高校電動(dòng)自行車充電樁優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定   201801

摘要：文章針對(duì)高校校園電動(dòng)自行車充電混亂的現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有共享電動(dòng)充電樁進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，使其更加符合高校校園環(huán)境的特定使用需求。將現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與線上調(diào)研相結(jié)合，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)結(jié)合高校校園環(huán)境，以人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)理論為依據(jù)，設(shè)計(jì)并建立三維充電樁模型，得到一種適用于高校校園的電動(dòng)自行車充電樁三維設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用上述方法能夠有效設(shè)計(jì)出滿足高校校園使用需求的電動(dòng)自行車充電樁。

關(guān)鍵詞：充電樁 ；高校校園 ；設(shè)計(jì)

隨著共享電動(dòng)自行車的出現(xiàn)與發(fā)展，作為共享電動(dòng)自行車的衍生產(chǎn)品，電動(dòng)自行車共享充電樁的需求量也隨之增加。2014 年鄭州市就發(fā)布了《關(guān)于在住宅小區(qū)建設(shè)電動(dòng)自行車充電庫(kù)（棚）的通知》[1]，并指出要增加電動(dòng)自行車充電庫(kù)（棚），同時(shí)杜絕私接亂拉現(xiàn)象。電動(dòng)自行車是高校學(xué)生平時(shí)出行的重要交通工具之一，設(shè)計(jì)一款適合高校校園環(huán)境，解決充電電纜私拉亂接、電動(dòng)車亂停亂放現(xiàn)象的電動(dòng)自行車共享充電樁，能夠有效推進(jìn)校園和諧和美化建設(shè)。電動(dòng)車包含電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車，因電動(dòng)自行車共享充電樁品牌較雜，所以本篇論文調(diào)研對(duì)象包含電動(dòng)汽車共享充電樁。

1調(diào)研與分析

1.1充電樁調(diào)研與分析

1.1.1現(xiàn)有充電樁類型

通過對(duì)成都市多個(gè)小區(qū)和公共場(chǎng)所現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，充電樁的形式可分為“一對(duì)一式”、“ 一對(duì)多式”和“插排式”三類，其顏色主要有簡(jiǎn)約色和多彩純色，如圖 1 所示。

1.1.2現(xiàn)有充電樁界面分析

通過調(diào)研得出，現(xiàn)有充電樁存在以下問題 ：(1) 交互界面的較少，傳統(tǒng)按鍵的較多，交互性差；(2) 在誤操作后，不能及時(shí)返回；(3)現(xiàn)有售電模式主要有刷卡式和投幣式[2]，大多不支持掃碼支付；(4)在光線不好的環(huán)境下，不易發(fā)現(xiàn)充電樁。

1.2用戶調(diào)研與分析

1.2.1用戶使用體驗(yàn)調(diào)查研究概述

通過實(shí)地問卷調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查的方式，一共收集 200 份用戶對(duì)充電樁的使用體驗(yàn)問卷。針對(duì)現(xiàn)有充電樁的造型滿意程度、功能需求程度、不足和對(duì)未來充電樁的理想充電時(shí)長(zhǎng)、期待體驗(yàn)等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、錄入、篩選、整理，得出的數(shù)據(jù)如表 1 ：

表 1 問卷結(jié)果

1.2.2問卷分析

用戶對(duì)現(xiàn)有充電樁造型滿意程度低，主要原因是操作繁瑣和造型呆板，除此之外，數(shù)量較少和充電效率低下也是其原因之一。大多數(shù)用戶的理想充電時(shí)長(zhǎng)是≤ 30 分鐘，少部分是≤ 60 分鐘和≤ 15 分鐘。所以充電樁設(shè)計(jì)時(shí)要考慮使用方式的人性化、操作

