从 HMI 设计需求出发，掌握显示器选型、触控整合与系统设计重点

电动车充电桩除了电力转换与充电控制外，人机接口（Human Machine Interface, HMI）也是整体系统的重要组成，负责串联使用者与充电设备之间的互动。从充电状态显示、操作指引、付款流程到系统通知，用户大多透过显示器与充电桩互动，因此，显示器不只是信息呈现的组件，更直接影响用户操作流程、系统互动及整体使用体验。

对开发工程师而言，显示器选型不应仅比较尺寸或分辨率，还需同步考虑不同环境下的可视性、触控操作体验、系统整合、产品可靠性，以及未来产品功能扩充需求，才能打造兼具良好使用体验与长期稳定性的充电接口。

本文将从电动车充电桩 HMI 的设计需求出发，探讨显示器选型时应评估的关键因素，包括可视性、触控体验、系统整合及长期可靠性，并介绍 WINSTAR 提供的 TFT 显示器与智能型显示器（Smart Display）解决方案，协助开发人员依据不同系统架构与应用需求，打造兼具良好使用体验、开发效率与系统稳定性的 HMI。

本文重点

• 为什么充电桩 HMI 需要从显示器选型开始规划
• 电动车充电桩 HMI 设计的五大评估重点
  • 显示尺寸、分辨率与信息架构
  • 安装环境与 HMI 可视体验
  • 触控操作与使用者体验
  • HMI 系统架构与整合方式
  • HMI 可靠性与产品生命周期
• 不同类型电动车充电桩的 HMI 设计重点
• WINSTAR 电动车充电桩显示器与 HMI 解决方案
  • TFT 显示器模块
  • Smart Display 解决方案
  • 工程设计与客制化服务
  • 以 WINSTAR 加速电动车充电 HMI 开发
• 电动车充电桩 HMI 与显示器常见问题（FAQ）

 

---

 

为什么充电桩 HMI 需要从显示器选型开始规划

电动车充电桩的 HMI 需承载完整的操作流程，从身分验证、充电枪连接、充电设定、付款，到实时充电信息、异常警示及操作完成等内容，都必须透过显示接口清楚呈现。随着充电桩进一步整合会员服务、QR Code、RFID、动态费率及广告内容，HMI 的信息量与操作复杂度也会提高。因此，显示器选型会直接影响 HMI 的 UI 规划、系统整合及操作体验，应在产品开发初期纳入整体系统设计，而不能只依机构空间或单一显示规格决定。

充电桩的安装环境同样会直接影响 HMI 设计。室内停车场、半户外车棚与阳光直射的公共充电站，在环境光、温度、湿气及操作条件上皆有所不同。显示器除了需要在白天与夜间维持清楚且舒适的阅读效果，触控接口也可能面临雨水、手套操作及高频率使用等情况。若未在开发初期一并评估显示亮度、光学设计、触控配置及环境可靠性，后续可能需要重新调整盖板玻璃、背光、触控参数，甚至修改机构设计。

此外，显示器接口、控制方式及软件开发架构，也会影响 HMI 的整合难度与后续扩充弹性。采用标准 TFT 显示器、Smart Display 或其他整合方式，应依主控制器效能、GUI 开发资源、通讯需求及产品开发时程决定，而不能只根据单一接口或显示规格选择。开发初期若能同步确认 UI 需求、系统架构、使用环境与产品生命周期，将有助于降低整合风险，并减少未来新增功能或延伸不同充电桩机型时的重新设计成本。

电动车充电桩 HMI 设计的五大评估重点

1. 显示尺寸、分辨率与信息架构

显示尺寸与分辨率应依 HMI 的信息架构与操作流程进行规划，而不只是配合前面板的可用空间。工程师应先确认哪些信息需要持续显示、哪些内容可透过分页或步骤呈现，以及单一画面是否需要同时配置充电状态、操作按键、QR Code、付款提示或警示讯息，再评估所需的显示面积与分辨率。

