基于情境分析法的電動汽車公共充電站設(shè)計研究

摘要：將情境分析法引入電動汽車公共充電站設(shè)計中，旨在更加全面地獲取用戶需求，優(yōu)化用戶充電使用體驗，提升公共充電站內(nèi)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(shè)計流程，結(jié)合設(shè)計實踐論證其理論可行性。調(diào)研采集公共充電站相關(guān)情境要素，構(gòu)建典型用戶情境故事，從中提煉歸納用戶需求并進(jìn)行功能映射。提出基于營運情境的電動汽車公共充電站設(shè)計機會點，從導(dǎo)視、視覺、裝置、設(shè)施4個方面對公共充電站進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，為后續(xù)電動汽車充電站設(shè)計提供新的研究思路與參考。

關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(rèn)為是實現(xiàn)節(jié)能減排、提高能源利用效率的有效措施。[1] 國家大力發(fā)展電動汽車充電設(shè)施行業(yè)并將其納入新基建七大重點領(lǐng)域之一，電動汽車與公共充電站是相輔相成的關(guān)系，其設(shè)計發(fā)展水平也會在一定程度上影響電動汽車行業(yè)市場的變化發(fā)展。當(dāng)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(shù)的實現(xiàn)研究為核心來滿足用戶充電時的基本需求，對場站內(nèi)部的設(shè)計研究關(guān)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(shè)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(fā)展亟待思考的問題。本文將情境分析法應(yīng)用于電動汽車公共充電站設(shè)計中，細(xì)致地收集用戶充電需求，以進(jìn)一步優(yōu)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(shè)計研究思路。

一、電動汽車公共充電站概述及現(xiàn)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(wù)，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(nèi)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(jiān)控充電樁、車輛充電狀態(tài)和現(xiàn)場等情況的場所，該場所包含的供電系統(tǒng)、充電設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)輔助設(shè)備設(shè)施組成的充電系統(tǒng)統(tǒng)稱為充電站[2]。

（二）電動汽車公共充電站現(xiàn)狀分析：根據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟所發(fā)布的中國2022 年電動汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)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(yè)規(guī)模增速快、需求高速增長的階段。關(guān)于充電站的建設(shè)運營大致可分為3 種主流模式，以政府為主導(dǎo)、以車企為主導(dǎo)、以充電運營商為主導(dǎo)的建設(shè)模式。通過實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前公共充電站的開發(fā)設(shè)計流程多為規(guī)劃選址后根據(jù)土地面積最大限度地安裝充電設(shè)備，促使充電功率的最大化實現(xiàn)。但這種開發(fā)設(shè)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(dǎo)視系統(tǒng)不明，用戶拿取不便、配套設(shè)施不完善等問題。

在公共充電站設(shè)計研究方面，當(dāng)前學(xué)者研究多集中于充電應(yīng)用系統(tǒng)的完善及充電站的選址規(guī)劃問題。胡珊等人[3] 使用PSSUQ 問卷和評估系統(tǒng)，提取基于用戶體驗的城市充電系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量主要影響因素，并應(yīng)用于當(dāng)前充電系統(tǒng)的改良設(shè)計之中；李晨和范旭東[4] 將服務(wù)設(shè)計思維融入電動汽車共享充電應(yīng)用之中，對其服務(wù)、功能等各方面因素進(jìn)行了評估與再設(shè)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(guī)劃方法；張美霞[6] 等人結(jié)合用戶的充電特性進(jìn)行充電需求預(yù)測，從而建立充電站選址定容模型并進(jìn)行可行性驗證。

在新能源電動汽車處于高速發(fā)展的態(tài)勢之下，公共充電站作為其重要的配套設(shè)施，其設(shè)施功能服務(wù)涉及大多數(shù)電動車主的使用體驗。對公共充電站進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，需要從更加人性化的角度進(jìn)行考慮，而不是單一滿足其補能的需求。需做好站內(nèi)各設(shè)施之間的協(xié)調(diào)，保證用戶尋找使用時的便捷性、等候過程中的舒適性和產(chǎn)品審美的獨特性，進(jìn)而提升充電服務(wù)質(zhì)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(shè)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(shè)計知識表達(dá)的過程，用于產(chǎn)品的概念設(shè)計階段。這要求設(shè)計師充分依據(jù)現(xiàn)有要素，發(fā)揮自身想象，將產(chǎn)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(jìn)而找到產(chǎn)品概念定位和設(shè)計突破口，最終形成合理的設(shè)計方案[7]。情境分析法常被用于深化設(shè)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(gòu)建等方式對特定情境模擬展現(xiàn)描述。對于設(shè)計領(lǐng)域而言，情境分析法的研究內(nèi)容包括用戶、產(chǎn)品、環(huán)境以及三者之間相互作用所產(chǎn)生的行為體驗這四個要素，其中用戶（人）、產(chǎn)品（物）、環(huán)境（境）是構(gòu)成情境的3 個基本要素。用戶是情境分析當(dāng)中最重要的要素，對用戶的分析包括用戶角色的行為認(rèn)知、能力、期望等。產(chǎn)品這一要素通常涵蓋了功能實現(xiàn)、造型結(jié)構(gòu)、色彩材質(zhì)等方面，產(chǎn)品的造型結(jié)構(gòu)上的考量是保障產(chǎn)品功能實現(xiàn)的前提，色彩和材質(zhì)則是賦予產(chǎn)品外在表現(xiàn)形式的重要設(shè)計語言。情境中的環(huán)境包括空間環(huán)境、社會環(huán)境、自然條件等，對環(huán)境的分析主要是為了了解環(huán)境對于產(chǎn)品的限制以及各環(huán)境因素對用戶在產(chǎn)品使用過程中所產(chǎn)生的影響，情境分析則是連接與用戶—產(chǎn)品—環(huán)境要素之間的條件紐帶。

