新能源汽车创新性造型解析*

2022-11-07甘新旭苏畅张智强张婉玉

汽车文摘 2022年11期

关键词：创新性新能源汽车

甘新旭苏畅张智强张婉玉

（吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130022）

主题词：新能源汽车造型特征创新性造型

1 前言

新能源汽车作为一种节能环保的出行方式，获得各国政府和民众的广泛欢迎[1]。基于中国大力发展新能源汽车的政策引导，新能源汽车市场呈现百花齐放的局面，造型新颖的新能源汽车层出不穷。

同时，在智能化、网联化和电动化和共享化的行业颠覆性趋势下，新能源汽车驱动方式和能源配置的优势逐渐获得社会认可，这也为内外饰造型设计提供了更多发挥空间。新能源汽车有着区别于传统燃油车的总体布置、设计理念及用户需求，有必要针对新能源汽车的创新性造型的表现形式及主要影响因素进行深度解析。

2 汽车外形设计的“变”与“新”

新能源汽车架构相对简单的优势促进了新品牌诞生，通过建立新品牌来重建用户需求、产品规划的逻辑，增加了在市场上与传统品牌成功竞争的可能性。新能源汽车从2022年2月份开始，已实现连续6个月的零售渗透率高于20%[2]。新能源汽车通过自身的技术优势和超强的附加值承载力，在满足消费者需求的领域展现了独特竞争力。更静谧的座舱环境、同等外观尺寸下的更大空间、更经济的出行成本和智能便捷的车机体验，新能源汽车将新颖的造型特征及功能体验输送给目标群体。

国内学者已分析总结出一些新能源汽车造型设计的特点与规律：王波等从整体比例、特征线与曲面处理、细节和色彩材质三个角度进行分析，得出电动汽车的典型造型特征[3]。江海龙等阐述了现阶段新能源汽车外观在进气口、轮毂、灯光系统和车身造型布局4个方面的设计特征，并从科技、审美和工艺角度预测了未来趋势[4]。李勇等分析了提升出行体验、人工智能发展和智慧出行系统对汽车设计的影响，列举了纯电动汽车在外观整体造型倾向、格栅、车灯、轮毂和参数化设计的变化，并强调了情感化设计和改变空间布局这两个设计倾向[5]。因此，新能源汽车外观造型中显而易见的“变”与“新”可归纳为：

（1）比例姿态上，突出四轮四角和更大的车轮直径特征。

（2）A柱与C柱的倾角更大，同时A柱前移，整车更接近于“完整的单厢体”特征，不断突破常规的车型分类。

（3）特征线与型面处理上，造型更为简洁，通过“曲面扭曲或冲突”来塑造造型特征，达到张弛有度。

（4）细节设计与整体形态处理相协调，造型更为简洁概括，增强了几何式元素与矩阵式灯具的运用。

新能源汽车也逐渐形成了更深层、独特的设计特征。早期的新能源汽车多采用简单封闭的汽车前脸（以占据视觉中心的上进气格栅为主），在特斯拉Model S的影响下，无脸化造型成为设计主流。但是，随着高能量密度动力电池和高功率电机的散热需求增加，更加开阔的下进气格栅应运而生，结合新能源汽车普遍更宽的车体，造就了新颖独特的前脸设计特征，图1展示了新能源汽车前脸设计进化的3个主要阶段。

传统风格的新设计是现今多数新能源汽车的造型选择。线条变化强调了车身的比例姿态，并塑造了总体造型风格，继而可以借此判断车型对于设计趋势的理解、品牌基因的诠释与表达[6-7]。新能源汽车使用更精炼的造型语言，弱化机械式美感，造型更强调逻辑感、科技感和功能性，更接近电子产品的造型语言。并运用简洁而有高级感的线条，克制地控制型面变化，追求极致化的细节处理，期望消费者产生“纯粹”的联想。

在对无外后视镜的汽车前脸造型前视图的研究中发现：与有后视镜的前脸设计方案相比，没有后视镜的前脸造型的完整车型更能引起受众的关注，并且通过粗糙集的评估方法，得出参与测试的人群对保留了外后视镜且具有“方形”造型趋势的汽车前脸造型的接受度更高[8]。所以，在法规约束下可通过调整后视镜的造型体积，与前脸造型等外观细节设计形成视觉反差，增加新能源汽车的整体造型轻盈感。

外饰色彩是新能源汽车的表征性特征，具有强烈的品牌识别度。新能源汽车对于流行趋势的捕捉更加敏锐与大胆，特别是在外饰漆的选择上，勇于做出尝试。在“颜值至上”的时代，采用治愈风、莫兰迪色和马卡龙色系的一些小型新能源车型（图2），受到众多年轻消费者的喜爱，短时间内销量剧增。

