新能源汽车充电桩设计.docx
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新能源汽车充电桩设计
郑州工业应用技术学院
题目：
新能源汽车充电装置的创新设计
课程名称：
专题设计
学生姓名：
王俊灵学号：
01
专业：
工业设计
院（系）：
机电工程学院
新型能源家用汽车充电装置的创新设计1
一．产品背景1
二．项目综述1
设计输入1
前期调研2
使用人群分析3
同类产品分析4
同类产品优劣势分析7
三．设计定位8
目标人群8
功能定位9
造型定位9
市场定位9
5W2H产品定位9
四．设计流程10
设计创意10
设计构思10
概念草图10
方案优化与筛选10
最终确定方案11
配色方案17
色彩分析17
产品人机分析18
设计说明18
五．产品实现阶段19
产品加工工艺19
CMF工艺说明19
六．设计总结20
附录：
设计排版A4×2
草图原稿A3×8
新型能源家用汽车充电装置的创新设计
1．产品背景
随着环保呼吁和人们低碳意识的逐步增强，面对石油资源的枯竭和全球能源结构的战略转型,越来越多的家庭选择新型能源作为日常出行工具的以驱动原动力，其中电动汽车为代表的新能源汽车将逐步取代传统的燃油车成为轿乘用车市场上的主流。
电动汽车作为新能源车的代表在其中占据着较大的比例,做好电动汽车充电站的建设将会对电动汽车市场的快速发展提供强大的助推力。
电动汽车充电桩是电动汽车充能的重要设备,目前国内市场企业对新型能源汽车充电桩研究开发日益热化，随着电动汽车面对大众家庭的普及，应当积极开展对于电动汽车充电桩的开发设计以便提高电动汽车充电桩的智能化水平，遵循绿色环保出行理念的同时满足大众市场需要的,新型能源充电桩的有效改良和深入设计提高电动汽车的使用寿命，加快实现可持续绿色出行的新时代目标。
2．项目综述
设计输入
充电桩其功能类似于加油站里面的加油器，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑例如：
商场停车厅、公共停车场和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。
充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。
但目前国内新能源电动充电桩的开发技术尚未成熟和稳定，目前阶段充电桩一般仅能提供常规充电和快速充电两种充电方式，使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据，智能物联网的移动终端操作便民系统开发的各种细节问题有待深化和研究，目前成功案例的新能源汽车充电桩还局限于公共领域，或者大型内部集团企业运行，没有实现真正的家居便民普及，国内仅有北京，深圳，上海为主要研究阵地其巨大的市场潜力可见一斑。
因此在整个设计开发进行之前，应明确现有产品的系列优劣势，详细剖析整合其各部分结构，功能，系统操作的各部分特点，进行准确的设计定位，确定设计目标为整个设计的重要前提。
前期调研
调研方式：
网络调研
调研内容：
对深圳博拉图汽车充电枪技术服务商公司，巴斯巴高新技术企业新能源产品设计研究区域进行相关产品研发问题的网络调研，及其相关资料网站查询。
调研目的：
通过其企业提供电动汽车充电枪开发从前期技术研发、技术授权、产品外观设计、产品结构设计到后期样机制作、模具开发、批量生产等整机技术服务的相关调研初步达到认识目标产品的研发流程和明确各个子部件的使用方法。
