新能源汽車造型設計趨勢研究

合肥工業(yè)大學建筑與藝術學院

江海龍 殷曉晨 李呈祥 摘要：結合新能源汽車的時代背景和技術背景，探究未來新能源汽車的設計發(fā)展趨勢。汽車作為工程結構化產品，其造型的設計和工藝、科技、審美以及動力能源類型緊密相關。文章立足當下，把握未來的科技、能源、審美、工藝并以此理解未來新能源汽車的造型設計趨勢。新能源汽車內飾和外飾的設計特點以及未來設計趨勢的預測。汽車作為互聯(lián)網、人工智能、自動駕駛等技術的重要載體其特性也必將被顛覆，性質也將被重新定義。文章站在未來科技特性的基礎上得出了新能源汽車的設計趨勢，因此研究結果對于后續(xù)新能源汽車的設計有著重要的指引作用。

關鍵詞：造型設計汽車互聯(lián)網新能源科技

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（ 2021） 07-0008-03

Abstract： This paper explores the design and development trend of new energyvehicles in the future based on the background of new energy vehicles.As astructured product of engineering ， the shape design of automobile is closely relatedto technology， science and technology， aesthetics and power energy type. Basedon the current situation ， this paper grasps the future technology， energy， aestheticsand technology， and understands the styling and design trend of new energyvehicles in the future.Design characteristics of interior and exterior trim of new energyvehicles and prediction of future design trends.As an important carrier of Internet，artificial intelligence， autonomous driving and other technologies， the characteristicsof the automobile will also be subverted and its nature will be redefined. Based onthe characteristics of future science and technology， this paper draws the designtrend of new energy vehicles. Therefore， the research results have an importantguiding role for the subsequent design of new energy vehicles.

Keywords： Modelling design Vehicle Internet New energy Technology

引言

環(huán)境污染，能源危機，科技的發(fā)展都在主動或被動的推動著汽車產業(yè)的一場由傳統(tǒng)內燃機車向以電動汽車為代表的新能源汽車轉變的變革。新能源汽車必將成為未來人類出行的主要方式，新能源也是未來交通工具主要的動力來源。在這場變革中不僅可以帶動一系列的技術突破，和產業(yè)以及經濟的發(fā)展，尤其電動汽車作為人工智能和自動駕駛的主要終端載體可以極大地促進人工智能和自動駕駛技術的發(fā)展，尤其對于中國這樣一個汽車工業(yè)薄弱的國家來說新一輪科技革命所推動的新能源汽車產業(yè)的崛起可以讓中國在汽車產業(yè)的領域實現(xiàn)彎道超車。同時新能源汽車以節(jié)能、環(huán)保、智能、科技、高效等為標簽。因此對于新能源智能互聯(lián)汽車的設計也應該能夠充分展現(xiàn)新能源汽車的價值和意義用時代線條勾勒出這個新時代的產物，賦予新能源汽車的語義讓其彰顯出節(jié)能、環(huán)保、智能、科技、高效的特性。

一、新能源汽車的發(fā)展

1886年，誕生了世界上第一輛汽車，并開啟了一個行業(yè)新的篇章，[1]在汽車誕生的初期，在內燃機技術不成熟內燃機車實用性不強的背景之下電動汽車曾經歷過一段輝煌的經歷，而后經過內燃機技術的大幅提升，和內燃機車的實用性的大幅提升。與此同時，電動汽車在動力，尤其是在動力電池技術停滯不前的情況下電動汽車逐漸淡出了歷史的舞臺，內燃機車則成為了主流[2]。當今在能源危機和環(huán)境惡化和科學及技術的進步等多種條件的加持之下電動汽車固有的優(yōu)勢正符合當今和未來的趨勢和條件。在這種情況之下近年來電動汽車等新能源汽車又重返歷史的舞臺并逐年成為未來的主流。當下互聯(lián)網技術的發(fā)展，能源結構調整，環(huán)境的治理以及經濟的發(fā)展都在呼喚著新能源汽車產業(yè)的爆發(fā)。并且新時代賦予了新能源汽車新的含義如：環(huán)保、低耗、簡潔、輕量化、科技、智能、網聯(lián)化、共享化等。

