基于感性工学的新能源汽车侧面造型研究

孙新浩　张言林

摘要：以感性工学理论为指导，为新能源汽车侧面造型设计提供科学参考。首先以汽车设计领域相关材料完成感性工学实验样本筛选；然后对新能源汽车侧面造型元素进行提取分类；最后采用语意差分法对新能源汽车侧面造型问卷调查数据进行量化研究，并分析不同造型元素与感性意象之间相关性。建立汽车侧面造型元素对感性意象的多元线性回归方程，明确不同类目造型元素对汽车侧面造型感性意象影响，提出新能源汽车感性造型设计方法。不同新能源汽车侧面造型元素能产生不同的感性意象，且对感性意象的影响程度不同。在汽车造型设计中应用感性工学能够帮助车企精准对标用户感性需求，提升市场竞争力。

关键词：感性工学；造型设计；新能源汽车；回归分析；感性意象

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）10-0115-03

引言

《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》指出，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，到2025 年，我国新能源汽车市场竞争力将明显增强，新能源汽车的新车销售量将达到新车销售总量的20% 左右[1]。为实现这一目标，中国汽车产业不仅需要加强技术研发，还需要优秀的设计来提升市场竞争力。感性工学技术最早由日本马自达汽车集团前会长山本健一提出，随后马自达、福特、三菱、丰田等汽车企业应用感性工学技术成功开发了多种车型[2-4]，体现了“感性工学”的应用价值。在新能源汽车设计中合理应用感性工学技术可以精准分析用户情感需求，获得造型元素与感性意象之间关系，为新能源汽车侧面造型设计提供科学的参考。

一、汽车感性工学国内外研究现状

（一）国外研究现状。国外汽车感性工学研究流程总体上可分为确立感性评价与产品特征之间关系、情感描述与量化分析、结果应用与设计改进3 个阶段。例如：Sangwoo Bahn[5] 等在汽车内饰奢华感与材料特性研究中，先通过文献整理和专家访谈，收集奢华感相关感性词汇；然后将感性词汇与材料特征进行问卷调查，并采用主成分回归和Ⅰ型量化理论建立材料特征与感性意象的回归方程；最后参考回归方程对内饰进行重新设计，并评估设计结果与回归方程的吻合程度。Shi-Jian Luo等[6] 在汽车轮毂造型与车身匹配关系研究中，先通过用户访谈提炼感性评价词汇，并使用语义差分法分别对轮毂和车身造型进行问卷调查；然后对问卷结果进行聚类分析和重要性排序筛选出最佳与最差轮毂车身匹配组合；最后验证量化分析结果，并应用于轮毂和车身匹配设计。Shana Smith[7] 等在汽车HUD 图像与驾驶员感性认知关系研究中，先通过因子分析和聚类分析，从语义空间中找到关于HUD 图像有代表性的感性词汇；然后使用Ⅰ型量化理论建立感性词汇与HUD 图像设计属性之间的关系预测模型；最后使用现有车型设计验证预测模型的有效性和可行性。

（二）国内研究现状。国内对感性工学在汽车设计中应用与国外相似，冯杰等[8] 在汽车换挡性能研究中，先通过深度访谈遴选并确立主观评价体系；然后使用信效度检验和主成分分析确定不同换挡性能与用户感受之间关系；最后用变异系数法得到各换挡性能指标权数，并结合人体生物力学得到换挡设计的主要指标。刘胧[9] 在汽车内饰设计研究中，先广泛收集感性词汇和汽车内饰图片；然后使用问卷调查、集群分析和研究讨论提取核心词汇和典型内饰设计元素；最后运用统计学分析确定感性词汇与不同内饰元素之间的关系。张宁宁[10] 在汽车数字仪表设计研究中，先运用KJ 法、归纳整理提取典型仪表设计元素和代表性感性词汇并进行问卷调查；然后在信效度检验基础上使用主成分分析保留主要感性词汇；最后通过Ⅰ型量化理论和偏相关分析建立多元回归预测模型并用于辅助设计决策。王天赋[11] 在SUV 座椅造型设计研究中，先通过用户访谈确立现有SUV 座椅的感性评价词汇；然后量化得到感性评价词汇，并提取主要设计元素，再进行问卷调查；最后进行逻辑回归分析和信效度检验，得到不同设计元素对感性词汇的影响方式。