市场竞争环境分析：
目前国内充电桩市场主打集团内部和公共汽车新能源使用在立柱式和壁挂式之间，市场主打品牌主要有特斯拉、许继、普天、南瑞、奥特迅、坦泰、万马新能源、依威、巴斯巴等市场推广层面主要有：
特斯拉公司目前在全球有1,359座超级充电站，11,234个超级充电桩其主要推广立柱式特斯拉专用充电桩为其特斯拉用户免费充电、博拉图公司专注于汽车新能源充电装备主打产品主要有新能源国标直流、国标交流、欧标和美标四种充电枪类型分别为AC-250-EV16/EV32/AC-440-EV16/EV32/EV63,买点在于适合多种压型使用易充防护等级优越，巴斯巴主要推出16A/32A交流壁挂式和63A交流立柱式，其买点主要在于刷卡易用，待机功耗低。
品牌
产品系列
产品数量
产品特点
巴斯巴
充电枪
一充
5
防护保护IP2等级，轻巧方便
多充
1
便携手提可固定位置，异常自检充电自恢复
充电桩
壁挂式
2
桩体占地面积小，充电综合成本较低
立柱式
2
钣金壳体，防腐粉防护，多种安全防护功能
充电盒
1
塑胶壳体，产品轻巧，美观大气，LED显示，方便移动
博拉图
充电桩
落地式
4
整体钣金材质、局部塑胶装饰，表面喷亚光漆、塑胶原色注塑，一次打样，融合时尚元素
便携式
1
双轮设计、产品给汽车充电时更加稳定，不易滑动、操作区与整体造型协调
立柱式
3
合理布置功能区域，简约时尚、稳重硬朗的感觉；整体外观简洁明快，凸显了牢固耐用，品质优越
壁挂式
2
仿生形态元素融合外观、钣金成型，注重人机
充电枪
交流
5
设计符合人机工程学，充电按钮合理的涉及人机工程学原理，插头和手指之间保持一定的安全范围
直流
2
材料的选用耐高、低温、能碾压外形美观，手持式符合人体工程学原理，插拔便捷
使用人群分析
随着大众对于新能源行业的关注度和认识在提升和当代生活在城市的居民受汽车限购和限行政策的影响，不得不将更多的注意力和需求转向了新能源汽车尤其是北京，严苛的限购和限行政策、极低的摇号中签率迫使燃油车摇号参与者纷纷转向新能源汽车，相应充电桩设备的使用人群集中在大中型城市，其中男性居多年龄在30-39岁，其次是新型低碳环保一族年龄平均在20-29岁，这两大主体是新能源消费的潜在使用者和购买主力，是整车企业所需要关注的重点营销对象。
对于他们来说，集优良性能和低耗能，综合创新和使用舒适于一体的充电新能源设备是一个不错的选择。
产品外观需求
造型需求
简洁大方适合居家，不宜结构复杂，容易辨识，符合人机尺度
色彩需求
明快易于辨识，色彩搭配符合现代审美需求
风格需求
简约外形，简便操作，舒适实用，材料耐用，常见搭配黑色加彩色
人性化设计
防水处理，高压防护处理，定时完成处理，套装一体，人机手持手柄，舒适触摸表面材质
产品功能需求
核心功能
充电方式和效果坚持物联网，实体机一体化系统
人性化功能
人机舒适握拿手柄设计，壁挂式充电防水处理
产品的核心卖点
充电桩，充电枪于一体设计使用，便携易用，极简风格造型，定时自检，充电自恢复，静音无噪声，使用寿命>充电枪拔插10000次
材料尺寸
尺寸
电缆尺寸3×
+2×
，充电枪：
材料
热塑性阻燃塑料、铜合金、表面镀银
成本需求
零售价需求
1500-2500元价格区间
同类产品分析
各品牌充电桩充电枪套件在各自的经营理念的范围之内各有不同，材质选择和造型处理，针对使用新能源类型的异同决定不同的型号配合，针对居家使用的整体感官和操作功能分别对特斯拉和博拉图进行一系列分析：
特斯拉经典系列
感官
桩体简洁流畅有机形态，使用舒适，体感较小
功能操作
