电动汽车座椅造型设计研究

刘晓彬

摘要：目的：探讨电动汽车座椅设计面临的新问题，并研究如何进一步优化电动汽车座椅设计方案。随着电动汽车的日益普及，传统汽车座椅设计面临新的挑战。研究者须考量电动汽车的特性，分析其对座椅设计提出的新要求，深入探讨如何优化电动汽车座椅设计。方法：运用层次分析法和人机交互生成技术等，从造型设计、布局设计和操作方式设计等多个维度进行深入研究。研究者将比较电动汽车和传统燃油车在座舱空间、操控方式等方面的差异，分析这些差异对座椅设计产生的影响，并在此基础上探索电动汽车座椅的最佳设计方案。结果：采用科学系统的设计方法，设计出一款兼顾安全性与舒适性，且更具前瞻性和实用性的电动汽车座椅。结论：电动汽车座椅设计须考量电动汽车的特性，以满足驾驶人员个性化的需求。作为新兴的交通工具，电动汽车的座舱环境和使用场景均与传统汽车不同，研究者需要在座椅设计上采用崭新的理念，以適应电动汽车的新需求。

关键词：电动汽车；汽车座椅；造型设计；层次分析法；AIGC

中图分类号：U463.836 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）21-0-03

0 引言

研究背景：面对日益严峻的全球能源与生态问题，有必要研发绿色环保、低碳节能的新一代电动汽车。电动汽车时代，大众对汽车的要求也不再局限于基本功能，而是希望满足更高层次的需求。当前，电动汽车的更新换代愈发频繁，电池布局的变动、底盘设计的创新、外观造型的改动、新功能的应用、零部件的改动等屡见不鲜。汽车座椅作为汽车内部的重要零部件，更新换代的频率较高，同时，由于汽车轻量化的总体趋势要求，设计和改动汽车内部零部件也是大势所趋。因此，对汽车座椅的造型设计研究成为一个专门课题。

研究意义：在电动化与自动驾驶技术等的驱动下，汽车将围绕内饰发生一系列重大变化。传统意义上的座舱空间由承载工具逐渐变成休闲娱乐空间，内饰部件与座椅也将以用户为中心发生技术变革，以满足多样化需求。而汽车座椅作为整车中占比最大的零部件，更应重点设计。相关研究和设计不能完全满足日益增长的功能需求与审美需求，因此，笔者研究电动汽车座椅造型设计的意义主要体现在以下两个方面。

第一，理论意义。一是弥补电动汽车座椅造型设计方面的不足，完善电动汽车座椅相关理论分析框架。二是从设计学的角度出发，结合工程学理论，构建出一套针对电动汽车座椅造型设计的评价体系。

第二，实践意义。一是针对电动汽车座椅的造型设计提出新的设计思路，为企业开发新产品提供设计建议。二是从跨学科、多领域的视角出发，为汽车座椅设计提供更加符合“新四化”要求的方案。

1 文献综述

本课题所涉及的文献，从内容上来看主要分为三类：新能源汽车发展现状、汽车座椅发展现状、汽车座椅造型设计发展现状。

1.1 新能源汽车研究现状

中国新能源汽车行业虽面临补贴退出的冲击，但市场表现出强大韧性，2022年销量预计达900万辆，渗透率超过30%。全球新能源汽车市场也呈现指数增长，据国际能源署（IEA）的最新分析，2023年电动汽车销量达1400万辆，同比增长35%。中国、美国和欧洲是全球销量的主要驱动力。其中，中国再次位居第一，电动汽车销量约占全球的60%。尽管存在挑战，但在技术进步和政策支持下，电动汽车市场销售率保持快速增长，未来几年其全球份额将继续扩大，为可持续交通发展作出更大的贡献。

