英国玩家自制太阳能货运电动自行车挑战阿尔卑斯山 下一站瞄准中法万里之行

既不是工程师，也不是职业自行车手，英国人肖恩·瑞安只是想弄清楚：当太阳成为电动助力自行车唯一的“燃料箱”时，它究竟能走多远。事实证明，这辆自行打造的太阳能电动自行车，能够在法国公路上行驶超过1000公里，并翻越多座阿尔卑斯山口。

瑞安从零开始改造车辆。他在一辆货运自行车上安装太阳能电池板，搭配中置电机，并自行设计电池管理系统。经过数周在英国诺丁汉的测试后，他带着这辆车参加了今年的“太阳之旅”（Sun Trip）国际太阳能自行车赛事。

“太阳之旅”由法国探险家弗洛里安·巴伊于2013年创办。2010年，巴伊曾独自骑乘太阳能电动自行车从法国前往日本，这次个人远征后来发展成了一个致力于推广可再生能源、可持续交通和民间工程技术的组织，并通过长途自行车探险来实现目标。

这项活动不同于传统职业自行车赛，参赛者没有保障车辆，也没有后勤安全网。骑手需要自行规划路线、露营、维修车辆，并管理有限的能源预算。他们可以在必经检查点之间自行选择路线，也可以按照赛事指定区域行进。自创办以来，活动足迹遍及欧洲、中亚、中国和北非，同时也举办仅限法国或阿尔卑斯地区的短途赛事。

今年的阿尔卑斯赛段位于法国奥弗涅-罗讷-阿尔卑斯大区，参赛者需要翻越包括加利比耶山口在内的多座高山。加利比耶山口海拔2642米，而海拔约2770米的伊瑟朗山口则是阿尔卑斯山最高的铺装公路山口，最终赛程在阿尔贝维尔结束。

比赛根据行驶距离和通过检查点情况计算积分，但有一条规则贯穿始终：只要使用电网电力，就会被取消太阳能组的参赛资格。瑞安表示，接入市电后仍然可以继续参加整个活动，但不再有资格争夺太阳能组的积分。

瑞安选用Paradise Cycles生产的Omnium货运自行车作为基础车型。车辆前方的货架为太阳能电池板提供了稳定安装平台，拆下电池板后，自行车仍可作为日常货运车使用。

动力系统采用Varstrom提供的250瓦Tongsheng TSDZ2B中置电机，并配备两块36伏电池，分别来自EM3-EV和Infinit。太阳能系统则将电池板直接连接到一台Genasun GVB-8升压型最大功率点跟踪充电控制器，再由控制器向电池供电。该装置能够将太阳能电池板不断变化的输出电压转换为适合电池充电的稳定电压，整套系统的能量路径为“太阳能电池板—充电控制器—电池”，过程中只会产生少量损耗。

瑞安最初计划安装三块100瓦电池板，覆盖整个前部货运平台。虽然这样可以获得更高功率，但测试发现，车辆会变得过长、过宽，在交通环境和狭窄空间中都不够灵活。因此，他最终将太阳能阵列缩减至200瓦，并判断这一功率可能已经接近应对长距离和高山爬坡所需的最低水平。

这一决定后来成为整项设计的关键。装上露营装备、摄影器材等全部行李后，自行车总重量达到61公斤。瑞安在英国测试时发现，车辆每英里消耗10至12瓦时，相当于每公里约6至7.5瓦时。虽然太阳能电池板额定功率为200瓦，但受天气和太阳照射角度影响，实际输出通常只有70至100瓦。

在太阳之旅最艰难的一天，他骑行130公里，路线穿过大量山区。充电控制器记录到当天有985瓦时的可用太阳能输入车辆电气系统，折合每公里约7.58瓦时，即每英里约12.2瓦时，平均速度为每小时21至22公里。

旅途中最大的危机出现在热浪期间。当时法国气温升至41摄氏度，里昂附近还发生了野火。高温导致瑞安的一块Infinit模块化电池出现问题，电池管理系统因过热而拒绝接收太阳能充电。

瑞安解释说，电池管理系统实际上是在执行保护功能，但这意味着当天有一段时间，他无法储存太阳能电池板产生的全部电力。事后看来，他认为最直接的改进方式，是把电池安装在完全遮阴并能隔绝高温的位置。

