基于Kano模型的多类车辆智能共享充电系统设计研究

摘要：多类车辆智能共享充电系统的研究势在必行，应合理设计并与不同的运营模式适配。文章基于Kano模型，结合问卷调查分析用户的需求并将其归为三类，从动态发展的视角出发，将用户需求和企业运营相结合，对多类车辆智能共享充电系统的设计展开探讨。

关键词：Kano模型；多类车辆；智能共享；充电系统；设计

中图分类号：TM910.6 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）02-00-03

据公安部统计，2021年前三季度全国新注册登记新能源汽车187.1万辆，同比增加119.9万辆，增长178.49%，目前保有量达678万辆，其中纯电动汽车保有量552万辆。虽然全国各地积极推进充电桩系统搭建工作，但是电动汽车充电难的问题仍非常突出。2021年5月以来，我国多个城市已出台地方性规定，进一步限制电动自行车在楼道、室内充电，正在加快建设室外集中充电设施。中国城市电动车辆的充电需求巨大，因此开展适应多类车辆且能够动态调整的智能共享充电系统的研究和设计具有现实意义。

很多学者从不同的角度进行了研究，如基于物联网的电动车智能充电系统设计［1］和城市景观设计［2］，对共享经济下的共享汽车系统进行分析［3］，再如从运营角度对第三方组织管理模式进行探讨［4］，以及对区块链技术充电桩共享平台进行讨论［5］。但从实践角度看，设计应紧密结合用户需求和企业未来的发展方向，安放地点和运营模式应同步设计和系统优化。

1 研究方法

本文将用户需求和企业运营相结合，以动态发展的视角从系统功能、安放地点和运营模式三方面出发展开同步设计，其中用户需求是基础。用户需求的研究方法很多，Kano模型是较为成熟的一种，其是东京理工大学教授狩野纪昭（Noriaki Kano）发明的对用户需求进行分析、分类和需求优先级进行排序的模型。Kano模型受赫兹伯格的双因素理论启发诞生，可将用户需求分为兴奋型、期望型、无差异、基本型和反向型五种属性。但从简易实用的角度主要可分为以下三种属性：一是Basic needs（必备属性），这类需求属于最基础、最基本的需求，其特点是如果没有，肯定不行，如没有用户会选择走时不准的手表；二是Performance needs（期望属性），这类需求对用户来说提供得越多越好，其特点是多多益善；三是Delighters（魅力属性），这类需求属于让用户眼前一亮的意外之喜。

1.1 问题设计方法

从实际情况来看，电动车辆主要有新能源汽车、电动自行车和电动三轮车三类，其中电动三轮车较少，并且充电系统和电动自行车差别不大，因此主要研究前两者。但是新能源汽车和电动自行车的用户不同，需求差异也较大。因此，基于上述思路分别设计了问卷，具体变量、相应含义和赋值见表1和表2。

1.2 问题归类方法

传统的Kano模型可将问题归为三种属性，其分析和计算过程比较复杂，因此本文采用最简单的方法，即主要考查各变量的均值和方差，分别处理上述两类问题。

对于需求强烈程度类型的问题，均值越大说明这方面的需求越强烈。基于模型的基本原理及本文的设计不难得到三种属性以及与均值方差的对应关系。

第一种属性（必备属性）是最基础、最基本的需求，表现为均值大且方差小，说明需求强烈且意愿集中，如果发现该需求则有助于实现精准设计。

第二种属性（期望属性）可分为两种情况：一是需求均值大但方差大，这说明用户意愿存在差异，设计上应尽可能去满足，因为这能占领多半市场；二是需求中等，无论方差大小，从设计的角度看，都应尽量提供这样的功能或服务。

第三种属性（魅力属性）主要表现为需求小但方差大，这说明存在一定比例的中高需求群体，通常表现为有的人暂时没有这方面需求，但未来可能会有。因此，从长远来看，设计上应尽量考虑。

另外，对于需求均值小且方差小的，则不考虑此需求，不归入上述三种属性中。

对于服务方式倾向类型的问题，经过前期预研，问题本身均应考虑，但具体采用哪种方式则看均值，更接近哪个值就说明对哪种服务的倾向性强。此时，如果方差小，说明倾向性集中，可归为第一种必备属性，即必须满足；如果方差大，则说明这种需求不太集中，可归为第二种期望属性，即尽量或优先采用这种方式满足用户。

2 数据分析

本文采用线下线上相结合的方式，分别对新能源汽车和电动自行车进行了调研，线上主要通过问卷星以及微信、QQ等平台进行，线下则随机邀请不同性别、年龄、学历、地域、职业的人填写。本次收回新能源汽车和电动自行车的有效问卷分别为256份和301份，取样足够度的KMO度量值分别为0.756和0.777，Bartlett球形度的显著性均为0.000，说明样本适合做研究。

