电动汽车外饰造型设计发展趋势研究

王 波，耿硕晨

（清华大学 国家安全与节能重点实验室，北京 100084）

随着能源危机的爆发，空气污染的加剧，电动汽车这种使用可再生能源、清洁无排放的交通工具开始进入人们的视野，并在近十年间得到了快速发展。随着电动汽车的兴起，电动汽车的造型设计也成为汽车设计师们研究的重点。动力形式的改变给汽车造型设计带来了新的突破和制约，除了美观的造型外，合格的设计还要传递出电动汽车“电动”的信息。面对这些挑战，电动汽车的造型设计也得到了快速发展。本文将对电动汽车外饰造型设计的发展趋势进行探讨和论述。

1 传统内燃机汽车的造型历史发展分析

从1885 年第一辆内燃机汽车（奔驰一号）诞生至今，汽车已经历了130 多年的历史。从最早的马车型车身到现在，汽车造型也随着时代不停地发展与变革。在过去的一百多年里，内燃机汽车一直占据着主导地位，而电动汽车的发展是在内燃机汽车的基础上前进的，因此在研究电动汽车造型前，有必要对传统内燃机汽车的造型历史发展进行简要梳理。

在最早的马车型车身时代，汽车是由马车改造而来，其造型也受古典主义影响，车身上大量出现繁琐、优美的曲线装饰。随着汽车的普及和工业化生产，进入到箱型车时代，此时的汽车造型十分功能化，就像一个大箱子。随着发动机技术的提高，汽车的速度也越来越快，空气阻力的影响凸现出来。20 世纪30 年代后，以理想的水滴形为基础，饱满曲面的流线型车身流行起来[1]。二战后，美国迅速崛起，20世纪50年代的美国弥漫着奢靡夸张的氛围，车身宽大、充斥着“火箭”造型元素的船型汽车诞生了。而此时经济衰退的欧洲则开始探索小巧、经济、实用的汽车形式，Mini Cooper、BMW Isetta 等经典小型车应运而生。随着硬边艺术、高技派的诞生，人们开始倾向于更为硬朗的造型风格，推崇机械美学（赛博朋克艺术正是在此时兴起），汽车的造型语言也开始向此风格靠拢，特征线平直、曲面硬朗、车身更为扁平，楔形汽车就是在这一风格的基础上，结合了人们对下压力的性能需求而诞生的。然而，这种极其硬朗的风格会带来糟糕的风阻系数，20 世纪80 年代后，在保持平直、扁平的造型特征上，曲面更为圆润饱满，而这一趋势导致汽车造型设计变得越来越趋同。直到20 世纪90 年代后期才取得突破，福特推出了名为Ka 的小型车，其造型十分锐利、动感、个性，新锋锐风格由此诞生，并对当时的产品设计产生了很大影响[2]。其后诞生的火焰燃烧表面也可以看作是新锋锐的一种诠释。进入21世纪后，人们开始更加关注汽车造型的曲面形态本身，马自达、雷克萨斯、奔驰等品牌在设计中都尝试了对基础形态的探索，品牌造型风格越来越强烈，并由二维转向三维。汽车的造型风格更为运动、个性，曲面处理更为复杂、微妙。整个内燃机汽车的造型发展脉络如图1 所示。

图1 传统汽车造型发展脉络

通过对内燃机汽车造型发展历史的梳理可知，汽车造型的发展趋势是复杂且受多方面影响的，是科学技术、社会文化共同作用的结果，除了工程技术的突破和限制外，时代背景、艺术发展、审美变化也会在各个层面对汽车造型设计产生影响。下文将以此为思路就汽车电动化对其外饰产生的影响进行分析。

2 电动汽车的造型发展概述

电动汽车历史悠久，其诞生甚至早于内燃机汽车。1881 年，法国工程师古斯塔夫·特鲁夫以三轮马车为基础造出了第一辆电动汽车，使早期的汽车工业形成了蒸汽汽车、电动汽车和内燃机汽车三分天下的格局。20 世纪20 年代后，内燃机技术迅速发展，而电池技术却进步缓慢，导致电动汽车进入没落期。直到20 世纪90 年代，随着石油资源的紧缺和空气污染的加剧，电动汽车又重新进入人们的视野[2]。1990 年，通用发布了一款纯电动概念车——Impact Concept，这款概念车于1996 年实现量产，其量产版名为GM EV1，它的无格栅前脸造型体现了当时人们对电动汽车区别于传统车造型的探索（图2），此后，电动汽车的发展进入了新时代。

