基于用戶需求的電動汽車公共充電樁設(shè)計

隨著生產(chǎn)條件以及市場的日益成熟，商品經(jīng)濟(jì)的重心從“產(chǎn)品”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭恕?，以人為本的設(shè)計理念要求產(chǎn)品充分考慮用戶的多層次需求

。而現(xiàn)有充電設(shè)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(fā)展

。當(dāng)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(wù)設(shè)計策略研究、充電樁的差異化競爭策略及互聯(lián)網(wǎng)背景下充電設(shè)備的智能化設(shè)計等

，為研究充電樁的用戶需求提供了理論基礎(chǔ)。充電樁的發(fā)展越來越注重需求多元化、智能化及運(yùn)營策略的科學(xué)性。文章選取公共充電樁為設(shè)計對象，對充電設(shè)施現(xiàn)狀及電動汽車用戶進(jìn)行了深入研究，并運(yùn)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(jìn)行分析，提出一個能滿足用戶需求的公共充電樁設(shè)計方案，以期為公共充電樁的發(fā)展提供參考。

1 電動汽車公共充電樁設(shè)計現(xiàn)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(yuǎn)低于車樁比1：1 的目標(biāo)，難以滿足用戶的正常充電需求。通過實地觀察與閱讀文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)由于充電樁故障、充電車位被占等原因?qū)е麓罅抗渤潆姌堕e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(xí)慣、服務(wù)流程等設(shè)計因素的重視。

2 用戶需求分析

用戶需求通常是由用戶進(jìn)行表達(dá)或者設(shè)計師通過情景模擬用戶使用產(chǎn)品體驗或個人生活經(jīng)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(chǎn)品使用過程中的真實需求。因此，需要運(yùn)用馬斯洛需求層次理論與Kano 模型來充分發(fā)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(guān)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(xué)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(xiàn)需求五個層次

。通過實地調(diào)查、查閱相關(guān)文獻(xiàn)與新聞，以及對20 位電動汽車車主的訪談?wù){(diào)查，總結(jié)出對應(yīng)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(yè)年產(chǎn)2 917臺風(fēng)電齒輪箱涂裝生產(chǎn)線為例，運(yùn)用工業(yè)代謝分析方法繪制物質(zhì)代謝圖，定量分析物質(zhì)代謝輸入輸出過程，結(jié)果表明，風(fēng)電齒輪箱涂裝生產(chǎn)線表面處理水耗高、對揮發(fā)性高的清洗劑及油性漆的過分依賴，是導(dǎo)致廢物排放量大、末端處理處置難的癥結(jié)所在；同時，大量“廢物”不可循環(huán)利用而是直接進(jìn)行廢物集中處理，“廢物”只是從水體或大氣中轉(zhuǎn)移進(jìn)入土壤，這部分“資源”浪費(fèi)嚴(yán)重。最后針對物質(zhì)代謝系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)特征，從原料選擇、作業(yè)方式、三廢循環(huán)利用和治理思路等方面提出若干優(yōu)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(jìn)行分析，并與相關(guān)充電樁從業(yè)者溝通，提出了14 條合理可行的具體需求（如表1）。

2.2 應(yīng)用Kano 模型分析需求

某發(fā)電廠1000 MW機(jī)組汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化完成后，機(jī)組升負(fù)荷全過程鍋爐給水溫度平均值提高約9 ℃。90%THA負(fù)荷工況鍋爐平均給水溫度提高3.5 ℃；75%THA負(fù)荷工況為9.9 ℃；50%THA負(fù)荷工況為13.8 ℃。由于系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計未充分考慮0號抽汽在低負(fù)荷工況存在較大的節(jié)流損失[19]，鍋爐給水提升幅度小于優(yōu)化方案預(yù)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(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市停車位緊缺問題日益嚴(yán)重，車位被無充電需求車輛占據(jù)的問題不應(yīng)該被簡單歸結(jié)為大眾的素質(zhì)問題，而是運(yùn)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(yùn)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(jìn)行移動。在空閑時，充電樁會停放在軌道兩頭，當(dāng)用戶有充電需求時，可以通過手機(jī)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(jìn)行充電的需求。該運(yùn)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(qū)域車位資源的緊張，移動式充電設(shè)備是未來發(fā)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(yùn)行模式，而軌道式移動充電樁已在上海浦東機(jī)場停車場進(jìn)行試運(yùn)營。