（二）情境分析法在公共充電站設(shè)計中的價值體現(xiàn)

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(shè)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(jù)用戶的情境訴求進(jìn)行針對性的設(shè)計，導(dǎo)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(wù)質(zhì)量：借助情境分析法對用戶充電體驗進(jìn)行深入分析，能夠發(fā)現(xiàn)用戶在充電過程中可能遇到的問題和困擾，進(jìn)而對充電站進(jìn)行設(shè)計優(yōu)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(yōu)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(shè)計方式：將傳統(tǒng)以充電設(shè)備本身為中心的設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂脩羟榫碁閷?dǎo)向的設(shè)計。從用戶角度出發(fā)，關(guān)注用戶的行為和體驗，將用戶的真實需求融入充電站設(shè)計中。這種情境導(dǎo)向的設(shè)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(xù)創(chuàng)新與發(fā)展。

（三）基于情境分析法的電動汽車公共充電站設(shè)計流程：在前文理論研究的基礎(chǔ)上提出基于情境分析法的電動汽車公共充電站設(shè)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(shè)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(nèi)的情境要素進(jìn)行收集和分解聚類，從而有效把握充電站內(nèi)多種設(shè)施設(shè)計影響因素之間的關(guān)聯(lián)與規(guī)律。其次，在情境描述階段，通過建立典型用戶角色，構(gòu)建設(shè)想出具有代表性的目標(biāo)充電情境，并采用設(shè)計方法對用戶充電行為路徑進(jìn)行具象地描述呈現(xiàn)，并以此尋找設(shè)施使用過程中的痛點與所存在的設(shè)計機會。在情境使用階段，將所提取的用戶需求進(jìn)行分類篩選，并映射為公共充電站功能系統(tǒng)，從而發(fā)掘設(shè)計機會點。最終指導(dǎo)公共充電站的設(shè)計創(chuàng)新，實現(xiàn)充電場站內(nèi)多元化的理解與表達(dá)。

三、基于情境分析法的電動汽車公共充電站設(shè)計實踐

（一）情境解析：在情境解析階段，首先對充電場域內(nèi)的情境信息進(jìn)行收集，并從用戶－產(chǎn)品－環(huán)境－行為的角度對充電站內(nèi)的情境要素進(jìn)行分解和聚類，系統(tǒng)歸納公共充電站設(shè)計中的各種影響因素。

通過對網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資料進(jìn)行收集和整理歸納，其次采用實地調(diào)研、訪談法、問卷調(diào)查法、影子跟隨法等方式對充電場站內(nèi)設(shè)施構(gòu)成以及各類充電車主在公共充電站內(nèi)的活動信息進(jìn)行收集。根據(jù)調(diào)研結(jié)果以及車主們的過往使用經(jīng)歷，了解當(dāng)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(guān)系，進(jìn)行情境要素分解與聚類整合。首先將原有情境要素進(jìn)行分解對應(yīng)，以用戶角色、站內(nèi)設(shè)施、使用環(huán)境、體驗活動4 類要素進(jìn)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(nèi)設(shè)施根據(jù)功能劃分充電類、導(dǎo)視類、休憩類、安防類等設(shè)施。充電類設(shè)施涵蓋直流樁及交流樁，導(dǎo)視類設(shè)施包括形象標(biāo)識、指引標(biāo)識、操作標(biāo)識等，休憩類設(shè)施有雨棚、座椅等，安防類設(shè)施包括道閘、地鎖、監(jiān)控、消防設(shè)備等。公共充電場站內(nèi)的環(huán)境包含空間環(huán)境即場站整體布局和場站內(nèi)路線規(guī)劃，以及由燈光、交互方式、自然環(huán)境所營造的氛圍環(huán)境。站內(nèi)體驗活動根據(jù)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(tài)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(diào)研的情境元素作為建立典型充電情境的基礎(chǔ)，幫助建立對公共充電站情境信息的全面認(rèn)知。

