基于用戶需求的電動汽車公共充電樁設計

隨著生產條件以及市場的日益成熟，商品經濟的重心從“產品”逐漸轉變為“人”，以人為本的設計理念要求產品充分考慮用戶的多層次需求

。而現有充電設備多注重充電功率，不重視用戶的多元需求，制約了電動汽車的快速發展

。當前對公共充電樁的研究主要有：基于情景分析的公共充電樁選址研究、充電服務設計策略研究、充電樁的差異化競爭策略及互聯網背景下充電設備的智能化設計等

，為研究充電樁的用戶需求提供了理論基礎。充電樁的發展越來越注重需求多元化、智能化及運營策略的科學性。文章選取公共充電樁為設計對象，對充電設施現狀及電動汽車用戶進行了深入研究，并運用馬斯洛需求層次理論與Kano 需求模型對用戶在充電樁使用過程中的真實需求進行分析，提出一個能滿足用戶需求的公共充電樁設計方案，以期為公共充電樁的發展提供參考。

1 電動汽車公共充電樁設計現狀

截至2021 年11 月我國電動汽車保有量784 萬輛，而公共充電樁保有量僅109.2 萬臺，遠低于車樁比1：1 的目標，難以滿足用戶的正常充電需求。通過實地觀察與閱讀文獻，發現由于充電樁故障、充電車位被占等原因導致大量公共充電樁閑置，全國平均使用率不足15%，用戶可用的充電樁變得更加稀少，電動汽車用戶常常陷入里程焦慮中，缺乏對用戶操作習慣、服務流程等設計因素的重視。

2 用戶需求分析

用戶需求通常是由用戶進行表達或者設計師通過情景模擬用戶使用產品體驗或個人生活經驗而得出的，但所獲取的用戶需求無法確定是否是用戶在產品使用過程中的真實需求。因此，需要運用馬斯洛需求層次理論與Kano 模型來充分發掘用戶需求，明確用戶的具體需求類型

。

2.1 收集用戶需求信息

用戶需求是有層級關系的，在分析用戶需求信息時，馬斯洛需求層次理論是最常被用到的分析理論，美國心理學家亞伯拉罕·馬斯洛將其由低到高分為生存需求、安全需求、社交需求、尊重需求、自我實現需求五個層次

。通過實地調查、查閱相關文獻與新聞，以及對20 位電動汽車車主的訪談調查，總結出對應的五個用戶需求屬性（如圖1）。

本研究以某大型高速齒輪制造企業年產2 917臺風電齒輪箱涂裝生產線為例，運用工業代謝分析方法繪制物質代謝圖，定量分析物質代謝輸入輸出過程，結果表明，風電齒輪箱涂裝生產線表面處理水耗高、對揮發性高的清洗劑及油性漆的過分依賴，是導致廢物排放量大、末端處理處置難的癥結所在；同時，大量“廢物”不可循環利用而是直接進行廢物集中處理，“廢物”只是從水體或大氣中轉移進入土壤，這部分“資源”浪費嚴重。最后針對物質代謝系統的總體結構特征，從原料選擇、作業方式、三廢循環利用和治理思路等方面提出若干優化代謝過程和減少三廢排放的對策建議。

通過對上文得出的五個需求屬性進行分析，并與相關充電樁從業者溝通，提出了14 條合理可行的具體需求（如表1）。

2.2 應用Kano 模型分析需求

某發電廠1000 MW機組汽輪機回熱系統優化完成后，機組升負荷全過程鍋爐給水溫度平均值提高約9 ℃。90%THA負荷工況鍋爐平均給水溫度提高3.5 ℃；75%THA負荷工況為9.9 ℃；50%THA負荷工況為13.8 ℃。由于系統優化設計未充分考慮0號抽汽在低負荷工況存在較大的節流損失[19]，鍋爐給水提升幅度小于優化方案預期。

2)解決車位資源矛盾。雖然明令禁止燃油車停放在充電車位，但是隨著經濟發展，城市停車位緊缺問題日益嚴重，車位被無充電需求車輛占據的問題不應該被簡單歸結為大眾的素質問題，而是運行模式存在缺陷

