電動汽車座椅造型設計研究

劉曉彬

摘要：目的：探討電動汽車座椅設計面臨的新問題，并研究如何進一步優化電動汽車座椅設計方案。隨著電動汽車的日益普及，傳統汽車座椅設計面臨新的挑戰。研究者須考量電動汽車的特性，分析其對座椅設計提出的新要求，深入探討如何優化電動汽車座椅設計。方法：運用層次分析法和人機交互生成技術等，從造型設計、布局設計和操作方式設計等多個維度進行深入研究。研究者將比較電動汽車和傳統燃油車在座艙空間、操控方式等方面的差異，分析這些差異對座椅設計產生的影響，并在此基礎上探索電動汽車座椅的最佳設計方案。結果：采用科學系統的設計方法，設計出一款兼顧安全性與舒適性，且更具前瞻性和實用性的電動汽車座椅。結論：電動汽車座椅設計須考量電動汽車的特性，以滿足駕駛人員個性化的需求。作為新興的交通工具，電動汽車的座艙環境和使用場景均與傳統汽車不同，研究者需要在座椅設計上采用嶄新的理念，以適應電動汽車的新需求。

關鍵詞：電動汽車；汽車座椅；造型設計；層次分析法；AIGC

中圖分類號：U463.836 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）21-0-03

0 引言

研究背景：面對日益嚴峻的全球能源與生態問題，有必要研發綠色環保、低碳節能的新一代電動汽車。電動汽車時代，大眾對汽車的要求也不再局限于基本功能，而是希望滿足更高層次的需求。當前，電動汽車的更新換代愈發頻繁，電池布局的變動、底盤設計的創新、外觀造型的改動、新功能的應用、零部件的改動等屢見不鮮。汽車座椅作為汽車內部的重要零部件，更新換代的頻率較高，同時，由于汽車輕量化的總體趨勢要求，設計和改動汽車內部零部件也是大勢所趨。因此，對汽車座椅的造型設計研究成為一個專門課題。

研究意義：在電動化與自動駕駛技術等的驅動下，汽車將圍繞內飾發生一系列重大變化。傳統意義上的座艙空間由承載工具逐漸變成休閑娛樂空間，內飾部件與座椅也將以用戶為中心發生技術變革，以滿足多樣化需求。而汽車座椅作為整車中占比最大的零部件，更應重點設計。相關研究和設計不能完全滿足日益增長的功能需求與審美需求，因此，筆者研究電動汽車座椅造型設計的意義主要體現在以下兩個方面。

第一，理論意義。一是彌補電動汽車座椅造型設計方面的不足，完善電動汽車座椅相關理論分析框架。二是從設計學的角度出發，結合工程學理論，構建出一套針對電動汽車座椅造型設計的評價體系。

第二，實踐意義。一是針對電動汽車座椅的造型設計提出新的設計思路，為企業開發新產品提供設計建議。二是從跨學科、多領域的視角出發，為汽車座椅設計提供更加符合“新四化”要求的方案。

1 文獻綜述

本課題所涉及的文獻，從內容上來看主要分為三類：新能源汽車發展現狀、汽車座椅發展現狀、汽車座椅造型設計發展現狀。

1.1 新能源汽車研究現狀

中國新能源汽車行業雖面臨補貼退出的沖擊，但市場表現出強大韌性，2022年銷量預計達900萬輛，滲透率超過30%。全球新能源汽車市場也呈現指數增長，據國際能源署（IEA）的最新分析，2023年電動汽車銷量達1400萬輛，同比增長35%。中國、美國和歐洲是全球銷量的主要驅動力。其中，中國再次位居第一，電動汽車銷量約占全球的60%。盡管存在挑戰，但在技術進步和政策支持下，電動汽車市場銷售率保持快速增長，未來幾年其全球份額將繼續擴大，為可持續交通發展作出更大的貢獻。

1.2 汽車座椅研究現狀

隨著汽車自動駕駛技術的發展，汽車的產品定位逐漸由簡單的出行工具延伸為以人車交互體驗為核心的“移動第三空間”。汽車座椅作為“移動第三空間”的重要組成部分，也朝著智能化方向推進。內飾與座椅朝著智能化、數字化的方向發展，其功能體驗越來越豐富。其中，汽車座椅占整車成本較大，對座艙的空間布局也起著結構性作用。

受新冠肺炎疫情的影響，2020年全球汽車座椅市場規模約為550億美元，中國乘用車座椅市場規模約為800億人民幣。預計未來幾年，中國乘用車座椅市場將保持穩定增長，到2025年，中國乘用車座椅市場規模將達到960億人民幣。根據蓋世汽車研究院發布的預測數據，預計到2025年，中國乘用車座椅市場規模將保持相對穩定的增長，總體市場規模保持在800億元～1000億元，2020年至2025年復合增長率約為3.7%［1］。

