純電動汽車造型發展及趨勢

文/李 勇，戚恩東（廣州美術學院 工業設計學院）

隨著環境保護意識不斷增強以及對新能源的開發和應用，以純電動汽車為代表的新能源汽車逐漸成為我國汽車產業發展的重要方向。設計水平不斷提高，已成為我國汽車自主品牌可持續發展的核心競爭力之一。從用戶角度出發，以用戶為中心，關注純電動汽車用戶的情感訴求和服務體驗，能有效提升企業設計的獨立價值與社會價值；從企業角度出發，隨著汽車“電動化、網聯化、智能化、共享化”發展，汽車廠家正在從以前單一的“生產制造商”角色，逐步轉變為建立“生產制造+共享租賃+生命周期維護+信息娛樂服務”等在內的綜合服務系統提供和運營商。文中將從用戶體驗、智能技術、出行系統3個方面對純電動汽車的發展趨勢展開研究。

一、電動汽車造型設計的發展

1.1 汽車外觀造型的發展

馬車是汽車發明以前人類主要的出行工具之一，因此，馬車的廂式造型對早期汽車外觀設計具有很大影響，1886年，戴姆勒發明的四輪汽車在當時就被稱為“沒有馬拉的馬車”。以馬車為原型的汽車造型影響設計一直延續超過30年，直至20世紀30年代，大眾汽車公司設計的“甲殼蟲”汽車，車身造型上增加了空氣動力學因素，從而打破了傳統廂型轎車的造型局限。20世紀50年代以后，制造業的崛起為交通工具造型開辟了新路徑，由Coupe造型衍生出的三廂設計，并結合發動機橫置前驅技術，正式確立了三廂轎車的造型形式并一直影響至今[1]。

第一次工業革命后，蒸汽汽車、電動汽車和內燃機汽車相繼出現，并開始逐步替代馬車成為出行的主要交通工具。如圖1所示，1834年美國人Davenport T研發出第1輛電動車后，歐美國家出現了一批電動汽車制造商。電動汽車發明之初，因其具有比蒸汽動力車更便捷的操作方式，在美國很受歡迎，1900年電動汽車生產總量超過4 000臺。1920年以后，受電池技術的影響，電動汽車的續航里程問題無法得到解決，電動汽車開始逐漸退出主流市場。2010年“日產”推出的LEAF，是世界上第1輛以大規模量產和全球銷售為前提而設計的純電動緊湊型家用轎車，由于使用鋰離子充電電池技術，續航能力達到150 km，作為短距離出行的目的基本實現。2012年，特斯拉推出Model S，開啟了本世紀電動汽車設計研發的新紀元。由于受傳統燃油車的影響，總體來說，目前為止量產純電動汽車仍未完全脫離傳統燃油車的造型設計語言[2]。

圖1 電動汽車發展史

1.2 汽車內飾設計的發展

與汽車外觀造型不同，汽車內飾由很多功能性設計模塊構成。從內飾布局來分，包括駕駛區域、副駕駛區域、后排區域等；從功能來分，主體部件包括儀表盤、方向盤、中控、門板、座椅、遮陽板、后視鏡等。早期汽車還沒有內飾設計的概念，直到1902年德國工程師奧托·舒爾茨獲得世界首個汽車內飾使用的“磁化機械式車速表”專利后，對內飾的功能性設計開始逐步獲得汽車廠家的關注。1924年，雪佛蘭第一次將收音機置入汽車內飾中，雖然當時有人認為這會影響駕駛員注意力，但收音機的置入從此開啟了汽車的娛樂信息時代。隨著用戶對汽車內飾設計需求的逐步提升，內飾設計的方向逐步從功能性向舒適性、審美性發展變化，柔軟舒適的材料包裹裸露的金屬件、車載空調的置入、座椅的舒適性、內飾設計風格的一體化等。20世紀60年代，設計師從航天器內艙上獲得靈感，多樣的電子顯示屏置入內飾，加之色彩系統的運用,使得汽車內飾設計趨于多樣化發展。20世紀末，觸控式中控屏開始普及，實體按鍵逐步退出汽車內飾視覺元素，特別是2012年特斯拉推出Model S的內飾中使用了43.18 cm（17寸）液晶觸控屏，同時輔助自動駕駛技術，為今后純電動汽車的內飾設計從“移動工具空間”向“生活體驗空間”[3]的發展開啟了新路徑。