。為了解決該問題，文章提出一種可移動充電樁的運行模式，在長排的車位后方安裝軌道及位置傳感器，使充電樁可以通過軌道進行移動。在空閑時，充電樁會停放在軌道兩頭，當用戶有充電需求時，可以通過手機小程序輸入車位號，充電樁自主移動到指定位置并接入電源，滿足用戶對車輛進行充電的需求。該運行模式可以有效降低用戶尋找充電車位的難度，同時提高充電樁的使用率。隨著城市中心功能區域車位資源的緊張，移動式充電設備是未來發展的主要趨勢，目前特斯拉、大眾公司都在積極探索移動式的充電樁運行模式，而軌道式移動充電樁已在上海浦東機場停車場進行試運營。

表4 中的Better 指數是用來衡量該設計提供某一功能因素或滿足某一需求時，增加用戶滿意度的程度；Worse 指數是用來衡量該設計不提供某一功能因素或不滿足某一需求時，降低用戶滿意度的程度。根據所得數據繪出Better-Worse 象限圖（如圖2）。

在設計過程中，受限于生產條件與現有資源，設計者難以滿足用戶的全部需求，因此日本東京理工大學教授狩野紀昭提出Kano 需求模型來進一步分析用戶對各需求因素的滿意程度，從而確定產品實現過程中各項功能的優先級。狩野紀昭教授認為可以將用戶需求分為五類：基本型需求(M)、期望型需求（O）、興奮型需求（A）、無差異型需求（I）、反向型需求（R）。基本型需求是指產品必須具備的核心功能，該需求理所應當被滿足，解決用戶的痛點問題，滿足此類需求不會增加用戶的滿意度，但是如果缺少此類功能將會大大降低用戶對該產品的好感；期望型需求是指用戶期待產品具備的功能，也可被稱為癢點，這部分需求如果被滿足會增加用戶好感，如果無法滿足則會降低用戶好感。期望型需求大多為市面上已經出現或已被提出的功能因素，期望型需求的滿足程度是一個產品是否具備競爭力的關鍵；興奮型需求是指用戶潛在的需求，可以稱為暗點，此需求如果不滿足不會降低用戶的好感，但如果在產品設計過程中恰當的滿足用戶的此類需求，將會大大提升用戶對產品的忠誠度；反向型需求是指用戶不需要的功能，如果提供，會降低用戶的使用體驗；而無差異需求是指可有可無的功能，提供之后，無法提升用戶好感，不提供也不會使用戶體驗變差。反向型需求和無差異需求都是在設計過程中應當盡避免的

。

Kano 模型通過量化調查問卷進行分析，文章根據上文提出的14 條具體需求制作Kano 調查問卷，對113 名電動汽車用戶進行問卷調查，選取其中的100 份有效的問卷進行數據整理，把用戶的滿意程度分為5 級：非常滿意、理應如此、無所謂、勉強喜歡、很不喜歡。以用戶對滿足某一功能因素時和不滿足某一功能因素時的滿意程度為基礎，得到針對某一功能因素的二維評價對照表（如表2），M、O、A、I、R 分別代表五種需求類型，Q代表可疑結果。分別計算各類需求所占比例，每個具體需求以所選人數最多的需求類型作為該具體需求的需求類型，并根據如下公式（1）、（2）計算Better 指數和Worse 指數，得到用戶對各項外觀及功能需求的滿意度數據（如表3）。

3 電動汽車公共充電樁設計思路

3.1 色彩設計

色彩是產品外觀設計中至關重要的一項，不僅能夠帶給用戶最直接的視覺感受，還能凸顯產品結構，滿足用戶突出功能區的需求，除此之外符合用戶需求的產品色彩往往會給用戶留下良好的第一印象。色彩的選擇不僅要與環境整體和諧，滿足用戶基本的功能需求，也要滿足用戶多元的審美需求和生活習慣。