传统燃油车的技术条件限定了交互的模式、约束了操作行为，叠加用户消费的惯性思维，造成“变”化的局限性。直到1980年代前半期，世界上大部分车灯仍是密封式光束照灯，尺寸和形状的标准化约束，严重约束了前照灯的设计自由度[9]。而新能源汽车外饰设计的“变”在光的使用上有强烈的体现。车灯智能化，在避免改变物理性造型产生高昂成本的前提下，通过点阵密排或矩阵式光源和软件独立控制技术，使新能源汽车车灯造型具备明显的智能化特征。新能源汽车极致的灯光设计理念造就全新的车灯造型，车灯的横向尺寸逐渐加长，配合智能交互灯组，呈现出独特的前脸布局风格（图3）。

此外，新能源汽车外观零部件的设计与装饰也充分考虑了用户个性化需求。广汽埃安为用户提供了多种配色和定制化外观装饰件，打造不限量的限量版（图4）。

3 汽车内饰设计的精致与高级感

从设计者的角度来看，内饰设计是在具备完善功能布置的基础上，为目标人群打造出一个身心愉悦的空间。从消费者角度来看，拥有某款新能源汽车，首先关注的是驾乘感受及该车型向外界传递的价值观，并通过自身对内外饰造型要素的认可程度，构建出具体的感知意向。从而形成设计者和消费者在新能源汽车造型上的“设计场”，使得人（使用者）、物（新能源汽车），环境（使用环境）以及社会（服务系统）之间建立起有机联系。

座椅是汽车内部总成件的核心，其外观造型、面料触感和舒适度会直接影响消费者对汽车整体内饰的感知满意度。座椅面料的纹理及色彩搭配对车内整体环境有最直接的影响，注重座椅面料的花型纹理和色彩的组合与搭配，可营造出差异性较大的视觉效果[11]。虽然真皮座椅和细节装饰彰显价值，增加了奢华感，但是它并非最舒适的材质，在日常使用中易产生褶皱，影响造型美观性。因此，新能源汽车正积极探索并应用透气性和耐污性较好的超细纤维、麂皮绒等仿真材料，以满足造型与功能的双重需要。

运用色彩、材质、表面装饰及纹理图案塑造汽车内饰的精致与高级感，是新能源汽车内饰设计风格的重要趋势之一。所谓的高级感是产品自身带给用户的正向综合体验，它代表着品质、品味和高精度的审美[12]。内饰中使用智能表面材料是丰富设计细节的新颖手法，在防尘、防水的基础上，智能表面不仅深度还原物理按键的深刻触感，更增加了用户的数字式感官体验。威马M7首创的i-Surf科技皮肤能够支持用户自定义界面内容，还能在侧面出现同行车辆时，提前发出碰撞提醒（图5）。

新能源汽车内饰材质设计表达了不同语义与感知结果。覆膜塑料、覆膜塑胶和钢琴烤漆这些不同表面带来的温暖感、纹理深度以及真实程度是内饰材料设计中优先考虑的因素[13]。纹理的疏密程度、变化规则以及纹理表面的光泽度都对内饰的色调及质感产生影响，可以呈现出轻快、稳重、整洁、细腻等不同的质感效果（图6）。

氛围灯光的使用，增加了汽车内部的科技元素，提升了造型设计的科技感。同时，氛围灯的冷暖、明暗、强弱变化，从情感角度舒缓了驾驶员的疲劳感，让驾乘更具仪式感，营造轻松愉悦的氛围。氛围灯细腻的品质感也提升了品牌的辨识度[14]，对于内饰造型起到了衬托作用，促进了内饰设计的立体化，也定义了驾乘者的专属活动空间。阿维塔11的情感涡流设计，具有对称式展开的内饰滚边缝线和氛围灯带，随着氛围灯环绕亮起，能增强温暖和安全的驾乘体验（图7）。

4 车内与车外的创新性交互设计

新能源汽车的人机交互设计主要通过物理架构、软件架构和前沿技术搭载匹配度来体现其设计的前瞻性与创新性。交互设计理念从“功能”向“人”发生转变，以产品定义为立足点，在满足品牌平台构架战略和目标人群的体验需求基础上，由上而下自发地形成顶层设计指导思想，结合人机标准及法规，系统性统筹车内与车外的人机交互设计。

内饰中人与车的交互，主要体现为驾乘人员对各个部件的有效操作，既有人的主动操作，也有被操作物的反馈，两者有效配和才能达到使用功能的一致性[15]。新能源汽车屏幕的增大和数量的增加，改变了交互方式，传统式物理按键得到了简化，实现了更为简洁和集成的操纵与控制（图8）。