简单易用刷卡标识，色彩鲜橙色或专用银色，枪体居中，右置，一体化另置
综合
色调明亮，色彩对比强烈，独特设计感造型
博拉图充电桩经典立柱系列
感官
仿生元素，造型奇特，否有趣味整体黑白灰系列搭配彩色系列，两侧充电
功能操作
刷卡，实体操作网络物联网皆可以，枪体桩体一体化
综合
适于公共场所，操作方式分明。
博拉图充电桩时尚落地系列
感官
设计受大黄蜂汽车的启发，简约造型与时尚配色，整体给人以科技、时尚简约的视觉感受，同时造型干练而不繁琐，体现出简约大气的产品气质。
功能操作
双枪头设计满足更多需求
综合
造型时尚简洁有力，落地式造型占地面积较为节约
博拉图充电桩精简壁挂系列
感官
居家墙挂式充电桩，一机一枪，专用，色彩一致，现代设计气息
功能操作
刷卡充电枪，可拆卸更换，处理及时保养及报警装备设置
综合
整体系统性较强，体量小，适合居家车库
博拉图充电枪国标系列
感官
耐高、低温、能碾压，亚光配色与黑色相结合体现出产品的安全与稳定性
功能操作
人机设计把手，防护充电盖，高级别七孔充高效充电
综合
黑白灰整体视感，造型简洁舒适，符合人机造型体量设计，充电更安全
博拉图充电枪欧标系列
感官
色彩突破于清新系列，整体造型结构有所删减，更显易便于拿握充电手势
功能操作
直接接入充电插口增加防触电，防滑松处理，防老化材质延长使用寿命
综合
产品色彩丰富，更简洁化的结构造型，提高产品使用效率和趣味
同类竞品品牌主销产品定位图示：
同类产品优劣势分析
优势
劣势
产业背景分析
我国新能源汽车产业发展初具规模，产业环境不断优化，给充电桩产业带来了巨大的机会，政府支持，发展环境良好。
发展设施基础薄弱，系统技术尚未成熟，没有得体完整的产业体系，产业链条得到初步建立但尚未完善。
推广领域潜力分析
我国新能源汽车推广应用初见成效，新能源汽车示范应用领域不断拓展，从公交车延伸到了出租车、公务车。
应用领域逐步拓展，但尚未实现居家新能源充电设备大众普及，有待提高其公众适用性。
行业前景发展分析
充电桩产品的特殊性要求企业要把自己的产品销售给充电桩运营商，充电桩生产企业众多，运营商具有较多的产品选择性。
充电桩行业巨大的发展潜力，吸引了众多民营和国营资本进入，目前充电桩行业盈利模式不清晰，导致大量资本不敢大量进军充电桩行业。
产品结构分析
当前主打立柱式和壁挂式两种，普遍造型走简洁方向发展，枪体桩体系统一体化便于安装整修和拆卸处理。
产品从侧面反映其总体丰富度不够，无法具体全面的满足大众消费者的挑选需求结构形式普遍雷同，核心竞争力不突出。
核心功能分析
新能源充电装置在当今发展其主要功能为满足新能源汽车大型动车其车充电需求，直截了当没有任何额外附加功能。
产品仅在充电领域作用缺少相应附加人性化，情感化功能延伸，功能形式比较单一，满足不了当今多元化现代生活需求。
3．设计定位
目标人群
新能源汽车充电装置为做到适合大众居家使用，实现其真正的产品民众化普及，将该产品适用人群定位在30-39岁的都市大众，选择低碳生活的都市一族，适应能力强，居家水平中上等阶层，消费能力中等以上。
功能定位
该产品在造型方面具有较大突破创新，除了满足居家大众对于新能源汽车的充电需求之外，设计定位应在手机物联网传输，自检，定时充电，方便携带与移动，和谐居家，情感居家等方面做出新的考虑。
造型定位
传统造型大部分拘泥于立柱和壁挂，造成不能随时随地的进行充电工作，该次设计造型突破传统造型，在使用上让用户更加方便，更加人性，其次在充电方式应作出相应的创新，居家使用应删减一系列不必要的功能，例如刷卡充电，这样就能有效避免充电卡的无意丢失造成的一时不便，手机扫码智能充电实现可靠高效的物联互通才能进一步让新能源充电装置更便民更实用。