二、現(xiàn)代新能源汽車的特點

電動汽車相比于內燃機車無疑更加符合當今和未來科技的發(fā)展方向，電動汽車相比于內燃機車去掉了復雜而又沉重的內燃發(fā)動機取而代之的是小巧輕便的電動機，去除了變速箱模塊和繁雜的傳動裝置極大縮小了汽車驅動模塊的體積和重量使得汽車固有的造型結構被打破，就如同電子元器件微型化之下的電子設備，其功能模塊的微型化使設計師在造型設計上有更多的發(fā)揮空間也使得形式追隨功能的規(guī)律在電子設備微型化的背景之下對電子設備的設計失去了指導的意義[3]。因此電動汽車的結構和造型設計也迎來了汽車設計的新紀元。

新能源汽車減去了大量的機械結構，化繁為簡的是眾多微型的電子元器件和動力電池和電動機，極大提高了汽車的電子化和電氣化程度，在如今互聯(lián)網技術的高度發(fā)達的情況下Al人工智能、無人駕駛、機器人等新興技術得到爆發(fā)性發(fā)展，汽車成了大型移動網絡終端，汽車不僅僅是交通工具也不應該只是滿足人類的出行需求，汽車要更深入的融入到人們的生活中滿足人們的社交需求、媒體需求等[2]。在這些變革之下，電動汽車在造型和內飾的設計上也應該出現(xiàn)相應的變化以符合汽車在功能等特性上的新含義。汽車的造型和內飾應該將互聯(lián)網時代下新能源汽車所具有的節(jié)能環(huán)保、高效便捷、簡潔輕量、科技智能、網聯(lián)化、共享化以及未來感等時代新含義體現(xiàn)出來，從而符合產品內涵符合人類審美和科技的要求。使其真正能夠變成人們新生活方式的載體，承載著人類繼續(xù)向未來奔去。

三、新能源汽車的外飾造型設計

互聯(lián)網下的新能源汽車在車身結構上發(fā)生了很大的變化，功能模塊的小型化使的車身結構有更大的變化空間，隨之對應車身造型上也呈現(xiàn)了更大的設計自由度，除去技術科技進步所帶來的在車身結構和造型上的改變之外在造型設計上還有人為刻意地使造型與傳統(tǒng)內燃機車發(fā)生區(qū)別性的變化，總結起來互聯(lián)網汽車在造型上的改變主要是由車輛功能定義、藝術、社會、機械結構、加工工藝、智能化、電氣化所決定的[4]。以下將這種造型上的改變分解到汽車各部分上，拆分解析汽車各部分的造型變化趨勢。

（一）進氣口設計

進氣口在內燃機車上的主要功能是用來為水箱和發(fā)動機散熱，以及增大進氣量增加發(fā)動機燃燒室進氧量的，新能源汽車主要分為純電動、混動、燃料電池驅動等類型[3]。純電動汽車上進氣口的作用完全喪失，純電動汽車的電池和剎車及輪胎散熱也只是依靠前臉下部較小的進氣口即可。在混動型汽車上雖然也有內燃發(fā)動機但是其功率一般較小，在驅動上也只是起到輔助作用所以對散熱要求相對純粹依靠內燃機驅動的汽車要小很多[5]。在燃料電池驅動汽車上對前進氣口的需求也可忽略不計。所以在功能上的喪失使前進氣口的設計開始變小甚至取消[6]。現(xiàn)階段很多新能源汽車由于考慮到消費者對于傳統(tǒng)汽車的認知慣性還是保留了前進氣口的設計但是進氣口設計的較小并逐漸有縮小和取消的趨勢。例如：特斯拉MODELS在初代車型（如圖1）上仍然保留的進氣口但是在隨后的車型（如圖2）更新上便取消了前進氣口的設計轉而以與LOGO相呼應的黑色飾條去取代進氣口的設計，而在特斯拉MODEL3（如圖3）上則完全取消了進氣口的設計，采用全封閉的前臉設計，這樣不僅增加了車子的整體簡潔感而且起到減小風阻的作用。