二、实验研究与数据分析

（一）建立汽车侧面造型形态库：研究在汽车之家、太平洋汽车网、新浪汽车网、爱卡汽车网、懂车帝等平台大量搜集国内外热销的新能源车型共29 款，并按照感性工学技术流程归纳、选择新能源汽车侧面造型较有特点的9 款车型建立新能源汽车侧面造型形态库。为在后续研究中剔除车身颜色和周围环境对实验结果的影响，将实验材料进行灰度处理并去除背景。

根据朱海兵的研究[12]，汽车侧面造型元素主要包括侧面轮廓线（引擎盖、顶棚）、B 柱、侧窗形状、车肩、翼子板等。次要元素为前后车灯、裙线、车把手、保险杠，如图1 所示。由于前后车灯、车把手、保险杠在侧面的造型很小而且分布在视线的两端，不容易被注视，因此，成为次要特征，所以在后续研究中只提取主要造型特色进行分析。

运用形态分析法将初步归纳的9 款新能源汽车侧面造型分为6 个相互独立的元素项，每个元素项再细分为多个设计要素，即类目，如表1所示。将9 个汽车样本按照表1 的造型元素进行归类分析得到表2 汽车样本归类。

（二）感性评价收集与提炼：通过网络、汽车造型类书籍、汽车类杂志报刊、用户访谈、设计师头脑风暴等途径大量收集有关新能源汽车侧面造型感性评价的词汇共102 个建立汽车侧面感性评价词汇库。对汽车侧面感性评价词汇库的词汇按照语义相近程度进行分类，提炼描述恰当、含义丰富的词汇。通过上述步骤得到25 个汽车侧面感性词汇，将这25 个感性词汇制成调查问卷，然后，邀请被试选取5 个最能表达汽车侧面造型的感性词汇。最终收集到有效问卷235 份，采用theta 系数对问卷进行信度分析，theta 系数值为0.701，因而说明研究数据信度质量良好，调查问卷能够较好地反映用户对新能源汽车侧面造型的感性认识，最终感性评价词汇频数排序前五的词汇是时尚的、科技的、年轻的、流畅的和简约的。

（三）基于语义差分法建立调查问卷：根据新能源汽车侧面造型研究的需要和前文对感性评价词汇、汽车样本的提炼，为时尚的、科技的、年轻的、流畅的和简约的5 个感性词汇设置反义词汇配对：时尚的—保守的、科技的—传统的、年轻的—成熟的、流畅的—静止的、简约的—华丽的。本研究问卷的每组词语分为7 个等级，中间值为0，越往两端数值的绝对值逐渐增加，感性意象越接近左侧语义数值越接近3，感性意象越接近右侧语义数值越接近-3，让被试能明显感受到语义与数值的对应关系。

将新能源汽车侧面造型感性语义调查问卷通过网络发放，共收集到有效问卷379 份，使用SPSS.21 软件对数据进行分析。首先，对问卷数据进行信度和效度分析，确定问卷数据的有效性，Cronbachα 信度系数为0.934，高于0.7；使用KMO 和 Bartlett 检验进行效度验证，KMO 值为0.661，介于0.6 ～ 0.7 之间，信度和效度检验综合说明问卷质量较高，数据结果科学可靠，9 个汽车样本计算平均得分如表3 所示。

（四）数据分析：研究采用多元回归对9 个汽车样本得分进行分析，多元回归分析的正规化格式是将设计因子形态依据实验样本具备形态要素者定义为1，不具备者定义为0，进行转换后和样本感性语义评价的均值进行回归分析。研究以样本造型元素的类目为自变量，以造型感性评价指标作为因变量，确定造型感性意象多元回归模型为：

Y=βA1*A1+βA2*A2+βA3*A3+βB1*B1+βB2*B2+βC1*C1+βC2*C2+βC3*C3+βD1*D1+βD2*D2+βD3*D3+βE1*E1+βE2*E2+βE3*E3+βE4*E4+βF1*F1+βF2*F2+βF3*F3+α

式中Y 为造型感性评价指标值；Ai，Bi，Ci，Di，Ei，Fi 为造型元素类目；βAi 为每个变量的得分；α 为常数项。

利用上述模型对表3 的得分进行多元回归分析，偏相关系数值的大小表现了该造型元素对感性评价的重要性，即偏相关系数越大该元素越能影响感性评价。要素得分表现了该造型类目对感性评价的影响大小，正值越大越接近左边的感性评价，负值的绝对值越大越接近右边的评价[13]。