1)注重設備的安全性與易用性。通過實地觀察與用戶交談，發現用戶在尋找充電樁時經常會遇到故障設備導致無法進行充電，極大地降低了用戶的使用體驗。因此，可以增加設備故障自動上報功能，設備向管理人員進行自動反饋，有助于管理人員發現問題設備，降低用戶遇到故障設備的概率。而設備安全監測功能，也是充電樁必須具備的安全保障措施，通過電路監測設備實時監測設備安全。

3.2 造型設計

公共充電樁的造型設計中除了應滿足圓潤造型與藝術美感，同時還要考慮停車場的有限空間，注重造型的空間利用率，運用圓角、曲線造型進行過渡，采用嵌面、分面等方式，打破單調的平面，改變傳統充電站方正、呆板的造型（如圖3）。

產品的外觀包括實用性、藝術性、科學性三個層面。結合公共停車場的地形與空間，實用性方面要滿足充電樁的基本充電功能；在藝術性上通過藝術設計手法使其具有感染力，帶給用戶優良的感官體驗，符合用戶的審美習慣；在科學性方面要注重結構的可行性，同時要符合人機工程學，方便用戶操作

。

教師講解階段是教學的第一階段，主要是指對分割后知識點進行講解，這一階段的和諧課堂教學工作應在課堂開始后前15分鐘進行，而且講解工作必須做到細致、充分。仍以乘法口訣為例，將乘法口訣分割完畢后，選取1-3階段的運算方法作為知識點，在講解時，應該從1講起，由于1的運算是最多的，可以將其與其他8個數字的運算方式列成一個豎列，通過多媒體設備展現出來，詳解1和其他8個數字的計算。確定學生理解之后，在第二列寫出2和其他數字的運算方式、結果，并進行詳細講解。在第四列以后不再標寫數字、結果，只留空白，講解階段結束。

3.3 功能設計

功能作為產品的第一要素，是設計的核心與最終目的，而功能的設計要遵從以用戶為中心的原則。

當前，電動汽車色彩設計以“灰色調”為主，而充電設備作為配套設施，應與電動汽車保持協調性。因此，公共充電樁的色彩設計應選用如黑色、灰色等無明顯色相的色彩作為主體色彩，搭配小面積白色等高明度色彩及燈光突出功能區域，營造出科技感與藝術美感。

授予單位應針對來華留學生特點指定詳細的留學生論文撰寫要求。①撰寫語言，考慮到中文的學習難度、大部分來華留學生采取英文授課等情況，筆者認為除了語言文學、中醫等極少數專業外，應采用英文作為留學生博士論文撰寫語言。②無論博士論文采用何種語言撰寫，都應有詳細的中文摘要。中文摘要不僅利于博士論文編目加工，對于留學生博士論文的查找和利用也十分重要。除此之外，授予單位應該對留學生博士論文封面、題名頁等信息做出明確規定。留學生博士論文封面信息應為中文。作者名應為英文全名，如果有中文名可以在英文全名后附帶中文名。導師名、專業名、授予單位、提交日期等均為中文。留學生博士論文應有中文題名。

3)交互便利性。隨著科學技術的發展，人機交互從實體按鍵發展到觸屏控制，再到如今各類手機APP 的遠程控制，產品的交互方式發生了巨大的變化，給用戶生活帶來了極大的便利，但用戶對于操作流程不夠了解，APP 應具備操作指引，幫助用戶快速了解產品的功能及使用流程。除此之外，用戶希望APP 操作可以帶來新的使用體驗，例如充電資源共享，整合各品牌充電樁的信息，降低用戶尋找充電樁的時間成本，增加用戶使用流程中的便利性，提升產品的競爭力。用戶調查結果顯示，車友互動屬于用戶的興奮型需求。通過在充電應用中劃分獨立的用戶互動版塊，供用戶分享電動汽車日常駕駛、充電與旅途中的經驗、感受，通過引導者不斷的更新相關內容，維持模塊熱度，吸引更多用戶參與其中，自發的進行信息交流，滿足用戶的社交需求，將服務進行延伸，使用戶從中獲得社會認同感，進而在心理上達到自我實現的層面，增加用戶粘性

