個(gè)人電動(dòng)交通工具的工業(yè)設(shè)計(jì)研究

王謙

（河南工業(yè)大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院， 河南 鄭州 450001）

個(gè)人電動(dòng)交通工具的工業(yè)設(shè)計(jì)研究

王謙

（河南工業(yè)大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院， 河南 鄭州 450001）

隨著人類工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，人類對(duì)于自然資源的開(kāi)發(fā)與利用的程度也不斷加深，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的重大問(wèn)題.以電動(dòng)自行車為代表的個(gè)人電動(dòng)交通工具，具有節(jié)能降耗、使用壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能源獲取途徑廣泛等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被社會(huì)所廣泛關(guān)注.本文闡述了我國(guó)個(gè)人電動(dòng)交通工具的發(fā)展歷程，分析電動(dòng)交通工具與燃油類交通工具的差異，論述了個(gè)人電動(dòng)交通工具的工業(yè)設(shè)計(jì)理念，最后以實(shí)例分析了個(gè)人電動(dòng)交通工具的優(yōu)勢(shì).

個(gè)人電動(dòng)交通工具；電動(dòng)自行車；工業(yè)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人類生活品質(zhì)的同時(shí)，也存在著一定的隱患：過(guò)度開(kāi)發(fā)資源，面臨著資源耗竭；環(huán)保意識(shí)差，環(huán)境受到嚴(yán)重污染；過(guò)于關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益，不顧道德的約束等等，這些不和諧因素始終充斥著人類發(fā)展的整個(gè)過(guò)程.于是我們提出了“綠色設(shè)計(jì)”、“環(huán)保設(shè)計(jì)”、“人性化設(shè)計(jì)”等工業(yè)設(shè)計(jì)理念.個(gè)人電動(dòng)交通工具是以電能為驅(qū)動(dòng)能源的交通工具，它具有方便、快捷、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，并一直被社會(huì)所關(guān)注.本文重點(diǎn)討論以電動(dòng)自行車為代表的個(gè)人電動(dòng)交通工具的工業(yè)設(shè)計(jì)，以期為個(gè)人電動(dòng)交通工具的發(fā)展提供一些借鑒.

1 我國(guó)個(gè)人電動(dòng)交通工具的發(fā)展歷程

世界上第一輛自行車是由法國(guó)人在 815年制造的，此后又經(jīng)歷了上百年的改進(jìn)之后，才發(fā)展成為今天的樣子.世界上第一輛電動(dòng)自行車是由 Thomas Davenport于 1834年制造的，這一款三輪電動(dòng)車是依靠不可充電干電池來(lái)驅(qū)動(dòng)的，行駛一段距離之后，便需要更換電池，由于使用不便，并未推廣.世界上第一輛可充電的電動(dòng)車是由 Gustave Trouve在 1881年發(fā)明的，該款電動(dòng)三輪車以鉛酸電池為動(dòng)力，既可以反復(fù)充電，又不會(huì)排出難聞的汽油味，噪音也很低，唯一的缺點(diǎn)就是速度太慢.但電動(dòng)交通工具的巨大優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)初見(jiàn)端倪.

我國(guó)電動(dòng)自行車的發(fā)展起步較晚，大約是在上個(gè)世紀(jì)90年代才開(kāi)始.雖然起步較晚，但是由于我國(guó)擁有強(qiáng)大的機(jī)械制造能力，因此電動(dòng)自行車在我國(guó)的發(fā)展極為迅速.我國(guó)的電動(dòng)自行車的構(gòu)造是在自行車的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，雖然經(jīng)過(guò)了二十多年的發(fā)展，但由于我國(guó)機(jī)械制造缺乏創(chuàng)新意識(shí)，目前電動(dòng)自行車同質(zhì)化嚴(yán)重，迫切需要我們尋找突破口，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力.

一款產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的初衷都是為了滿足人們的某一項(xiàng)需求，電動(dòng)自行車也不例外，人們的需求是隨著時(shí)代的發(fā)展而發(fā)展的，可以說(shuō)人的需求是永無(wú)止境的，因此，電動(dòng)自行車的工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展，也應(yīng)該是永無(wú)止境的.電動(dòng)自行車的工業(yè)設(shè)計(jì)必須要把握住人的實(shí)際需求與審美需求，這樣設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品才能夠打動(dòng)人心，才能夠擁有廣闊的市場(chǎng).