市场定位
当今市场同类新能源充电产品普遍相似，功能结构大体没有太过明显的区分，产品新颖度不够，市场竞争力不强，造成消费者满意度不高，随着时代潮流和各方面信息的普遍融合，消费者对于新能源充电设备的考虑需求普遍增加，产品的核心亮点的是否突出决定其市场潜力的关键因素，功能创新，造型独特，经典配色，不同格调，丰富选择，是该产业不断寻找新的出发点，带动新能源便民推广和绿色出行的一大突破点。
5W2H产品定位
WHAT
符合现代都市绿色出行，时尚简约的居家新能源充电装置
WHO
30-39岁居住于现代都市热爱生活的中等阶层
WHY
满足现代新能源汽车的充电需要和绿色生活的大众普及
WHERE
便携充电，随时移动，随时随地充电
WHEN
新能源汽车需要储电蓄电时，便携充电
HOW
物理连接之后进行手动输入或手机物联APP扫码充电
HOW
MUCH
按照大中小型号可分为1800-2200元之间。
4．设计流程
设计创意
本设计以便携，简易操作，随时充电为出发点，选用极简的几何形进行设计草图推演，轻松实现移动方便，物理操作安全，充电操作快捷的当今时代用户心理需求和简约时尚的审美需求。
设计构思
由最初的几何造型推演出产品草图初稿，进行合理的功能配置和结构考虑进行手绘表现，筛选初稿进行效果图软件建模进一步考虑其产品可行性，进行局部和整体的设计调整，采纳各方面对于设计新产品的一系列意见，置于产品使用环境之中综合考虑产品的用户使用效果，对进一步产品的成熟推广进行更深一步改造和完善，直至最后成熟产品的后期测试和根据后期市场反应结果决定该产品设计成果的是否成功，来进行适应市场和消费者相应调整。
概念草图
方案优化与筛选
经过草图的演化进行了两种初期方案的设计构想，分别以几何方形灵活角架和椭圆方形的三角支架结构为灵感进行充电装置的初期方案的确定，其草图方案如下图所示：
方案一方案二
最终确定方案
经过系列草图演示和初期方案的优化和筛选确定方案二为设计的最终方案初稿进行进一步细化和局部调整，及其充电枪的细节处理，确定方案的初步草图如下图所示：
产品手绘效果图
产品建模渲染展示:
细节一：
便携充电桩电缆收集槽
细节二：
充电枪充电局部按钮
细节三：
充电枪口槽口
局部一
局部二
3D渲染效果图
局部细节效果展示
三视图
结构爆炸图
模拟场景图
配色方案
随着时代网络物联时代的到来，产品面对多元化的消费淘汰和竞争，特别对该款新能源充电桩设计共有三种配色方案：
冷酷绅士黑色，居家净雅白色，温暖香槟金色来满足不同审美需求和格调迥异的消费用户。
色彩分析
主打款式是冷酷绅士黑色，整体选用黑色凸显现代成熟稳重的居家男士专用体现了低调与奢华，内涵和高效的寓意。
香槟金色主要是以当代追逐时尚潮流的个性新生一代设计拥有自己的独特魅力，力在表达对生活的高逼格追求和温暖雅致的居家态度，原色净雅白色是为当代温柔居家女性的首选，凸显出最本初的健康材质，绿色出行，高效充电的实用之处。
产品人机分析
产品在设计之初考虑了大量的同类产品的外观结构的人机尺寸，在立柱和壁挂之间的同类产品之中存在的问题尽量避免，该设计在使用的物理方式为随时便携式，带有稳定的三足立柱来支撑整个充电桩的外机，其高度是符合人体成年身高轻松附身工作的一半，其与整个充电桩的高度在人体舒适弯腰的高度范围之内，保证了整个操作的不易劳累的情况，外部凹槽可收纳充电枪的电缆绳，避免收纳难拉线乱的问题，桩体特以倾斜式的操作形体进行工作，方便使用者进行拔插充电枪的物理动作顺利高效的进行，充电枪体进行人机仿人手动作进行设计，在安插牢固过程中不感到使用者的双手不适，在整体的后部设计有大排量散热口，方便主体充电桩进行工作时的散热和安全保障。
