太陽能電動汽車一體化外觀設計要點探究

張聰　許曉云

太陽能裝置和電能系統一體化的汽車是在當前技術條件下解決汽車面臨的資源環境問題的一個很好的解決方案，有助于實現汽車產業的長期可持續發展。本文探究總結太陽能電動汽車的外觀設計要點，以實現太陽能裝置和電動汽車的有機一體化，促進這種清潔新能源形式汽車的推廣和應用。

研究背景

能源危機和環境污染是21世紀各國面臨的兩大難題。而汽車工業與這兩大問題又有著緊密的聯系。汽車對人類社會有著巨大的影響。作為能源的重要消耗者和環境污染的大戶，實現清潔能源汽車的開發和推廣對人類社會的可持續發展具有重大意義。

當前電動汽車發展迅速，很多地方開始建造充電站等輔助設施。然而，電能并非嚴格意義上的清潔能源，只能在一定程度上降低資源環境的壓力。太陽能作為清潔能源很早就進入汽車領域，但由于光電轉換技術的限制難以使用于日常生活。

太陽能電動汽車可以很好地利用兩種能源的優勢，在當前電動汽車輔助設施的基礎上可以保證汽車的正常使用，通過太陽能的加入進一步降低電動汽車對能源的消耗和對環境的污染。

太陽能電動汽車的設計要點探究

作為一種新型的交通工具，太陽能電動汽車與傳統的汽車在功能結構等方面都有很大的差別，它相較傳統汽車增加了太陽能電池板，蓄電池等新的結構，減少了內燃機，離合器，變速箱等零部件，其設計不能再照搬傳統汽車的設計原則，以下是對太陽能電動汽車設計要點的總結。

1.整體有機的一體化設計

在太陽能電動汽車的設計中如果僅僅將太陽能裝置和電動汽車的各個部分作為單獨的個體進行設計，最后進行疊加，那么各個單獨部分即使做到了最優化的設計，其整體也會因各部件之間的不協調而難稱合格的設計，甚至在美觀，功能，安全等各個設計要素之間還會出現矛盾，使設計難以取舍。

太陽能裝置與電動汽車一體化不是太陽能裝置與電動汽車的簡單疊加，而是汽車從開始設計時就將太陽能系統包含的所有內容作為汽車不可或缺的設計元素加以考慮，二者有機結合，太陽能裝置成為電動汽車的一部分。

2.符合太陽能特點的效率優化設計

太陽能是一種稀薄，隨機的資源，并且太陽能光電轉換技術并不成熟，光電轉換效率只有20%左右，這就導致太陽能提供的能源非常有限，這也是當前太陽能電動汽車發展面臨的主要問題。

雖然電動汽車也是一種比較節能環保的交通方式，但是我們更希望能夠增加太陽能資源——這種更清潔的能源在汽車中的使用。因此太陽能電動汽車的設計要使車輛盡可能多的使用太陽能，例如，利用太陽能電池的發電特性，在設計中增加一些機械裝置，通過抽拉、翻轉、折疊等形式增加太陽能電池板的面積，讓太陽能電池板處于最佳的照射角度。

空氣阻力是是決定汽車性能和能源使用效率的重要因素，空氣阻力是由車輛的外形設計決定的。太陽能電動汽車的內部結構決定其外觀形式和傳統汽車會有不同，傳統汽車采用的降低空氣阻力的方式——如車頭圓潤車身緩坡的造型，安裝尾翼等方法——在太陽能電動汽車的設計中可以借鑒采用，傳統汽車不能解決的空氣阻力問題可以在新的形式中繼續嘗試探究。

3.展現太陽能電動汽車的視覺特色和綠色美學追求

汽車的美觀性是促進汽車推廣的重要因素，太陽能電動汽車在結構上與傳統汽車有很大的差別，汽車造型的比例、型面都會有新的變化，這就要求太陽能電動汽車要有能夠吸引消費者的視覺特色。設計師可以不拘泥于現狀，設計出全新比例的汽車造型，根據不同人群進行有針對性的外觀設計。但在色彩、線條、造型等方面都要緊扣綠色設計理念和一體化設計要求，并進一步對這種新能源形式的汽車美學進行探究。

4.具有前瞻性的綠色可持續設計

設計中我們要堅持可持續的設計原則，首先，汽車的材料要易于回收循環，其次，產品要易于回收再利用，第三，設計中還要為太陽能電動汽車的改造留出設計的提前量，零件和裝置可拆卸、更換、升級。將來在不更換整車的前提下同樣可以使用更先進的技術，避免產品更新換代帶來的資源浪費和污染。但這并不簡單，在采用模塊設計，可拆卸設計等設計方法的同時，還需要設計師與相關技術人員共同合作溝通，把握太陽能技術發展的方向，找準可升級的點，才能使可持續的設計達到目的，可行、有效。

5.符合社會發展現狀的安全性考慮

相較于傳統汽車，太陽能電動汽車在車身外部增加了相應的光伏裝置，所以設計中應考慮太陽能裝置在車頂或車身其它位置安裝的穩固性，裝置對車身荷載的影響，以及太陽能電池板自身抗風、抗冰雹沖擊能力等工程問題。針對當前的交通設施狀況，還要注意行車安全等交通問題。

總結

太陽能電動汽車是在當前技術條件下解決汽車面臨的資源環境問題的一個很好的解決方案，有助于實現汽車產業的長期可持續發展。以上五條設計原則，太陽能美學探究有助于推廣應用，效率優化設計增加產品的實用性，前瞻性的可持續設計進一步強調綠色節能的設計理念，相關的安全考慮提高產品的可靠性，整體有機地一體化設計有助于整合各設計元素以實現最優化的設計方案。

（作者單位：河北工業大學）

作者簡介：張聰（1990—），男，漢族，河北邢臺市人，碩士，研究方向：產品設計工程；

許曉云（1960—），女，漢族，天津市人，教授，研究方向：產品設計及理論。

指導教師：許曉云