失去了功能屬性的進氣口即使出現(xiàn)在未來汽車的造型設計中，那也是以裝飾的元素出現(xiàn)。失去了功能屬性的限制再加之設計和制造手段的提升，進氣口的設計可以盡可能還原設計師的創(chuàng)意。目前新能源汽車的進氣口設計手法通常包括四種：1.保留進氣口造型但進行封閉處理。2.取消進氣口設計，前臉采用全包裹設計，這樣整體性更好，風阻系數(shù)更低。3.減小進氣口的面積，只保留下保險杠處的進氣口以滿足輪胎系統(tǒng)降溫和空氣導流的需求。4.以裝飾圖形模擬進氣口的形態(tài)進行處理。總體上由于進氣口不在作為獨立功能件存在，在后續(xù)的設計中進氣口的設計將和車身前臉的區(qū)分不在明顯，邊界將會模糊，進氣口將會和前臉進行一體化設計，這也是審美和技術趨勢進化的必然結果。

同時新技術的加入也在豐富進氣口的形態(tài)設計，如目前較為前沿的參數(shù)化設計就在逐漸被設計師所采用，如雷克薩斯LX570的進氣隔柵就采用了參數(shù)化設計，通過參數(shù)數(shù)據的調整，軟件系統(tǒng)自動的生成了具有2萬多個型面變化的隔柵立面，其產生的視覺效果也是傳統(tǒng)隔柵所不能比擬的。

（二）輪輞設計

有鏤空的輪輞設計在傳統(tǒng)汽車上可以起到給剎車和輪胎降溫的作用，在新能源汽車上為了節(jié)省動力電池的電量以達到增加續(xù)航里程的目的往往配有動能回收系統(tǒng)使剎車的散熱需求降低，同時有些電動車采用輪邊電機的設計方案所以在輪輞的設計上要做特殊處理。所以新能源汽車的輪輞在功能上不再需要巨大的鏤空設計，同時輪輞設計的更加扁平化和去鏤空化有利于在行駛中減少阻力并且會增加車子的整體性，也使車輪看起來更加簡潔。扁平化、去鏤空化搭配上多色、多材質和視錯覺的設計是新能源車輛的設計趨勢，也使新能源車輛更加符合自身的氣質。

（三）燈光系統(tǒng)設計

傳統(tǒng)的汽車燈光系統(tǒng)由前燈組、后燈組、剎車燈、轉向燈、霧燈構成，主要作用是照明或滿足其他功能性需求。光源基本采用鹵素和氙氣大燈，這兩種光源配套有體積龐大的變壓系統(tǒng)和電路系統(tǒng)，同時還需配備形式較為固定的反光罩和調光器才能夠達到照明的強度要求，因此導致燈光系統(tǒng)體積龐大且形式較為固定。

伴隨照明技術的發(fā)展一批先進的光源技術涌現(xiàn)，如LED、OLED、激光燈源、發(fā)光二極管等新興的照明光源開始運用在車輛照明系統(tǒng)中，它們不僅更加節(jié)能而且具有結構簡單、體積小、形式多變、光照強度高的優(yōu)勢。全新的光源無論是在照明還是在營造氛圍以及裝飾作用上都有很大的潛力可供挖掘。車大燈如同人的眼睛一樣，一雙有神的眼睛能夠讓汽車看起來效果更好。對于電動汽車而言節(jié)能是提升續(xù)航里程的一種辦法，所以LED照明和激光照明這些節(jié)能的照明光源是新能源汽車的不二之選，相比此前的單點光源，由數(shù)量眾多的發(fā)光單元構成的矩陣式燈帶以及燈組在車輛上的運用更加成為趨勢，橫貫車前或車尾的矩陣燈帶輔助以多種色彩增加了車輛的行車安全的同時極大地提升了車輛電氣化特性，同時彰顯行新能源汽車科技、環(huán)保、簡潔、高效、智能的特性。在燈光系統(tǒng)的進化下車輛光源系統(tǒng)將出現(xiàn)以下趨勢：

1.燈組：各種特殊的形態(tài)如簡單的幾何形態(tài)、復雜的組合形態(tài)將成為主流，同時燈組內充滿空間縱深感的布局形式，扁平化的平面布局形式也將成為趨勢。

2.輔助光源：從奧迪推出一字型日間行車燈之后，人們一直在探索輔助燈光的運用。未來幾何狀、條形帶狀、環(huán)形狀、矩陣狀、點陣狀、參數(shù)化放射狀等形態(tài)會被大量運用在輔助光源的設計上。

