基于情境分析法的電動汽車公共充電站設計研究

摘要：將情境分析法引入電動汽車公共充電站設計中，旨在更加全面地獲取用戶需求，優化用戶充電使用體驗，提升公共充電站內的資源利用效率。提出基于情境分析法的電動汽車公共充電站設計流程，結合設計實踐論證其理論可行性。調研采集公共充電站相關情境要素，構建典型用戶情境故事，從中提煉歸納用戶需求并進行功能映射。提出基于營運情境的電動汽車公共充電站設計機會點，從導視、視覺、裝置、設施4個方面對公共充電站進行設計優化，為后續電動汽車充電站設計提供新的研究思路與參考。

關鍵詞：情境分析法；公共充電站；電動汽車；充電體驗；用戶需求

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）15-0012-03

引言

近年來，交通電氣化被認為是實現節能減排、提高能源利用效率的有效措施。[1] 國家大力發展電動汽車充電設施行業并將其納入新基建七大重點領域之一，電動汽車與公共充電站是相輔相成的關系，其設計發展水平也會在一定程度上影響電動汽車行業市場的變化發展。當前，對公共充電站的研究更多還停留在“機器”層面的研究，主要以充電功率以及技術的實現研究為核心來滿足用戶充電時的基本需求，對場站內部的設計研究關注較少，對用戶在充電過程中的使用體驗也較為缺乏。所以如何利用設計手段在滿足用戶的充電需求的同時，給予用戶便捷舒適的充電體驗是公共充電站未來發展亟待思考的問題。本文將情境分析法應用于電動汽車公共充電站設計中，細致地收集用戶充電需求，以進一步優化用戶在充電過程中的體驗，拓寬電動汽車公共充電站的設計研究思路。

一、電動汽車公共充電站概述及現狀分析

（一）電動汽車公共充電站概述：電動汽車公共充電站是專門為電動汽車提供充電服務，完成電能補給的場所，面向所有類型的用戶開放，能夠滿足多輛電動汽車同時補能。站內一般由3 臺及以上電動汽車非車載充電樁組成，并在充電過程中能夠監控充電樁、車輛充電狀態和現場等情況的場所，該場所包含的供電系統、充電設備、監控系統及相關輔助設備設施組成的充電系統統稱為充電站[2]。

（二）電動汽車公共充電站現狀分析：根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟所發布的中國2022 年電動汽車充換電基礎設施運行情況顯示，截至2022 年底，全國公共充電站保有量約為11.1 萬座。目前處于行業規模增速快、需求高速增長的階段。關于充電站的建設運營大致可分為3 種主流模式，以政府為主導、以車企為主導、以充電運營商為主導的建設模式。通過實地調研發現，目前公共充電站的開發設計流程多為規劃選址后根據土地面積最大限度地安裝充電設備，促使充電功率的最大化實現。但這種開發設計流程在一定程度上忽視了用戶在充電過程中的多元需求。用戶在實際使用過程中存在指示導視系統不明，用戶拿取不便、配套設施不完善等問題。

在公共充電站設計研究方面，當前學者研究多集中于充電應用系統的完善及充電站的選址規劃問題。胡珊等人[3] 使用PSSUQ 問卷和評估系統，提取基于用戶體驗的城市充電系統服務質量主要影響因素，并應用于當前充電系統的改良設計之中；李晨和范旭東[4] 將服務設計思維融入電動汽車共享充電應用之中，對其服務、功能等各方面因素進行了評估與再設計。郭茂祖等人[5] 提出了一種新型的基于空間語義和個體活動模式的城市充電站選址規劃方法；張美霞[6] 等人結合用戶的充電特性進行充電需求預測，從而建立充電站選址定容模型并進行可行性驗證。

在新能源電動汽車處于高速發展的態勢之下，公共充電站作為其重要的配套設施，其設施功能服務涉及大多數電動車主的使用體驗。對公共充電站進行設計優化，需要從更加人性化的角度進行考慮，而不是單一滿足其補能的需求。需做好站內各設施之間的協調，保證用戶尋找使用時的便捷性、等候過程中的舒適性和產品審美的獨特性，進而提升充電服務質量和用戶的充電體驗。