表4 中的Better 指數(shù)是用來衡量該設(shè)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(shù)是用來衡量該設(shè)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(jù)所得數(shù)據(jù)繪出Better-Worse 象限圖（如圖2）。

在設(shè)計過程中，受限于生產(chǎn)條件與現(xiàn)有資源，設(shè)計者難以滿足用戶的全部需求，因此日本東京理工大學(xué)教授狩野紀(jì)昭提出Kano 需求模型來進(jìn)一步分析用戶對各需求因素的滿意程度，從而確定產(chǎn)品實現(xiàn)過程中各項功能的優(yōu)先級。狩野紀(jì)昭教授認(rèn)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）?；拘托枨笫侵府a(chǎn)品必須具備的核心功能，該需求理所應(yīng)當(dāng)被滿足，解決用戶的痛點(diǎn)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(chǎn)品的好感；期望型需求是指用戶期待產(chǎn)品具備的功能，也可被稱為癢點(diǎn)，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(jīng)出現(xiàn)或已被提出的功能因素，期望型需求的滿足程度是一個產(chǎn)品是否具備競爭力的關(guān)鍵；興奮型需求是指用戶潛在的需求，可以稱為暗點(diǎn)，此需求如果不滿足不會降低用戶的好感，但如果在產(chǎn)品設(shè)計過程中恰當(dāng)?shù)臐M足用戶的此類需求，將會大大提升用戶對產(chǎn)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(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)盡避免的

。

Kano 模型通過量化調(diào)查問卷進(jìn)行分析，文章根據(jù)上文提出的14 條具體需求制作Kano 調(diào)查問卷，對113 名電動汽車用戶進(jìn)行問卷調(diào)查，選取其中的100 份有效的問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，把用戶的滿意程度分為5 級：非常滿意、理應(yīng)如此、無所謂、勉強(qiáng)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(chǔ)，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(jié)果。分別計算各類需求所占比例，每個具體需求以所選人數(shù)最多的需求類型作為該具體需求的需求類型，并根據(jù)如下公式（1）、（2）計算Better 指數(shù)和Worse 指數(shù)，得到用戶對各項外觀及功能需求的滿意度數(shù)據(jù)（如表3）。

3 電動汽車公共充電樁設(shè)計思路

3.1 色彩設(shè)計

色彩是產(chǎn)品外觀設(shè)計中至關(guān)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)，滿足用戶突出功能區(qū)的需求，除此之外符合用戶需求的產(chǎn)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(huán)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(xí)慣。

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

3.2 造型設(shè)計

公共充電樁的造型設(shè)計中除了應(yīng)滿足圓潤造型與藝術(shù)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(yùn)用圓角、曲線造型進(jìn)行過渡，采用嵌面、分面等方式，打破單調(diào)的平面，改變傳統(tǒng)充電站方正、呆板的造型（如圖3）。

產(chǎn)品的外觀包括實用性、藝術(shù)性、科學(xué)性三個層面。結(jié)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(shù)性上通過藝術(shù)設(shè)計手法使其具有感染力，帶給用戶優(yōu)良的感官體驗，符合用戶的審美習(xí)慣；在科學(xué)性方面要注重結(jié)構(gòu)的可行性，同時要符合人機(jī)工程學(xué)，方便用戶操作

。

教師講解階段是教學(xué)的第一階段，主要是指對分割后知識點(diǎn)進(jìn)行講解，這一階段的和諧課堂教學(xué)工作應(yīng)在課堂開始后前15分鐘進(jìn)行，而且講解工作必須做到細(xì)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(yùn)算方法作為知識點(diǎn)，在講解時，應(yīng)該從1講起，由于1的運(yùn)算是最多的，可以將其與其他8個數(shù)字的運(yùn)算方式列成一個豎列，通過多媒體設(shè)備展現(xiàn)出來，詳解1和其他8個數(shù)字的計算。確定學(xué)生理解之后，在第二列寫出2和其他數(shù)字的運(yùn)算方式、結(jié)果，并進(jìn)行詳細(xì)講解。在第四列以后不再標(biāo)寫數(shù)字、結(jié)果，只留空白，講解階段結(jié)束。

