人机工程学充电器改良设计
人机工程学充电器改良设计
随着汽车行业的快速发展，汽车已经成为大众普及型产品。而与此同时，数码产品的普及给车内人员带来了更加丰富的驾乘体验。但数码产品都存在电池储能有限的问题，因此汽车充电器成为了车主急需的电子产品。汽车充电器具有价格低廉，体积小巧，并且安全性能较高的特点。汽车充电器为电子产品的普及应用，及大众生活的方便快捷发挥了积极的作用。20191029191150
本文首先介绍了充电器行业发展情况及车用充电器的概况。从充电器入手引出了设计的对象——车用充电器。接着从品牌、价格、型号、产品特点及外观人机工程方面进行了更深入更细致的比较。然后对英才星公司生产的车用充电器进行产品分解及使用情境分析。通过产品内部的拆装、各部件材料的分析从而更好运用逆向工程完成最终的产品设计。外观方面的人机结构、各部位的材料、产品的配色等都是产品设计不可或缺的元素，侧重点从人机方面使设计更加合理化。最后概括前面的一系列研究因素及数据，针对各种现有的问题提出设想的解决方案，进一步具化可行的改良设计，最终完成整个设计流程。
本文设计的车用充电器不仅体积小、携带方便、操作舒适，而且模块化与照明功能的设计可增加产品的实用性。汽车充电器在日渐成为车主们必不可少的设备的同时，也朝着智能化，多功能化方向发展。车用充电器将具有更加广阔的应用前景。
关键词：电子产品；充电器；汽车；人机工程学
第2章 车用充电器概况
2.1 充电器的发展概况
2,1.1充电器的整体发展概况
充电器是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置，具有携带方便、功能多样、操作简单、安全可靠等特点。充电器的使用既可以带来很多便利，大大减小了电池的体积，又能够提高电池的使用时间。因而充电器被广泛用于手机、相机、MP3等常用电子产品中，并且近年来充电器智能化、小型化的趋势明显。
充电器有很多，按照使用方式的不同可以分为普通充电器、蓄电池充电器、太阳能充电器、无线充电器、手摇充电器和外置电池充电器；按照使用对象的不同可以分为手机充电器、万能充电器、笔记本充电器、电动车充电器、大型充电器、相机充电器、玩具充电器、车用充电器等；按照使用级别的不同可以分为工业充电器和民用充电器。
蓄电池等电池充电器主要是靠贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。该电池主要是通过铅蓄电池内的阳极及阴极浸到电解液(稀硫酸)中，两极间产生2V的电力来实现充放电等功能，形状大小上不同，而且有些不能直接的使用第二次。
外置电池充电器，也叫“外挂电池”，移动电源充电器是随着目前数码产品的普及和快速增长而发展起来的，其定义就是方便易携带的大容量随身电源。拥有该充电器，就可以在移动状态中随时随地为多种数码产品提供电能(供电或充电)。
车载充电器（如图2.1所示），又称为车充是为了方便车主旅游时用车载电源随时随地为数码产品充电的配件。目前部分高端车载充电器一般包括2个USB接口，可同时为两台数码产品充电。这类产品一般具有过载保护，短路保护，高压输入保护，高温保护，四重安全保护功能，确保能安全使用。车载充电器在车用的同时，也能家用，实现车充、直充、USB充三合一多功能用途。
图2.1 车用充电器示图
全球充电器市场的产量与产值正在经历上升期，据报道，全世界仅电池充电器产量预计在2013年达到16个亿，价值60亿美元。电信产品的电池充电器市场估算为26亿美元，信息技术（IT）的约是22亿美元，两者都是这个迅速扩张市场中的主要增长。手机和笔记本电脑的热卖推动便携式充电电池的需求上升，继而促进了全球充电器产业的发展。
2.1.2国内充电器的发展概况
随着汽车工业的不断发展，中国已成为世界最大的汽车市场，据国家统计局不完全统计，2012年中国汽车保有量达1.04亿，同比去年增长6.8%，预计到2020年中国汽车保有量将达到两亿左右。庞大的汽车保有量也带动了汽车用品行业迅速发展，而且种类繁多。
近年来，随着各类电子产品的兴起，电池及充电器行业不断发展，2007年我国电池及充电器出口总额达222.61亿美元。在2008年之前我国电池及充电器产品的出口量保持稳定的增长，2008年的出口总额比2007年同期增加15.98%，2008年达到的258.18亿美元。2009年，受国际金融危机的影响，电池及充电器出口受挫，但是由于太阳能电池在09年纳入出口项目，09年电池及充电器的出口额仍得到11.11%小幅增长。2014年，随着全球经济变暖，外贸总额不断攀升，特别是太阳能电池的需求量增加，前三季度出口贸易总额达到334.78亿美元的历史新高，2014年中国电池及充电器行业一片光明。