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

通過前期調(diào)研，根據(jù)電動車主的出行特征和使用行為對用戶群體進(jìn)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(jié)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(gòu)建中，選擇營運車主這類人群作為典型用戶，構(gòu)建用戶角色模型（圖2）。

結(jié)合所構(gòu)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(xì)敘述，以他作為營運車主的尋找、使用和休憩情節(jié)為主線，以人物的心理活動為導(dǎo)向，以人物的期望需求為主旨，描繪故事情節(jié)。細(xì)致呈現(xiàn)營運車主在具體情境中所存在的不便和問題。其中各情節(jié)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(jù)所構(gòu)建的典型情境分析用戶的需求，并結(jié)合前期調(diào)研工作，對用戶需求層級進(jìn)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(shè)計方向。

基于上文中所構(gòu)建的充電使用情境，對于其中典型的情境分鏡頭進(jìn)行痛點總結(jié)，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(jìn)行層次分類，構(gòu)建公共充電站用戶需求指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)。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(xì)化指標(biāo)。在獲取公共充電站設(shè)計需求之后，需要進(jìn)一步對需求進(jìn)行篩選，本文采用卡諾（Kano）分析法對已獲取的需求進(jìn)行進(jìn)一步的篩選。向電動汽車車主發(fā)放調(diào)查問卷，共發(fā)放56 份問卷，篩選得到有效問卷52 份。根據(jù)所回收數(shù)據(jù)得出公共充電站各需求項歸類，見表2。根據(jù)用戶的滿意程度進(jìn)行劃分，將產(chǎn)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?qū)傩裕≧），從而梳理出用戶對于公共充電站需求的優(yōu)先層級，提煉影響后續(xù)設(shè)計的關(guān)鍵需求，使公共充電站內(nèi)各產(chǎn)品設(shè)施在設(shè)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(xiàn)魅力型需求做出合理性篩選同時簡化無差異需求。

根據(jù)KANO 模型分析統(tǒng)計結(jié)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(shè)計手段對用戶需求點進(jìn)行求解，將用戶需求分別映射為具體的功能點，構(gòu)建公共充電站功能系統(tǒng)，其中包括導(dǎo)視系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、裝置系統(tǒng)、設(shè)施系統(tǒng)四類子系統(tǒng)，從而指導(dǎo)設(shè)計產(chǎn)出，公共充電站功能系統(tǒng)分析見圖3。

四、電動汽車公共充電站設(shè)計方案

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

1. 優(yōu)化導(dǎo)視系統(tǒng)，增強場站的視覺吸引力：充電站應(yīng)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(dǎo)引體驗。

2. 提升操作使用體驗，提高充電效率：應(yīng)關(guān)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(shè)備的效率，減少用戶的試錯成本。

3. 完善站內(nèi)配套設(shè)施，創(chuàng)造舒適的等待環(huán)境：長時間的充電等待往往會引發(fā)用戶的焦慮和不適，通過增設(shè)配套休憩設(shè)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(shè)計方案：在前文分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮公共充電站形態(tài)、功能和布局之間的適配關(guān)系，對現(xiàn)有公共充電站進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計方案及功能如圖4 所示，主要擁有以下幾點創(chuàng)新：

1. 清晰連貫的導(dǎo)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(dǎo)視設(shè)施，貫穿于用戶從發(fā)現(xiàn)—進(jìn)入—使用公共充電站的全過程。設(shè)置廣告柱能夠使充電站具有一定的指引性，可以在遠(yuǎn)距離展現(xiàn)空間場所屬性并吸引用戶。廣告柱底部設(shè)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(dǎo)用戶快速進(jìn)入充電站內(nèi)進(jìn)而進(jìn)行充電操作。

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

3. 創(chuàng)新充電設(shè)備裝置：在現(xiàn)有充電設(shè)備的基礎(chǔ)上設(shè)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(shè)備故障，可通過視頻對講功能可以直接聯(lián)系充電站的維護(hù)人員，快速解決問題或進(jìn)行故障排除，大幅縮短用戶等待維修的時間，提高充電設(shè)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(shè)休憩設(shè)施：設(shè)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(qū)域，為用戶提供一個愉悅的等待環(huán)境，使用戶在充電等候過程中能夠進(jìn)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(yè)價值。

結(jié)語

在電動汽車快速發(fā)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(chǔ)設(shè)施，具有重要的社會效益和經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的公共充電站設(shè)計建設(shè)模式已無法滿足于當(dāng)下體驗型公共充電站的設(shè)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(nèi)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(shè)計研究當(dāng)中，提出基于情境分析法的電動汽車公共充電站設(shè)計流程。對用戶在充電使用過程中的多元需求進(jìn)行挖掘，映射為公共充電站功能系統(tǒng)，進(jìn)而提出設(shè)計機會點指導(dǎo)設(shè)計產(chǎn)出，形成有創(chuàng)新性的電動汽車公共充電站設(shè)計方案，為后續(xù)電動汽車充電站的設(shè)計優(yōu)化提供一種新的思路和方法。

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

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