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高校電動自行車充電樁優化設計與應用

發布時間:2020-08-10 11:15   類型:解決方案   人瀏覽

趙丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定   201801

 

摘要:文章針對高校校園電動自行車充電混亂的現狀,對現有共享電動充電樁進行改良設計,使其更加符合高校校園環境的特定使用需求。將現場調查與線上調研相結合,獲取相關數據。同時結合高校校園環境,以人機工程學設計理論為依據,設計并建立三維充電樁模型,得到一種適用于高校校園的電動自行車充電樁三維設計方案。運用上述方法能夠有效設計出滿足高校校園使用需求的電動自行車充電樁。

關鍵詞:充電樁 ;高校校園 ;設計

 

隨著共享電動自行車的出現與發展,作為共享電動自行車的衍生產品,電動自行車共享充電樁的需求量也隨之增加。2014 年鄭州市就發布了《關于在住宅小區建設電動自行車充電庫(棚)的通知》[1],并指出要增加電動自行車充電庫(棚),同時杜絕私接亂拉現象。電動自行車是高校學生平時出行的重要交通工具之一,設計一款適合高校校園環境,解決充電電纜私拉亂接、電動車亂停亂放現象的電動自行車共享充電樁,能夠有效推進校園和諧和美化建設。電動車包含電動自行車和電動汽車,因電動自行車共享充電樁品牌較雜,所以本篇論文調研對象包含電動汽車共享充電樁。

1調研與分析

1.1充電樁調研與分析

1.1.1現有充電樁類型

通過對成都市多個小區和公共場所現場調研后發現,充電樁的形式可分為“一對一式”、“ 一對多式”和“插排式”三類,其顏色主要有簡約色和多彩純色,如圖 1 所示。

1.1.2現有充電樁界面分析

通過調研得出,現有充電樁存在以下問題 :(1) 交互界面的較少,傳統按鍵的較多,交互性差;(2) 在誤操作后,不能及時返回;(3)現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)在光線不好的環境下,不易發現充電樁。

1.2用戶調研與分析

1.2.1用戶使用體驗調查研究概述

通過實地問卷調查和網絡問卷調查的方式,一共收集 200 份用戶對充電樁的使用體驗問卷。針對現有充電樁的造型滿意程度、功能需求程度、不足和對未來充電樁的理想充電時長、期待體驗等方面進行數據收集、錄入、篩選、整理,得出的數據如表 1 :

表 1 問卷結果

調查問題

選項 A

選項 B

選項 C

選項 D

現有充電樁 :造

型滿意程度

理想

(10.09%)

一般

(54.13%)

不理想

(35.78%)

/

功能需求程度

操作簡便

(32.39%)

充電快速

(38.72%)

充電量大

(28.89%)

/

不足

操作繁瑣

(40.26%)

數量較少

(32.68%)

充電效率低

(14.22%)

造型呆板

(12.84%)

未來充電樁 :理

想充電時長

≤ 60 分鐘

(26.61%)

≤ 30 分鐘

(47.71%)

≤ 15 分鐘

(25.69%)

/

期待值

人性化使用方式

(34.56%)

使用全性

(30.23%)

充電效率高

(20.43%)

綠色節能

(14.78%)

1.2.2問卷分析

用戶對現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,數量較少和充電效率低下也是其原因之一。大多數用戶的理想充電時長是≤ 30 分鐘,少部分是≤ 60 分鐘和≤ 15 分鐘。所以充電樁設計時要考慮使用方式的人性化、操作

簡單化、綠色節能化與充電效率等因素。圖 2 結果表明 :對于交互界面不論滿意與否,多數用戶認為界面中應該加入電量、費用、充電時間等信息,而本地時間、溫度等信息卻不看重。圖 3 結果表明 :無論是否使用過充電樁,多數用戶都認為充電時間在≤ 30 分鐘比較合適。

2理論分析

2.1電動自行車共享充電樁概念

設計與理論

 