二、情境分析法在電動汽車公共充電站設計中的引入

（一）情境分析法的基本概念：情境分析法是一種設計知識表達的過程，用于產品的概念設計階段。這要求設計師充分依據現有要素，發揮自身想象，將產品的使用者置于使用情境之中，通過探討使用情境中所存在的問題與要素，提出解決問題的方法與途徑，進而找到產品概念定位和設計突破口，最終形成合理的設計方案[7]。情境分析法常被用于深化設計流程思路，挖掘用戶需求并通過采用故事板、用戶角色畫像構建等方式對特定情境模擬展現描述。對于設計領域而言，情境分析法的研究內容包括用戶、產品、環境以及三者之間相互作用所產生的行為體驗這四個要素，其中用戶（人）、產品（物）、環境（境）是構成情境的3 個基本要素。用戶是情境分析當中最重要的要素，對用戶的分析包括用戶角色的行為認知、能力、期望等。產品這一要素通常涵蓋了功能實現、造型結構、色彩材質等方面，產品的造型結構上的考量是保障產品功能實現的前提，色彩和材質則是賦予產品外在表現形式的重要設計語言。情境中的環境包括空間環境、社會環境、自然條件等，對環境的分析主要是為了了解環境對于產品的限制以及各環境因素對用戶在產品使用過程中所產生的影響，情境分析則是連接與用戶—產品—環境要素之間的條件紐帶。

（二）情境分析法在公共充電站設計中的價值體現

1. 深入挖掘用戶情境訴求，滿足用戶多維度需求：情境分析法可以幫助設計師深入了解用戶在實際使用充電站時的情境和需求。通過觀察和模擬用戶在充電過程中的行為，了解用戶的偏好、痛點和期望，從而根據用戶的情境訴求進行針對性的設計，導出更符合用戶多維度需求、更高效的充電站。

2. 提升用戶充電體驗，提高充電站效率與服務質量：借助情境分析法對用戶充電體驗進行深入分析，能夠發現用戶在充電過程中可能遇到的問題和困擾，進而對充電站進行設計優化。提高用戶充電體驗的便捷性，增加用戶的滿意度。同時，情境分析法還可以幫助優化充電站的布局和運營策略，提升充電站整體效率。

3. 延伸公共充電站的設計方式：將傳統以充電設備本身為中心的設計轉變為以用戶情境為導向的設計。從用戶角度出發，關注用戶的行為和體驗，將用戶的真實需求融入充電站設計中。這種情境導向的設計方式將使公共充電站更加貼合用戶的實際需求和場景，提高公共充電站的吸引力和競爭力，推動公共充電站的持續創新與發展。

（三）基于情境分析法的電動汽車公共充電站設計流程：在前文理論研究的基礎上提出基于情境分析法的電動汽車公共充電站設計流程，包含情境解析、情境描述、情境使用3 個基本流程，具體設計流程見圖1。在情境解析階段，旨在對電動汽車公共充電站內的情境要素進行收集和分解聚類，從而有效把握充電站內多種設施設計影響因素之間的關聯與規律。其次，在情境描述階段，通過建立典型用戶角色，構建設想出具有代表性的目標充電情境，并采用設計方法對用戶充電行為路徑進行具象地描述呈現，并以此尋找設施使用過程中的痛點與所存在的設計機會。在情境使用階段，將所提取的用戶需求進行分類篩選，并映射為公共充電站功能系統，從而發掘設計機會點。最終指導公共充電站的設計創新，實現充電場站內多元化的理解與表達。

三、基于情境分析法的電動汽車公共充電站設計實踐

（一）情境解析：在情境解析階段，首先對充電場域內的情境信息進行收集，并從用戶－產品－環境－行為的角度對充電站內的情境要素進行分解和聚類，系統歸納公共充電站設計中的各種影響因素。

