在众多个人代步工具中,小型电动汽车因其快捷、环保且成本低廉的特点,故而受到大部分人的推崇。如今新能源汽车行业的发展日新月异,必须要不断加快创新,以满足城市人们对于交通出行的需求。这就要求我们加快新思维模式的转换,寻求新能源汽车领域的突破和跨越,尽早设计出更加适合我们国人使用的新能源的城市个人代步工具,以化解我们所面临的环境问题和交通拥堵等这一系列的问题。
能源环境危机催生新能源城市个人代步工具
1新能源的产生背景
1.1现如今,新能源在全世界已经成为关系能源安全和经济增长等一系列的重要议题,直到今天,关于“新能源”的提法仍然比较含糊。实际上在新能源中的各种能源形式大部分都被人们所开发和利用,只不过对于新能源所利用的深度和转换率还是有待加强和提升。
相对于被我们长期使用的化石燃料而言,所谓的新能源的形式则主要是非常规能源或者是非化石燃料,常见的能源形式包括太阳能、风能、海洋能、生物能和核裂变能等,基本上都是属于可再生能源。而化石燃料则是不可再生能源,利用新能源的重要目的就是要做到减少或者彻底替换传统化石燃料,实现人类利用能源的可持续发展。
其实对于怎样定义“新能源”本身已经不再是我们要讨论的话题。现在迫在眉睫的问题是要尽快利用化石燃
山东电动汽车
料的替代对象——“新能源”,让汽车行业早日摆脱依赖化石燃料,从而以实现在使用能源的过程中做到减少或者零排放的终极目标。发展新能源城市个人代步工具的重要意义
1.2如今,我国已进入城镇化的高速发展时期。根据《中国城市2020年将有55%的人口居住在城市,而到发展报告》预测,到的人口居住在城市。大量的城市居民2050年则将有百分之78%的出行要很大程度的依赖各种类型的交通工具,其中以家用轿车为主的个人交通工具占据大部分的比例,现如今我国家用汽车占乘用车的比例高达85%。在我国的一线大城市,驾驶轿车出行比例不断攀升,在北京已这个比例已超过五成,而使用公共交通出行比例则大多在二成左右。然而,以家用轿车快速增长为主要的
内燃机为驱动的交通工具机动化的趋势带来了巨大的负作用。随着家用轿车数量越来越多、加剧了城市空气环境转向恶化。有关到65%。
专家统计,汽车排放的尾气占了大气污染的35%家用车的迅速增加也带来了大量的能源消耗。我国化石燃料资源已经难以保证本世纪我国经济和社会长久发展的需求。普通家用车的对能源的消耗是令人震惊的,大部分的家用车在上下班吨左高峰期间几乎只有驾驶员一个人,而家用车的空载重量为1.5右,悬殊的车重和载重比例,使得家用车的能源利用率极其低下;30km/h)另一方面,家用车在城市道路中通常是以低速(平均速度行驶,而通常这个速度下油耗与功耗转换比较为低下,从而更加消耗燃料。
另外,快速增长的家用车出行需求加剧了道路交通拥堵,城市交通拥堵和停车难的问题显然已经成为一
种常态,在市中心这个问题更加严重,城市道路和停车位的的增量空间已经不多。交通拥堵的加剧也给城市带来了更为冗余的尾气排放,增加了城市污染;同时,停车位的稀缺也使得人们更加青睐于小型车。
因此,要尽快解决这一系列问题,最重要的一项举措就是要在新能源技术的背景下发展城市个人代步工具。
新能源城市个人代步工具设计的趋势研究
2新能源汽车包括有:混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等。其中插电的纯电动汽车因其电能较为容易获取,且电池技术也日渐成熟,成为新能源交通工具中较为普遍采用的驱动技术。电动汽车的发展史
2.1电动汽车其实并不是近些年来才开始出现。可能还有很多人1873年,英国人罗伯不知道,世界上第一台电动车竟然是出现在戴维森制造了第一辆有实用价值的电动汽车。持·受当时技术所限,电源采用的是铅酸蓄电池,即使如此,这辆电动汽车居然比卡尔·本多年(附图1)。
茨的第一台内燃机汽车还早10年,爱迪生制造出一辆电动汽车,时速20英里。随后在1880但这也没能让电动汽车打开市场(附图2)。世界第一辆铅酸电池电动汽车于一年后诞生,这是一辆用铅酸电池为动力的汽车。世公里的电动汽车世界第一辆车速超过100
界第一辆车速超过100新能源背景下的城市个人代步工具设计研究