图2 通用Impact Concept

由于车型平台开发、车身模具制造的成本非常高昂，早期的电动汽车主要是在已有车型的基础上进行电动化的改造，以达到降低成本，提高研发效率的目的[3]。为了体现电动汽车与内燃机汽车之间的差异，传达电动化的产品信息，设计师会对细节和配色涂装进行重新设计。例如1997 年发布的Nissan Prairie Joy EV，在原有Prairie 的基础上重新设计了配色和涂装，以彰显其电动汽车的身份。2009 年，奥迪公司发布了E-tron Concept，该车以R8 为基础，对格栅、轮辋、车灯、色彩、材质等进行了全新的设计，这些细节的造型语言和传统内燃机汽车存在很大差异。更为简洁的前后保险杠造型、封闭式格栅、矩阵式的前后灯，都传达着其电动汽车特有的身份信息（图3），这也标志着设计师们对适合电动汽车的造型语言开始了最初的探索。

图3 奥迪E-tron Concept

图4 宝马 i8 Concept（上）和宝马 i3 Concept（下）

2009 年， 宝 马 公 司 发 布Efficient Dynamics Concept 混合动力概念车，提出了全新的片层设计语言。2011 年，宝马公司将这种设计语言应用于两台纯电动概念车上——i3 Concept 和i8 Concept，这两款车均出自宝马公司专为电动汽车打造的i 系列平台，它们的整体比例、曲面特征、造型语言看起来都更像电动汽车（图4）。随后，电动汽车的造型开始进入快速发展的阶段，各大汽车企业开始推出全新的电动汽车平台，并配合推出与内燃机汽车大不相同的设计语言，例如大众的ID 系列，奥迪的E-tron 系列，奔驰的EQ 系列等。近年来，随着电动汽车的飞速发展，除了传统车企，越来越多的互联网企业和创业公司也进入电动汽车行业，这些企业没有传统汽车企业的束缚，提出了很多革新性的造型特征，对电动汽车的造型发展起到了很大的推动作用。

总之，电动汽车的外饰造型，从一开始沿用传统汽车造型，到后来修改细节，如今正向着全面突破传统内燃机汽车造型语言的方向发展。

3 电动化对汽车造型设计的影响

如前所述，汽车造型的发展是科学技术、社会文化等环境变化共同作用的结果。对电动汽车造型设计产生影响的因素可分为两类：第一类来自工程技术的改变给造型带来的突破和限制；第二类是由于社会文化审美变化及产品信息表达对造型提出的视觉要求。本文将分别从这两个角度讨论电动化对汽车外饰造型设计的影响。

从工程技术角度来讲，影响因素主要有3 个方面：（1）总体布置的改变。（2）对提升续驶里程的要求。（3）进气格栅作用的消失。

原来以发动机为核心的动力系统变成了由电池组、电机等组成的电动系统，给整车的总体布置带来了巨大变化。在传统内燃机汽车架构下进行改造的电动汽车，当电池包布置于地板下时，会导致整车高度增加，除此之外，基本与原平台的内燃机汽车差别不大。通过这种方式改造的电动汽车电池布置空间受到很大制约，会影响整车的续驶里程。为了扩大电池布置空间，更合理地利用空间，很多企业为电动汽车研发出全新的总布置平台，例如特斯拉Model S 的车型架构及宝马i 系列的life-drive 架构（图5），都将电池组布置于前后轴之间的底盘部分[4]。

图5 特斯拉Model S 车型架构（上）及宝马i 系列 life-drive 架构（下）

由于这种全新的布置形式带来的差异，基于电动平台的汽车整体尺寸设计（长、宽、高、轴距、前后悬等）将与传统汽车有很大区别。目前，大部分企业会选择同宝马和特斯拉一样，将电池布置于前后轴之间的底盘部分，因此，为了提升电池容积，在整车长度相同时，电动汽车会偏向于更长的轴距、更高的车身。而且在此布置方式下，车头部分不再需要大空间来安置整车功能部件，因此在碰撞合格的前提下，A 柱有了向前移动的空间，以扩大乘员舱的容积。