3.色彩和動態(tài)效果：利用三基色發(fā)光源的混合調配原理，可以實現(xiàn)豐富的顏色效果。更加多元煙熏黑的燈具、具有冰冷科技感的藍色、珍珠白色、紅色等多元化顏色的運用無疑是向人們表明新能源身份的絕佳手段。在智能燈光控制系統(tǒng)下，豐富的顏色配和多變的動態(tài)效果能夠充分挖掘燈光的裝飾屬性。

燈光的進化也讓燈光系統(tǒng)成為營造車內氛圍的工具，汽車氛圍燈成為豪華科技的象征，如奔馳S級汽車推出的氛圍燈光系統(tǒng)，這套系統(tǒng)采用了光纖技術，同時一條光纖中包含了250顆LED發(fā)光源（如圖4），這套氛圍燈光系統(tǒng)對于提升車輛的人文屬性，豪華氣質以及科技氛圍都有著重要作用。

同時多種形式的燈光效果，也讓燈光在人與車之間、車與車之間、駕乘人員與車輛之間的互動形式更加豐富。此時燈光充當人一車之間的信息介質所能夠傳遞的信息更加豐富可控[7]，智能燈控系統(tǒng)結合光源改進了汽車的智能和人文性，如奔馳的F015的概念車，車前臉上集成了燈光矩陣和激光系統(tǒng)在通過燈光變化進行交互的同時激光系統(tǒng)還可以投影出相關信息讓行人更容易理解駕駛者的意圖，如在路口激光可以投影出斑馬線到路面上從而指引行人通行（如圖5）。

（四）車身造型布局設計

汽車造型設計首先要受到車身總布置的限制，車身總布置又會產生所謂的造型硬點，車身覆蓋件的設計則必須要受到造型硬點的約束。這就意味著傳統(tǒng)內燃機車無論何種車型的設計都會受到動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)以及駕乘布局的限制（如圖6）。而車身總布置在過去百年間幾乎沒有發(fā)生大的變化，這就決定了現(xiàn)代汽車的造型在過去百年的時間內也沒有發(fā)生顛覆性的變化。

新能源汽車的總布置同內燃機車的總布置則有了極大不同，碩大的內燃發(fā)動機被輕巧的電動機取代隨之發(fā)動機艙以及進氣隔柵不在被需要，變速箱以及傳動系統(tǒng)在新能源車型上也被取消（如圖6），電控轉向，電子換擋等智能電氣化系統(tǒng)的加入使得方向操控和換擋操作可以以聲控，數(shù)控，手勢等更加多元的方式進行。這一切都極大地減少了車身造型的硬點數(shù)量，車身將不會有嚴格的發(fā)動機艙、后備箱以及駕乘倉之分。隨著汽車的驅動形式、駕控形式、傳動形式的變化，汽車功能部分實現(xiàn)了小型化讓車身設計可以極大地還原設計師的概念創(chuàng)意。

未來車身造型將會由汽車新的角色定位來主導，而不是由車身總布置和內部結構以及駕駛方式來主導。隨著人工智能技術、無人駕駛技術以及車聯(lián)網的加入，汽車更像是一個大型移動互聯(lián)網終端不再僅僅是一個交通工具，汽車的功能更加多元化，功能更加融入人們生活，汽車除了基本的交通需求外將更多的滿足人們媒體、社交、工作以及生活等需求，從而汽車可以和人們的日常生活實現(xiàn)無縫對接和人們生活中的其他設施共同構成一個閉合生態(tài)圈極大提高人們的生活體驗[8]，人們可以將車子打造成一個移動的臥室、一個移動的辦公室甚至移動會客室從而完全顛覆傳統(tǒng)汽車的角色定位。