选型时还需考虑观看距离、文字与图标尺寸、触控按键配置、显示比例、机构空间及多语系版面需求。显示器并非越大或分辨率越高越好。若信息架构与画面配置未妥善规划，即使增加显示面积，也不一定能提升操作效率，反而可能增加系统效能需求、功耗及 GUI 开发成本。

显示尺寸与分辨率的选型重点:

 

不同 HMI 功能需求也会影响显示器配置。仅呈现充电状态、电量与费率的接口，可采用较精简的显示配置；若包含触控操作、QR Code 与付款流程，则需保留足够的按键与讯息显示空间；若进一步整合会员服务、动态费率、广告、地图或多语系内容，除了显示面积与分辨率外，也应确认主控制器效能及 GUI 架构能否支持。

显示尺寸与分辨率应配合 HMI 信息架构、操作流程、机构条件及系统资源进行整体评估，而不应仅以屏幕大小或像素规格作为选型依据。

2.安装环境与HMI可视体验

电动车充电桩可能安装于室内停车场、半户外车棚或户外公共空间，不同场域在环境光、日夜变化、观看角度及表面反射等条件上皆有所不同。HMI 不仅需要在白天或高环境光下保持清楚可读，也应避免夜间画面过亮而造成刺眼，影响使用者查看充电状态、付款信息、操作指引及异常通知。

因此，HMI 的可视体验不能仅以显示器最高亮度作为评估依据。工程师应同步考虑环境光变化、显示对比、可视角度、盖板玻璃、表面反射、光学设计，以及背光控制与 UI 呈现方式，使 HMI 在不同时段与使用环境下皆能维持良好的可读性与操作体验。

不同环境光条件下的 HMI 显示设计重点:

 

环境光感测与智慧亮度管理

对于需全天候运作的充电桩，固定背光亮度通常难以兼顾不同时段的使用需求。白天若亮度不足，画面可能不易辨识；夜间若维持高亮度，则容易造成眩光与视觉不适。

HMI 可搭配 ALS（Ambient Light Sensor）量测环境光源，并透过 MCU 或 Smart Display 控制 TFT 背光亮度，使画面依环境光自动调整，在白天维持足够可读性，在夜间降低亮度，以兼顾操作舒适性、功耗管理及产品可靠性。

若搭配适当的 UI/UX 设计，例如日夜模式切换、色彩配置、文字对比及操作接口优化，更能让 HMI 在不同光源环境下维持一致且良好的操作体验，而不只是提升显示器亮度。

实际设计时，还应避免亮度随感测值频繁变化。可透过亮度分级、延迟时间、平均值或迟滞（Hysteresis）等控制机制，使背光调整更加平顺，避免车灯、阴影或短暂光源变化造成画面忽明忽暗。

提升 HMI 可视性的显示与光学设计

除了智能亮度管理外，工程师亦可依安装环境评估以下设计：

• IPS 广视角技术：改善不同观看角度下的色彩与对比一致性，提升多人操作时的可视性。
• 抗眩光（Anti-Glare，AG）处理：降低环境光造成的眩光，但需兼顾画面清晰度。
• 抗反射（Anti-Reflective，AR）处理：降低盖板玻璃反射，提高高环境光下的阅读效果。
• 光学贴合（Optical Bonding）：减少显示器与盖板玻璃之间的内部反射，提升画面对比及户外可读性。

HMI 的可视体验应以不同环境下皆能维持清楚、舒适且一致的操作为目标，而不应仅以显示器亮度规格作为评估依据。适当的 Display 选型、智能背光控制、光学设计及 UI/UX 规划，才能共同提升充电桩 HMI 的整体使用体验。

3.触控操作与使用者体验

随着电动车充电桩功能日益完善，触控接口已成为用户完成充电流程的重要操作媒介，也是 HMI 设计的重要环节。从启动或停止充电、身分验证、付款，到查看充电进度与异常通知，每个操作步骤都会直接影响使用体验。因此，触控设计除了考虑感测技术外，也应兼顾操作流程、接口配置及不同使用环境。