人机设计充电枪和机背散热口及集线槽的设计图示。
设计说明
本款新型能源充电装置的设计立足于目前新能源充电装置的现有结构和功能优化方面针对各种使用过程中用户的提出的问题进行进一步设计和创新，以极简几何形为基本原型，满足当代对于简约时尚内涵等各种新型审美的定义，分别在收纳充电电缆，取拿充电枪口和移动充电桩体方式进行创新设计，其大口径凹槽满足五米电缆的收纳需要极大的方便了用户的工作时间，节约了使用空间，人性化的充电抢口进行防腐，防磨损，高延展，耐高温，材质处理进一步呵护用户人身安全，为了使现代充电装置更好的融合于日常生活，其整体结构设计的美学考究具有极大的居家审美价值，功能方面集中手动储电，充电，手机APP进行网络连接，定时，定量，自动机体内部检修之外新增一键紧急关闭设计，更好的防护用户使用的安全。
配色设计了低调酷黑，优雅香槟，和静素原色三种配色，方便不同居家品味和审美格调的用户选择。
5．产品实现阶段
产品加工工艺
安装工艺原则是指在编制安装工艺规程时,应当遵循的原则。
一台充电桩整机的加工,是一个较为复杂的过程,是将品种、数量繁多的电子元器件、机械安装件、导线、材料等,采取不同联接方式和安装组合方法,分阶段有步骤结合在一起的一个工艺工程。
一般流程如下图所示：
CMF工艺说明
为设计一款有别于市场的充电桩，通过深入的充电桩市场行业调研，确定了极简风格的设计方向，产品属性定位为工业消费品，具备智能感和科技感，钣金与钢化玻璃的结合使产品更具亲和力，节省生产时间和成本，经过反复的实验和对比，交互区域更符合人机。
加上灯带条状的充电指示灯，解决安全问题的同时让产品增添不少科技感。
便携式的整体造型外机采用质量轻便，硬度较高的轻质仿金属材质，绝缘高密度橡胶材质电缆，有效防止外部使用的老化，延长使用寿命和减少更换周期，充电枪表面充电口涂漆工艺处理有效防腐绝缘防触电，支撑腿部为轻质硬性抗老化塑性橡胶材质做到有效维持使用周期内不变形，弹性指数高的优势。
6．设计总结
这次的课题设计是一个有特别意义的设计实践，面对大四课程的结束想借助老师的这次快题结课设计作业来结束大学课程的所学课程的节点，也是下半期毕业设计的依次较为系统的提前模拟，从确定课题到调研在到翻天覆地的找资料和参数去分析，到定位，草图，建模，效果处理，设计的工艺说明等一系列的说明和考虑，明白设计出产品的成就感和内心真实的喜悦，在整个课题的过程之中从毫无头绪到灵感一现从找不到下手之处到坚持坚持再坚持的耐心探索，体会到平静做事情的沉稳和处理细节的点滴积累，明白所有优秀的作品一定在于设计者的用心，自己在过程之中会有许多意想不到的意外和大大小小的难题，但只要拥有一颗敢于啃硬骨头的勇气，一点一点去找线索和办法实现，终会有不一样的结果和收获，但前提是要勇敢迈出第一步，尽管进度到了节点会不时的棘手，但要有一颗一定要坚持到底的心，既然热爱，尽管会有无趣乏味的时候，会有精疲力尽的时候，但想到自己的想法变成模型在建成成品，这种难于言表的收获感尤为厚重，自己经历过的失误和走过的弯路也将变成一份份丰厚的经验和感动。
希望自己还是原来的自己，一直坚持自由自在做自己喜欢的事……
附录：
设计排版A4×2
草图原稿A3×8
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