2.2 充电器与工业设计
充电器是量大面广的电子产品之一，它广泛用于数码、机械、通信、娱乐等各行业。根据使用场合可以分为两大类：即工业用充电器（也称军工级充电器）和民用充电器。充电器按使用对象来分，通常分为八大类：手机充电器、万能充电器、笔记本充电器、电动车充电器、大型充电器、相机充电器、玩具充电器、车用充电器。
针对这种类繁多的充电器，相关的产品设计也有以下特点：
第一，外形结构简单。充电器表面的50%都 是由简单的平面构成。由于充电器几乎不与人手长时间接触，因此对其人机工程性能的要求不是很高，设计时更多的考虑外形美观性，根据不同车辆的内饰、用户群体等进行针对性设计，更多的是进行情感化设计。
第二，安全性能要求高。我国生产的充电器产品大部分出口销往北美、欧洲、日本等地，产品性能（尤其是安全性能）必须符合相关国际标准和出口地的质量标准。因此从产品设计到制造的每一个环节均须严把质量关，成品出厂前需经过严格的性能测试。
第三，设计周期短。充电器产品更新换代快，企业为了提高产品的市场竞争力，在市场中能占据优势，每一款新产品从市场调研、概念设计、结构设计到产品定型、模具设计及制造等，需要较短的时间内完成。
另外，充电器的工业设计，还涉及到许多的方面，比如产品的外形、色彩、功能的组合，铭牌、外包装等；还要结合人机工程及力的传递，设计出对人来说可用最少的力，来达到最高的工作效率的工具。人是产品最终服务对象，是工业设计的中心。因此在产品设计中，人在使用产品过程中的行为方式、心理反应、比例尺寸和人所依据的生活和文化背景，以及人与环境之间的关系等，就成为开发新产品的依据。
本论文研究的就是属于充电器中的车用充电器。车用充电器主要是为有车一族设计。汽车已经成为人们出门必不可少的交通工具，对出门远游的人更是如此。我们可能会花费更多的时间再汽车中。电子设备又为我们提供了娱乐，导航等各种服务，方便我们的生活，但电子设备的续航能力又有限。对电的需求的增加及充电次数的上升迫使我们能设计出一种能在汽车上满足用户充电需求的电子器件。如何充分利用汽车狭小的空间，在不与中控面板上的各功能部件发生空间矛盾的基础上，设计出兼具安全与稳定并能提供多端口，从而为有车一族提供更方便的设计是我们值得思考的一个问题。此次毕业设计就是将车用充电器的改良与所学的产品设计更好的结合，从而使它更好地以人为本。
2.3 车用充电器概况
2,3.1车用充电器的原理及分类
汽车蓄电池一般提供直流12伏（不同车型可能有所不同）的电力，中间弹性头为正极，两边卡扣为负极。其与汽车所用电池直接连接，电流功率等与电池相同。 通常情况下，2个卡扣中只有一个连接负极，另一个只起到对称固定的作用。而汽车的点烟器插座，整个外壳为负极，正极位于插座底部。因此充电器在点烟器插座中既不会烧坏，也不会被负极所处的位置所限制。原理如图2.2所示。
图2.2 点烟器原理图
车用充电器按功能不同可以分为；车用充电器、家车两用充电器、车载负离子充电器、车载MP3充电器等。
2.3.2车用充电器的安全性
车载充电器用汽车点烟器作为电源插座直接为手机充电。由于汽车提供的电压较低，所以车载充电器内部只需要有过载保护电路即可。车载充电器插座的前端设计有一个保险管，当电流超过过载保护电路可承受范围时，保险丝立即熔断，起到保护作用。关于车载充电器，还有以下注意事项：1、不要在潮湿的环境中使用车载充电器；2、不要把车载充电器储存于潮湿的环境中；3、使用的合适温度为0-45℃；4、远离儿童；5、避免雷击；6、充完电要及时拔出插头。
由此看出：车用充电器在使用过程中的安全性是相当重视的，特别是在电子产品普及化的发展趋势下。无论是何种电子产品，首先都是要保证产品的质量，防止电气产品漏电情况的发生。这也对车用充电器的质量和相应的更简约、优化的设计提出更高的要求。
本章小结
本章从充电器的发展历史着手介绍了国内外充电器行业的现状和发展方向。不难看出我国虽然是世界充电器主要制造基地，无论是产量、产值、销量及经济效益等都有很大的发展，但国产充电器有着质量不高、价格低三个软肋。要想进一步发展我国的充电器行业，应该向自主品牌发展，提高自身技术的开发，更体现出机械和设计在充电器行业中的重要性。最后对此次的要就对象车用充电器进行了结构上、使用上的一些简单介绍。