良好的 HMI 触控设计应让使用者能快速、直觉地完成操作，同时降低误触与操作失败的机率。工程师在规划充电桩接口时，除了触控反应速度外，亦应考虑按键尺寸、操作步骤、确认机制、手套操作及户外环境等因素，让 HMI 在各种使用情境下都能维持一致且可靠的操作体验。

此外，户外及公共场所的电动车充电桩经常面临雨水、灰尘、温度变化及高频率操作等使用环境，因此触控屏幕除了需要具备精准的触控性能外，也必须兼顾耐用性与长期可靠性，以降低维护成本并提升设备稳定性。

触控接口设计评估重点

 

不同安装环境、目标用户及充电桩功能需求，皆可能影响触控接口的设计方向。因此，在规划 HMI 时，应将操作流程、接口设计、触控技术及使用环境一并纳入评估，而非仅着重于触控规格本身。

提升 HMI 操作体验的触控技术

可依不同应用需求搭配以下技术，进一步提升充电桩 HMI 的操作体验、可靠性及长期使用表现：

• PCAP 投射式电容触控（Projected Capacitive Touch）：提供快速、精准且直觉的多点触控操作体验。
• 手套触控（Glove Touch）：提升工业及户外环境下配戴手套时的操作便利性。
• 水滴抑制／防误触技术（Water Rejection ）：降低雨水或水滴造成的误触，提高潮湿环境下的触控可靠性。（了解更多）
• 化学强化玻璃（Chemically Strengthened Cover Glass）：提升耐刮与耐冲击能力，适合公共充电设备等高使用频率环境。

 

充电桩 HMI 的触控设计应以操作流程、使用情境及环境适应性作为整体考虑，而不应仅以触控技术规格作为选型依据。适当的接口设计、触控技术及环境适应能力相互配合，才能提升操作效率、降低误操作风险，并提供稳定且一致的使用体验。

4.HMI系统架构与整合方式

现代电动车充电桩除了充电控制外，还需整合支付系统、会员验证、通讯模块、云端平台及人机接口（HMI）等多个子系统。显示器已不只是信息输出的组件，而是需要与主控制器、触控接口、GUI 及后端系统协同运作，因此 HMI 的整合方式将直接影响产品开发效率、系统稳定性及后续功能扩充能力。

在规划 HMI 系统架构时，工程师除了评估显示器接口外，也应同步考虑主控制器效能、GUI 开发资源、软件架构及产品生命周期。不同的系统架构会影响硬件设计、软件开发、维护方式及未来系列产品延伸，因此应在产品开发初期纳入整体规划，而非仅依单一接口或显示规格进行选型。

HMI 系统整合评估重点

 

不同充电桩产品在功能需求、处理器平台及产品定位上皆有所不同，因此 HMI 的整合方式也没有固定答案。建议在产品开发初期同步确认系统架构、硬件平台、GUI 开发方式及未来产品规划，以降低整合风险，并提升后续功能扩充与产品系列化的效率。

下图展示 EV Charger HMI 在典型系统中的整合架构，以及与 Cloud、Charger Controller 及周边模块之间的数据互动关系

常见的 HMI 整合方式

可依产品定位、开发资源及上市时程，评估不同的 HMI 架构：

 

提升 HMI 系统整合效率的设计方向

除了选择合适的显示器外，工程师亦可透过以下方式提升整体 HMI 开发效率：

• 选择与主控制器兼容的显示接口：降低硬件整合复杂度。
• 采用完整的 GUI 开发工具与驱动程序：缩短软件开发及除错时间。
• 建立共享 HMI 平台：便于不同尺寸或不同功率充电桩共享相同架构。
• 预留产品扩充弹性：方便后续新增付款、会员服务、远程管理或其他智能功能。

 

