基于技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的微型電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)研究

鄧昭 朱慶彬

關(guān)鍵詞：交通擁堵 電動(dòng)技術(shù) 汽車設(shè)計(jì) 馬斯洛需求 微型汽車

引言

由于全球性的能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，研究與開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保、節(jié)能低碳減排的新一代電動(dòng)汽車已經(jīng)成為解決這一問(wèn)題的重要途徑之一。同時(shí)在城市里交通擁堵、停車難等問(wèn)題的出現(xiàn)使人們開(kāi)始更多的青睞小型或微型汽車，微型電動(dòng)汽車開(kāi)始大范圍的推廣，因其體積小、易操作、能耗低、靈活便捷、可以在滿足人們?nèi)粘３鲂写降幕A(chǔ)上有效地緩解交通擁堵和停車難的問(wèn)題，由于微型電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式和車輛布置有別于傳統(tǒng)的燃油汽車，不必須復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此在車輛造型設(shè)計(jì)方面還有很大的空間。

目前，湖南大學(xué)趙丹華[1]認(rèn)為汽車的車身本質(zhì)上就是一個(gè)由美學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)這些多學(xué)科共同制約束的綜合設(shè)計(jì)結(jié)果。廣州美術(shù)學(xué)院李勇[2]認(rèn)為新能源汽車的優(yōu)點(diǎn)在于它的車身和結(jié)構(gòu)得到了很大的簡(jiǎn)化，使純電動(dòng)汽車產(chǎn)品外飾造型更具有感性和自由，純電動(dòng)汽車將其與傳統(tǒng)的燃油車相比，展現(xiàn)出更加多元化的外觀和造型設(shè)計(jì);西南交通大學(xué)秦凱琦[3]認(rèn)為，微型電動(dòng)汽車因其具有體積小、容易操縱、無(wú)污染、低能源、靈活便捷，能有效地緩解交通擁擠和停車?yán)щy的問(wèn)題。故此針對(duì)電動(dòng)汽車的技術(shù)特征及用戶需求，對(duì)比市面現(xiàn)有微型電動(dòng)汽車案例，結(jié)合用戶使用情景，設(shè)計(jì)出一款城市微型電動(dòng)汽車，并對(duì)其進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。

一、國(guó)內(nèi)微型電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)作為目前世界上汽車保有量最大的國(guó)家，其幅員遼闊，交通發(fā)達(dá)，城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，汽車作為城市里主要的交通工具，其優(yōu)勢(shì)在于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的運(yùn)輸方式，提高了工作效率，城市的發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的矛盾逐漸增加，城市交通擁堵導(dǎo)致交通壓力增大，人們對(duì)微型電動(dòng)交通工具的需求也逐漸增加，當(dāng)下年輕人逐漸成為汽車消費(fèi)的主力軍。

據(jù)了解，從100萬(wàn)輛電動(dòng)汽車發(fā)展到200萬(wàn)輛電動(dòng)汽車使用了5年，從200萬(wàn)輛電動(dòng)汽車發(fā)展到300萬(wàn)輛僅使用了兩年半的時(shí)間。然而車位建造的速度遠(yuǎn)小于汽車需求的增長(zhǎng)。目前在我國(guó)的電動(dòng)汽車市場(chǎng)上，政府出臺(tái)了許多新能源汽車相關(guān)政策，我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)生產(chǎn)量和數(shù)量逐年上漲，如見(jiàn)表1。

2020年微型電動(dòng)汽車保有量達(dá)到30萬(wàn)輛，在純電動(dòng)汽車市場(chǎng)比例占40%，成為新能源乘用車市場(chǎng)的支柱。