簡(jiǎn)單化、綠色節(jié)能化與充電效率等因素。圖 2 結(jié)果表明 ：對(duì)于交互界面不論滿意與否，多數(shù)用戶認(rèn)為界面中應(yīng)該加入電量、費(fèi)用、充電時(shí)間等信息，而本地時(shí)間、溫度等信息卻不看重。圖 3 結(jié)果表明 ：無論是否使用過充電樁，多數(shù)用戶都認(rèn)為充電時(shí)間在≤ 30 分鐘比較合適。

2理論分析

2.1電動(dòng)自行車共享充電樁概念

設(shè)計(jì)與理論

圖 2 交互界面是否滿意和顯示屏應(yīng)提供的信息分析

圖 3 使用過和認(rèn)為充電所需時(shí)長(zhǎng)

•         （b）          （c）

圖 4 設(shè)計(jì)方案效果圖

電動(dòng)自行車共享充電樁應(yīng)放置在小區(qū)、醫(yī)院、商場(chǎng)等公共環(huán)境內(nèi)，根據(jù)不同電壓等級(jí)為各種型號(hào)的電動(dòng)自行車充電。用戶可自主選擇充電電量或時(shí)長(zhǎng)，以投幣、掃碼支付、指定充電卡等付費(fèi)方式完成充電交易。同時(shí)，電動(dòng)自行車共享充電樁應(yīng)提供充電時(shí)長(zhǎng)、充電費(fèi)用及充電電量等主要數(shù)據(jù)信息。

2.2設(shè)計(jì)理念

用戶體驗(yàn)是電動(dòng)自行車共享充電樁設(shè)計(jì)中重要的設(shè)計(jì)參考依據(jù)，用戶研究是電動(dòng)自行車共享充電樁設(shè)計(jì)流程中不可缺少的環(huán)節(jié)。將用戶的產(chǎn)品功能需求、心理需求、使用目標(biāo)和生理需求與設(shè)計(jì)原則相匹配，后續(xù)解決方案更加注重用戶體驗(yàn) [3]。在適應(yīng)高校校園環(huán)境的基礎(chǔ)上針對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)自行車共享充電樁功能結(jié)構(gòu)的不足，解決實(shí)際問題并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的實(shí)用性，注重考慮防護(hù)功能、交互體驗(yàn)及整體規(guī)劃。

3優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1.1電動(dòng)自行車共享充電樁人機(jī)尺寸

根據(jù) GB10000——1998 我國(guó)成年人人體尺寸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的人體立姿尺寸 [4]，我們認(rèn)為電動(dòng)自行車共享充電樁整體高度范圍“在 1247 毫米——1357 毫米”之間，操作平臺(tái)至地面高度在“1023毫米——1067 毫米”之間，符合其人體工學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.2電動(dòng)自行車共享充電樁人機(jī)操作界面

初始界面 ：隨意點(diǎn)擊初始界面，直接進(jìn)入電動(dòng)自行車共享充電樁的選擇插頭的界面，選擇 1 插口、2 插口或 3 插口充電并選擇充電模式，如需返回點(diǎn)擊右下角返回鍵，即可退出界面。

選擇計(jì)費(fèi)方式界面：按確認(rèn)鍵后進(jìn)入下級(jí)選擇計(jì)費(fèi)方式界面， 根據(jù)需求選擇充電模式為按時(shí)間、按金額、按電量，點(diǎn)擊右下角返回鍵即可退出界面，返回上級(jí)界面，選擇左下角的退出按鍵退出此界面。同時(shí)，界面彈出小窗口提示用戶連接充電插頭，以確保充電周全，如果已正確連接則直接進(jìn)入支付方式界面，否則將會(huì)跳出提醒界面，進(jìn)行連接檢查提醒。

充電模式界面 ：按時(shí)間充電計(jì)費(fèi)選項(xiàng)分別是 15 分鐘、30 分鐘、60 分鐘 ；按金額充電計(jì)費(fèi)選項(xiàng)分別是 1 元、3 元、5 元 ； 按電量充電計(jì)費(fèi)界面，車主根據(jù)自身需求輸入充電電量即可，以千瓦時(shí)為單位，進(jìn)行充電電量的輸入及操作。