通過對網絡現有資料進行收集和整理歸納，其次采用實地調研、訪談法、問卷調查法、影子跟隨法等方式對充電場站內設施構成以及各類充電車主在公共充電站內的活動信息進行收集。根據調研結果以及車主們的過往使用經歷，了解當前電動汽車公共充電站的使用情境，探討各情境要素之間的關系，進行情境要素分解與聚類整合。首先將原有情境要素進行分解對應，以用戶角色、站內設施、使用環境、體驗活動4 類要素進行聚類分析。公共充電站情境中的用戶群體有私家車主、營運車主、市政車主3 類，站內設施根據功能劃分充電類、導視類、休憩類、安防類等設施。充電類設施涵蓋直流樁及交流樁，導視類設施包括形象標識、指引標識、操作標識等，休憩類設施有雨棚、座椅等，安防類設施包括道閘、地鎖、監控、消防設備等。公共充電場站內的環境包含空間環境即場站整體布局和場站內路線規劃，以及由燈光、交互方式、自然環境所營造的氛圍環境。站內體驗活動根據不同屬性分為補能類、休息類、娛樂類、社交類等活動。補能類行為包括插拔充電槍、車樁連接、充電狀態查看等，休息類活動有活動放松身體和休憩等，娛樂活動涵蓋玩游戲、看小說、看劇等，社交類活動包含求助、聊天等行為。將所調研的情境元素作為建立典型充電情境的基礎，幫助建立對公共充電站情境信息的全面認知。

（二）情境描述：情境描述的目的是分析情境以挖掘設施痛點和用戶需求，描述內容必須基于現實存在的公共充電站設施使用情境為基礎來進行構建，過程描述需具體、清晰、全面且重點突出。用戶角色設定是情境構建及描述的前提，首先基于前期的調查研究與訪談分析設定典型用戶角色，結合現實充電設施使用情境進行細致描述。在典型充電情境描述中需重點關注站內設施引發用戶所產生的各種情緒和情感體驗，并相應地對其進行假想、推測和補充，從而具象展現公共充電站原有情境所存在的問題。

通過前期調研，根據電動車主的出行特征和使用行為對用戶群體進行劃分，一共分為3 類用戶即私家車車主、營運車主、市政車主。結合報告和實際走訪，在3 類充電用戶中，以營運車主的充電使用頻率最高、需求最多樣，因此在典型用戶構建中，選擇營運車主這類人群作為典型用戶，構建用戶角色模型（圖2）。

結合所構建的用戶角色，本文主要采用文字描述的方法對趙先生在日常使用公共充電站的過程和行為展開詳細敘述，以他作為營運車主的尋找、使用和休憩情節為主線，以人物的心理活動為導向，以人物的期望需求為主旨，描繪故事情節。細致呈現營運車主在具體情境中所存在的不便和問題。其中各情節中每個分鏡用C 表示，見表1。

（三）情境使用：在情境使用階段，依據所構建的典型情境分析用戶的需求，并結合前期調研工作，對用戶需求層級進行分類，并將需求映射為具體的功能點，從而提出較為清晰的設計方向。

基于上文中所構建的充電使用情境，對于其中典型的情境分鏡頭進行痛點總結，挖掘用戶在這一充電情境中的需求，并借助KJ 法對用戶需求進行層次分類，構建公共充電站用戶需求指標層次結構。一級需求為指示需求、操作需求、舒適需求，二級需求為一級需求的細化指標。在獲取公共充電站設計需求之后，需要進一步對需求進行篩選，本文采用卡諾（Kano）分析法對已獲取的需求進行進一步的篩選。向電動汽車車主發放調查問卷，共發放56 份問卷，篩選得到有效問卷52 份。根據所回收數據得出公共充電站各需求項歸類，見表2。根據用戶的滿意程度進行劃分，將產品的需求特性分為5 種屬性：必備屬性（M）、期望屬性（O）、魅力屬性（A）、無差異屬性（I）、反向屬性（R），從而梳理出用戶對于公共充電站需求的優先層級，提煉影響后續設計的關鍵需求，使公共充電站內各產品設施在設計過程中首要確保必備性需求、努力滿足期望需求、對于實現魅力型需求做出合理性篩選同時簡化無差異需求。

根據KANO 模型分析統計結果，明確了用戶在公共充電站使用過程中的需求層級。采用設計手段對用戶需求點進行求解，將用戶需求分別映射為具體的功能點，構建公共充電站功能系統，其中包括導視系統、視覺系統、裝置系統、設施系統四類子系統，從而指導設計產出，公共充電站功能系統分析見圖3。