摘  要:现在的中国正处于经济飞速发展的快车道,城市中人们工作与生活的节奏也在不断地加快,对于交通工具的需求就在不断地
增大,然而汽车排放所导致的环境污染以及交通拥堵停车位严重缺少等问题日益突出。如何更好地解决个人交通出行问题,是值得我们深思的研究课题。本文基于新能源时代背景下对于城市个人代步工具设计的方法和原则进行系统的研究,提出了以新能源为驱动的城市个人代步交通工具只能依赖于新的设计创新思维。关键词:新能源;个人代步工具
作者简介:
陈江波/1976年生/男/山东莱州人/硕士/讲师/研究方向为产品设计、公共设施设计、交通机具设计、工业机械设备外观设计等
陈江波
沈阳鲁迅美术学院工业设计学院,辽宁沈阳,110000
年,比利时工程师公里/小时的汽车也是电动汽车。在之后1899
卡米乐·热纳茨还设计了的名为“从不满意”的铝制车身电动汽车,这款车现在保存在法国贡批尼博物馆中。
看到这些,是不是颠覆了你对于电动车的固有观念?那么我们不禁要问:既然早在近一百五十年前就发明了电动汽车,为什么在之后一百多年竟然销声匿迹了,直到今天才开始被重视和应用呢?究其原因,除了因为受当时的人们认知和社会环境所限,电力转换效率和运行功率低下则是其主要原因,拿现在的话说就是就是输在了用户体验上。于是,生不逢时的电动汽车遭到了随后出现的内燃机汽车的“逆袭”,在之后的一百多年里,以内燃机动力为主的传统汽车工业大行其道、蓬勃发展,成为了时代的宠儿,当然石油工业的利益驱使也是推动力。而本该被大力发展的电动汽车却被束之高阁,这就不能不令今天的我们扼腕叹息。
众所周知,虽然传统汽车工业早己成为社会现代化进程的重要动力,然而汽车工业的发展也带来了环境污染愈烈和能源消耗过多乃至枯竭的问题。而对于我国日益扩大的汽车市场,这种危机就愈加更明显。汽车尾气排放量已经处于加剧的趋势。如果再不加遏制的继续使用传统汽车工业内燃机技术,将会给我国的能源安全和环境保护造成巨大的无可挽回的影响。无论如何我们不能再继续走先污染后治理的老路,传统汽车虽曾经是社会现代化进程的重要动力,但也该是时候该退出历史舞台了,而作为当仁不让的继任者——电动汽车又重新回到了人们的视野。
年前,美国的三大传统汽车公司——通用、福特视线回到20
和克莱斯勒开始研发电动汽车,时至今日推出的电动汽车却寥寥
年才成立的特无几,反而是被来自美国硅谷的后起之秀——2003
斯拉汽车公司,做了这些汽车“老大哥”们一直想做却没有做成的事情。在短短的十余年内完成了从概念到商业模式设计再到量产,提供最尖端技术的空中升级等服务方式和清洁完备的充电解决方案,凭借着MODELS和Model X等纯电动车火爆世界,为人们带来了最极致的驾乘体验和最完备的消费体验。其超长续航里程和加速性代表了全球量产电动汽车的最高水平。成为了有史以来最成功的纯电动汽车(附图3)。
国内电动汽车发展现状分析
2.2
当前中国已经是世界汽车制造大国,汽车已成为国民经济新的支柱产业。但从目前发展总体来说,可谓是“大而不强”,我国的汽车工业特别是新能源汽车产业必须探索新的思路。
而新能源汽车则是实现中国汽车产业弯道超车从而缩小与国外发达国家差距的的最好时机。在以内燃机为主导的传统工业汽车领域,我国与发达国家还是存在较大的差距,基本已经失去了追赶和超越的最好时机。而在电动汽车领域与此情形则完全不同,我国从开始阶段就与国外发达国家基本处在同一起跑线
上,具备了率先启动产业化的条件,同时我国企业也在关键的电池技术上获得了突破,新能源会为我国汽车产业与发达国家缩短差距和实现跨越提供了很好的契机。
年我国共生产了37.90万辆在新能源汽车的生产方面,2015
年的83900辆,增长了4.5倍。中国新能源汽车,相比于2014
2015年12月共生产2.57万辆,同比增长的纯电动乘用车市场
114%。如果增速保持不减,单从销量上中国的电动汽车不久之后会很快超过美国。
作为国内一直致力于新能源汽车研发和生产的比亚迪公司,在前不久推出了旗下最新款的“秦”纯电动版的电动汽车,其拥有300km以上的续航里程,满足日常出行绰绰有余,可以说几乎