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 3
1.1 研究的背景和目的 3
1.2 研究的范围和方法 3
第2章 车用充电器概况 5
2.1 充电器的发展概况 5
2.1.1 充电器的整体发展概况 5
2.1.2 国内充电器的发展概况 6
2.2 充电器与工业设计 6
2.3 车用充电器概况 7
2.3.1 车用充电器原理及分类 7
2.3.2 车用充电器的安全性 8
第3章 各品牌车用充电器的研究 10
3.1 五大车用充电器品牌市场调查及分析 10
3.1.1 车用充电器的调查 10
3.1.2 车用充电器的调查数据分析 12
3.2 典型的车用充电器设计案例分析 14
3.2.1 海路通 14
3.2.2 威卡斯 15
3.2.3 贝尔金 16
第4章 车用充电器拆解与使用情景分析 19
4.1 车用充电器的拆解实验 19
4.1.1 产品拆解的目标 19
4.1.2 车用充电器的拆解 19
4.2 车用充电器的材料分析 23
4.2.1 ABS塑料 23
4.2.2 不锈钢 24
4.3 车用充电器的使用情景分析 25
第5章 车用充电器改良设计前的分析 27
5.1 车用充电器的现状及发展趋势 27
5.2 人机工程学在车用充电器设计中的运营 28
5.2.1 车用充电器使用时对人体的影响 28
5.2.2 运用人机工程学提高使用合理性的方法 28
5.2.3 车用充电器色彩设计分析 29
第6章 车用充电器的改良设计 32
6.1 车用充电器改良设计草图提案 32
6.1.1 针对车用充电器机体体积问题提出的设计概念 32
6.1.2 针对车用充电器机体侧面造型提出的设计概念 33
6.1.3 针对车用充电器多功能化提出的设计概念 37
6.2 车用充电器改良设计2D效果图提案 39
6.3 最终方案的设计概念提出 41
6.3.1 设计问题的提出 41
6.3.2 综合问题的解决方案 41
6.3.3 设计方案的提出 41
总结 50
参考文献 51
致谢 52
图目录 53
表目录 54
随着汽车行业的快速发展，汽车已经成为大众普及型产品。而与此同时，数码产品的普及给车内人员带来了更加丰富的驾乘体验。但数码产品都存在电池储能有限的问题，因此汽车充电器成为了车主急需的电子产品。汽车充电器具有价格低廉，体积小巧，并且安全性能较高的特点。汽车充电器为电子产品的普及应用，及大众生活的方便快捷发挥了积极的作用。20191029191150
本文首先介绍了充电器行业发展情况及车用充电器的概况。从充电器入手引出了设计的对象——车用充电器。接着从品牌、价格、型号、产品特点及外观人机工程方面进行了更深入更细致的比较。然后对英才星公司生产的车用充电器进行产品分解及使用情境分析。通过产品内部的拆装、各部件材料的分析从而更好运用逆向工程完成最终的产品设计。外观方面的人机结构、各部位的材料、产品的配色等都是产品设计不可或缺的元素，侧重点从人机方面使设计更加合理化。最后概括前面的一系列研究因素及数据，针对各种现有的问题提出设想的解决方案，进一步具化可行的改良设计，最终完成整个设计流程。
本文设计的车用充电器不仅体积小、携带方便、操作舒适，而且模块化与照明功能的设计可增加产品的实用性。汽车充电器在日渐成为车主们必不可少的设备的同时，也朝着智能化，多功能化方向发展。车用充电器将具有更加广阔的应用前景。
关键词：电子产品；充电器；汽车；人机工程学
第2章 车用充电器概况
2.1 充电器的发展概况
2,1.1充电器的整体发展概况
充电器是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置，具有携带方便、功能多样、操作简单、安全可靠等特点。充电器的使用既可以带来很多便利，大大减小了电池的体积，又能够提高电池的使用时间。因而充电器被广泛用于手机、相机、MP3等常用电子产品中，并且近年来充电器智能化、小型化的趋势明显。
充电器有很多，按照使用方式的不同可以分为普通充电器、蓄电池充电器、太阳能充电器、无线充电器、手摇充电器和外置电池充电器；按照使用对象的不同可以分为手机充电器、万能充电器、笔记本充电器、电动车充电器、大型充电器、相机充电器、玩具充电器、车用充电器等；按照使用级别的不同可以分为工业充电器和民用充电器。