四、電動汽車公共充電站設計方案

（一）設計分析：基于上述調研和分析，提出基于營運情境的電動汽車公共充電站設計機會點，幫助指導后續設計方案。

1. 優化導視系統，增強場站的視覺吸引力：充電站應具有良好的昭示性，以便用戶快速識別，減少尋找過程中的混淆和困惑，為用戶提供更好的導引體驗。

2. 提升操作使用體驗，提高充電效率：應關注用戶在充電使用過程中的便捷性，縮短用戶等待維修的時間，提高充電設備的效率，減少用戶的試錯成本。

3. 完善站內配套設施，創造舒適的等待環境：長時間的充電等待往往會引發用戶的焦慮和不適，通過增設配套休憩設施，有助于讓用戶在充電等待期間得到舒適和放松，緩解焦躁情緒。

（二）設計方案：在前文分析的基礎上，綜合考慮公共充電站形態、功能和布局之間的適配關系，對現有公共充電站進行優化設計，設計方案及功能如圖4 所示，主要擁有以下幾點創新：

1. 清晰連貫的導視指引：配置了廣告柱、路面動線指引、充電車位指示牌、操作及注意事項說明牌四項導視設施，貫穿于用戶從發現—進入—使用公共充電站的全過程。設置廣告柱能夠使充電站具有一定的指引性，可以在遠距離展現空間場所屬性并吸引用戶。廣告柱底部設計箭頭指示銜接地面動線指引和車位指示牌及操作說明牌，積極引導用戶快速進入充電站內進而進行充電操作。

2. 設備使用狀態可視化呈現：在入口廣告柱上設置屏顯對當前時段的電價信息和場站內設備使用狀態進行實時展示，幫助用戶更加迅速地做出決策。充電設備頂端和兩側添加了燈帶，充電槍頭處也設置有燈環，用戶可以通過燈光色彩的變化來了解設備使用狀態和當前充電量及充電連接狀態，如圖5 所示，在一定程度上減少用戶的試錯成本。

3. 創新充電設備裝置：在現有充電設備的基礎上設計了充電槍槍托，方便用戶更加省力地拿取歸還充電槍。添加了視頻對講功能，用戶在充電過程中遇到問題或充電設備故障，可通過視頻對講功能可以直接聯系充電站的維護人員，快速解決問題或進行故障排除，大幅縮短用戶等待維修的時間，提高充電設備的效率和可靠性，在一定程度上提升用戶操作體驗。

4. 增設休憩設施：設立了車棚并添加照明功能，在提供遮陽擋雨功能的同時，增加晚間操作使用時的便捷性。劃分了休息區域，為用戶提供一個愉悅的等待環境，使用戶在充電等候過程中能夠進行短暫的放松和休憩，在一定程度上能夠提高用戶滿意度，打造出公共充電站的差異化特征，增加充電站的吸引力和商業價值。

結語

在電動汽車快速發展的形勢下，公共充電站作為電動汽車能量補給的重要配套基礎設施，具有重要的社會效益和經濟效益。傳統的公共充電站設計建設模式已無法滿足于當下體驗型公共充電站的設計定位及趨勢，為了提升用戶在充電過程中的體驗和公共充電站內的資源利用效率，將情境分析法引入到電動汽車公共充電站的設計研究當中，提出基于情境分析法的電動汽車公共充電站設計流程。對用戶在充電使用過程中的多元需求進行挖掘，映射為公共充電站功能系統，進而提出設計機會點指導設計產出，形成有創新性的電動汽車公共充電站設計方案，為后續電動汽車充電站的設計優化提供一種新的思路和方法。

基金項目：江蘇大學學生科研項目：基于情境分析的公共充電站設計研究（22B200）

參考文獻

[1]王震坡，張瑾，劉鵬，等. 電動汽車充電站規劃研究綜述[J]. 中國公路學報，2022，35（12）：230-252.

[2]白少飛. 新能源電動汽車充電運營本質安全工作的主要實踐與探索[J]. 科技經濟市場，2022，（02）：28-30.

[3]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.

[4]李晨，范旭東. 服務設計思維之于共享產品設計研究[J]. 設計，2021，34（15）：107-109.

[5]郭茂祖，張雅喆，趙玲玲. 基于空間語義和個體活動的電動汽車充電站選址方法[J]. 計算機應用. 2023，43（09）：2819-2827.

[6]張美霞，徐立成，楊秀，等. 基于電動汽車充電需求時空分布特性的充電站規劃研究[J]. 電網技術，2023，47（01）：256-268.

[7]王偉偉，張陽，金秋宇，等. 基于情境分析與FBS的家具創新設計方法研究[J]. 家具與室內裝飾，2022，29（01）：42-47.