由于电池技术的限制，续驶里程短一直是电动汽车的缺点。研究表明，在相同的电池容量、整车质量的情况下，减小汽车的风阻系数可明显提升续驶里程[5]。因此，相比内燃机汽车，电动汽车的造型设计会更重视造型对风阻系数的影响，使用更有利于降低空气阻力系数的设计，例如A 柱、C 柱与发动机盖倾斜角度的调整，减少车身表面的剧烈转折和车身上的凸起与空洞（如无格栅处理及封闭式轮辋）。同时，整车质量的降低也会对续驶里程产生较大影响，这也会在造型上有所体现，比如去掉大量不必要的装饰件以减轻汽车质量或用更轻的覆盖件来代替。

电动化给汽车造型带来的另一个影响是，车头部分不再需要进气格栅，这会给电动汽车的前脸设计带来新的突破。在视觉要求方面，则主要是传达产品信息并体现社会审美的变化，更重要的是如何传达出电动化的产品信息，以便与传统的内燃机汽车区别开。电动汽车与内燃机汽车之间最主要的差异是：传统内燃机汽车更强调机械式的美感和运动感，汽车造型更具动感，车身使用富有雕塑感的自由曲面；而电动汽车则会使用清洁、未来、电动化的造型语言，所传达的产品信息由机械产品向电子产品进行转化，由原来的“运动装备”转向“完成运输的工具”。造型更强调逻辑感、科技感、功能感，更接近电子产品设计的造型语言。此外，电动汽车续驶里程的制约会给驾驶员带来里程焦虑，因此，电动汽车的造型设计需要传达出“轻”、“低风阻系数”的产品信息。

近年来，极简主义在产品设计上的运用成为整个社会审美的主流。极简主义是诞生于20 世纪60年代的一个艺术流派，主张以客观、理智、非叙事性的态度来完成艺术表达，要求设计师在创作中追求最简洁的效果[5]。这是一种去装饰化，强调逻辑感，追求产品本质的设计理念[6]，这种风格在人们对繁琐复杂的设计已经审美疲劳的今天备受推崇。受极简主义风格的影响，电动汽车的设计向着更简洁、纯粹的方向发展，不论从形态上还是细节装饰上都是如此。

4 电动汽车造型发展趋势及实例分析

本文将从汽车造型的关键要素——比例姿态、特征线与曲面处理、细节3 个方面来分析电动汽车造型当前的发展趋势，主要结合近年发布的电动汽车进行论述，虽然很多仍停留在概念阶段，但仍可以从中把握一些造型发展的动向。

4.1 比例姿态

如前所述，当前的电动汽车主要分为两类：（1）以内燃机汽车平台为基础的电动化修改。（2）全新的电动汽车平台。第一类对整体比例影响较小，所以本文主要讨论第二类电动汽车的比例姿态。

相对于整车长度来讲，轴距所占比例更大，也就是前后悬长度会随之缩短，且部分汽车前后悬的长度差异更小。以特斯拉Model S 为例，对比与其相同级别的捷豹XF，如图6 所示，两车型长度几乎相等，可以明显看出Model S 的后悬比捷豹XF后悬短，前悬几乎相等，因此轴距要更长一些，且特斯拉Model S 的前后悬长度基本一致。这主要由两方面因素导致：（1）电池在前后轮之间的布置形式，增大轴距可以提高续驶里程。（2）区别于传统内燃机汽车所希望表现的机械、运动美感，电动汽车更接近电子产品的设计语言——简洁、平衡。电动汽车一般会倾向于使用尺寸更大的轮胎，否则会造成轮胎大小与轴距之间的比例在视觉上的不协调。

很多电动汽车的A 柱底端更靠前，A 柱的倾斜角更大，以起到弱化车头视觉效果的作用，甚至有些电动汽车会做成类似“单厢车”的形态，使车前挡风玻璃与车头在三维形态上更连续，即二者的倾斜角度更接近。在发动机舱的功能被取消的情况下，这样的造型特点可以明显区分开内燃机汽车与电动汽车，而且这样的处理方式可以增大乘员舱的容积，且这种形态的车身可以获得更低的风阻系数[7]。更重要的是，这种比例姿态能够弱化汽车前冲的方向感与运动感，向更接近产品设计的造型语言靠近。