蓄电池等电池充电器主要是靠贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。该电池主要是通过铅蓄电池内的阳极及阴极浸到电解液(稀硫酸)中，两极间产生2V的电力来实现充放电等功能，形状大小上不同，而且有些不能直接的使用第二次。
外置电池充电器，也叫“外挂电池”，移动电源充电器是随着目前数码产品的普及和快速增长而发展起来的，其定义就是方便易携带的大容量随身电源。拥有该充电器，就可以在移动状态中随时随地为多种数码产品提供电能(供电或充电)。
车载充电器（如图2.1所示），又称为车充是为了方便车主旅游时用车载电源随时随地为数码产品充电的配件。目前部分高端车载充电器一般包括2个USB接口，可同时为两台数码产品充电。这类产品一般具有过载保护，短路保护，高压输入保护，高温保护，四重安全保护功能，确保能安全使用。车载充电器在车用的同时，也能家用，实现车充、直充、USB充三合一多功能用途。
图2.1 车用充电器示图
全球充电器市场的产量与产值正在经历上升期，据报道，全世界仅电池充电器产量预计在2013年达到16个亿，价值60亿美元。电信产品的电池充电器市场估算为26亿美元，信息技术（IT）的约是22亿美元，两者都是这个迅速扩张市场中的主要增长。手机和笔记本电脑的热卖推动便携式充电电池的需求上升，继而促进了全球充电器产业的发展。
2.1.2国内充电器的发展概况
随着汽车工业的不断发展，中国已成为世界最大的汽车市场，据国家统计局不完全统计，2012年中国汽车保有量达1.04亿，同比去年增长6.8%，预计到2020年中国汽车保有量将达到两亿左右。庞大的汽车保有量也带动了汽车用品行业迅速发展，而且种类繁多。
近年来，随着各类电子产品的兴起，电池及充电器行业不断发展，2007年我国电池及充电器出口总额达222.61亿美元。在2008年之前我国电池及充电器产品的出口量保持稳定的增长，2008年的出口总额比2007年同期增加15.98%，2008年达到的258.18亿美元。2009年，受国际金融危机的影响，电池及充电器出口受挫，但是由于太阳能电池在09年纳入出口项目，09年电池及充电器的出口额仍得到11.11%小幅增长。2014年，随着全球经济变暖，外贸总额不断攀升，特别是太阳能电池的需求量增加，前三季度出口贸易总额达到334.78亿美元的历史新高，2014年中国电池及充电器行业一片光明。
2.2 充电器与工业设计
充电器是量大面广的电子产品之一，它广泛用于数码、机械、通信、娱乐等各行业。根据使用场合可以分为两大类：即工业用充电器（也称军工级充电器）和民用充电器。充电器按使用对象来分，通常分为八大类：手机充电器、万能充电器、笔记本充电器、电动车充电器、大型充电器、相机充电器、玩具充电器、车用充电器。
针对这种类繁多的充电器，相关的产品设计也有以下特点：
第一，外形结构简单。充电器表面的50%都 是由简单的平面构成。由于充电器几乎不与人手长时间接触，因此对其人机工程性能的要求不是很高，设计时更多的考虑外形美观性，根据不同车辆的内饰、用户群体等进行针对性设计，更多的是进行情感化设计。
第二，安全性能要求高。我国生产的充电器产品大部分出口销往北美、欧洲、日本等地，产品性能（尤其是安全性能）必须符合相关国际标准和出口地的质量标准。因此从产品设计到制造的每一个环节均须严把质量关，成品出厂前需经过严格的性能测试。
第三，设计周期短。充电器产品更新换代快，企业为了提高产品的市场竞争力，在市场中能占据优势，每一款新产品从市场调研、概念设计、结构设计到产品定型、模具设计及制造等，需要较短的时间内完成。
另外，充电器的工业设计，还涉及到许多的方面，比如产品的外形、色彩、功能的组合，铭牌、外包装等；还要结合人机工程及力的传递，设计出对人来说可用最少的力，来达到最高的工作效率的工具。人是产品最终服务对象，是工业设计的中心。因此在产品设计中，人在使用产品过程中的行为方式、心理反应、比例尺寸和人所依据的生活和文化背景，以及人与环境之间的关系等，就成为开发新产品的依据。
本论文研究的就是属于充电器中的车用充电器。车用充电器主要是为有车一族设计。汽车已经成为人们出门必不可少的交通工具，对出门远游的人更是如此。我们可能会花费更多的时间再汽车中。电子设备又为我们提供了娱乐，导航等各种服务，方便我们的生活，但电子设备的续航能力又有限。对电的需求的增加及充电次数的上升迫使我们能设计出一种能在汽车上满足用户充电需求的电子器件。如何充分利用汽车狭小的空间，在不与中控面板上的各功能部件发生空间矛盾的基础上，设计出兼具安全与稳定并能提供多端口，从而为有车一族提供更方便的设计是我们值得思考的一个问题。此次毕业设计就是将车用充电器的改良与所学的产品设计更好的结合，从而使它更好地以人为本。