微型汽車特指的是A00級(jí)緊湊車型，其軸距一般為2米～2.2米之間，發(fā)動(dòng)機(jī)的總排量一般規(guī)定為甚至小于或超過(guò)等于1升。微型電動(dòng)汽車整體造型重點(diǎn)組成不部分如：前臉造型、尾部造型、前后翼子板組合、散熱器格柵、尾燈組合、a柱、擋泥板、車身標(biāo)志及裙板。汽車是復(fù)雜產(chǎn)品，由很多的器件組成，但從外觀上看，前臉造型、側(cè)面造型和尾部造型等設(shè)計(jì)將對(duì)整車造型產(chǎn)生非常重要的影響，本文主要針對(duì)車身的正面造型、側(cè)面造型、尾部造型三個(gè)方面確認(rèn)車身的造型風(fēng)格。

二、技術(shù)對(duì)微型電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)的影響分析

（一）驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)汽車造型的影響

不同汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)部布置會(huì)直接影響軸距、總長(zhǎng)度和前后車輪懸掛等產(chǎn)生改變，從而直接影響和關(guān)系到汽車的整車車身比例和整體造型。電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置方式主要有：傳統(tǒng)的中央電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置方式、輪轂發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)分散式驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)等。

1.中央電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)：由于電機(jī)主要由電動(dòng)引擎和傳動(dòng)系統(tǒng)組成，電機(jī)的布置可以是前置或后置，因此可以給車內(nèi)空間提供更多的空間，這就為外造型設(shè)計(jì)提供了更大的設(shè)計(jì)方向，所以電動(dòng)汽車的外形設(shè)計(jì)也會(huì)更豐富。

2.輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)：輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要原理是把四臺(tái)輪轂電機(jī)集中放置到四個(gè)角的車輪上，這種設(shè)備的控制方式普遍應(yīng)用在四角式的電動(dòng)汽車上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)引擎和車輪導(dǎo)線系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)控制四個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)和車輪的垂直轉(zhuǎn)動(dòng)和反向行駛，操作控制靈活簡(jiǎn)便。

3.電池分布技術(shù)：電池的形狀也會(huì)對(duì)其車身造型造成影響，電池的形狀也是有大有小的，它們可以按照不同的車體進(jìn)行多樣化的布置。靈活多變的蓄電池設(shè)備安置給電動(dòng)車輛創(chuàng)造了一個(gè)更加寬敞的內(nèi)部和外部空間，如圖1。

（二）人機(jī)工程學(xué)對(duì)微型電動(dòng)汽車造型的影響分析

在電動(dòng)汽車的造型設(shè)計(jì)中，人機(jī)工程學(xué)作為一門研究駕駛者與汽車之間相互關(guān)系的學(xué)科，為改善乘坐環(huán)境，提供良好的乘坐條件和體驗(yàn)，保證人身健康安全，研究了人、車、環(huán)境之間的關(guān)系，優(yōu)化整車的舒適性。從人機(jī)工程這一角度出發(fā)，對(duì)操縱系統(tǒng)、駕駛視野、兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.操縱系統(tǒng)中的人機(jī)工程分析：操縱系統(tǒng)是一種機(jī)械系統(tǒng)，如對(duì)方向盤、腳踏、杠桿、扭力的操作，這些都是駕駛者在使用中觸摸的東西。操作裝置必須為駕駛者提供方便和安全。在對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮對(duì)于人體尺度、心智和生理能力的影響。由于微型電動(dòng)汽車的體積較小，操作系統(tǒng)也會(huì)受到影響。需要準(zhǔn)確掌握身體的尺寸、舒適駕駛姿態(tài)下的生理和運(yùn)動(dòng)角度、上下肢的活動(dòng)區(qū)域，并且要充分地考慮到最大，最小的運(yùn)動(dòng)區(qū)域和角度，如圖2、3。

2.駕駛視野中的人機(jī)工程分析：良好的駕駛視野能夠提供給司機(jī)準(zhǔn)確的道路信息輔助司機(jī)安全駕駛，駕駛視野標(biāo)準(zhǔn)是由前美國(guó)電動(dòng)汽車工程師協(xié)會(huì)（sae）規(guī)定的百分之五十分位的雙目在眼球中橢圓點(diǎn)的位置，用來(lái)幫助確定電動(dòng)車輛的最佳駕駛視野以及駕駛相關(guān)零配件的具體尺寸，確定最佳駕駛雙目的眼球中橢圓點(diǎn)的位置，在此前本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定基礎(chǔ)上對(duì)電動(dòng)車輛車身進(jìn)行了造型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以給汽車駕駛者提供能夠充分提供開(kāi)闊的汽車駕駛感覺(jué)視野與良好的乘坐視覺(jué)感受，如圖4。