在打破了传统汽车的总布置和车身形式后，设计师们对传统汽车的车型（轿车、SUV 等）也进行了重新思考，进而诞生了“inside out”的设计理念，汽车不再是在已有的外形下塞入乘员舱，而是由乘员舱出发加上外观和4 个轮子。在这种设计理念的引导下，电动汽车出现了越来越多的难以用传统分类方式进行划分的车型，如图7 中的法拉第FF 91和蔚来eve，像是轿车、MPV、SUV 的结合产物，许多电动概念车都表现了设计师对于电动汽车创新车型特点的探索。

图7 法拉第FF91（上）及蔚来eve（下）

4.2 特征线与曲面处理

相比传统内燃机汽车，电动汽车在型面处理上越来越多地使用干净、简洁的曲面，主要体现在两个方面：（1）电动汽车上很少出现类似“火焰燃烧曲面”的造型元素。（2）减少车身表面的特征线。20 世纪90 年代后，新锋锐风格诞生，汽车造型的型面处理取得了新的突破，设计师通过在车身上使用剧烈的曲面转折来塑造特征线，在这一趋势的影响下，汽车造型的型面处理变得越来越复杂多样。而电动汽车则是对此潮流的逆反，车身上多为曲率半径较大的曲面，特征线的形成主要通过两个曲面相交，或分件与分色。电动汽车的造型创新更多地通过“曲面结构”的创新来实现，由原来的“自由曲面”和“浮雕”式的形态变成强调“结构感”与逻辑感的曲面。这种设计趋势不仅受到极简主义的影响，同时这种更接近电子产品的造型语言，也更符合电动汽车的视觉需求。这种圆润、整洁、转折变化更少的曲面处理，还可以获得更低的空气阻力系数，而结构化的曲面造型语言在合适的导流结构设计下，也可以获得更好的空气动力学性能。

如图8 所示，左上、右上分别为大众ID Concept及奔驰Generation EQ Concept，它们的车身曲面变化较少，主要由简洁的、大面积的曲面组成。奔驰EQ Concept 侧面除了高光线没有特征线，大众ID Concept 也只有两个曲面相交自然形成的特征线。对比同为大众品牌近年发布的概念车Altas Cross Sports Concept（左下）及奔驰A Sedan Concept（右下）的截面线（黄色高亮线），电动汽车的截面线变化更少，很少出现转折，甚至没有侧面特征线，可以明显对比出电动汽车曲面处理的特征。

图8 电动汽车与内燃机汽车型面处理对比

电动汽车的另一个曲面处理趋势是通过曲面的“结构”来塑造造型特征，减弱曲面本身的变化，增加结构的变化。如图9a 所示，宝马的片层设计语言，没有剧烈的曲面变化，也很少出现因曲面相交、挤出等方式形成的特征线，通过近似单曲面的片层穿插、折叠、弯曲来塑造造型特征。如图9b 所示，日产IMx Concept 的前轮包通过一个竖立的片层来表达，也是弱化曲面变化，增强结构感的一种造型探索。

图9 电动汽车的曲面处理趋势

4.3 细节

从细节设计角度，电动汽车主要从4 个方面表现出明显的造型趋势，包括格栅、轮辋、车灯的变化及参数化设计在细节处理上的使用。

格栅一直是汽车前脸上的重要造型特征，起到传承家族基因，体现品牌形象的作用。而电动汽车不再需要格栅，为了降低空气阻力系数，应去掉格栅或将其进行封闭式处理，如何顺应这个变化做出适合电动汽车的前脸造型，一直是电动汽车设计中的重要问题。目前主要有3 种不同的设计趋势：（1）在三维形态上仍保留格栅的形式，但格栅内由原来通透的覆盖件变成封闭覆盖件，很多传统汽车企业在造型方面都会采用这样的处理方式，既能保证家族形象的传承，又能体现电动化的特点，如图10a所示的奥迪Aicon Concept 及宝马 iX3。（2）前脸不保留格栅的三维形态，但是通过二维的方式在前脸保留格栅的形状特点，如图10b 所示的奔驰EQA Concept 及日产IMx Kuro Concept，通过材质的替换或灯带的方式勾勒出格栅的形状。（3）直接采用无格栅设计，前脸彻底抛弃格栅的造型，这种处理在特斯拉等新兴的不需要考虑家族基因传承的电动汽车品牌中出现较多，如图10c 所示的特斯拉Model 3及小鹏G3。