HMI 系统架构的规划，不应仅考虑显示器接口是否兼容，更应同步评估硬件平台、GUI 开发、系统整合及产品生命周期。选择适合的整合方式，有助于缩短开发时程、降低维护成本，并提升充电桩 HMI 的整体开发效率与扩充弹性。

5.HMI 可靠性与产品生命周期

电动车充电桩属于长时间连续运作的设备，HMI 不仅需要提供稳定的显示与操作体验，也必须在产品生命周期内维持可靠运作。由于充电设备多半安装于户外或公共场所，HMI 显示系统可能长期暴露于高低温、湿气、灰尘、阳光照射、震动及高频率操作等环境，因此可靠性已成为显示器选型的重要考虑之一。

除了环境耐受能力外，工程师也应同步评估产品生命周期、维护策略及供应稳定性。若显示器停产、零组件变更或供货不稳定，都可能造成维修困难、重新设计或产品认证成本增加。因此，选择具备工业级质量、长期供货能力及完善技术支持的 HMI 显示方案，有助于降低产品全生命周期的维护成本与开发风险。

HMI 可靠性设计评估重点

 

不同充电桩产品在安装环境、维护方式及产品生命周期上皆有所差异，因此 HMI 的可靠性设计不应仅着重于显示器规格，而应从实际应用环境、产品维护策略及长期供货需求进行整体评估，以降低产品生命周期内的整体持有成本（Total Cost of Ownership, TCO）。

提升 HMI 长期可靠性的设计方向

为提升产品长期可靠性并降低维护需求，可优先评估具备以下特性的工业级 HMI 显示方案：

• 宽广操作温度范围：适用于室内、半户外及户外等不同安装环境。
• 长背光寿命：延长维护周期，降低设备停机及更换成本。
• 工业级质量：适合长时间连续运作，提供稳定且可靠的显示效能。
• 长期供货能力：支持产品长生命周期，降低零组件停产带来的重新设计风险。
• 坚固耐用的结构设计：提升抗震、耐冲击及环境适应能力，适合公共充电设备等高使用频率应用。

 

HMI 的可靠性不应仅评估显示器规格，更应从环境耐受能力、长期供货、维护策略及产品生命周期等面向进行整体规划。选择适合的工业级 HMI 显示方案，有助于降低设备停机风险、减少重新设计成本，并提升充电桩产品的长期稳定性与整体竞争力。

不同类型电动车充电桩的 HMI 设计重点

虽然前述 HMI 设计原则适用于大多数电动车充电设备，但不同类型的充电桩在使用情境、操作流程及系统需求上仍存在明显差异。家用 AC 充电桩通常着重于简洁易用、成本效益及精巧外型；商用 AC 与 DC 快速充电桩则需要支持会员验证、付款、多语系接口、远程管理及更完整的信息呈现，因此 HMI 的设计方向也有所不同。

在产品规划阶段，工程师除了评估显示尺寸与分辨率外，也应同步考虑操作流程、信息架构、系统整合及使用环境，才能打造符合产品定位的人机接口，而非仅依充电功率或显示器规格进行选型。

不同充电桩类型的 HMI 设计重点

 

不同充电桩产品在 HMI 功能需求上并没有固定的设计模式。即使同为 AC 或 DC 充电设备，也可能因产品定位、安装环境及目标使用族群不同，而采用不同的信息架构、操作流程及系统整合方式。因此，显示器与 HMI 的规划应回归实际应用需求，综合评估信息呈现、用户互动、系统整合及产品生命周期等因素，才能打造兼具使用体验、开发效率与长期可靠性的电动车充电接口。

WINSTAR 电动车充电桩显示器与 HMI 解决方案

不同电动车充电桩在安装环境、操作流程、系统架构及产品定位上具有不同需求，因此 HMI 解决方案也不应仅依显示尺寸或单一规格选择。WINSTAR 提供 TFT 显示器、Smart Display，以及显示、触控、光学与机构客制化服务，协助开发人员依据控制器平台、GUI 开发资源及使用环境，建立适合家用 AC、商用 AC 与 DC 快速充电桩的 HMI。