1.3 小結

從汽車造型的發展歷程可以看出，各個歷史時期的汽車造型作為當時科技與藝術的結合體，展現了當時人們對汽車的不懈追求。發動機技術和電動機技術的發展與應用，為交通工具的造型設計語言提供了更多可能性。從初期的僅從功能需求到各種造型形式的變化，汽車的內外飾造型越來越豐富多樣，尤其是電動汽車的發展，使人們已不滿足于交通工具作為代步工具的作用，更多地將交通工具作為生活空間的延展，這為未來交通工具的發展拓展了全新途徑。

二、純電動汽車造型影響因素

2.1 出行體驗的進步對純電動汽車上的影響

在智能技術的推動之下，純電動汽車以其節能環保、舒適性強、易于操控等優勢越來越被消費者喜愛。新的出行方式、人機交互方式的出現模糊了交通工具在消費者印象中的定位，究其原因歸納為以下4個方面。

2.1.1 出行方式改變 交通工具的出現為人類的遠距離通信和移動提供極大便利，大大提高了人在短距離內的運輸能力，人類活動半徑的迅速擴大，使人類進入了快速發展時代。工業帶來了更強大的蒸汽和內燃機。由于運輸的需要，海陸空大范圍內通行。到此為止，交通系統基本趨于完善。在當今城市發展中，城市汽車容量超負荷帶來的諸多矛盾逐漸加深，尤其是在人口密集區，人口密度大，交通堵塞嚴重。為了緩解矛盾，交通工具的 “四化”概念(網聯化、智能化、共享化、電動化)應運而生。汽車由原來的手動擋到自動擋，從無導航能力到具有導航能力再到自動駕駛技術的實現，揭示出未來出行方式朝著無人駕駛的方向發展。

2.1.2 新能源的利用 能源為交通工具提供動力，能源的利用效率同樣關乎交通工具的發展方向。人類對能源的需求越來越大，化石燃料作為目前汽車的主要能源，人類所開采使用的量是遠遠大于自然界所生成的量，化石燃料使用量整體趨勢逐年上升。在能源的使用上為了能夠達到一種開支平衡，通常會在節約化石燃料使用量的同時開發其他能源[4]，如生物燃料、風能、電能、氫能等可再生能源。從能源利用效率的角度來講，核能應用產生的能量巨大，產生核能所用到的原材料儲量也非常豐富，對于核能的掌握有望為人類解決能源問題，但當下在交通工具上采用核能的技術還未有所突破，主流汽車上采用的內燃機雖然一直在開發提升，但受到技術的限制，內燃機效率已趨向于極限，從而導致許多汽車廠家把目光轉向了電動汽車、氫能汽車和混合動力汽車。從傳統能源轉向新能源，其主要原因之一是新能源環保可再生，能夠源源不斷地供應。新能源汽車的使用為未來交通出行方式提供了更多的可能。

2.1.3 體驗形式多樣化 隨著用戶需求、出行方式、汽車內智能化的發展，交通工具正在從駕駛和運輸工具逐步發展成以車作為環境載體，集中通信、娛樂、運輸甚至感知能力的新型智能空間[5]。此空間將作為萬物互聯中的一個節點，用戶可以享受從A到B的一個過程，汽車內外的聯動會更加強烈，交通工具如同一個移動的建筑，汽車會變得更加動感，開放、在整體空間上，通過改變內飾部件的布局可以控制空間，合理的內部空間設計能夠在極大程度上提升車的設計品質和內部氛圍。伴隨著技術的發展，在這樣的空間中，更先進的交互方式能為用戶提供非常便捷的服務，如圖2中的雷諾Morphoz概念車，通過觸屏、聲音或手勢使人與汽車建立聯系；汽車在行駛時，副駕駛座位可以進行向后旋轉從而實現面對面的交談，后排座位向后移動提供更大的空間；電力驅動的儀表盤可以滑動，以適應不同空間布局產生的變化；在保障安全和效率的前提下，為駕駛者提供個性、復雜但易用的顯示與交互形式。

圖2 雷諾的Morphoz概念車內飾

2.1.4情感需求增長 交通工具作為功能與美學統一、舒適性與藝術性兼備的綜合體，其設計結果不僅要滿足效用、經濟等功能需求，還要在舒適、美觀、情感等方面滿足乘客的人文體驗需求和審美需求，針對用戶體驗的設計將在交通工具設計中發揮重要作用。隨著科學技術的發展，新的技術與材料為實現純電動汽車新功能提供了可能性，傳統汽車的設計側重于功能驅動的實用性和經濟型，而忽略了用戶的情感需求。純電動汽車由于人工智能的運用會給消費者帶來全新體驗價值，用戶在參與設計以及消費的過程中，好的體驗能夠給予用戶感受到汽車所帶來的良好情緒。

