴，而成为经济实用型产品之“现实版”？笔者以为，就现有“技术储备、开发能力以及实施条件”而言，若通过对现有电动自行车以及三轮代步车等经济型产品，作进一步革新改进和整体优化设计，尤其在提升驱动系统之“能效比”方面，需突破现有产品之固有设计模式，则是能够方便实现其高能效低造价、并能显著增强其实用性。从而使之成为：继电动自行车之后，又一种利于广泛普及之“平民化、经济实用型”产品。就此探讨如下，谨供参考。
将现有电动自行车及三轮代步车等产品升级为“太阳能车”，则实施起来相对较为便捷，仅需增设一套光伏电池供电（充电）装置即可，但实施成本会明显增加。然而，更需要解决之问题还在于：不仅仅是要降低实施成本，而如何来更有效提高太阳能利用率，从而显著增强“太阳能车”的实用性，继而能够符合普通百姓即更多低端消费群体之消费意愿和实际需求。这或许是能否成为经济实用型产品、并获得广泛普及之关键所在。
那么，如何突破目前“太阳能板光电转换效率低、以及动力蓄电池能量密度（比容量）较低”等现有技术之瓶颈制约，从而大幅降低整车造价和提高其“性价比”？笔者以为，更有效解决途径或在于：可通过革新驱动装置，来大幅提升驱动系统之“能效比”，或将获得“事半功倍”之技术效果；尤其对于电动自行车、代步车等低速车辆而言，或更适宜采用高速电机、实施“减速増矩”传动方式来提升其“能效比”，将可获得数倍的増力效果（其显著效果详见后述实施例）。
或者是说，采用“减速增矩”传动方式，同比与现有产品多采用的“低速轮毂电机”直驱方式，则在满足所需驱动扭矩之前提下，能够大幅降低电机之所需驱动功率，从而大幅减少动力蓄电池能量消耗，由此所产生的直接效果则在于：或可大幅减少蓄电池容量配置；或可大幅延长蓄电池续航时间。据此可见，这对于“经济型普及版太阳能电动代步车”之低成本优化设计，或许是一种更趋合理、且较为经济的技术解决方案，所带来的经济性、实用性之效果将是尤为显著的。上述解决方案之总体设计思路简述如下，供参考：
其一，当阴雨天等不利天气时，则仍由动力蓄电池供电来驱动车辆行驶。但不同的是，由于驱动电机之所需功率的大幅降低，则能有效减少动力蓄电池的能量消耗，继而延长其放电时间即增加其续航里程；或者是说，在满足一定续航里程之前提下，则能较大幅度的减少蓄电池容量配置，从而大幅减少电池成本，继而降低整车综合实施成本和实现轻量化等。
其二，在大幅降低驱动电机之所需功率的同时，再通过优化车型设计来适当增加太阳能板接收面积（即：适当增加光伏电池功率配置），从而使“电机功率、与太阳能电池（板）其功率配置”更趋于匹配，其效果在于：当晴朗天气时，可充分利用（或更多使用）太阳能来驱动车辆行驶（具体方案详见后述实施例）。
显而易见，上述设计思路及其解决方案之可行性在于：一方面，可通过适当增加太阳能电池（功率）配置，来有效提高太阳能利用率，从而显著增强其实用性，可是，成本会相应增加；但同时，另一方面，我们可通过优化驱动方式，来大幅降低驱动电机之所需功率，则可相应减少动力电池容量配置，继而减少蓄电池成本。故，二者相抵，则综合实施成本之增加甚微，或仅与现有电动自行车、代步车等经济型产品之实施成本相当；但其综合使用成本（包括充电费用，以及延长蓄电池寿命、延长电池更换周期等）将更为低廉，则综合性价比显著提高。
下面就如何改进及优化“太阳能代步车”产品设计之具体方案及其可行性、并结合近期公告的最新相关专利技术及其实施例等，作进一步探讨，谨供参考。
一、关于“高能效驱动及传动装置”之优化设计及其参考实施案例
1、“高能效增矩电机”设计原理概述
公知的，现有电动自行车等低速车辆，多采用由低速轮毂电机、来直接驱动车轮转动之方式，而它与采用“外置式”减速电机等驱动方式相比，则显著优点在于：无需传动连接装置，也无减速机构功率损耗，传动效率高。但笔者以为，采用轮毂电机直驱方式，若用于高速车辆（如：电动汽车、电动摩托车等高速车辆）则相对趋于合理，这是因为它可充分利用电机的高转速，工作效率较高；而用于低速车辆（尤其是最高时速低于26公里的电动自行车等低速车辆）则不然，由于电机转速需要与车轮转速相匹配，则电机转速受到一定限制，使其工作效率的更有效提高将受到限制。当然，这也为大幅提升其“能效比”留有充分空间，具体探讨如下：
属于非机动车范畴、且最高时速低于26公里的电动自行车等低速车辆，其车轮额定转速通常在400r/min左右；而用于减速传动之高速电机（原动机）其转速至少达3000r/min以上，则二者间的“减速比”较大（即：“传动比”可达8左右）。因此，采用高速电机、实施“减速増矩”传动方式，同比与低速电机直驱方式，理论上讲，可获得数倍的减速増力效果。但前提是：高速电机同比与低速电机，二者的额定功率相同时，其输出转矩亦应该相同。然而，公知的，电机之转矩与“功率/转速”成正比，即转速越高转矩将越小。但是，另一方面，公知的，额定功率相同之电机，其转速越高，则电机的质（重）量、体积和成本将越小。也就是说，额定功率相同之高速电机同比与低速电机，若要获得（达到）与低速电机相同的输出转矩，则高速电机的质（重）量及体积也应与之大致相当。当然，二者的造价（原材料成本）亦大致相当。
根据如上所述之原理，我们在对减速电机之原动机作改进设计时，或可不再局限于固有的常规设计模式，而是采用“倾向性”优化设计方案。具体而言，就是通过调整及改变电机之“结构常数”等改进设计，以期大幅提升驱动电机之“能效比”。具体为：可通过合理增加高速电机（原动机）之“质量比”（如：增加铁芯截面、绕组匝数，以及永磁体宽度与厚度等等）等改进措施，来增加磁通量即增大磁动势，便能有效提高其电磁转矩；再通过减速机构来获得所需要的低转速，即可获得数倍的増力效果。或者是说，采用高速电机、实施“减速增矩”传动方式，同比与低速电机直驱方式，而在获得相同输出扭矩时，则高速电机（原动机）之所需驱动功率将大幅减少。其显著效果就在于：可实现“由高转速、小功率输入，来获得低转速、大扭矩输出”，从而大幅提升驱动电机之“能效比”。
就如上所述之优化设计方案，这里需要补充说明的是：采用“减速増矩”传动方式，其减速机构将存在一定的功率损耗；但我们可通过优化减速机构（即：传动结构）设计、并采用液态油润滑（详见后述实施例）等改进措施，从而有效提高其传动效率，继而降低（
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