太陽能電動汽車一體化外觀設(shè)計要點(diǎn)探究

張聰　許曉云

太陽能裝置和電能系統(tǒng)一體化的汽車是在當(dāng)前技術(shù)條件下解決汽車面臨的資源環(huán)境問題的一個很好的解決方案，有助于實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展。本文探究總結(jié)太陽能電動汽車的外觀設(shè)計要點(diǎn)，以實現(xiàn)太陽能裝置和電動汽車的有機(jī)一體化，促進(jìn)這種清潔新能源形式汽車的推廣和應(yīng)用。

研究背景

能源危機(jī)和環(huán)境污染是21世紀(jì)各國面臨的兩大難題。而汽車工業(yè)與這兩大問題又有著緊密的聯(lián)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(huán)境污染的大戶，實現(xiàn)清潔能源汽車的開發(fā)和推廣對人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

當(dāng)前電動汽車發(fā)展迅速，很多地方開始建造充電站等輔助設(shè)施。然而，電能并非嚴(yán)格意義上的清潔能源，只能在一定程度上降低資源環(huán)境的壓力。太陽能作為清潔能源很早就進(jìn)入汽車領(lǐng)域，但由于光電轉(zhuǎn)換技術(shù)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(yōu)勢，在當(dāng)前電動汽車輔助設(shè)施的基礎(chǔ)上可以保證汽車的正常使用，通過太陽能的加入進(jìn)一步降低電動汽車對能源的消耗和對環(huán)境的污染。

太陽能電動汽車的設(shè)計要點(diǎn)探究

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

1.整體有機(jī)的一體化設(shè)計

在太陽能電動汽車的設(shè)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(dú)的個體進(jìn)行設(shè)計，最后進(jìn)行疊加，那么各個單獨(dú)部分即使做到了最優(yōu)化的設(shè)計，其整體也會因各部件之間的不協(xié)調(diào)而難稱合格的設(shè)計，甚至在美觀，功能，安全等各個設(shè)計要素之間還會出現(xiàn)矛盾，使設(shè)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(shè)計時就將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容作為汽車不可或缺的設(shè)計元素加以考慮，二者有機(jī)結(jié)合，太陽能裝置成為電動汽車的一部分。

2.符合太陽能特點(diǎn)的效率優(yōu)化設(shè)計

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

雖然電動汽車也是一種比較節(jié)能環(huán)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(shè)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(fā)電特性，在設(shè)計中增加一些機(jī)械裝置，通過抽拉、翻轉(zhuǎn)、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(shè)計決定的。太陽能電動汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定其外觀形式和傳統(tǒng)汽車會有不同，傳統(tǒng)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(shè)計中可以借鑒采用，傳統(tǒng)汽車不能解決的空氣阻力問題可以在新的形式中繼續(xù)嘗試探究。

3.展現(xiàn)太陽能電動汽車的視覺特色和綠色美學(xué)追求

汽車的美觀性是促進(jìn)汽車推廣的重要因素，太陽能電動汽車在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)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(fèi)者的視覺特色。設(shè)計師可以不拘泥于現(xiàn)狀，設(shè)計出全新比例的汽車造型，根據(jù)不同人群進(jìn)行有針對性的外觀設(shè)計。但在色彩、線條、造型等方面都要緊扣綠色設(shè)計理念和一體化設(shè)計要求，并進(jìn)一步對這種新能源形式的汽車美學(xué)進(jìn)行探究。

4.具有前瞻性的綠色可持續(xù)設(shè)計

設(shè)計中我們要堅持可持續(xù)的設(shè)計原則，首先，汽車的材料要易于回收循環(huán)，其次，產(chǎn)品要易于回收再利用，第三，設(shè)計中還要為太陽能電動汽車的改造留出設(shè)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(jìn)的技術(shù)，避免產(chǎn)品更新?lián)Q代帶來的資源浪費(fèi)和污染。但這并不簡單，在采用模塊設(shè)計，可拆卸設(shè)計等設(shè)計方法的同時，還需要設(shè)計師與相關(guān)技術(shù)人員共同合作溝通，把握太陽能技術(shù)發(fā)展的方向，找準(zhǔn)可升級的點(diǎn)，才能使可持續(xù)的設(shè)計達(dá)到目的，可行、有效。

5.符合社會發(fā)展現(xiàn)狀的安全性考慮

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

總結(jié)

太陽能電動汽車是在當(dāng)前技術(shù)條件下解決汽車面臨的資源環(huán)境問題的一個很好的解決方案，有助于實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展。以上五條設(shè)計原則，太陽能美學(xué)探究有助于推廣應(yīng)用，效率優(yōu)化設(shè)計增加產(chǎn)品的實用性，前瞻性的可持續(xù)設(shè)計進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)綠色節(jié)能的設(shè)計理念，相關(guān)的安全考慮提高產(chǎn)品的可靠性，整體有機(jī)地一體化設(shè)計有助于整合各設(shè)計元素以實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計方案。

（作者單位：河北工業(yè)大學(xué)）

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

許曉云（1960—），女，漢族，天津市人，教授，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計及理論。

指導(dǎo)教師：許曉云