支付信息確認(rèn)界面 ：點(diǎn)擊確認(rèn)鍵進(jìn)入支付信息確認(rèn)界面，界面信息包括此次充電消費(fèi)金額、充電量和時(shí)間等，車主確認(rèn)后進(jìn)入下一界面，發(fā)生錯(cuò)誤可以直接選擇退出充電。

付款界面 ：確認(rèn)鍵進(jìn)入付款界面，用戶可選擇刷一卡通、支付寶掃碼或vx掃碼支付選項(xiàng)，進(jìn)行支付。

3.2外觀優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）造型 ：簡(jiǎn)約、大氣、實(shí)用、雅觀，方圓有機(jī)結(jié)合 ；（2）色彩 ：提取西南交通大學(xué)校徽的主要顏色（白、藍(lán)）；（3）材料 ： 充電樁殼體、電子屏幕及組件上使用不銹鋼材料，顯示與刷卡區(qū)使用 PC 材料，擁有經(jīng)受重壓、自熄、阻燃等優(yōu)點(diǎn)。

3.3功能優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）觸摸屏為彩色 LED 屏，具有充電信息、充電狀態(tài)、消費(fèi)金額、實(shí)時(shí)界面顯示功能，同時(shí)具有語(yǔ)音提示和紅外探測(cè)功能 ； 內(nèi)置音箱系統(tǒng)，擁有廣播和報(bào)警提示功能 ；（2） 擁有可用于夜間照明的燈帶，便于夜間充電 ；（3） 采用校園一卡通和vx、支付寶掃碼支付 ；（4）充電樁具有較好的可收納性，自動(dòng)回彈外置電線以減少其暴露時(shí)間過長(zhǎng)引起的快速老化問題，避免外置電線因老化或磨損劃傷而引起漏電事故 ；（5）充電狀態(tài)會(huì)有 LED 燈指示，可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行觀察 ；（6）充電樁帶有shou機(jī)充電線，可以讓急需充電但是沒有攜帶充電線的同學(xué)進(jìn)行充電。

3.4排布優(yōu)化設(shè)計(jì)

排布方式根據(jù)高校校園所規(guī)劃的停車位置進(jìn)行排布，在相應(yīng)的非機(jī)動(dòng)車停車區(qū)安裝電動(dòng)自行車共享充電樁。因本優(yōu)化設(shè)計(jì)的電動(dòng)自行車共享充電樁可以同時(shí)滿足三輛電動(dòng)自行車充電，所以兩個(gè)電動(dòng)自行車共享充電樁之間的距離為 3500 毫米，可停放三輛電動(dòng)自行車。為避免資源浪費(fèi)，在排布時(shí)留出一部分區(qū)域不安裝電動(dòng)自行車共享充電樁，留給無需充電的用戶停放電動(dòng)自行車。這樣的排布方式可以有效地解決在校生充電電纜私拉亂接、電動(dòng)自行車亂停亂放的現(xiàn)象。

4 安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)

安科瑞電動(dòng)自行車充電樁通過GPRS模塊與云端進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)能夠?qū)﹄妱?dòng)自行車充電樁的日常狀態(tài)、充電過程進(jìn)行監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)充電支付對(duì)接：支持投幣、刷卡、vx支付等多種支付方式，保證支付交易過程的完整性，對(duì)充電過程中的異常情況進(jìn)行有效預(yù)警；實(shí)現(xiàn)對(duì)下游站級(jí)平臺(tái)的清算、對(duì)賬功能。平臺(tái)可對(duì)接消防物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、小程序等，提供相關(guān)異常數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車充電管理的網(wǎng)絡(luò)化、可視化。

① 周全預(yù)警

對(duì)平臺(tái)連接的所有充電樁狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，充電樁發(fā)生異常情況時(shí)可通過APP、短信及時(shí)向運(yùn)營(yíng)人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)消除火災(zāi)隱患。