2.2 人工智能對純電動汽車設計的影響

大數據以及物聯網的發展，汽車和互聯網多重識別系統與城市生活有機結合在一起，將更好地為交通系統的發展及新型的出行方式奠定基礎。隨著電動汽車駕駛方式的變化，純電動汽車從駕駛空間向服務空間擴展，汽車將不再單一作為一種運輸工具和人員承載功能的工具，而是兼具辦公、居家、娛樂休閑功能等多元化的智能移動終端。 “四化”（互聯—自主—共享—電力)大趨勢目前正在推動汽車行業的發展，因此不僅是車輛本身，駕駛體驗也即將改變。由于汽車越來越自主，乘客將不得不減少對交通的關注，會有更多的時間用于工作、車內娛樂或放松。由于這一發展，關注的焦點將從汽車外部轉向內部。主要體現在以下3個方面。

2.2.1 服務形式的改變 在新的汽車生態下，用戶的需求從對汽車的了解與維修轉變為需要更高的服務水平和更多的服務方式。車企對用戶的服務主要包括汽車在使用過程中與汽車相關的維修服務、銷售時所產生的市場服務、汽車產業鏈上的其他服務[6]。而在車與人的交互形式上，車企提供的服務則更側重于用戶的體驗上，通過借助智能網聯技術，分析大數據，車企可以很好地掌握用戶需求，從而提供更優質的服務。如圖3（a），廣汽概念車MOCA（摩卡），考慮了對于信息娛樂的個性化，為用戶建立了人車新關系的軟件平臺；圖3（b），高和HIPHI-X創造了情感化智能出行伙伴，5G云腦互聯，整車OTA，實現人工智能的自我進化；圖3（c），大眾公司的SEDRIC概念車，作為一款自動駕駛電動汽車，通過屏幕設計和面對面的布局，讓整個車內空間形成一種輕松愉悅的氛圍。由此可見，在用戶服務上，車企通過設計觸屏功能、聲音控制、內飾氛圍、駕駛操控等多種服務，汽車會更加智能，使用戶能夠實實在在地感受到沉浸式的移動體驗。

圖3 不同的內飾

2.2.2 空間布局變化 科技的發展是為生活做減法，盡可能地從表面隱藏內在科技，達到產品簡潔，操作方便，所以在可以預料的未來，技術會讓純電動汽車的動力系統體量變得更小[7]。如圖4所 示，相比較 燃油車，特斯拉電動車前機艙已經變成了儲物槽，汽車電池一般做成平整纖薄的形狀，這就意味著車內的空間利用率提高，而座椅布局也會更加多樣化，動力系統的變化給設計師帶來更多想象和設計空間。未來純電動汽車還會根據乘客的信息提供個性化服務，實現在同一平臺下滿足不同功能需求，大大簡化了汽車功能選擇的操作過程。

2.2.3 車內空間自由度加強 從情感角度來講，人工智能協同多維交互為用戶提供愉悅的情緒，人工智能所帶來的便利性和舒適性更能夠符合用戶的心理預期。在交互形式中，純電動汽車和傳統汽車最大的差異是電動汽車可以通過顯示內容、空間布置、內飾環境、燈光、聲效的變化為用戶提供具有差異性的服務空間。如圖4，5所示，梅賽德斯-奔馳推出的Vision AVTR除了具有獨特的流線造型外，在內飾方面表現出的透明座艙、無方向盤設置、懸空操作系統，還可以通過單手控制臺來操控汽車。用戶在此空間中可以獲得在家庭和辦公場地所兼具的獨立的空間體驗。

圖4 梅賽德斯-奔馳Vis ion AVTR

圖5 電池布置

2.2.4 顯示形式多樣 內飾空間的智能化很大一部分體現在云交互、信息娛樂以及對于情緒的感知中。科技的進步為純電動汽車表面材質附加智能電子元件奠定了基礎。當下的交通工具如勞斯萊斯Vision Next 100表面采用了大量的智能玻璃，用于烘托車內的氛圍，打造沉浸式的體驗；滿足聲控、觸控等多種控制形式的內部空間，展現出強大的科技感和未來感。

2.3 出行系統

隨著新的技術革命的發展，以利用信息通信技術提升城市服務質量，實現可持續發展為核心主線的智慧城市成為未來生活環境發展的主要方向[8]。如圖6所示，智慧城市下的交通系統其功能運營會更加精細，地面交通到軌道交通以及輔助交通系統智能結合將會呈現出一種十分積極的前景，技術發展使得智能交通系統實現成為了可能。實現智能交通系統的原因分為以下幾點。

