新介面升級操作效率體驗　觸控顯示功能進駐EV充電站

隨著電動車使用日益普及，充電基礎設施中的人機介面(HMI)觸控螢幕逐漸受到關注。車廠不斷擴大電動車產品線，對於簡單易用的充電器需求也隨之成長。現今市面上常見的充電器類型包括Level 1、Level 2，以及直流快速充電(DC Fast Charging, Level 3)，其區分主要取決於輸出功率與系統架構。然而，即使充電設施日漸普及，對多數使用者而言，充電流程仍不夠直覺。人機介面(Human Machine Interface, HMI)顯示器的導入，讓充電站的操作變得更簡單、友善，也進一步提升了使用率與接受度。

EV充電器類型解析

Level 1充電器使用120V或240V電壓、最大電流約15A，雖然充電時間較長(約8小時可充40英里)，但其優勢為體積小巧，且可直接插入家庭電源插座，因此成為車廠隨車附贈的標準配備。

Level 2充電器則使用240V並支援更高電流(32A至80A)，能在一夜之間為電池充滿電。這類充電器通常體積較大，常見於辦公大樓或住宅區停車場。

Level 3 DC快充則可繞過車內的充電模組，直接對電池進行高功率充電，電壓範圍可達400V至800V，能大幅縮短充電時間，適合公共與商用場域。

不論是哪種充電器，若結合HMI顯示技術，都能顯著提升整體充電體驗。

HMI功能與價值

V充電器的安裝場域相當多元，家庭車庫(Level 1/2)到商業與公共充電站(Level 2/3)皆有。然而，全球各地的調查顯示，充電體驗的整體滿意度正逐年下滑。除了充電器的取得便利性之外，使用體驗與系統穩定性也逐漸成為大眾關注的焦點，全球各地皆曾出現無法順利完成充電的情況。在此背景下，HMI觸控螢幕被廣泛視為提升使用成功率與整體體驗的關鍵技術之一。

HMI技術優勢

• 快速且簡便的操作體驗：充電營運商通常會要求使用者下載專屬App，或配發RFID會員卡以啟用充電器。但調查顯示，若充電器具備觸控螢幕，使用者更偏好直接以螢幕操作，而非下載App。平均而言，一位使用者需要攜帶約5張RFID卡或安裝高達10個App。觸控螢幕的導入，對於網路訊號不佳的偏遠地區，更可帶來信心與便利的充電啟動方式。
• 雙向互動：HMI可提供教學影片、指引如何選擇正確的充電線與轉接頭、依正確順序開始與結束充電，特別有助於初次使用者與年長者。此外，若充電失敗，系統也能即時回報錯誤原因，例如插頭未插好、操作順序錯誤、帳戶餘額不足或充電器故障等。
• 多元支付方式：觸控介面支援信用卡、條碼等多種付款選項。完成充電後，使用者可按下「結束充電」並進行付款，若使用信用卡，也可以螢幕輸入密碼完成交易。
• 價格透明化：HMI可即時顯示不同身分(訪客、會員、進階會員)所適用的電價，有助於使用者了解自身費率，亦符合多數國家對價格公開的法規要求。
• 語言選擇：觸控螢幕支援多語系選單，使不同語言背景的使用者皆能輕鬆操作，有助於擴大客群。
• 資訊整合：可顯示充電進度、車輛狀態與電池健康狀況，讓使用者即時掌握重要資訊。
• 廣告營收：充電站可藉由顯示器播放廣告內容，作為額外營收來源。

顯示器設計需求

EV充電器的螢幕大小與有無顯示功能差異極大，這也導致使用體驗不一。新一代的充電器多傾向搭載大型顯示器，不僅可清楚顯示相關資訊，也可用於播放廣告。

由於多數充電器部署於戶外，顯示器必須具備耐候性，能承受強風、沙塵、雨雪、曝曬及細菌等複合嚴苛氣候條件，同時確保在低溫、濕潤甚至戴手套時也能準確感應觸控操作。

顯示器特性

薄膜電晶體液晶顯示器(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)是目前常見的解決方案。設計上建議選用通過UL-F1評級且符合UL 746C戶外用途測試規範的顯示器，其中包括耐UV測試(使用碳弧燈720小時或氙氣燈1000小時)與水浸測試(70°C水中浸泡7天)。