 
 

 

 

圖 2 交互界面是否滿意和顯示屏應提供的信息分析

 

 
 
 
 

圖 3 使用過和認為充電所需時長

 

  •         (b)          (c

圖 4 設計方案效果圖

電動自行車共享充電樁應放置在小區、醫院、商場等公共環境內,根據不同電壓等級為各種型號的電動自行車充電。用戶可自主選擇充電電量或時長,以投幣、掃碼支付、指定充電卡等付費方式完成充電交易。同時,電動自行車共享充電樁應提供充電時長、充電費用及充電電量等主要數據信息。

2.2設計理念

用戶體驗是電動自行車共享充電樁設計中重要的設計參考依據,用戶研究是電動自行車共享充電樁設計流程中不可缺少的環節。將用戶的產品功能需求、心理需求、使用目標和生理需求與設計原則相匹配,后續解決方案更加注重用戶體驗 [3]。在適應高校校園環境的基礎上針對現有電動自行車共享充電樁功能結構的不足,解決實際問題并實現產品的實用性,注重考慮防護功能、交互體驗及整體規劃。

3優化設計

3.1人機優化設計

3.1.1電動自行車共享充電樁人機尺寸

根據 GB10000——1998 我國成年人人體尺寸國家標準中的人體立姿尺寸 [4],我們認為電動自行車共享充電樁整體高度范圍“在 1247 毫米——1357 毫米”之間,操作平臺至地面高度在“1023毫米——1067 毫米”之間,符合其人體工學設計標準。

3.1.2電動自行車共享充電樁人機操作界面

初始界面 :隨意點擊初始界面,直接進入電動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,如需返回點擊右下角返回鍵,即可退出界面。

選擇計費方式界面:按確認鍵后進入下級選擇計費方式界面, 根據需求選擇充電模式為按時間、按金額、按電量,點擊右下角返回鍵即可退出界面,返回上級界面,選擇左下角的退出按鍵退出此界面。同時,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入支付方式界面,否則將會跳出提醒界面,進行連接檢查提醒。

充電模式界面 :按時間充電計費選項分別是 15 分鐘、30 分鐘、60 分鐘 ;按金額充電計費選項分別是 1 元、3 元、5 元 ; 按電量充電計費界面,車主根據自身需求輸入充電電量即可,以千瓦時為單位,進行充電電量的輸入及操作。

支付信息確認界面 :點擊確認鍵進入支付信息確認界面,界面信息包括此次充電消費金額、充電量和時間等,車主確認后進入下一界面,發生錯誤可以直接選擇退出充電。

付款界面 :確認鍵進入付款界面,用戶可選擇刷一卡通、支付寶掃碼或vx掃碼支付選項,進行支付。

3.2外觀優化設計

(1)造型 :簡約、大氣、實用、雅觀,方圓有機結合 ;(2)色彩 :提取西南交通大學?;盏闹饕伾ò?、藍);(3)材料 : 充電樁殼體、電子屏幕及組件上使用不銹鋼材料,顯示與刷卡區使用 PC 材料,擁有經受重壓、自熄、阻燃等優點。

3.3功能優化設計

(1)觸摸屏為彩色 LED 屏,具有充電信息、充電狀態、消費金額、實時界面顯示功能,同時具有語音提示和紅外探測功能 ; 內置音箱系統,擁有廣播和報警提示功能 ;(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,自動回彈外置電線以減少其暴露時間過長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)充電狀態會有 LED 燈指示,可以遠距離進行觀察 ;(6)充電樁帶有shou機充電線,可以讓急需充電但是沒有攜帶充電線的同學進行充電。

3.4排布優化設計

排布方式根據高校校園所規劃的停車位置進行排布,在相應的非機動車停車區安裝電動自行車共享充電樁。因本優化設計的電動自行車共享充電樁可以同時滿足三輛電動自行車充電,所以兩個電動自行車共享充電樁之間的距離為 3500 毫米,可停放三輛電動自行車。為避免資源浪費,在排布時留出一部分區域不安裝電動自行車共享充電樁,留給無需充電的用戶停放電動自行車。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、電動自行車亂停亂放的現象。