新能源汽车通过改变传统物理按键促进交互方式的变革，但通过简化物理功能按键而建立的新交互模式并没有减少使用功能。小鹏P7放弃手动旋钮和拨挡，转而通过屏幕滑动或者语音控制来实现空调的风向调节，并实现风向调节可视化（图9）。

交互屏幕可以是多个小屏联动或者使用少量的大尺寸屏幕，两者没有明显的造型优劣之分，很大程度上取决于品牌、车型和具体功能的限定。它在体现品牌造型基因一致性的同时，也必须满足驾乘人员观测角度和视域范围的法则与规定，特别是在动态行驶过程中对视觉信息的捕捉准确性提出更高要求。因此，集合车内信息后的一体式整体大屏幕，更容易实现整车的智能化操作，给用户带来更舒适的出行体验[1]。

车内交互屏幕的形状、大小和所处的位置，对仪表板主体和中控区域产生了重要影响。汽车屏幕界面的设计，从使用功能上可分为3类：

（1）娱乐消遣类，包含音乐、新闻、多媒体平台等；

（2）操纵控制类，主要指方向盘、踏板、换挡等操作装置；

（3）舒适装置类，包含空调、温度调节等控制按键。

作为操纵控制类的方向盘、踏板、换挡装置与驾驶习惯密切相关，其简化程度在交互过程中相对较小，而娱乐消遣、舒适度体验的装置与总成，则有不同程度的归纳与简化，甚至可以进一步加强简化。舒适装置按键则更多地集中于屏幕与界面显示，以高集成的电动调节来代替手动操作，完成多模态的人机交互体验。

随着技术发展和交互理念的深化，新能源汽车的交互已不满足于不同车辆驾驶者之间的信息传递，逐步关注车辆与车外行人之间的通讯与交互。上千颗LED光源组成的智能交互灯，可以形成多种具有特定含义的符号，向外界传递特定信号，建立起车内驾乘人员与车外行人之间的信息交互关系。高合汽车与智己汽车均已开发出“智能灯语系统”，并应用于量产车型。这种交互系统不仅可以发出驾驶信号提醒，还能发送一些文字信息及动态表情（图10），使行人能快速直接地了解车辆信息的显示意图。

5 结合流行趋势的创新性造型设计

从艺术及技术方面来看，创新性造型设计的5个影响因素概括为：人机工程、机械工程、流体力学、信息的输入与输出4个技术要素，以及消费者和设计者审美心态艺术要素[16]。参照这5个影响因素来分析近年来具有代表性的新能源汽车造型设计案列，结合前沿的材料研发和加工工艺，总结出新能源汽车造型领域中7项颇具创新性的设计特征。

5.1 进阶的中国风设计

在文化自信与品质生活的触动下，新能源汽车造型从线条、色彩、形式感和风格样式等角度出发，深度结合品牌意识，打造出独特迷人的造型设计语言。在细节处理上，充分关注具体的形态、特征线条、材质的高级感、奇幻的灯光效果和内容丰富的交互界面。红旗和比亚迪在车型命名、造型设计和色彩纹理使用方面，吸取中华文化的精髓，诠释了东方时尚美学的设计理念（图11）。

5.2 多样化的轮毂造型设计

考虑到提高续驶里程的需求，新能源汽车通常会设计超低风阻的轮毂造型，所呈现出的趋势是镂空部分越来越小，轮毂的造型越来越趋于封闭化。为实现视觉美观，采用多色、多纹理设计，以增加结构线条与单元形态的层次感（图12）。

5.3 更具未来感的色彩设计

车身色彩是指以车身覆盖件为主体的外观整体色彩，它是汽车整体审美评价的关键要素[17]。车身色彩直接影响了整车比例的视觉感受，高亮或磨砂亚光的装饰条对车身色彩的区域分割产生清晰的提示。通过改变乘用车立柱的配色，在视觉上隐藏车身立柱（A柱或C柱），可以营造出具有未来感的悬浮车顶造型[18]。随着宝马电子墨水技术的成功开发，可以呈现出可变色车身，当经过成本与效益平衡之后，宝马在iX Flow车型批量生产中应用电子墨水技术，使新能源汽车的车身色彩亦可呈现多元化、可变式色彩设计，进一步满足并超越了新兴用户的期望，为新兴用户带来了惊喜（图13）。

5.4 全景天窗和全景天幕设计

车顶使用大面积玻璃可以为后排争取更多的头部空间，并减轻整车在视觉上的沉重感（图14）。但是，与大面积覆盖玻璃幕墙的建筑外观一样，玻璃的大面积使用对行人和道路环境造成的光污染也会随之增加。同时，由于天窗玻璃的通透性，不得不增加座舱温度调节的频率与强度，会引发更多能源消耗。因此，新能源汽车通过采用天幕镀膜、光感天幕或安装遮阳帘措施来弥补天幕在隔热和保温方面的缺陷。