1.2 汽车座椅研究现状

随着汽车自动驾驶技术的发展，汽车的产品定位逐渐由简单的出行工具延伸为以人车交互体验为核心的“移动第三空间”。汽车座椅作为“移动第三空间”的重要组成部分，也朝着智能化方向推进。内饰与座椅朝着智能化、数字化的方向发展，其功能体验越来越丰富。其中，汽车座椅占整车成本较大，对座舱的空间布局也起着结构性作用。

受新冠肺炎疫情的影响，2020年全球汽车座椅市场规模约为550亿美元，中国乘用车座椅市场规模约为800亿人民币。预计未来几年，中国乘用车座椅市场将保持稳定增长，到2025年，中国乘用车座椅市场规模将达到960亿人民币。根据盖世汽车研究院发布的预测数据，预计到2025年，中国乘用车座椅市场规模将保持相对稳定的增长，总体市场规模保持在800亿元～1000亿元，2020年至2025年复合增长率约为3.7%［1］。

结合近年来全球主要汽车座椅供应商的规划布局、主机厂上市车型以及概念车的座椅配置，汽车座椅行业主要呈现以下趋势。

1.2.1 座椅更注重舒适化与智能化

2022年1月至8月，国内新车的座椅需求量为6309万个，其中织物座椅占21.7%，真皮座椅占18.8%，仿皮座椅占47.8%，其他类座椅占11.7%。就座椅功能来看，座椅加热的装配率为7.9%，10万元～25万元车型占比达到52.2%；座椅通风的装配率为2.7%，10万元～25万元车型占比为55.3%，其中10万元～20万元车型的占比逐步上升；座椅按摩的装配率为1.1%，20万元～35万元车型占比为49.0%，上升趋势明显。推动这一趋势的车型主要包括大众的ID系列、问界、坦克300以及理想ONE等。

1.2.2 可回收再生材料助力实现碳中和目标

为响应国家节能减排的号召，供应商在座椅设计和开发中更注重采用绿色和可再生环保材料，这意味着座椅的材料选择将更注重可持续性和环保性，以减少对环境的影响。例如，填充物可以采用可再生的天然材料，如竹纤维、棉花等，而不是采用化学合成材料。此外，座椅的外壳也可采用可回收再生的塑料或金属等材料，以减少环境污染。采取这些措施有助于实现碳中和目标，并促进汽车行业可持续发展。

1.2.3 智能科技重新定义汽车座椅的舒适性

智能调节座椅可以通过手机、语音或意图感知等方式进行调节。例如，2022年延锋推出的SU椅，其气动靠背可以自动调节以适应乘客的体型和坐姿变化，同时四向压感头枕能智能识别乘客头部位置从而调节头枕高度。这些智能功能为乘客提供了更加舒适、个性化的乘车体验。

1.2.4 在自动驾驶环境下，汽车座舱不局限于乘坐

汽车内部可以通过灵活调整座椅，切换不同场景，以满足人们的需求。例如，韩国大世株式会社推出的全新智能座舱IRS3.0，座椅搭载超长滑道，可360°全方位旋转，能够打造社交模式、会议模式、舒适模式等六个场景模式。

1.3 汽车座椅造型设计的研究现状

在中国知网CNKI论文数据库中检索得到“汽车座椅造型设计”相关记录22条，经筛选，有效文献共10篇，得出表1。

2 研究内容

2.1 电动汽车座椅造型设计

运用层次分析法（AHP）罗列影响电动汽车座椅造型的主要因素，并对其进行分析，并总结生成对应的设计方向和提示词。

根据得到的设计方向，运用AIGC技术对座椅造型进行生成设计，将得到的设计方案交由业内人士、普通用户等进行评估和筛选，从而得到最优造型设计方案。

2.2 电动汽车座椅布局方式设计

以前期调研及分析的用户画像为核心构建用车场景，关注驾乘人员与汽车座椅、车内空间发生的交互行为。

根据现有电动汽车常用的底盘架构尺寸取平均值，使用JACK软件评估典型用车场景中出现的不同座椅布局，并筛选出最优的座椅布局方案。

2.3 电动汽车座椅操作方式设计

从多模态感知理论出发，分析电动汽车在驾驶过程中与座椅相关的操作，总结驾乘人员座椅使用问题，并提出相应的解决方案。评估目标使用区域的操作方式，并结合电动汽车座椅的造型实现形式上的统一，从而得到一套自上而下都相对协调的电动汽车座椅设计方案，并对设计结果进行用户评价。