2.3 车用充电器概况
2,3.1车用充电器的原理及分类
汽车蓄电池一般提供直流12伏（不同车型可能有所不同）的电力，中间弹性头为正极，两边卡扣为负极。其与汽车所用电池直接连接，电流功率等与电池相同。 通常情况下，2个卡扣中只有一个连接负极，另一个只起到对称固定的作用。而汽车的点烟器插座，整个外壳为负极，正极位于插座底部。因此充电器在点烟器插座中既不会烧坏，也不会被负极所处的位置所限制。原理如图2.2所示。
图2.2 点烟器原理图
车用充电器按功能不同可以分为；车用充电器、家车两用充电器、车载负离子充电器、车载MP3充电器等。
2.3.2车用充电器的安全性
车载充电器用汽车点烟器作为电源插座直接为手机充电。由于汽车提供的电压较低，所以车载充电器内部只需要有过载保护电路即可。车载充电器插座的前端设计有一个保险管，当电流超过过载保护电路可承受范围时，保险丝立即熔断，起到保护作用。关于车载充电器，还有以下注意事项：1、不要在潮湿的环境中使用车载充电器；2、不要把车载充电器储存于潮湿的环境中；3、使用的合适温度为0-45℃；4、远离儿童；5、避免雷击；6、充完电要及时拔出插头。
由此看出：车用充电器在使用过程中的安全性是相当重视的，特别是在电子产品普及化的发展趋势下。无论是何种电子产品，首先都是要保证产品的质量，防止电气产品漏电情况的发生。这也对车用充电器的质量和相应的更简约、优化的设计提出更高的要求。
本章小结
本章从充电器的发展历史着手介绍了国内外充电器行业的现状和发展方向。不难看出我国虽然是世界充电器主要制造基地，无论是产量、产值、销量及经济效益等都有很大的发展，但国产充电器有着质量不高、价格低三个软肋。要想进一步发展我国的充电器行业，应该向自主品牌发展，提高自身技术的开发，更体现出机械和设计在充电器行业中的重要性。最后对此次的要就对象车用充电器进行了结构上、使用上的一些简单介绍。
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 3
1.1 研究的背景和目的 3
1.2 研究的范围和方法 3
第2章 车用充电器概况 5
2.1 充电器的发展概况 5
2.1.1 充电器的整体发展概况 5
2.1.2 国内充电器的发展概况 6
2.2 充电器与工业设计 6
2.3 车用充电器概况 7
2.3.1 车用充电器原理及分类 7
2.3.2 车用充电器的安全性 8
第3章 各品牌车用充电器的研究 10
3.1 五大车用充电器品牌市场调查及分析 10
3.1.1 车用充电器的调查 10
3.1.2 车用充电器的调查数据分析 12
3.2 典型的车用充电器设计案例分析 14
3.2.1 海路通 14
3.2.2 威卡斯 15
3.2.3 贝尔金 16
第4章 车用充电器拆解与使用情景分析 19
4.1 车用充电器的拆解实验 19
4.1.1 产品拆解的目标 19
4.1.2 车用充电器的拆解 19
4.2 车用充电器的材料分析 23
4.2.1 ABS塑料 23
4.2.2 不锈钢 24
4.3 车用充电器的使用情景分析 25
第5章 车用充电器改良设计前的分析 27
5.1 车用充电器的现状及发展趋势 27
5.2 人机工程学在车用充电器设计中的运营 28
5.2.1 车用充电器使用时对人体的影响 28
5.2.2 运用人机工程学提高使用合理性的方法 28
5.2.3 车用充电器色彩设计分析 29
第6章 车用充电器的改良设计 32
6.1 车用充电器改良设计草图提案 32
6.1.1 针对车用充电器机体体积问题提出的设计概念 32
6.1.2 针对车用充电器机体侧面造型提出的设计概念 33
6.1.3 针对车用充电器多功能化提出的设计概念 37
6.2 车用充电器改良设计2D效果图提案 39
6.3 最终方案的设计概念提出 41
6.3.1 设计问题的提出 41
6.3.2 综合问题的解决方案 41
6.3.3 设计方案的提出 41
总结 50
参考文献 51
致谢 52
图目录 53
表目录 54
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