2.3.1 模塊化設計理念在純電動汽車設計上的運用 模塊化具有獨立、抽象、互換、靈活等特性[9]，模塊化生產運用在交通工具的研發過程中能夠有效提高作業效率，降低生產成本，減少產品開發時間，滿足消費者的個性化需求從而實現資源的高效利用。模塊化既保證了同一系列設計的統一性，又給消費者帶來區別于他人的感性體驗。在智慧城市中，物聯網和車聯網結合，“模塊化”將成為推動純電動汽車行業整體進步的重要因素之一。

2.3.2 純電動汽車共享服務 智慧城市以成熟的互聯和智能技術為基礎，強大的計算能力將汽車形成一個車與車、車與路、車與建筑的系統[10]。智能化，尤其是自動駕駛技術則為汽車進一步擺脫司機，行駛過程將越來越少地需要人的機械操控和參與，乘客與司機的交流逐漸變成人與車的直接對話。共享汽車能夠帶來更少的能源消耗，促進了可持續發展，電動汽車的共享出行是實現智能出行系統的重要途徑。作為一個移動空間（如圖7所示），環球車享（Evcard）旗下的長安奔奔、江淮iEV7、眾泰E200、寶馬i3便是共享服務的很好體現，其中寶馬i3運用輕量化技術和環保材料使車身具有十分舒適的觸感。在未來，用戶購買的可能不再是汽車本身，而是一種以汽車為載體的出行服務。汽車自動駕駛出行是一種享受的過程，駕駛人被完全解放出來，車內更像是一個移動的辦公環境、休息室等，在未來純電動汽車開發中，不光要對車輛內部的實際空間設計合理度進行分析，還要對使用者進行色彩感知研究，遵循 “以人為本”的設計原則，才能真正滿足實際的內飾設計功能，貼合用戶的內心需求。

圖6 智慧城市下的交通系統

圖7 Evca rd旗下共享汽車

三、純電動汽車內外飾變化

3.1 外造型設計的傾向

3.1.1 整體造型的變化 隨著社會審美的變化，純電動汽車的形態不再局限于常規車型，造型語言會更偏向于清潔、科技、未來感，更具有雕塑意向[11]；車身側身硬朗的腰線逐步被光滑、優雅的曲面所代替，車身比例突破傳統車型，車身的整體形面更加飽滿流暢，逐步向極簡設計過渡，給人一種電子產品屬性。如圖8所示，2018年雷諾推出的EZ-Ultimo概念車，其令人詫異的設計完全不同于其他公司推出的傳統汽車概念的盒狀外觀。這是一輛如雕塑般的車，它擁有一個飽滿的曲面雙色調車身，下半部分是帶有綠色的深黑色，上半部分是香檳色，車身型面簡潔而富有張力，幾何特征明顯，極具親和力；如圖9所示，奧迪的AI-TRAIL Quattro概念車，作為一輛越野車，整個車艙完全被多邊形玻璃包圍，打破車內車外的空間限制，車身結構層次分明，給人以極強的運動感，同時賦予了諸多智能技術在其表面上，造型極簡的同時又滿足功能的需求。

3.1.2 格柵形式的變化 與傳統汽車發動機散熱和進氣有所不同，純電動汽車中作為動力源的電機和電池也配有獨立的散熱系統，再考慮到電動汽車的續航能力，造型上更加重視造型對風阻系數的影響[12]。前臉格柵的作用將會被弱化，甚至會取消進氣格柵的設計，如特斯拉的Model S。但格柵的獨特性對于塑造品牌形象，打造與眾不同的汽車造型具有十分重要的作用，如寶馬的“雙腎”格柵、雷克薩斯的“紡錘形”格柵都是消費者對其品牌的深刻印象。當傳統的進氣格柵遭受到了純電動汽車的發展沖擊，在對格柵方面的處理，很多車企做了不同嘗試。奧迪推出的AI-ME概念車采取在保留前臉造型語言的基礎上封閉進氣格柵;法國標致推出的Instinct概念車則在前臉的格柵處保留極小的進氣口以增加其空氣動力學性能；大眾公司推出的ID.4則是采用貫穿式前臉車燈，封閉格柵以達到全體車身造型統一完整；拜騰汽車推出的M-BYTE采用智能表面屏對前臉進行處理；廣汽推出的摩卡概念車則通過創立“環形屏”對前臉進行圖像化處理。形式各異的前臉格柵見圖10。