三、微型電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

（一）現(xiàn)有微型電動(dòng)汽車造型樣本分析

本文選取八組微型電動(dòng)汽車樣本作為研究對(duì)象，主要以車輛造型的線性來(lái)加以剖析，如圖5

（二）微電動(dòng)汽車車身整體造型設(shè)計(jì)分析

根據(jù)現(xiàn)代汽車車身造型的整體結(jié)構(gòu)形態(tài)及車身零部件整體結(jié)構(gòu)可以將其劃分為前圍、側(cè)圍、后圍及頂，即三圍一頂。

1.前臉造型設(shè)計(jì)分析：前臉的整體造型風(fēng)格設(shè)計(jì)在小型純電動(dòng)汽車的車身造型和設(shè)計(jì)風(fēng)格中起到了重要角色，汽車作為影響人們的情緒和思想載體，是設(shè)計(jì)師通過(guò)對(duì)人或者動(dòng)物情緒給予其前臉造型的變化，如表3中所示，我們根據(jù)前臉主要造型風(fēng)格來(lái)提取“Keydesign line”進(jìn)行分析和對(duì)比。

從表格中分析，在前臉的設(shè)計(jì)中應(yīng)該把握以下幾點(diǎn)：

（1）前臉的造型風(fēng)格需與車身整體造型風(fēng)格相一致。

（2）在前臉的造型設(shè)計(jì)中多采用擬人化設(shè)計(jì)，線條上采用幾何造型，使整體風(fēng)格簡(jiǎn)潔，或具有運(yùn)動(dòng)激進(jìn)感，或展現(xiàn)圓潤(rùn)飽滿感，這樣可以使得整體造型更生動(dòng)，設(shè)計(jì)元素更加前衛(wèi)。

2.側(cè)圍造型設(shè)計(jì)分析：側(cè)圍造型的設(shè)計(jì)對(duì)整車的外觀設(shè)計(jì)尤為重要，其側(cè)圍造型與特征線可以充分體現(xiàn)出電動(dòng)車的整體風(fēng)格設(shè)計(jì)特點(diǎn)與外觀體量，見(jiàn)表3中所示的是純電動(dòng)汽車側(cè)圍的主要設(shè)計(jì)類型與路線，如圖6。

微型電動(dòng)汽車的側(cè)圍造型設(shè)計(jì)主要以車窗輪廓線和腰線為主，由上表可以看出車窗輪廓線基本分為兩種：一種是連貫的車窗輪廓線一種是在C柱做部分的熏黑處理達(dá)到懸浮式車頂?shù)囊曈X(jué)效果。

而汽車的腰線設(shè)計(jì)則表達(dá)的是整車給人的第一視覺(jué)感受，根據(jù)上表的對(duì)比分析微型電動(dòng)汽車的腰線基本分為三種：（1）前高后低的側(cè)身腰線造成了整車造型具有前進(jìn)的視覺(jué)感受，也符合汽車作為快速移動(dòng)產(chǎn)品的產(chǎn)品語(yǔ)義。（2）柔和的腰線會(huì)使整車側(cè)身造型顯得更加圓潤(rùn)，比較適合造型可愛(ài)的電動(dòng)汽車。（3）具有明顯轉(zhuǎn)折的腰線可以顯得整車造型更加具有運(yùn)動(dòng)感，使整個(gè)側(cè)圍顯得層次分明。

3.尾部造型設(shè)計(jì)分析：尾部造型從后備箱大小、開(kāi)啟方式、形態(tài)等出發(fā)，影響著整輛汽車的實(shí)際使用功能和空間，而且也會(huì)對(duì)于整輛汽車的造型樣式及其特點(diǎn)起到?jīng)Q策作用。