2 電動(dòng)交通工具與傳統(tǒng)燃油交通工具對(duì)比分析

我國(guó)是電動(dòng)交通工具的生產(chǎn)大國(guó)，也是電動(dòng)交通工具的使用大國(guó).電動(dòng)交通工具之所以被社會(huì)所津津樂(lè)道，是因?yàn)樗c傳統(tǒng)燃油交通工具相比擁有著自己特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)從某些層面上來(lái)講又是其最大的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為：

一是傳統(tǒng)的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包括活塞、連桿、曲軸等部件，而且燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在制動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)爆炸進(jìn)而產(chǎn)生高壓、高溫，因此燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)上必須要具有很強(qiáng)的安全性與密封性.與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電機(jī)只有一個(gè)制動(dòng)部件，而且制動(dòng)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生高壓、高溫，所以電機(jī)在理論上擁有更長(zhǎng)的使用壽命.

二是燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)同樣比較復(fù)雜，而且在傳動(dòng)的過(guò)程中，大量的能源被消耗，從而造成了能源的浪費(fèi).電機(jī)則可以直接安裝在車輪中，不需要復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，而且調(diào)節(jié)速度時(shí)，也不需要使用復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)，從而簡(jiǎn)化了交通工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，重量也大大降低.

三是以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的車輛，其能量傳送依靠的是剛性傳動(dòng)裝置，即使用聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸進(jìn)行傳送的，而以電機(jī)為基礎(chǔ)的車輛，其能量傳送依靠的是柔性傳動(dòng)裝置，即電線進(jìn)行傳送的，因此，電動(dòng)車的部件設(shè)置更為靈活，其外觀設(shè)計(jì)更為靈活多樣.

四是電動(dòng)交通工具在行駛的過(guò)程中，可以利用特殊裝置實(shí)現(xiàn)能量回收利用.比如在下坡時(shí)，就可以利用特殊裝置對(duì)電池進(jìn)行反充電，一方面能夠節(jié)省電能，另一方面也使續(xù)行里程大大增加.而且電動(dòng)交通工具的剎車不用制動(dòng)力，駕駛更為舒適，剎車壽命也大大增強(qiáng).

五是燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的能量來(lái)源比較單一，主要來(lái)自于原油，而電動(dòng)交通工具的能量則可以來(lái)自于多個(gè)途徑，比如風(fēng)能、潮汐能、水利發(fā)電以及太陽(yáng)能等等，而且大部分都是可再生能源，因此，電動(dòng)交通工具更為環(huán)保，而且這一特點(diǎn)同樣對(duì)未來(lái)電動(dòng)交通工具的中途充電、能源更換等設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響，也使人們對(duì)未來(lái)的電動(dòng)交通工具更加期待.

3 個(gè)人電動(dòng)交通工具的工業(yè)設(shè)計(jì)理念

工業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)針對(duì)適合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)用物品而展開(kāi)的一系列綜合的創(chuàng)造性的活動(dòng)，它通過(guò)復(fù)雜的設(shè)計(jì)將構(gòu)成物品的科技、功能、狀態(tài)、色彩以及裝飾等元素整合在一起，從而創(chuàng)造出能夠服務(wù)于人類的產(chǎn)品.其中科技、功能以及審美是工業(yè)設(shè)計(jì)必須要具備的核心要素，而這些要素的和諧性、統(tǒng)一性能是體現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)水平的重要指標(biāo).