顯示器的亮度也十分關鍵，必須能在強光下清晰顯示內容。此外，IP等級(防水防塵)與IK等級(抗衝擊能力)也是重要的選擇指標。

EV充電器的HMI設計考量

HMI不僅是操作介面，更是使用者與充電系統之間的溝通橋樑。良好的設計能讓使用者快速、自信地完成操作，特別是在公共場所使用的充電器，須具備高度耐用與抗衝擊能力。它們常面臨破壞、碰撞或人為惡意操作的風險。以下是幾項設計重點：

需採用強化玻璃(如康寧Gorilla Glass)與穩固的前面板設計，以承受撞擊與惡意破壞，降低維修頻率。

顯示器需具備抗雨水、高濕度與頻繁清潔的能力，並整合抗誤觸演算法與特殊感測器，即使表面潮濕亦能穩定運作。

元件必須耐高溫與酷寒，避免螢幕破裂或變形，並具備防霧氣與防凝結機構，適應沿海或多霧地區。

螢幕上的厚玻璃保護層與水氣會對觸控控制器晶片(Touch Controller IC)造成獨特挑戰。此外，長時間曝曬在強烈陽光與紫外線下，也會逐漸降低顯示器與觸控感測器的效能。因此，螢幕表面常會加上抗紫外線濾光塗層以延長壽命，並搭配抗反光塗層提升可讀性，以及抗指紋塗層維持螢幕清潔，這些都是業界常見的處理方式。

考量使用者可能戴著手套操作，觸控體驗必須保持順暢無礙。在電容式觸控技術中，螢幕表面的每一層(如手套、玻璃、水氣)都會被視為人手與觸控感測器之間的阻隔層。優秀的觸控控制器必須具備極高靈敏度，能在多層干擾下仍準確偵測到指尖微弱的觸控訊號。

公共充電站長期暴露於灰塵、汙染與塗鴉等環境之中，維護與清潔成為日常必須面對的工作。螢幕表面必須能夠承受各類導電性化學清潔劑的頻繁清洗，且不會產生蝕刻或變色現象。觸控控制器還需具備辨識這類化學液體影響的能力，以確保螢幕功能正常。

為提升維修效率，顯示模組若採用玻璃與LCD之間具有空氣層的模組化設計，便能在螢幕需要更換時快速拆換、降低停機時間。這類設計也會對觸控控制器的靈敏度提出更高要求——控制器需能準確偵測穿越空氣間隙後的微弱觸控訊號。

最後，軟體與韌體也扮演著關鍵角色。經由空中下載(Over-the-Air, OTA)更新機制，充電站營運業者能夠遠端更新HMI的功能、修補資安漏洞，或變更付款方式，無需派員至現場處理，大幅提升維護效率。

此外，明確的錯誤訊息有助於使用者釐清問題，也可協助遠端除錯。對於支援個人化設定或會員忠誠計畫的高階系統，更須強化資訊安全與使用者隱私保護，並確保介面直覺易用。

EMC與EMI設計考量

設計充電系統時，必須考慮電磁相容性(Electromagnetic Compatibility, EMC)與電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)標準。充電器常處於高電壓、高頻切換環境中，容易產生電磁噪訊，進而干擾其他電子元件。

同時，合格的系統應具備靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)、電氣快速瞬變(Electrical Fast Transient, EFT)與射頻干擾免疫能力，確保裝置穩定運作。

連網功能設計

充電器需能與雲端平台溝通，以處理付款、查詢可用性等資訊。由於大規模部署時鋪設有線連接成本高昂，因此無線連線成為首選。

現今的IoT模組不僅支援長距離傳輸，也具備安全加密機制，可將用電量、使用者資料與帳單資訊回傳雲端，提升整體系統彈性與擴充性。

設計EV充電基礎設施時，應充分考量元件選擇與使用情境。理想的充電器應具備簡單直覺的操作流程、即時回饋機制與穩定的通訊能力。HMI顯示技術已被證實能有效簡化操作流程、提升使用者體驗與接受度。這類人機介面亦須兼顧耐候性、穩定性與EMC/EMI相容性，方能長期穩定運作。

Microchip亦提供應用於EV充電站的人機介面解決方案，包括maXTouch觸控控制器，以及具備圖形處理與連網功能的SAMA7D65 MPU，可支援相關系統開發需求。

(本文作者為Microchip Technology電動車業務部資深市場經理)

參考資料

1. Alternative Fuels Data Center: Developing Infrastructure to Charge Electric Vehicles (energy.gov)
2. Microchip’s Comprehensive System Solutions Enable OEMs to Speed Up the Rollout of EV Charging Infrastructure | Microchip Technology
3. LCD Displays for Electric Vehicle Chargers - Industry Articles (eepower.com)