微型純電動(dòng)車尾部造型的設(shè)計(jì)原則主要有兩點(diǎn)：（1）充分考慮到與整個(gè)汽車尾部造型樣式的協(xié)調(diào)統(tǒng)一（2）尾部可以選擇多種后備箱敞篷門打開(kāi)的方式，增加了車內(nèi)空間的利用;如圖6所示MINIclubman采用了對(duì)開(kāi)的開(kāi)門方式，在保持后備箱的功能空間上增加了便捷性，同時(shí)尾部的特征線也應(yīng)該與側(cè)面特征線有呼應(yīng)關(guān)系，如圖7。

四、馬斯洛需求分析

在對(duì)需求的基礎(chǔ)進(jìn)行理論探索和研究，美國(guó)著名的心理學(xué)家馬斯洛把人的需求劃分為五個(gè)維度，分別稱之為：生理性需求、安全性需求、社會(huì)性需求、自我發(fā)展性需求和自我實(shí)現(xiàn)性需求。用戶選擇微型電動(dòng)汽車，是首先必須滿足基本的出行要求，電動(dòng)汽車應(yīng)該被視為安全、快速的出行代步方式，給廣大用戶提供了更多的生活和工作便捷。并且，在日常出行的過(guò)程中，年輕人們往往都會(huì)對(duì)于電動(dòng)汽車有不同的需求，比如說(shuō)對(duì)于功能性的使用都會(huì)帶來(lái)良好的感受，對(duì)于汽車整體外形的別致新鮮需求;對(duì)于乘坐安全舒適性的要求等，如表4所示為用戶的各個(gè)方面需求進(jìn)行了分析，如圖8。

五、用戶調(diào)研及車型參數(shù)分析

1.用戶調(diào)研：本人設(shè)計(jì)了一份關(guān)于微型智能電動(dòng)汽車意向調(diào)查問(wèn)卷，經(jīng)過(guò)對(duì)調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果的匯總分析，可以得出以下結(jié)論：（1）在調(diào)研人群中，21-30歲的人群占比92%，這一人群為當(dāng)代社會(huì)中的年輕人群體，這一類人群也作為本文設(shè)計(jì)實(shí)踐的主要用戶群體。（2）被調(diào)研的人群有72%對(duì)新能源汽車持開(kāi)放態(tài)度，并且對(duì)新能源汽車的購(gòu)買欲望也十分強(qiáng)這說(shuō)明電動(dòng)汽車比較受用戶的歡迎。（3）對(duì)被調(diào)查者駕駛電動(dòng)汽車的出行及用途研究調(diào)研得出，出行時(shí)間小于0.5h的占40%，上下班通行、購(gòu)物的人數(shù)較多，占總?cè)藬?shù)的56%，說(shuō)明用戶的出行距離一般為短途出行，出行范圍大概為市內(nèi)和城市周邊的衛(wèi)星城。（4）為了了解用戶對(duì)與微型電動(dòng)汽車的造型需求，設(shè)立了外觀造型風(fēng)格傾向性調(diào)研分析，其中科技占比70%，其次是靈動(dòng)與運(yùn)動(dòng)感，這也為后期設(shè)計(jì)時(shí)間提供了相關(guān)參考，以更好地滿足用戶需求。（5）為了確定用戶對(duì)微型電動(dòng)汽車外觀顏色的選擇，專門對(duì)用戶顏色偏好進(jìn)行了調(diào)研，其中青色、白色和橙色占比較高分別為52%、40%和48%，這為后面車身色彩選擇上確立了方向。

根據(jù)對(duì)收集的微型電動(dòng)汽車樣品分析，將各個(gè)樣品中符合年輕人需求的特征元素組合起來(lái)，得出符合年輕化的微型電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)意向版，為本文的設(shè)計(jì)方案提供一定的指導(dǎo)意義，這在進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)的過(guò)程中也是不可缺的一環(huán)，可以高效地尋找出符合用戶審美的造型方案，如圖9。