在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，我國(guó)電動(dòng)交通工具的設(shè)計(jì)理念還不夠成熟，設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往是將上述的幾大要素分割開(kāi)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì).通常進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先由技術(shù)人員對(duì)電動(dòng)交通工具的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再交由外形設(shè)計(jì)人員對(duì)其進(jìn)行美工處理.這種看似分工合理的設(shè)計(jì)流程，實(shí)際上已經(jīng)破壞了產(chǎn)品的整體性，使產(chǎn)品的審美與技術(shù)相分離.現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)，要求一名合格的工業(yè)設(shè)計(jì)師必須要具備較強(qiáng)的視覺(jué)感受知識(shí)，他們可以從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與外形兩方面入手，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方位的把握.他們會(huì)從設(shè)計(jì)之初，就能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)元素與裝飾元素全部納入其思考體系之中，從而設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品同時(shí)具有功能價(jià)值與藝術(shù)價(jià)值.隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的生存環(huán)境，環(huán)保意識(shí)日漸覺(jué)醒.在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，也越來(lái)越重視產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響.于是“人——機(jī)——環(huán)境”這種設(shè)計(jì)理念已經(jīng)被廣泛運(yùn)用，也成為了工業(yè)設(shè)計(jì)理念發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志.在這一理念指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出的個(gè)人電動(dòng)交通工具，朝著輕量化的方向發(fā)展，在減少環(huán)境污染的同時(shí)，也使能源的利用更加充分.

但電動(dòng)交通工具并不是完美無(wú)缺的，它也同樣存在著污染問(wèn)題，即鉛酸電池的污染問(wèn)題.而且在短時(shí)間之內(nèi)我們還不能找到鉛酸電池的替代品，這就意味著在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，鉛酸電池仍舊是作為電動(dòng)自行車的動(dòng)力來(lái)源而存在.除此之外，國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車工業(yè)設(shè)計(jì)方面還存在的一個(gè)重大問(wèn)題就是“摩托化”的傾向太過(guò)嚴(yán)重，這也從一個(gè)側(cè)面反應(yīng)出了國(guó)內(nèi)在個(gè)人電動(dòng)交通工具工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新意識(shí)的匱乏.當(dāng)然，如果將模仿摩托車而生產(chǎn)的電動(dòng)自行車作為一個(gè)款式而存在也無(wú)可厚非，但是為了迎合消費(fèi)者而故意將電動(dòng)自行車做得越來(lái)越大、越來(lái)越重，成為摩托車翻版，這顯然不是個(gè)人電動(dòng)交通工具應(yīng)該走的道路.而且如果電動(dòng)自行車過(guò)重，體積過(guò)大，那么其阻力與能耗也會(huì)相應(yīng)的增加，這對(duì)于本已經(jīng)有限的電池容量來(lái)講，勢(shì)必會(huì)造成續(xù)駛里程的減少，與此同時(shí)，質(zhì)量越大的電動(dòng)車，其起步時(shí)所需要的扭矩與電流也越大，這必然會(huì)降低電池的使用壽命.許多電能在這過(guò)程中，被大量損耗，一方面造成了浪費(fèi)，另一方面頻繁更換鉛酸電池，也會(huì)增加環(huán)境污染.

在電動(dòng)自行車工業(yè)設(shè)計(jì)模式層面，目前，電動(dòng)自行車無(wú)論是在科技含量，還是在制造工藝上都不如燃油機(jī)車成熟，但是從某些層面上來(lái)講，工業(yè)設(shè)計(jì)的模式是相通的，我們可以在借鑒燃油機(jī)車工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合個(gè)人電動(dòng)交通工具的特點(diǎn)，就能夠滿足初級(jí)生產(chǎn)的需要了.比如在模型制作方面，可以分為快速成型模型、塑料模型以及油泥模型等等，這是工業(yè)設(shè)計(jì)的重要手段之一，其中油泥模型已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于摩托車與汽車工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，我們就在對(duì)個(gè)人電動(dòng)交通工具進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，就可以將其借鑒過(guò)來(lái).除此之外，現(xiàn)階段的工業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)普遍使用 CAD，對(duì)于個(gè)人電動(dòng)交通工具來(lái)講，模型制作雖然是好方法，但對(duì)于個(gè)人電動(dòng)交通工具的生產(chǎn)來(lái)講，并非是必不可少，所以我們可以將這一步省去.在國(guó)外，有很多企業(yè)使用 CAD建模替代實(shí)體建模，但其前提是 CAD設(shè)計(jì)非常成熟，而就我國(guó)的 CAD軟件開(kāi)發(fā)水平來(lái)講，還不能勝任這一工作.總之，個(gè)人電動(dòng)交通工具的工業(yè)設(shè)計(jì)，其理念必須與時(shí)代同步，其模式可以借鑒，但不能抄襲，如此才能創(chuàng)造出體現(xiàn)時(shí)代精神的產(chǎn)品.