三、结果与讨论

多元回归模型分析结果如表4 所示。由表4 可知对新能源汽车侧面造型科技感影响较大的是侧窗形状（r1=0.557）和引擎盖（r2=0.498），其中D2 半圆过渡型侧窗（βD2=1.561）和A2 过渡型引擎盖（βA2=1.678）两种造型类目能明显增强车身科技感，原因在于汽车为水平方向运动，与半圆过渡型侧窗和过渡型引擎盖的流线型造型比较契合，能够给人带来科技、速度、未来等感受；此外，E1 长直线车肩要素得分小于0（βE1=-0.863），说明该造型特征会减弱汽车科技感表现，在汽车设计中需额外关注；在引擎盖特征中A2 过渡型引擎盖（βA2=1.678）科技感得分明显大于A1 折线型引擎盖（βA1=0.170）和A3 完全流线型引擎盖（βA3=0.827），在顶棚和侧窗形状也存在相同现象，说明与直线和完全流线形态相比，过渡形态更能体现科技感。因此，在汽车科技感造型设计中，不能凭经验大量使用完全流线型造型，还需要根据汽车造型部位不同具体分析，用数据辅助设计决策。

同理分析其他四对感性评价的偏相关系数ri，对新能源汽车侧面造型时尚感影响较大的是D2 半圆过渡型侧窗（βD2=1.741）和A2 过渡型引擎盖（βA2=1.378）；对汽车侧面造型年轻感影响较大的是A2 过渡型引擎盖（βA2=1.475）、D2 半圆过渡型侧窗（βD2=1.591）和C2 过渡型顶棚（βC2=1.514）；对侧面造型流畅感影响较大的是E3 短曲线车肩（βE3=1.681）、D2 半圆过渡型侧窗（βD2=1.361）和C2 过渡型顶棚（βC2=1.369）；侧面造型简约感的设计类目要素得分不存在显著差异，说明不同的设计元素对简约感的影响程度相似。

四、新能源汽车感性造型设计方法

（一）过渡型引擎盖设计：引擎盖主要包含前保险杠、引擎盖和前挡风玻璃，是汽车侧面造型主要影响元素，目前，引擎盖造型可以归纳为折线型、过渡型和完全流线型3 种类型，如图2 所示。而过渡型引擎盖设计能够带来科技感、时尚感和年轻感的视觉体验，主要表现在前保险杠与引擎盖前端的过渡型圆角设计、引擎盖与前挡风玻璃的过渡型圆角设计以及引擎盖自身的过渡型设计。

（二）过渡型顶棚设计：过渡型顶棚是汽车侧面造型上部主要影响因素，常见3 种顶棚设计包括折线型顶棚、过渡型顶棚和完全流线型顶棚，如图3 所示。过渡型顶棚设计能够带来年轻感和流畅感的视觉体验，主要表现为前挡风玻璃和顶棚的过渡圆角设计、后车窗与顶棚的过渡圆角设计以及顶棚自身的过渡型弧度曲线。

（三）半圆过渡型侧窗设计：半圆过渡型侧窗是汽车侧面造型中上部主要影响因素，也是侧面的主要造型元素，常见3 种侧窗为折线梯形侧窗、半圆过渡型侧窗和弧形侧窗，如图4 所示。半圆过渡型侧窗能够带来科技感、时尚感、年轻感、流畅感的视觉体验，主要表现在车窗上沿与左右边的过渡型圆角设计，以及车窗上沿自身的弧度造型。

（四）短曲型车肩设计：车肩线是汽车侧面中部主要造型元素，也是汽车动感的主要设计表现元素，市面上现有汽车车肩线可以归纳为4种类型，分别为长直线车肩、长曲线车肩、短曲线车肩以及直线加折线车肩，如图5 所示。而短曲线车肩能够带来流畅感的视觉体验，短曲线的长度大概为后视镜到车后门把手位置长度，并带有一定的弧度曲线。

结论

不同造型元素能产生不同的感性意象，且对感性意象的影响程度不同。根据多元回归模型得出结论，汽车侧面造型感性意象主要影响要素为引擎盖、顶棚、侧窗形状和车肩，而B 柱和翼子板对侧面造型的感性意象影响不显著；侧窗形状为影响汽车感性意象的主要设计要素，其次为引擎盖主要影响汽车科技感、时尚感和年轻感的表现，顶棚主要影响年轻感和流畅感，而车肩仅影响流畅感；在各设计要素中，过渡型造型是影响新能源汽车侧面造型感性意象表现的主要特征，在后期汽车设计中应更多关注这类造型对汽车感性意象的影响，帮助企业精准对标用户感性需求，提升市场竞争力。

项目基金：中央高校基本科研业务费专项资金项目 项目编号：2572019BF07

参考文献

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