。

4 基于用戶需求的電動汽車公共充電樁設計實踐

通過對用戶色彩、造型和功能三方面的需求進行分析，確定了公共充電樁的創新設計要點。在色彩設計方面，選用經典黑白配色，突出功能區域，配合呼吸燈顯示充電樁狀態。在造型設計方面，主體造型選用空間利用率較高的扁平立方體，區別于現有充電樁棱角分明的造型，利用圓角與漸變面進行面與面之間的過渡，提升藝術美感；在功能設計方面，通過完善的檢測功能保證用戶的使用安全，并賦予其移動功能，通過軌道與傳感器移動至目標車位，用戶無需再尋找專用充電車位，能有效改善充電專用車位與燃油車的矛盾問題。文章從公共充電樁的可用、安全、便利、交流及美觀性出發，對充電樁的產品端與交互端進行設計，并確定最終設計方案（如圖4、圖5）。

本文采用基于IBC 體系的加密方案。本方案不需要證書來保存公鑰和私鑰的信息，可根據接收方的任何數據發送方都可以根據接收方身份信息計算出相應的公鑰，接收方通過自己的私鑰進行解密，獲取密文的對稱秘鑰。確保了信息安全的同時也簡化了安全系統的結構，解決了數據在前端和后臺之間傳輸泄密的問題。

5 結語

在飛速發展的消費社會中，需求引領著生產，產品設計的用戶需求分析與功能創新尤為重要。文章以公共充電樁的方案探索為例，討論用戶需求分析理論在創新設計中的應用，幫助設計者準確捕捉用戶的痛點、癢點與暗點，從而明確產品的創新設計方向，以期為電動汽車充電樁設計提供實踐參考。

看來李老黑對我說的話比較滿意，對李金枝的表現也比較滿意，他的黑臉松下來了。勝利你既然想通了，我也不過分要求你，事情操辦得簡單一點，越快越好。

[1] Zhang Jian-min.Humanized Design in Modern Industrial Design Concept[J].Advances in Higher Education，2019,3(3).

[2] 胡珊，蔣旭，李兢.基于用戶體驗的智能充電樁系統改良設計[J].包裝工程，2018，39（16）：5-11.

[3] 邢霽月.基于情景分析的電動汽車充電服務設計策略研究[D].江南大學，2016.

[4]趙智昊.基于用戶使用體驗的電動汽車充電設備設計研究[D].河北科技大學，2020.

[5]肖謙，陸龔曙，陳小黎.“充電設施+互聯網”商業模式設計[J].華北電力大學學報（社會科學版），2017（06）：21-27.

[6] 張楨.電動汽車充電的產品服務體系設計研究[D].江南大學，2013.

[7]林凱斌.電動汽車智能充電樁設計及關鍵技術研究[J].技術與市場，2021，28（07）：59-60+65.

[8]滕勇，王懌愷，樓一儒，等.創新充電服務體驗，圍繞用戶痛點構建差異化的競爭能力[J].汽車與配件，2019（08）：74-77.

[9]楊勤，李尚澤，王衛星，等.基于優化Kano 分析的產品定位設計決策[J].機械設計，2020，37（06）：129-133.

[10]金小璞，畢新.基于用戶體驗的移動圖書館服務質量影響因素分析[J].情報理論與實踐，2016，39（6）：99—103.

[11]曹木麗，張昆，張寧，等.基于個性化需求的智能養生壺交互設計研究[J].包裝工程，2017，38（18）：225-229.

[12]汪天雄.基于模糊Kano 模型的智能空氣凈化器設計研究[J].機械設計，2017，34（02）：122-125.

[13]田夢瑤.基于CMF 的電動汽車充電樁設計研究[D].長春工業大學，2020.

[14] Zhang Yao-li,Liu Xing-yu,Wei Wen-shen .Mobile charging:A novel charging system forelectric vehicles in urban areas[J].Applied Energy，2020(278).

[15]于佳.純電動汽車充電服務系統設計研究[D].湖北美術學院，2020.