图10 电动汽车的格栅处理

电动汽车的轮辋设计与特征线及曲面处理有着相似的趋势（图11），不再使用复杂动感的自由曲面，而是采用更加扁平或更有逻辑感、结构感的曲面，几何化造型元素的运用更多，这也是更为电子产品化的造型语言。而且电动汽车的轮辋覆盖面积更大，甚至有些对制动盘散热要求不高的小型电动车会采用全封闭式的轮辋，空洞面积更小的轮辋会带来更低的风阻系数，虽然这种影响并不显著[6]，但是会给人以低风阻的视觉暗示，这也很重要。

在车灯的设计上，电动汽车会更突出灯带的视觉效果，且灯内造型更为平面、几何元素应用得更多。相比于内燃机汽车车灯内丰富的结构，电动汽车的车灯设计更为简洁，由原来体块状、矩阵式的发光体变为平面化的发光体。还有一些车型会打破车灯的“边界”感，将前脸与车灯融为一体，或打破原有汽车的“脸”造型，打破车灯给人的“眼睛”的视觉暗示。最近，很多概念车上出现了Backlit textures（即车灯暗时隐藏在车漆中，发亮时才会显现）的车灯处理方式，如图12（右下）所示。

电动汽车细节造型最重要的一个设计趋势就是参数化设计的应用，它是对某一元素进行有规律的阵列式排布，并融入到造型中，例如轮辋、格栅、车灯等细节部分都会融入参数化设计的元素。这种阵列式的排布可以给人带来强烈的“电动、科技”的视觉暗示，且参数化设计给“渐变”提供了更加未来的表达方式，在打破原有分型边界的造型中得到了很好的发挥，例如奥迪Acion 的前灯，奔驰Smart Vision EQ fortwo 的车窗，如图13 所示。

图11 电动汽车轮辋造型

图12 电动汽车车灯设计

图13 电动汽车上的参数化细节

4.4 趋势总结

在整体比例姿态上，电动汽车会倾向于使用更长的轴距，更短的前后悬（相比传统内燃机汽车），车轮向“四角”布置，且车轮的直径更大。A 柱与C 柱的倾角更大，同时A 柱前移，整车更接近于“单厢车”的特征，在车型上不断突破以往的车型分类。特征线与型面处理上，造型更为简洁，减少特征线与曲面变化，或转向通过“曲面结构”来塑造造型特征。细节设计上，与整体的曲面处理相协调，造型更为简洁，增强几何化元素与灯带的运用，并融入参数化设计。在车灯与格栅的处理上，打破原有的设计，结合品牌特征探索更多的前脸形式。

5 结语

汽车作为最复杂又最贴近人们日常生活的工业产品之一，其造型设计的发展也非常复杂，受到很多因素的共同影响，是整个社会发展的结果。除了工程技术的发展对外观造型带来的促进和限制，就审美本身而言，其发展也受到社会各个方面的影响，作为产品，其设计还有表达产品属性的需求。总之，工程技术上，电动汽车从总布置角度给汽车设计带来很多的突破，同时也提出了减小风阻的要求。从审美和视觉的角度，电动汽车为了与传统内燃机汽车区分开，吸收了很多电子产品的设计语言，同时又受到极简主义的影响，其造型的总体趋势更倾向于简洁、纯粹，强调逻辑感。

中国汽车产业起步较晚，较国际一线汽车大国仍有一定差距，而电动汽车的发展给了中国汽车产业新的机会。在中国政策扶持、电驱技术积累的影响下，电动汽车在中国得到了高速发展。然而目前中国电动汽车造型现状仍然较为落后，造型语言老旧，基本沿用传统内燃机汽车的造型特征，只有少数品牌跟随潮流做出了一些有意义的尝试，电动汽车造型设计仍有很大的提升空间。但是电动汽车作为新兴事物，其造型设计不能盲目推新，需要考虑消费者的审美变化和接受能力，同时，我国各类消费者之间也存在着巨大差异，例如一线城市的年轻人接受能力更强，在文化和审美上更为前卫，倾向于更为未来的造型；而小城市的中年人仍然观念老旧，对新的造型语言接受能力差，这需要企业针对目标市场进行有计划的变革。在追随世界主流设计潮流的同时，还要从追随者转化为引领者，需结合中国文化特点与品牌特征，创新出属于自己的电动汽车造型设计语言。

由于汽车本身的商品属性，要想进一步扩大优势，让中国电动汽车立足于世界，良好的造型设计是非常重要的。把握电动汽汽车的造型特点，深刻理解其发展趋势，才能促进中国电动汽车产业更好地发展。