3.3 功能設(shè)計

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

當(dāng)前，電動汽車色彩設(shè)計以“灰色調(diào)”為主，而充電設(shè)備作為配套設(shè)施，應(yīng)與電動汽車保持協(xié)調(diào)性。因此，公共充電樁的色彩設(shè)計應(yīng)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(qū)域，營造出科技感與藝術(shù)美感。

授予單位應(yīng)針對來華留學(xué)生特點(diǎn)指定詳細(xì)的留學(xué)生論文撰寫要求。①撰寫語言，考慮到中文的學(xué)習(xí)難度、大部分來華留學(xué)生采取英文授課等情況，筆者認(rèn)為除了語言文學(xué)、中醫(yī)等極少數(shù)專業(yè)外，應(yīng)采用英文作為留學(xué)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(yīng)有詳細(xì)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(xué)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(yīng)該對留學(xué)生博士論文封面、題名頁等信息做出明確規(guī)定。留學(xué)生博士論文封面信息應(yīng)為中文。作者名應(yīng)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(dǎo)師名、專業(yè)名、授予單位、提交日期等均為中文。留學(xué)生博士論文應(yīng)有中文題名。

3)交互便利性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互從實體按鍵發(fā)展到觸屏控制，再到如今各類手機(jī)APP 的遠(yuǎn)程控制，產(chǎn)品的交互方式發(fā)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(yīng)具備操作指引，幫助用戶快速了解產(chǎn)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(chǎn)品的競爭力。用戶調(diào)查結(jié)果顯示，車友互動屬于用戶的興奮型需求。通過在充電應(yīng)用中劃分獨(dú)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(jīng)驗、感受，通過引導(dǎo)者不斷的更新相關(guān)內(nèi)容，維持模塊熱度，吸引更多用戶參與其中，自發(fā)的進(jìn)行信息交流，滿足用戶的社交需求，將服務(wù)進(jìn)行延伸，使用戶從中獲得社會認(rèn)同感，進(jìn)而在心理上達(dá)到自我實現(xiàn)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(shè)計實踐

通過對用戶色彩、造型和功能三方面的需求進(jìn)行分析，確定了公共充電樁的創(chuàng)新設(shè)計要點(diǎn)。在色彩設(shè)計方面，選用經(jīng)典黑白配色，突出功能區(qū)域，配合呼吸燈顯示充電樁狀態(tài)。在造型設(shè)計方面，主體造型選用空間利用率較高的扁平立方體，區(qū)別于現(xiàn)有充電樁棱角分明的造型，利用圓角與漸變面進(jìn)行面與面之間的過渡，提升藝術(shù)美感；在功能設(shè)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(biāo)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(fā)，對充電樁的產(chǎn)品端與交互端進(jìn)行設(shè)計，并確定最終設(shè)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(jù)接收方的任何數(shù)據(jù)發(fā)送方都可以根據(jù)接收方身份信息計算出相應(yīng)的公鑰，接收方通過自己的私鑰進(jìn)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)，解決了數(shù)據(jù)在前端和后臺之間傳輸泄密的問題。

5 結(jié)語

在飛速發(fā)展的消費(fèi)社會中，需求引領(lǐng)著生產(chǎn)，產(chǎn)品設(shè)計的用戶需求分析與功能創(chuàng)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(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用，幫助設(shè)計者準(zhǔn)確捕捉用戶的痛點(diǎn)、癢點(diǎn)與暗點(diǎn)，從而明確產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計方向，以期為電動汽車充電樁設(shè)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(xiàn)也比較滿意，他的黑臉?biāo)上聛砹?。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(diǎn)，越快越好。

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