他还怀疑，Infinit电池的结构可能加剧了这一问题。与传统电池组中通过点焊永久固定的电芯不同，这种可重建电池采用机械方式固定电芯。瑞安表示，在同时放电和接受太阳能充电的情况下，电芯连接处的接触电阻可能产生额外热量。不过，他强调目前无法确定这是否就是故障根源，只能说它可能起到了推波助澜的作用。

太阳能电池板总体经受住了比赛考验，但电池的热问题叠加原本就十分紧张的能源预算，最终迫使瑞安在旅途中两次接入市电，总计补充约1千瓦时电量，也因此失去了太阳能组的竞争资格。

瑞安承认，自己为了提升车辆机动性而将太阳能阵列从300瓦削减到200瓦，事后看来，这一功率很可能正好处于应对赛事距离和地形的极限。自行车本身的效率表现相当出色，在天气良好的日子里，200瓦太阳能板几乎可以提供全部所需能量，但系统没有为突发情况留下太多余量。

至于如果电池始终运行正常，车辆能否全程依靠太阳能完成比赛，瑞安也无法给出肯定答案。他认为结果会非常接近：有些日子200瓦已经足够，但面对天气变化频繁、爬坡强度很大的阿尔卑斯路线，能源储备实在有限。

电机同样经受了考验。比赛前，瑞安就担心这台250瓦Tongsheng中置电机会成为长距离高温爬坡中的薄弱环节，事实部分印证了他的担忧。面对阿尔卑斯山脉中漫长而陡峭的上坡，这台体积最小的250瓦版本需要拖动一辆装载沉重货物的货运自行车，确实出现了热负荷过高的情况。

电机过热时，瑞安采取的办法很简单：停下来等待降温。有几次，他甚至直接向电机外壳上浇水。他发现，保持电机高速旋转，比让电机在重负载下低速“硬扛”更有效。爬坡时，他会选择非常低的挡位，让电机以较高转速缓慢推动车辆上山。虽然速度不快，但这种方式能够显著减轻热负荷。

这也是中置电机相较于轮毂电机的一项优势：它可以利用自行车自身的变速系统，使电机在陡坡上保持更高效的转速区间。瑞安表示，考虑到这只是一台标称功率250瓦的电机，它的表现已经相当出色。

瑞安并不认为太阳能自行车适合所有人。对于每天只骑几英里上下班、回家后即可充电的人来说，在车上安装太阳能系统可能没有太大意义。但在自行车旅行领域，这一理念展现出了更大的潜力。他认为，此次路线虽然山地众多，但如果用于较为平坦的长途旅行，太阳能供电的优势会更加明显。

对瑞安而言，阿尔卑斯赛段的车辆只是一个原型。他已经开始为更具挑战性的目标重新设计系统：参加计划于2028年举行的法国至中国太阳之旅。

目前公布的临时路线全长约1.5万公里，将途经巴尔干半岛、土耳其、高加索、中亚和中国西部，绕过俄罗斯并横渡里海，预计约有40名骑手参加。不过，路线和比赛规则仍可能发生变化。

要完成如此遥远的旅程，车辆必须拥有更大的太阳能采集面积。但瑞安已经排除了简单拓宽现有直立式自行车、再铺满更多电池板的方案。他认为，随着每天骑行距离不断增加，空气动力学性能和骑手舒适度会变得越来越重要。

目前，他正在考虑将货运自行车改造成半躺式、长轴距结构，让骑手坐在原有货运平台前方，并置于更宽大的太阳能顶篷下方。这种设计有望改善空气动力学性能、增加太阳能电池板面积，更重要的是，可以让骑行姿势在连续多日长途骑行中更加舒适。

这将明显偏离第一辆车的简洁路线。瑞安表示，阿尔卑斯版本最吸引他的地方，正是它本质上仍是一辆普通货运自行车，只配备一台250瓦中置电机、一套太阳能充电控制器和200瓦太阳能电池板。它证明了太阳能自行车要实现基本功能，并不一定需要打造一辆结构复杂、外形奇特的专用车辆。

不过，法国至中国的车型必然会更加专业化。瑞安从第一辆简单原型车上获得的经验，也将成为下一辆远程太阳能自行车设计的基础。