。代表了国内纯电动汽车的最高水准,值得我们为之点赞(附图4)新能源城市个人代步工具设计的因素分析
3
根据使用体研究分析确定设计定位
3.1
不同的使用人对个人交通工具的需求是不尽相同的,城市居民特别是距离市中心较远的居民选择个人交通工具出行的比例约占道路车流量的半成,而其中又有超过半成是上班一族,且大部分都是空载导致效率低下,正是这一体形成了上下班高峰期道路拥堵的主力军。因此,除了需要进一步发展和完善公共交通之外,对于这一使用人的出行需求的代步工具进行设计优化和创新势在必行。
小型化将成为未来城市个人代步工具的普遍特征
3.2
在传统汽车领域,小型车在销量上往往占据很大的比例,那么为什么小型车会被如此“热捧”?当然“成本低廉”是驱动消费的主要因素;在新能源汽车领域小型车也同样倍受欢迎,其实城市个人交通工具小型化的意义不仅仅在于降低了生产成本,更具有实际意义的是小型化之后将极大地减少道路占道比和节省停车空间,小型化、轻量化被越来越多的人认为是未来纯电动车发展的主流方向,小型化的城市个人代步工具将会成为中国的国民
6)。
车(附图5、附图
图1图2
图4“秦”纯电动版电动汽车图3
需要强调的是,电动车小型化设计并不只是将比例简单的缩小,而是要以人机工程学为基础,充分考虑
空间的紧凑性而又不失舒适性,另外小型车乘用者的人数一般为单人或双人为宜,这样才能更加体现小型化设计的优势。
个人交通与轨道交通形成互补的交通模式
3.3
人们在城市中长距离出行时,多数人会选择速度较快的轨道交通出行。其实城市交通拥堵问题的解决也在很大程度上依赖以轨道交通为主的公共交通设施的建设。但是随着城市大规模扩张,轨道交通往往跟不上城市发展的步伐,短期内不能实现完全覆盖,因此就要设计更加灵活微型的个人代步工具来做到交通出行点对点无缝连接,从而使个人交通与轨道交通形成互补的高效的交通模式。
新能源城市个人代步工具设计的创新设计方法的研究
4
如同现在的智能手机所面临的“千机一面”的窘局,今天的汽车外观设计也已经不可避免地陷入了类似的设计瓶颈,尤其是在中低端汽车领域,同质化的现象也是越来越严重。作为新能源的城市个人代步工具也面临着同样相似的问题。
如何让新能源汽车设计避免雷同,重新寻新的创意切入点是破局的关键。只有通过彻底的设计创新,抓住新能源汽车这一绝佳的发展契机,设计出具有鲜明特和更好用户体验的新能源城市个人代步工具,实现产业发展质的飞跃。
基于低碳环保需求的城市个人代步工具的形态设计
4.1
新能源汽车与传统内燃机为驱动的传统汽车完全不同,所以就不能够把传统设计汽车的惯性思维简单移植到新能源城市个人代步工具设计上来。目前,特别是我国新能源汽车大多还是没有摆脱传统造车的意识,很多所谓的新能源汽车仅仅是把内燃发动机简单的换成电力驱动而已,如果不看内部构造而仅从外观形态上来看没有任何区别,给人感觉“车头还是那个车头,车尾还是那个车尾;还是原来的配方,还是熟悉的味道”。
因此,要摆脱这种局面,就要先从城市个人代步工具外观形态上下功夫,对于外观形态要重新梳理并归纳——没有了发动机等一系列冗余复杂的机械结构的束缚,轻量化的电力驱动系统使得设计师在形态结构设计上更容易发挥,外观体量上也会更趋向小型化,未来的新能源城市个人代步工具从功能上也再不能简单的用传统的车型去分类,更多的跨界车型将会出现。总之,一定要以人们的实际的出行需求为依据,以便精确到设计的定位,让新能源城市个人代步工具的优势能得到充分的发挥。
采用模块化的设计以降低成本和满足不同使用情景
4.2
模块化设计是绿设计方法之一,在诸多的产品设计领域已被广泛运用,是一种较为成熟的设计方法。在传统汽车设计中主要是应用在生产环节,主要用于部件和组合件之间快速装配。其实模块化设计能做的还更多,它还可以让用户像搭积木一样自己动手参与到其中,在使用过程中体会模块化设计所带来的乐趣。
丰田公司前不久发布了的一组名为“ME.WE”的全新概念车就是利用车身模块化设计的一个成功实例。如同人们喜欢更换手机彩壳一样,车主可以自己动手更换自己所喜欢的定制外车身,
敞篷车、
甚至还可以把它变身成为城市用车、皮卡、SUV、电动车、四轮驱动等车型。以时下流行的anti-excess(反过剩)为主题,而丰田对这辆车的描述为“更多更好,但消耗更少”。