3 研究方法

3.1 层次分析法

层次分析法（简称AHP）是一种系统化、简单易行、灵活高效的决策方式。层层分解复杂问题，有助于人们更好地作出判断与决策，可用于人员素质评估、多方案对比、科技成果评估和工作绩效评估等。

3.2 AIGC

AIGC是Artificial Intelligence Generated Content的缩写，即“人工智能生成内容”。与传统的PGC（专业生产内容）、UGC（用户生产内容）相比，AIGC的创作主体是人工智能，而不是人类。AIGC是指利用生成对抗网络（GAN）、大型预训练模型等人工智能技术，通过学习和模式识别已有数据，产生相关内容，被视为继PGC、UGC后的新型内容创作方式。

3.3 多模态感知理论

拉扎勒斯的情感认知评价理论认为情感是人与环境相互作用的产物。人不仅接受环境中刺激事件对自己的影响，同时要调节对刺激的反应。心理学研究视角的核心是通过多模态感官系统研究人与外部世界的心理互动过程，而认知科学研究视角的核心是通过多模态感官系统研究概念的认知形成与表征、记忆和学习之间的关系。

4 结语

本文针对电动汽车座椅造型设计，使用层次分析法构建评价系统，评估影响电动汽车座椅造型设计的主要因素，并整理成设计方向及对应提示词。然后，通过AIGC技术对电动汽车座椅造型进行生成式设计。对于电动汽车座椅布局设计，分析不同用车场景下的座椅布局方式，并使用JACK软件进行场景再现，以获取最佳的电动汽车座椅布局方案。对于电动汽车座椅操作方式，则基于多模态感知理论，综合驾乘人员使用汽车座椅时的问题，提出对应的解决方案，归纳总结相对协调的电动汽车座椅设计方案。将分析结果应用于已完成的布局和造型设计中，并通过眼动仪等实验仪器进行测量分析，以提升设计原型的准确性。

参考文献：

［1］ 陈萍.基于感性工学的汽车儿童座椅造型设计的研究［J］.工业设计，2016（11）：91-92.

［2］ 谌璐，刘业宝.汽车座椅造型的设计流程与方法研究［J］.设计艺术研究，2018，8（4）：69-75.

［3］ 宋志平.轿车内饰造型设计研究［J］.机械设计，2013，30（12）：114-117.

［4］ 崔士斌.汽車座椅造型设计［J］.汽车工程师，2014（6）：18-20.

［5］ 杜徐徐.基于人机工程学的新能源汽车座椅设计研究［D］.长春：长春工业大学，2020.

［6］ 张燃燃.基于L4级自动驾驶条件下的汽车座椅造型设计研究［D］.长春：吉林大学，2021.

［7］ 项禹.基于形态控制的重型卡车座椅造型设计方法研究［D］.长春：吉林大学，2018.

［8］ 龙圣杰，胡虹.汽车座椅造型设计分析［J］.包装工程，2013，34（8）：124-126.

［9］ 戴梓毅，方海.基于弹性表面挤压模拟的汽车乘客座椅造型设计方法［J］.机械设计，2020，37（4）：126-132.

［10］ 文雅.基于人机形态的汽车座椅舒适性研究［D］.合肥：合肥工业大学，2015.

［11］ 龚佳兰，胡晓璇.汽车座椅色彩、面料、造型外观设计［J］.南方农机，2017，48（20）：72.