未來隨著自動駕駛的來臨駕駛位置甚至可以取消，駕乘座椅勢必可以重新布局，在汽車造型上也將打破傳統(tǒng)的兩廂、三廂、單廂的局限以駕乘空間最大化為導向，汽車造型布局也將更多呈現(xiàn)跨界的趨勢。從車身比列來看新能源汽車由于不在需要發(fā)動機艙和明確的尾箱，所以車輛的前懸和后懸將縮短，因此軸距也會變大，同時A柱和C柱也將相應分別向前后移動，對應的前后風擋的角度也會變大，這樣對于空間的利用和降低風阻都是非常有利的。因為影像技術的使用，后視鏡會被攝像頭逐漸取代，同時為了整體性和降低風阻門把手將會趨向于采用隱藏式的設計。例如奔馳的F015概念車（如圖7和圖8）。同時隨著造型硬點的減少，車身結構的多變性，使的汽車外在型面變化更加豐富。更加飽滿流暢的流線型設計的以實現(xiàn)，人文化、科技感、速度感的外形將展現(xiàn)在人們的眼前。

未來新能源汽車的內飾將比外飾更加重要，因為汽車內飾是使用者最直接接觸的部分，駕乘者主要跟內飾進行交互互動，內飾直接承擔著為駕乘者提供服務的任務。并且隨著汽車駕乘空間布局的多樣化和駕乘空間功能型設備的增加使人們更加依賴和重視內飾，首先座椅布局的多樣性將成為趨勢，座椅布局的改變可以直接增加駕乘空間的利用率和使用便利度。互聯(lián)網時代下各種科技的加入使得汽車內飾中大量扁平化、玻璃化、虛擬化的特征涌現(xiàn)，更加智能化的汽車和更多的媒體需求以及大量新增功能促使大量交互需求出現(xiàn)，從而直接促使大尺寸的交互顯示屏遍布駕駛艙，隨之而來各種實體物理按鈕將被各種虛擬操作觸控面板取代，傳統(tǒng)儀表板被顯示屏幕直接取代，中控按鈕被集成在顯示屏上，必要的按鈕也被簡潔的觸控面板取代。原本繁雜的中控內飾造型也被設計的線條更加簡練流暢，不必要的細節(jié)設計也被精簡，各種新型的材料如透明材質、玻璃化材質和輕薄型材質開始使用在內飾設計上[9]，傳統(tǒng)汽車上的內飾濃濃的厚重感會變得更加簡潔輕快流暢。大量燈光系統(tǒng)也會被增加進來，照明系統(tǒng)對于營造氛圍非常有幫助，可以幫助營造出科技感和未來感十足的空間，同時可以使車子變得更加感性，更具有溫度更具有可玩性[1O]。同時燈光系統(tǒng)在人車交互上也有著非常大的作用，燈光系統(tǒng)可以作為駕駛者與汽車和汽車與其他車輛和行人間的信息傳遞介質。未來作為一個各種高新技術加持的移動互聯(lián)網終端扁平化、玻璃化、虛擬化、智能化等人類所夢想的狀態(tài)都會成為汽車發(fā)展的趨勢。

現(xiàn)代互聯(lián)網時代的新能源汽車的發(fā)展從內而外的逐漸都會發(fā)生質的變化，汽車如同手機一樣從按鍵手機到智能機的演變，手機早已經不再是原來單純的通訊工具手機被完全重新定義。汽車同樣作為現(xiàn)代互聯(lián)網、人工智能、自動駕駛等技術新的重要載體其特性也必將被顛覆，并被重新定義。新能源汽車所具有的特性天生就是科技的優(yōu)良載體在各種科技的發(fā)展之下也會走向快速的變革之路，并且演變的道路會更像電子產品。特斯拉汽車的創(chuàng)辦和其產品的火爆一舉打破了傳統(tǒng)汽車廠商保守的路線，現(xiàn)代新能源汽車的崛起不僅僅是在驅動形式和驅動能源上的顛覆，更加重要的是在汽車本質上的改變，就像手機的變革不僅僅是在通訊方式上的改進而是對于手機定義的刷新，現(xiàn)代新能源汽車的崛起是對交通工具的重新定義重新洗牌，汽車從此不再是單純的交通工具其跟人類的關系將發(fā)生徹底性變化，它將全方位地融入到人類生活的閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中，全方位融入到人類生活的各種場景中。所以現(xiàn)代新能源汽車從內而外必將經歷一番變革，汽車造型會隨著交通工具定義的改變而改變，所以現(xiàn)代新能源汽車會和傳統(tǒng)內燃機車逐漸區(qū)分開來變得自成體系。

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