2.車型參數(shù)分析：在進(jìn)行車輛造型設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)車輛的整體規(guī)模、功能和空間布局等各個(gè)因素特點(diǎn)來(lái)確定。本次設(shè)計(jì)的車是一種四輪驅(qū)動(dòng)和四角電動(dòng)的單排微型純電動(dòng)車。采用電動(dòng)輪轂式發(fā)電機(jī)和中央電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電池被直接自動(dòng)安放安裝在了每位乘客的前后座椅下，可以充分利用前后駕駛艙，使車內(nèi)可以存儲(chǔ)的動(dòng)力空間充分發(fā)揮，達(dá)到了其最大化，package車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖10所示。

六、設(shè)計(jì)實(shí)例

微型電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，根據(jù)前文對(duì)影響汽車造型技術(shù)的分析，結(jié)合搜集的不同微型電動(dòng)汽車實(shí)例以及對(duì)意向圖的搜集和提取得出符合當(dāng)下年輕用戶的意向造型，并進(jìn)行用戶調(diào)研，將搜集到的用戶數(shù)據(jù)整理得出意向詞匯，并根據(jù)意向詞匯搜集意向圖片，根據(jù)意向圖進(jìn)行前期草圖設(shè)計(jì)、二維效果圖設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、用戶場(chǎng)景渲染，最終得出設(shè)計(jì)方案再對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

（一）首先根據(jù)對(duì)20-30歲主要用戶群體調(diào)研數(shù)據(jù)分析尋找對(duì)應(yīng)意向圖，再根據(jù)意向圖進(jìn)行設(shè)計(jì)推演和頭腦風(fēng)暴，將這些一項(xiàng)圖片進(jìn)行抽象化處理，提取符合意向圖的設(shè)計(jì)特征，提取的一向詞匯有：科技、自由、圓潤(rùn)、可愛(ài)，如圖11。

（二）其次，根據(jù)搜集的意向圖進(jìn)行頭腦風(fēng)暴以及前期草圖的繪制得出初步造型方案，如圖12。

（三）然后，通過(guò)二維渲染軟件Photoshop對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，得出前45，后5以及頂視圖的細(xì)化方案，并對(duì)車身顏色及部件進(jìn)行設(shè)計(jì)探索，如圖13。

（四）最后，根據(jù)確定的方案三視圖及具體細(xì)節(jié)圖開(kāi)始三維建模，使用Aliase專業(yè)汽車建模軟件對(duì)方案的外飾與內(nèi)飾進(jìn)行三維建模，并且用Keyshot渲染軟件對(duì)方案進(jìn)行三維虛擬化渲染得出以下效果圖和人機(jī)交互圖，如圖14～16。

（五）設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證首先，通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的展現(xiàn)，使用調(diào)查問(wèn)卷的形式，對(duì)概念設(shè)計(jì)方案進(jìn)行用戶滿意度調(diào)研，搜集用戶對(duì)此方案的造型，功能，顏色，交互方式的滿意度。

最后，通過(guò)收集問(wèn)卷的調(diào)查結(jié)果顯示，超過(guò)75%的受訪者對(duì)該產(chǎn)品的造型、功能表示滿意或非常滿意，超過(guò)85%的受訪者對(duì)該方案的色彩材質(zhì)表示滿意或非常滿意，該方案目前為概念階段，還存在待完善之處，僅為未來(lái)城市微型電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)提供參考。

結(jié)論

本文在對(duì)比分析了技術(shù)對(duì)汽車造型的影響，結(jié)合收集分析了國(guó)內(nèi)外相關(guān)微型電動(dòng)汽車的圖片及文字資料，總結(jié)了微型電動(dòng)汽車造型的特征元素，結(jié)合馬斯洛需求分析，對(duì)年輕人的出行需求和情感化需求進(jìn)行了總結(jié)，將用戶調(diào)研搜集的意向詞匯轉(zhuǎn)化為意向圖進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，結(jié)合設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行方案深化，最終得出適用于年輕人的微型電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)方案，為未來(lái)微型電動(dòng)汽車造型設(shè)計(jì)提供參考。