② 交易結(jié)算管理

平臺(tái)為運(yùn)營(yíng)方提供充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。

③ 充電服務(wù)

可通過軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態(tài)，并導(dǎo)航至可用充電樁。可通過在線自助支付實(shí)現(xiàn)充電。

④ 運(yùn)營(yíng)分析

對(duì)訂單進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，通過柱狀圖、報(bào)表方式直觀展示數(shù)據(jù)，并支持和第三方平臺(tái)對(duì)接。

⑤ vx小程序

可通過vx小程序掃碼充電，充電賬單支付。運(yùn)營(yíng)商和物業(yè)管理人員均可通過小程序管理，監(jiān)測(cè)充電樁狀態(tài)和充電交易情況。

充電樁型號(hào)

 ACX10A-YH

(1)可同時(shí)充10輛電瓶車。
(2)尺寸空間大，投幣箱容量大，內(nèi)部空間充裕，具備充足的電氣穩(wěn)定性。
(3)實(shí)體按鍵設(shè)計(jì)，手感實(shí)在，使用壽命長(zhǎng)。
(4)顯示投幣數(shù)、IC刷卡次數(shù)、IC卡余額，卡內(nèi)余額語(yǔ)音播報(bào)。
(5)每次扣費(fèi)和充電時(shí)間可調(diào)，可多次投幣刷卡，充電時(shí)間自動(dòng)累計(jì)。
(6)可根據(jù)客戶需求開通免費(fèi)充電功能、月卡功能和刷卡退費(fèi)。
(7)可使用vx支付、支付寶支付、APP 支付。
(8)自動(dòng)識(shí)別出現(xiàn)故障的線路，并伴有字母和語(yǔ)音提示。
(9)具有斷電記憶功能，當(dāng)出現(xiàn)斷電，來電后可以繼續(xù)使用剩余的時(shí)間充電。
(10)具有拔掉斷電功能，當(dāng)用戶拔掉充電器，及時(shí)自動(dòng)斷電。
(11)具有充滿自停功能，自動(dòng)檢測(cè)電瓶車充電狀態(tài)，如充滿則停止供電，計(jì)費(fèi)時(shí)間清零。
(12)具有過載保護(hù)功能，能識(shí)別大功率電器，自動(dòng)暫停供電，防止用戶私接插線板給多臺(tái)電瓶車充電。
(13)具有短路保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)短路，保險(xiǎn)絲熔斷確保穩(wěn)定。
(14)具有按功率給時(shí)間功能，根據(jù)檢測(cè)到的功率，按照設(shè)定時(shí)間開啟充電。
(15)可選配聯(lián)網(wǎng)煙感，當(dāng)出現(xiàn)火情，可發(fā)送短信給指定責(zé)任人。
(16)過溫保護(hù)功能，當(dāng)檢測(cè)機(jī)箱溫度過高，停止充電。
(17)夜間斷電功能，可設(shè)定夜間整機(jī)斷電黑屏，禁止夜間充電。
(18)遠(yuǎn)程抄表，485電表數(shù)據(jù)采集上報(bào)。

5總結(jié)

為解決高校校園內(nèi)電動(dòng)自行車充電亂象，設(shè)計(jì)出符合校園特定環(huán)境的電動(dòng)自行車共享充電樁，本文在分析現(xiàn)有產(chǎn)品的前提下， 在使用功能、功能排布、造型尺寸、交互界面和支付方式等方面進(jìn)行討論和優(yōu)化。

參考文獻(xiàn) 

[1]鄭州市g(shù)ong安局，關(guān)于在住宅小區(qū)建設(shè)電動(dòng)自行車充電庫(kù)（棚）的通告 [N]．2014.8.1（5）

[2]劉彥如，孫語(yǔ)晨，魏曼婷，高校校園電動(dòng)自行車共享充電樁分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版

 作者簡(jiǎn)介：趙丹，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車充電樁的研發(fā)和應(yīng)用