WINSTAR 不仅提供显示器产品，更可依据客户的 HMI 架构、控制器平台及产品定位，提供完整的 HMI 解决方案。

TFT 显示器模块

TFT 显示器适合采用外部 MCU、MPU 或应用处理器，且需要自行规划硬件架构、GUI 与系统功能的充电设备。此类方案可提供较高的软硬件设计弹性，适用于已具备显示驱动与 GUI 开发能力，或对接口、外观及操作流程有高度客制化需求的项目。

WINSTAR 提供多种尺寸、分辨率、亮度、显示接口及触控配置，可依安装环境与 HMI 功能需求选择适合方案，包括：

• 标准 TFT 显示器：适用于室内或环境光较稳定的充电设备。
• 高亮度 TFT 显示器：适用于半户外及户外环境，提升高环境光下的可读性。
• IPS 广视角显示器：改善不同安装高度与观看角度下的色彩及对比一致性。
• PCAP 投射式电容触控方案：支持直觉且精准的触控操作，并可依需求规划 Cover Glass、手套触控及 Water Rejection。
• 光学强化方案：可搭配 Optical Bonding、Anti-Glare（AG）及 Anti-Reflective（AR）等设计，改善户外反射与显示对比。

 

〉查看 TFT 显示器产品

〉查看高亮度 TFT 显示器

Smart Display 解决方案

针对采用 MCU 架构，或希望缩短 GUI 开发时程的充电设备，WINSTAR Smart Display 将 TFT 显示器、触控、控制器、通讯接口及 GUI 开发平台整合于单一 HMI 解决方案。

相较于由主控制器直接驱动显示器，Smart Display 可分担画面显示与触控处理工作，让主控制器更专注于充电控制、支付、通讯及其他系统功能，有助于降低整合复杂度并加快产品上市。

主要优势包括：

• 简化 HMI 硬件架构：整合显示、触控与控制功能，降低主控制器的显示处理负担。
• 加快 GUI 开发：透过图形化 GUI 开发工具建立接口，减少底层显示程序开发工作。
• 支持工业通讯接口：可依产品平台支持 CAN、RS485、RS232、UART 或其他通讯方式。
• 支持客制化操作接口：可依充电流程、会员验证、付款与系统状态需求规划 GUI。
• 提升平台延伸效率：适合建立可应用于不同尺寸或不同充电桩机型的共享 HMI 架构。

 

〉查看 Smart Display 解决方案

工程设计与客制化服务

除了标准显示器产品外，WINSTAR 亦提供显示、触控、光学、机构及 UI／HMI 设计服务，协助客户依据电动车充电设备的安装环境、系统架构与操作需求，完成更具整合性的 HMI 解决方案。

 
〉了解 PCAP 防水及手套触控解决方案  

以 WINSTAR 加速电动车充电 HMI 开发

无论是家用 AC 壁挂式充电桩、商用 AC 充电设备，或需要呈现更多充电与付款信息的 DC 快速充电桩，WINSTAR 均可依产品定位、控制器平台、安装环境及开发时程，提供适合的 TFT 显示器、Smart Display 与客制化工程服务。

透过显示器、触控、光学、机构及 GUI 的整合规划，可协助开发团队降低系统整合风险、缩短 HMI 开发时程，并建立具备户外可视性、操作可靠性及长期供货能力的电动车充电界面。

〉查看 TFT 显示器

〉查看高亮度 TFT 显示器

〉查看 Smart Display 解决方案

〉联络 WINSTAR 讨论您的电动车充电 HMI 项目

 

电动车充电桩 HMI 与显示器常见问题（FAQ）

1.如何选择适合电动车充电桩的显示器？

选择电动车充电桩显示器时，不建议仅比较尺寸或分辨率，而应先确认充电桩类型、安装环境、HMI 功能需求及系统架构，再选择适合的显示方案。

家用 AC 充电桩通常着重简洁的操作流程，因此 HMI 信息量相对较少；商用 AC 充电桩则需整合会员验证、付款及使用指引等功能；DC 快速充电桩则需同时呈现充电功率、充电进度、费率及系统状态，因此通常需要较完整的 HMI 接口及较大的信息呈现空间。