4 案例分析

4.1 賽格威思維車

美國(guó)發(fā)明家 Dean Kamen于 2001年設(shè)計(jì)出一款個(gè)人電動(dòng)交通工具，稱之為賽格威思維車，該車最大的特點(diǎn)就是擁有自我平衡能力.這種自我平衡能力是依靠固態(tài)陀螺儀與高速 CPU來(lái)完成的.駕駛者依靠身體的姿勢(shì)來(lái)對(duì)賽格威思維車進(jìn)行控制，當(dāng)人的身體向前傾斜時(shí)，賽格威思維車便前行；當(dāng)人的身體向后傾斜時(shí)，賽格威思維車便向后運(yùn)行.運(yùn)行的速度則是依靠駕駛者傾斜的程度進(jìn)行控制的，即傾斜程度越大，速度就越快.而在充電設(shè)計(jì)上，采用了下坡時(shí)，能夠?qū)﹄姵胤聪虺潆姷脑O(shè)計(jì)，使這款車更具環(huán)保價(jià)值.

4.2 新型兩輪雙座電動(dòng)車

2009年通用汽車與 Segway公司發(fā)布了一款新型兩輪雙座電動(dòng)車，該款電動(dòng)車的造型十分獨(dú)特，只要被人看到，人就很難將目光從這款電動(dòng)車上移開(kāi).除此之外，這款電動(dòng)車還集合了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、車對(duì)車信息交流、全電力驅(qū)動(dòng)以及自動(dòng)駕駛與停車等多項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、舒適、零排放.該電動(dòng)力最高時(shí)速為 56千米 /小時(shí)，充滿電之后能夠行駛 56公里，可以滿足人們的日常所需.

4.3 Uni-Cub

Uni-Cub是 2012年，由本田公司開(kāi)發(fā)的一種個(gè)人代步工具，由于其外形像不倒翁，因此這款電動(dòng)車又被稱為——電動(dòng)不倒翁.該款電動(dòng)車采用的是電力驅(qū)動(dòng)，控制方式同樣是采用移動(dòng)身體的方式進(jìn)行操控的，即身體重心前移時(shí)，電動(dòng)車向前移動(dòng)，身體重心后移時(shí)，車子向后移動(dòng).駕駛者在乘坐過(guò)程中，由于需要前后晃動(dòng)來(lái)控制車子，其形像也猶如不倒翁一樣.Uni-Cub最高時(shí)速為 6千米 /小時(shí)，續(xù)航里程為 6千米，從這組數(shù)字中我們可以看出，該款電動(dòng)車是不適合遠(yuǎn)距離駕駛的，所以它主要被應(yīng)用于博物館、科技館等等，成為游客的代步工具，緩解游客的疲勞.

5 結(jié)論

綜上所述，雖然現(xiàn)階段電動(dòng)車在技術(shù)含量、工業(yè)設(shè)計(jì)等方面，還不如燃油發(fā)動(dòng)汽車成熟，但是電動(dòng)車以其環(huán)保節(jié)能、使用壽命長(zhǎng)、能源獲取途徑廣泛等優(yōu)勢(shì)，受到了世界范圍內(nèi)的關(guān)注.相信隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，以人為本的個(gè)人電動(dòng)交通工具在工業(yè)設(shè)計(jì)與科技含量方面必然會(huì)日趨成熟，個(gè)人電動(dòng)交通工具的發(fā)展也必將進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段.

〔1〕姬瑞海，俞榮標(biāo).輕型電動(dòng)車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路[J].包裝工程，2008(08).

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〔3〕許翰銳，李敏.電動(dòng)車:從交通工具到交通方式設(shè)計(jì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2007(03).

〔4〕劉華東，肖兵.電動(dòng)車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)(專業(yè)版)，2007(07).

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TB472

A

1673-260X（2014）08-0032-02