该车身结构设计独特,采用比重较轻的铝合金材质的圆管来制作车身结构,外观可自定义,可以像更换手机外壳一样轻松更换的松软的聚丙烯塑料材质的车身面板,在关键的部位则采用环保坚韧的竹子作为面板;动力驱动方面,“ME.WE”还可以在两轮驱动和四轮驱动之间做自由切换,方便适应不同路面;另
外,内部的后排座椅还可以折叠收起并放置在前排座椅下,后面两排座椅也可以拆下来、放置于草地或沙滩上野餐。
四轮驱动并不是“ME.WE”的唯一特点,车内空间被设计得更为宽敞——锂电池组和线路都被完全隐藏在车身底部,而仪表板、中控面板、地板甚至前盖都将使用竹子材质打造。并且车辆
还能后排的座椅可以进行旋转甚至移除,在需要的时候,ME.WE
够变身成一辆运送货物的皮卡,并且扁平的车顶还能够装载冲浪
概念车都板或者自行车等,这样无论从视野还是体验上,ME.WE
提供了足够宽敞的空间(附图7)。
运用伸缩式或分离式结构设计以灵活切换空间
4.3
的概念设计“Split & 来自德国汽车设计师Kenan Haliloglu
Go”,是一款可以在商务车和小型车之间切换的伸缩电动汽车,汽车的乘坐空间能够像太空舱的舱体一
样随意拆分,让人们可以根据使用场所来灵活切换(附图8)。
这辆车是由一辆双座小型汽车和一辆个六座的车厢两个部分组成。也就是说,通过一辆车就能提供至少两种车型的功能,平时如果只是作为个人代步工具满足上下班或者短程出行等功能,那么我们就可以选择驾驶“车头”的小型车,方便在拥堵的城市中随意穿行。在需要的时候,“车头”又能和后部车厢连接,变成一辆大型商务车,能提供多达八个乘坐位置,无论是全家老小出门旅游还是商务出行,都能完全胜任。
通过上面这个经典的设计实例我们可以看出,这种创新而又灵活的车身结构,不但可以根据使用场景甚至是乘坐人员的多少随意切换变身,而且这种方式还能从容应对现今的交通拥堵路况,更具有意义的是,国家刚刚推出了新的二胎政策,这同时也带来了提升汽车乘坐空间的需求,而运用伸缩式或分离式结构设计无疑是为这种需求提供了更灵活、成本相对更低的一种解决方案。
智能化将成为高效便捷的交通辅助方式
4.4
图5图6
现在的社会是信息与人工智能快速化发展的时期。作为新时代新能源的电动汽车当然离不开智能化技术。
现在的汽车不再是简单的代步工具,已经从简单的导航技术向着更多的智能化、多元化等更深层面的全方位方向发展,随着智能化技术的快速发展,智能化的自动驾驶将会越来越普及,将来有一天驾驶员作为一项职业可能会被无人驾驶技术所取代,就如同作为牵引动力的马匹被汽车所淘汰一样。未来人工驾驶只会作为一种专业技能而仅仅存在于速度竞技赛中。
在智能化驾驶技术这一领域,国外一直是处于领跑的位置,前不久谷歌一直处于测试的的自动驾驶原型汽车已正式制造完毕,现已正式上路运行,从而宣告全新的无人驾驶汽车时代的到来(附图9)。
结语
6通过研究发现,目前我国的新能源城市个人代步工具受到了传统汽车工业设计意识的束缚,在创新的设计当中存在惯性思维,很多的所谓新能源代步工具实际上仅仅是打着新能源旗号的传统汽车,从而导致其没有达到低碳环保的最终目的。除此之外,新能源交通城市个人代步工具设计在对根据使用体研究分析确定设计定位,并把小型化将成为未来城市个人代步工具的普遍特征,同时还将个人交通与轨道交通形成互补的交通模式。
因此,论文通过对新能源交通工具设计的因素分析之后,提
出了以基于低碳环保需求的城市个人代步工具的形态研究的创新设计方法和采用模块化的设计以降低成
本和满足不同使用情景、运用伸缩式或分离式结构设计以灵活切换空间以及强调了智能化将成为高效便捷的交通辅助方式的设计法则,这就是我对新能源交通工具的创新设计方法的一点研究。
总之,无论技术如何发展,未来的新能源汽车都会始终以人作为核心,更好地服务于人类。未来城市个人代步工具将借助更加智能的技术和更加清洁的新能源,将更加趋向于环境友好型,以满足未来消费者对于出行代步的需求。
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图7
8
图9