除了显示尺寸外，也应同步评估亮度、触控技术、接口兼容性、操作温度、机构整合及产品供货周期等因素，才能降低后续整合与重新设计的风险。

2.户外电动车充电桩需要多少亮度才足够？

户外充电桩并非亮度越高越好，而是应依安装环境选择合适的亮度。

一般而言：

• 室内环境：约 300～500 nits
• 半户外（如骑楼、雨棚）：约 500～800 nits
• 长时间阳光直射：通常建议 1,000 nits 以上

 

不过，亮度并非唯一影响可视性的因素。保护玻璃设计、面板反射率、显示对比、可视角，以及是否采用 Anti-Glare（AG）、Anti-Reflective（AR）或 Optical Bonding 等光学技术，都会影响实际观看效果。因此，建议搭配实际机构设计及安装环境进行验证，而不是仅依亮度规格选型。

3.哪些显示技术能提升户外可视性？

户外可视性通常不是靠单一技术改善，而是多种光学设计共同作用的结果。高亮度背光、IPS 面板、Anti-Glare（AG）、Anti-Reflective（AR）及 Optical Bonding 等技术，各自解决不同的显示问题，应依安装环境与产品需求搭配使用。

若只能优先导入一项光学强化技术，通常会建议采用 Optical Bonding。它可消除 TFT、触控面板与保护玻璃之间的空气层，有效降低内部反射、提升画面对比，同时改善阳光下的可视性，并降低因温差造成的起雾风险，因此常被视为提升户外可视性的关键光学技术之一。

4. 我该选择标准 TFT 显示器，还是 Smart Display？

若产品本身已搭载 MCU 或 MPU，且需要自行开发 GUI、人机接口及系统架构，标准 TFT 显示器通常具有较高的设计弹性，可依需求自由整合各种软件与硬件功能。

若希望缩短 HMI 开发时间、降低软件开发负担，或加快产品上市时程，则可考虑 Smart Display。Smart Display 将显示器、触控控制及 GUI 平台整合于同一 HMI 解决方案，可有效降低主控制器负担，并简化整体系统开发流程。

建议依开发资源、项目时程及产品定位，选择最适合的 HMI 架构，而非单纯比较两者的硬件规格。

5.电动车充电桩适合使用 TFT LCD 还是 OLED？

TFT LCD 与 OLED 各有不同的技术特性，适合的显示技术应依产品需求及应用情境选择。

目前多数工业级电动车充电桩仍以 TFT LCD 为主要显示方案，因其在长时间连续运作、产品供货周期、系统整合及整体成本等方面，已具备成熟且广泛验证的应用经验。

OLED 则具有高对比度、自发光及快速反应等优势，在界面简洁或特定工业应用中也是值得评估的显示技术。然而，对于需要长时间显示固定接口、全天候运作及重视长期供货的充电桩应用，目前市场仍以 TFT LCD 为较普遍采用的显示方案。

实际选择仍应依产品定位、安装环境、预期使用寿命及系统需求进行综合评估，而非仅比较单一显示技术的规格。

6.如何降低电动车充电桩产品未来重新设计的风险？

电动车充电桩属于长生命周期产品，因此建议优先选择具备长期供货能力、规格稳定，且具有完善产品变更通知（PCN）及技术支持机制的工业级显示方案，而非仅以价格或短期供货作为选型依据。

产品开发期间，也应完成高低温、日照、震动、湿度、ESD 及长时间连续运作等验证，同时确认显示接口、触控设定、背光寿命及机构尺寸是否符合最终产品需求。

此外，若能建立共享的 HMI 平台，并选择提供多尺寸、多亮度及多接口的产品系列，更有助于降低后续产品升级、维修及重新设计成本，提升产品生命周期管理效率。