根据前文原理，将问题归类，可以得出以下结论：一是新能源汽车和电动自行车都存在较大的再充电需求，潜在市场巨大，但在具体的服务位置方面存在较大差异；二是新能源汽车共享电池的运营模式是有市场空间的，但电动自行车对专用车位的需求不大；三是如果开发智能导航到附近充电网点的APP，能够满足较大的潜在需求，对新能源汽车更是如此；四是总体来看，在服务方式、充电时间和收费等方面，用户的意见相对集中，这对后续运营是有利的。但新能源汽车的充电时间预期有一定差异，这可能与车型不同有關；电动自行车的服务方式也有较大差异，这可能与小区以及用户的实际情况不同有关。

3 系统设计

多类车辆智能共享的充电系统由几个子系统组成，整体采用可拼装拆卸的模块化设计理念。这样可以灵活适应不同的服务场合，并且可以随后续市场情况和运营模式的改变而动态调整，调整时无须再进行大规模的基础建设，并且各模块的通用性强，从而降低总成本，提高效率和服务水平。

3.1 布局和功能设计

系统布局如图1所示，整体充电复合系统由总控布线子系统1进行总体控制，与其他子系统交流能量和信息。具体来说，可以通过第一通用转接器2连接充电子系统（图中给出了4个区域），各充电子系统设有第二通用转接器3用于灵活配置以下子系统：电动自行车充电子系统4、新能源汽车充电子系统5或者电池快捷更换子系统6。

新能源汽车充电子系统5设有充电桩，选配快速充电和正常充电两种模式并一键式操作，配有标准停车位，可远程布线至专用停车位，如私家车停车位（其他充电子系统均如此）。电动自行车充电子系统4设有电源插头（用于自带充电器），选配成熟的适应多种电池的转接头，并配有停车位，其长度约为汽车车位的宽度，其宽度适宜即可，从而形成图1中的横格状，如果给电动三轮车充电则占两个车位，但只用一个充电接口，无须另行设计，因此该设计可结合场地特征和市场需求进行横向和竖向的灵活安排。电池快捷更换子系统6则需要相对专用的场地，可同时对多个电池充电并存储。

系统主要功能的目的是实现智能化。总控模塊设在总控布线子系统中，实时和各充电子系统交互：电池电量、预计充电时间、充电者身份等信息，可动态计算出费用。根据情况可采用两种运营服务模式：一是现场模式，如支持IC卡收费并提供凭条以及自助服务等；二是远程模式，此时总控模块和GPS模块对接，然后对接到智能导航APP，同样可以解决身份识别和收费等问题，并可根据不同充电网点的剩余充电位，采用优化算法推荐或直接导航到最快或最近的充电地点，并推荐最合理的停车位，从而为消费者提供便利，提高效率。

3.2 选址及功能配置

大多数用户倾向于在小区或其他停车场充电，因此改造现有停车场十分必要且前景较好。对于具体的功能模块，目前的技术已趋成熟，但应按需设在不同位置。由于本系统采用模块化设计，因此可以满足不同的充电需求，特别是可以将能源和信号传输线放长，从而统一管理较为分散的停放充电区域。

3.3 运作与盈利方式

无论是新能源汽车还是电动自行车，用户都高度关注价格问题，并且更愿意选择价格低的类型，收费方式则集中于购买计次优惠卡、包月，可采用会员制，用IC卡或APP实现管理和收费。此外，这种方式也能很好地促进电池共享，车停到推荐的地点，直接更换充满电的电池就走。当然，根据实际情况，按次收费仍然是必要但非主要的基本业务方式。无论如何，系统的整体运营成本减少后，每一位用户的充电费用也会降低，从而形成更大的规模效应并进一步降低成本，形成良性循环。

4 结语

在新能源技术飞速发展的大背景下，为祖国积极建设新能源交通工具势在必行，这既是新能源技术发展的前驱力量，又能解决新能源基础设施的占地问题。此外，通过问卷调查的方式，本文明确了大众对充电桩的建设确实存在实际需求，特别在亟待改造的老旧小区。因此，设计多类车辆智能共享充电系统是有开发潜力的。

参考文献：

［1］ 俞铭津，江莺，张梦琦，等.基于物联网的电动车智能充电系统［J］.测控技术，2019，38（5）：48-52.

［2］ 李志刚，朱宁，傅伟伦.公共充电设施景观设计：以丹麦电动车超快速充电站为例［J］.艺术科技，2020（19）：38-41.

［3］ 黄文泽.共享经济下共享汽车发展现状问题及对策［J］.物流工程与管理，2020（5）：125-128.

［4］ 王经纬，张智光.引入第三方组织的共享单车绿色管理模式研究［J］.科学与管理，2019（6）：16-24.

［5］ 巩硕，黄碧雄，严晓.基于区块链的充电桩共享平台设计［J］.农业装备与车辆工程，2021，59（3）：48-51.

作者简介：张薇（2002—），女，江苏南京人，本科在读，研究方向：新能源车辆管理信息系统。