圖8 雷諾EZ-Ultimo概念車

圖9 奧迪的AI-TRAIL Qua ttro

圖10 形式各異的前臉格柵

3.1.3 車燈的變化 從材料角度來講，汽車大燈正在向激光大燈、LED燈方向發展，從形式角度來講車燈的形式非常豐富，目前最流行的是貫穿式頭尾燈，如奧迪S8、大眾ID Vizzion;其次是參數化在車燈上的應用，獨特理性的紋理結構深受年輕群體喜愛，如2020年Buick推出的Enspire、梅賽德斯奔馳推出的EQS概念車；再有就是車燈的符號化設計，使其富有更多的擬人化感覺，如Hyundai 45 EV、奧迪的AI me概念車。從整體來看車燈在顏色、造型、功能上越來越呈現出多樣性的特征，并且其造型整體上更偏向于長條狀、細長化，從而更能體現交通工具的科技美感和設計品質。各種車燈如圖11所示。

3.1.4 輪轂的變化 輪轂作為汽車行駛的重要零部件，從最初的輻條輪轂到后來的鋼輪轂、合金輪轂、碳纖維輪轂等，輪轂的形式也在隨著汽車的發展而發展，到了今天，純電動汽車上的輪轂已經展現出其多樣性的特征。為了體現純電動汽車的美學形式、設計特征，很多公司都進行了探索。如圖12賓利EXP 100 GT概念車（圖（a））、寶馬的百年紀念Vision Inext概念車（圖（b））、豐田LQ概念車（圖（c））。

3.1.5 參數化的視覺效果 參數化的運用可以使汽車更加富有韻律和節奏感，通過參數化設計體現出汽車材質的肌理，以此達到強化視覺表達的作用。參數化的運用是通過利用光學元件在汽車表面形成光影形狀，使表面產生或錯落有致或紋理明晰的圖案，極大提升了交通工具的美感和科技感。如DS 2018年推出的X E-Tense Concept、Mercedes-Benz Vision Avtr Concept等（見圖13）。

圖11 各種車燈

圖12 輪轂設計

圖13 參數化設計

3.2 內飾的設計傾向

3.2.1 情感化設計方法的運用 內飾是人與交通工具聯系最直接的地方，不但需要具備一系列美學、功能、實踐的需求，而且要求在使用時能夠帶給用戶舒適的感受。新的驅動系統、更高的連接性和騎行趨勢都有助于未來的純電動汽車將成為一個移動、多功能的生活和工作空間。用戶的焦點越來越集中在乘客艙上，好的設計能夠滿足用戶所需的感官和心理需求。如圖14 DS Aero Sport Lounge概念車在乘客面前配有數字影像，駕駛所需要的操作通過增強現實投射在玻璃上，在2個座位之間有一個中央扶手，可以起到很好的導向作用，通過體感交互方式精準傳達每一個動作所產生的影響。

3.2.2 空間布局的改變 伴隨著智能化在內飾的運用，其內部空間的變化要適用于其功能的布局。同時滿足娛樂、休息、辦公于一體的內飾空間布局，會給汽車行業帶來巨大的變革。當乘客告別了繁瑣的操作方式，如何讓乘客隨時隨地享受出行的樂趣，各大車企提交了不同的回答。如圖15所示，廣汽MOCA概念車內飾配件如控制帶、座椅、室內照明、門板等都是模塊化設計，其智能系統能夠通過數據對乘客喜好的感知，來做出相對應回答；而在未開啟智能系統時，則不會產生相應變化，從而打造一輛有溫度的交通工具。如圖16所示，雷諾EZ-Ultimo概念車通過打造舒適的內飾空間來滿足乘客的生理和心理需求，在一個繭包裹下的內飾空間主要分布有一個沙發和一個座椅，高檔實木和大理石，以此來體現法國傳統設計和簡單生活原則。

四、結 語

大數據、物聯網、云計算等科學技術的運用，會改變汽車在人類社會生活中扮演的角色，使汽車呈現出新的發展特征。純電動汽車相對傳統燃油汽車，其結構及布局優勢突出，尤其是在當今需求升級、體驗驅動、出行場景細分等主觀需求下，純電動汽車的內部布局及外觀造型更加自由，以人為中心的純電動汽車設計，其功能更加豐富，外觀更加簡潔，使用場景更加多樣，并呈現出智能、網聯、模塊化、多需求的發展趨勢。因此，純電動汽車的設計在滿足功能需求的同時，更應該合理運用感性思維，一方面通過CMF、表面處理、材質感帶給消費者直觀的情感體驗，另一方面則是遵循以人為本的設計理念，加強人與交通工具交互系統的設計，從而為消費者呈現使用價值、體驗價值和情感價值，甚至滿足消費者自我實現的價值。

圖14 DS Ae ro S port Lounge概念車內飾

圖15 廣汽MOCA概念車

圖16 雷諾EZ-Ultimo內飾