結合近年來全球主要汽車座椅供應商的規劃布局、主機廠上市車型以及概念車的座椅配置，汽車座椅行業主要呈現以下趨勢。

1.2.1 座椅更注重舒適化與智能化

2022年1月至8月，國內新車的座椅需求量為6309萬個，其中織物座椅占21.7%，真皮座椅占18.8%，仿皮座椅占47.8%，其他類座椅占11.7%。就座椅功能來看，座椅加熱的裝配率為7.9%，10萬元～25萬元車型占比達到52.2%；座椅通風的裝配率為2.7%，10萬元～25萬元車型占比為55.3%，其中10萬元～20萬元車型的占比逐步上升；座椅按摩的裝配率為1.1%，20萬元～35萬元車型占比為49.0%，上升趨勢明顯。推動這一趨勢的車型主要包括大眾的ID系列、問界、坦克300以及理想ONE等。

1.2.2 可回收再生材料助力實現碳中和目標

為響應國家節能減排的號召，供應商在座椅設計和開發中更注重采用綠色和可再生環保材料，這意味著座椅的材料選擇將更注重可持續性和環保性，以減少對環境的影響。例如，填充物可以采用可再生的天然材料，如竹纖維、棉花等，而不是采用化學合成材料。此外，座椅的外殼也可采用可回收再生的塑料或金屬等材料，以減少環境污染。采取這些措施有助于實現碳中和目標，并促進汽車行業可持續發展。

1.2.3 智能科技重新定義汽車座椅的舒適性

智能調節座椅可以通過手機、語音或意圖感知等方式進行調節。例如，2022年延鋒推出的SU椅，其氣動靠背可以自動調節以適應乘客的體型和坐姿變化，同時四向壓感頭枕能智能識別乘客頭部位置從而調節頭枕高度。這些智能功能為乘客提供了更加舒適、個性化的乘車體驗。

1.2.4 在自動駕駛環境下，汽車座艙不局限于乘坐

汽車內部可以通過靈活調整座椅，切換不同場景，以滿足人們的需求。例如，韓國大世株式會社推出的全新智能座艙IRS3.0，座椅搭載超長滑道，可360°全方位旋轉，能夠打造社交模式、會議模式、舒適模式等六個場景模式。

1.3 汽車座椅造型設計的研究現狀

在中國知網CNKI論文數據庫中檢索得到“汽車座椅造型設計”相關記錄22條，經篩選，有效文獻共10篇，得出表1。

2 研究內容

2.1 電動汽車座椅造型設計

運用層次分析法（AHP）羅列影響電動汽車座椅造型的主要因素，并對其進行分析，并總結生成對應的設計方向和提示詞。

根據得到的設計方向，運用AIGC技術對座椅造型進行生成設計，將得到的設計方案交由業內人士、普通用戶等進行評估和篩選，從而得到最優造型設計方案。

2.2 電動汽車座椅布局方式設計

以前期調研及分析的用戶畫像為核心構建用車場景，關注駕乘人員與汽車座椅、車內空間發生的交互行為。

根據現有電動汽車常用的底盤架構尺寸取平均值，使用JACK軟件評估典型用車場景中出現的不同座椅布局，并篩選出最優的座椅布局方案。

2.3 電動汽車座椅操作方式設計

從多模態感知理論出發，分析電動汽車在駕駛過程中與座椅相關的操作，總結駕乘人員座椅使用問題，并提出相應的解決方案。評估目標使用區域的操作方式，并結合電動汽車座椅的造型實現形式上的統一，從而得到一套自上而下都相對協調的電動汽車座椅設計方案，并對設計結果進行用戶評價。

3 研究方法

3.1 層次分析法

層次分析法（簡稱AHP）是一種系統化、簡單易行、靈活高效的決策方式。層層分解復雜問題，有助于人們更好地作出判斷與決策，可用于人員素質評估、多方案對比、科技成果評估和工作績效評估等。

3.2 AIGC

AIGC是Artificial Intelligence Generated Content的縮寫，即“人工智能生成內容”。與傳統的PGC（專業生產內容）、UGC（用戶生產內容）相比，AIGC的創作主體是人工智能，而不是人類。AIGC是指利用生成對抗網絡（GAN）、大型預訓練模型等人工智能技術，通過學習和模式識別已有數據，產生相關內容，被視為繼PGC、UGC后的新型內容創作方式。

3.3 多模態感知理論

拉扎勒斯的情感認知評價理論認為情感是人與環境相互作用的產物。人不僅接受環境中刺激事件對自己的影響，同時要調節對刺激的反應。心理學研究視角的核心是通過多模態感官系統研究人與外部世界的心理互動過程，而認知科學研究視角的核心是通過多模態感官系統研究概念的認知形成與表征、記憶和學習之間的關系。

4 結語

本文針對電動汽車座椅造型設計，使用層次分析法構建評價系統，評估影響電動汽車座椅造型設計的主要因素，并整理成設計方向及對應提示詞。然后，通過AIGC技術對電動汽車座椅造型進行生成式設計。對于電動汽車座椅布局設計，分析不同用車場景下的座椅布局方式，并使用JACK軟件進行場景再現，以獲取最佳的電動汽車座椅布局方案。對于電動汽車座椅操作方式，則基于多模態感知理論，綜合駕乘人員使用汽車座椅時的問題，提出對應的解決方案，歸納總結相對協調的電動汽車座椅設計方案。將分析結果應用于已完成的布局和造型設計中，并通過眼動儀等實驗儀器進行測量分析，以提升設計原型的準確性。

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