安科瑞充電樁運營管理平臺

安科瑞電動自行車充電樁通過GPRS模塊與云端進行通信和數據交互。系統能夠對電動自行車充電樁的日常狀態、充電過程進行監控;實現充電支付對接: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,對充電過程中的異常情況進行有效預警;實現對下游站級平臺的清算、對賬功能。平臺可對接消防物聯網平臺、小程序等,提供相關異常數據,實現電動車充電管理的網絡化、可視化。

 


 

① 周全預警

對平臺連接的所有充電樁狀態進行監視,充電樁發生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發出報警信號,及時消除火災隱患。

 

② 交易結算管理

平臺為運營方提供充電價格策略管理,預收費管理,賬單管理,營收和財務相關報表等,支持投幣、刷卡和掃碼充電。

 

③ 充電服務

可通過軟件搜索附近充電樁,并查看充電樁狀態,并導航至可用充電樁??赏ㄟ^在線自助支付實現充電。

 

 

 
 

 

 

④ 運營分析

對訂單進行數據化分析,通過柱狀圖、報表方式直觀展示數據,并支持和第三方平臺對接。

 

⑤ vx小程序

可通過vx小程序掃碼充電,充電賬單支付。運營商和物業管理人員均可通過小程序管理,監測充電樁狀態和充電交易情況。

   

      

充電樁型號

 ACX10A-YH

外形尺寸

320*135*400mm

機器凈重

8KG

輸入電壓

AC220V/50HZ

輸出電壓

AC220V/50HZ

承載電流

50A

每路輸出電流

5 A

待機功率

2W

 

(1)可同時10輛電瓶車。
(2)尺寸空間大,投幣箱容量大,內部空間充裕,具備充足的電氣穩定性。
(3)實體按鍵設計,手感實在,使用壽命長。
(4)顯示投幣數、IC刷卡次數、IC卡余額,卡內余額語音播報。
(5)每次扣費和充電時間可調,可多次投幣刷卡,充電時間自動累計。
(6)可根據客戶需求開通免費充電功能、月卡功能和刷卡退費。
(7)可使用vx支付、支付寶支付、APP 支付。
(8)自動識別出現故障的線路,并伴有字母和語音提示。
(9)具有斷電記憶功能,當出現斷電,來電后可以繼續使用剩余的時間充電。
(10)具有拔掉斷電功能,當用戶拔掉充電器,及時自動斷電。
(11)具有充滿自停功能,自動檢測電瓶車充電狀態,如充滿則停止供電,計費時間清零。
(12)具有過載保護功能,能識別大功率電器,自動暫停供電,防止用戶私接插線板給多臺電瓶車充電。
(13)具有短路保護功能,當出現短路,保險絲熔斷確保穩定。
(14)具有按功率給時間功能,根據檢測到的功率,按照設定時間開啟充電。
(15)可選配聯網煙感,當出現火情,可發送短信給指定責任人。
(16)過溫保護功能,當檢測機箱溫度過高,停止充電。
(17)夜間斷電功能,可設定夜間整機斷電黑屏,禁止夜間充電。
(18)遠程抄表,485電表數據采集上報。

5總結

為解決高校校園內電動自行車充電亂象,設計出符合校園特定環境的電動自行車共享充電樁,本文在分析現有產品的前提下, 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行討論和優化。

 

 

 

參考文獻 

[1]鄭州市gong安,關于在住宅小區建設電動自行車充電庫(棚)的通告 [N].2014.8.1(5)

[2]劉彥如,孫語晨,魏曼婷,高校校園電動自行車共享充電樁分析與優化設計

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版

 

 作者簡介:趙丹,女,現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和應用

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