5.5 透明A柱设计

哪吒U车型采用柔性AMOLED屏的透明A柱方案,即在A柱上安装了两个柔性屏幕，通过智能算法和摄像头配合，在屏幕上呈现外部的真实场景，从而实现A柱透明化（图15）。基于独有的“眉心追踪算法”，通过摄像头跟踪驾驶员双眼，计算眉心位置，从而确认A柱显示屏的显示透视角度，并实时显示，始终保持驾驶者视野清晰。透明A柱会根据车速进行自动开闭，低速行驶时系统自动启动，此时驾驶员可以通过车内OLED屏实时观察A柱的盲区信息，而高速行驶时，为避免视觉干扰，该系统则会自动关闭。

5.6 应用抗菌内饰材料

受全球新冠疫情的影响，消费者对于个人的安全防护有了更高认识。从车规级CN95空调滤芯到高抗菌性内饰材料，新能源汽车力争打造更鲜明、更强大的健康属性。蔚来ET7通过对用户平时容易接触到的部件表面喷涂增加抗菌剂的保护涂层，来实现保护材质及提升长期使用的愉悦性（图16）。

5.7 应用激光纹理工艺

激光纹理是通过计算机辅助设计生成的具有立体化和参数化特征的纹理与图案。它简化了加工工艺，也为设计提供了更宽泛的选择性，极大地解放了设计想象力。激光纹理所承载的标记符号等个性化信息不会随环境的变化而发生改变，更便于识别其独一无二的特征属性[20]。激光纹理工艺，可以实现参数化设计并突出家族化设计语言（图17）。基于激光纹理的诸多优势，未来会在新能源汽车造型设计中发挥更大作用。

6 汽车造型创新性解析

新能源汽车的造型创新性在形态、交互方式、细节设计及材质色彩方面都有突出的体现，这些体现形式构建出新能源汽车创新性造型概念模型的第1维度。

人与车之间的高频互动，形成了用户的第三居住空间，以满足用户衣食住的基本需求。人与环境的协调发展，则对用户的审美情趣、娱乐、交友活动等提供了可靠的环境场景。车体内部的自身环境，车与外部的交通环境，构建了客观的移动平台、通信手段、交互方式，使得人、车、环境形成完整的闭环结构，由此形成新能源汽车创新性造型概念模型的第2个维度。

第3个维度则是建立在时间与空间、科学与艺术交叉融合的基础上。对于品牌文化的理解与品牌形象的塑造，吸收了汽车发展史中各个阶段的杰出成果和经验。对于空间的诠释体现了交通、建筑等设计形态对新能源汽车创新性造型的启发与影响。对于科学的理解则依赖于汽车造型呈现出的材料、工程、工艺具体技术手段的支撑。对于艺术的表现则发挥了新设计、新材料、新趋势的优势组合特征，使得新能源汽车从出现开始，就本着满足新兴用户的审美需求，无限靠近其审美标准，以恰当的设计尺度，提供了具有美学价值的内外饰造型设计方案。从而创造出完整的新能源汽车创新性造型的多维度概念模型，如图18所示。

运用该模型，基于人的感性体验与掌握的认知规律对新能源汽车造型的创新性进行评估。视觉方面，主要体现在内外饰的造型上，实现整体布局、设计风格和色彩定义之间的协调性和美观性，并创造适度的视觉冲击力，以达到突出的视觉效果。听觉方面，主要关注交互设计领域，敏感的响应度，界面设计的易用性，对于信息捕捉的准确性与智能化的信息筛选性，都可以凭借良好的听觉系统设计来实现交互目标。嗅觉方面，主要针对不同材料的选择，减少气味的刺激，对于营造汽车内部空间的宜人性有加强作用。触觉方面，能直接感受到内饰材料的应用效果，也是交互设计的重要组成部分。对于座椅及仪表板材质的选择与使用，不仅是对材质及表面装饰的直接反馈，也可以通过触觉感知，强化对操控界面的触控性以及对交互信息的及时反馈与响应，适度的触感设计，将为用户带来真实的感知体验。体感方面，涵盖了内饰的绝大部分造型设计，氛围灯光利用科技带来视觉反馈，从而带动情绪体验，座椅的造型直接关系到身体舒适感，适合的材质与纹理及表面装饰效果的使用提升了内饰的整体品质感。

通过对人的感知体验及认知规律的深入解读，阐述了新能源汽车造型的创新性设计逻辑，满足了消费者对安全感、舒适感、美观感的全方位一致性造型体验的需求，丰富了新能源汽车造型评价的基础理论。