從 HMI 設計需求出發，掌握顯示器選型、觸控整合與系統設計重點

電動車充電樁除了電力轉換與充電控制外，人機介面（Human Machine Interface, HMI）也是整體系統的重要組成，負責串聯使用者與充電設備之間的互動。從充電狀態顯示、操作指引、付款流程到系統通知，使用者大多透過顯示器與充電樁互動，因此，顯示器不只是資訊呈現的元件，更直接影響使用者操作流程、系統互動及整體使用體驗。

對開發工程師而言，顯示器選型不應僅比較尺寸或解析度，還需同步考量不同環境下的可視性、觸控操作體驗、系統整合、產品可靠性，以及未來產品功能擴充需求，才能打造兼具良好使用體驗與長期穩定性的充電介面。

本文將從電動車充電樁 HMI 的設計需求出發，探討顯示器選型時應評估的關鍵因素，包括可視性、觸控體驗、系統整合及長期可靠性，並介紹 WINSTAR 提供的 TFT 顯示器與智慧型顯示器（Smart Display）解決方案，協助開發人員依據不同系統架構與應用需求，打造兼具良好使用體驗、開發效率與系統穩定性的 HMI。

本文重點

• 為什麼充電樁 HMI 需要從顯示器選型開始規劃
• 電動車充電樁 HMI 設計的五大評估重點
  • 顯示尺寸、解析度與資訊架構
  • 安裝環境與 HMI 可視體驗
  • 觸控操作與使用者體驗
  • HMI 系統架構與整合方式
  • HMI 可靠性與產品生命週期
• 不同類型電動車充電樁的 HMI 設計重點
• WINSTAR 電動車充電樁顯示器與 HMI 解決方案
  • TFT 顯示器模組
  • Smart Display 解決方案
  • 工程設計與客製化服務
  • 以 WINSTAR 加速電動車充電 HMI 開發
• 電動車充電樁 HMI 與顯示器常見問題（FAQ）

 

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為什麼充電樁 HMI 需要從顯示器選型開始規劃

電動車充電樁的 HMI 需承載完整的操作流程，從身分驗證、充電槍連接、充電設定、付款，到即時充電資訊、異常警示及操作完成等內容，都必須透過顯示介面清楚呈現。隨著充電樁進一步整合會員服務、QR Code、RFID、動態費率及廣告內容，HMI 的資訊量與操作複雜度也會提高。因此，顯示器選型會直接影響 HMI 的 UI 規劃、系統整合及操作體驗，應在產品開發初期納入整體系統設計，而不能只依機構空間或單一顯示規格決定。

充電樁的安裝環境同樣會直接影響 HMI 設計。室內停車場、半戶外車棚與陽光直射的公共充電站，在環境光、溫度、濕氣及操作條件上皆有所不同。顯示器除了需要在白天與夜間維持清楚且舒適的閱讀效果，觸控介面也可能面臨雨水、手套操作及高頻率使用等情況。若未在開發初期一併評估顯示亮度、光學設計、觸控配置及環境可靠性，後續可能需要重新調整蓋板玻璃、背光、觸控參數，甚至修改機構設計。

此外，顯示器介面、控制方式及軟體開發架構，也會影響 HMI 的整合難度與後續擴充彈性。採用標準 TFT 顯示器、Smart Display 或其他整合方式，應依主控制器效能、GUI 開發資源、通訊需求及產品開發時程決定，而不能只根據單一介面或顯示規格選擇。開發初期若能同步確認 UI 需求、系統架構、使用環境與產品生命週期，將有助於降低整合風險，並減少未來新增功能或延伸不同充電樁機型時的重新設計成本。

電動車充電樁 HMI 設計的五大評估重點

1. 顯示尺寸、解析度與資訊架構

顯示尺寸與解析度應依 HMI 的資訊架構與操作流程進行規劃，而不只是配合前面板的可用空間。工程師應先確認哪些資訊需要持續顯示、哪些內容可透過分頁或步驟呈現，以及單一畫面是否需要同時配置充電狀態、操作按鍵、QR Code、付款提示或警示訊息，再評估所需的顯示面積與解析度。

選型時還需考量觀看距離、文字與圖示尺寸、觸控按鍵配置、顯示比例、機構空間及多語系版面需求。顯示器並非越大或解析度越高越好。若資訊架構與畫面配置未妥善規劃，即使增加顯示面積，也不一定能提升操作效率，反而可能增加系統效能需求、功耗及 GUI 開發成本。

顯示尺寸與解析度的選型重點:

 

不同 HMI 功能需求也會影響顯示器配置。僅呈現充電狀態、電量與費率的介面，可採用較精簡的顯示配置；若包含觸控操作、QR Code 與付款流程，則需保留足夠的按鍵與訊息顯示空間；若進一步整合會員服務、動態費率、廣告、地圖或多語系內容，除了顯示面積與解析度外，也應確認主控制器效能及 GUI 架構能否支援。

顯示尺寸與解析度應配合 HMI 資訊架構、操作流程、機構條件及系統資源進行整體評估，而不應僅以螢幕大小或像素規格作為選型依據。

2.安裝環境與HMI可視體驗

電動車充電樁可能安裝於室內停車場、半戶外車棚或戶外公共空間，不同場域在環境光、日夜變化、觀看角度及表面反射等條件上皆有所不同。HMI 不僅需要在白天或高環境光下保持清楚可讀，也應避免夜間畫面過亮而造成刺眼，影響使用者查看充電狀態、付款資訊、操作指引及異常通知。

因此，HMI 的可視體驗不能僅以顯示器最高亮度作為評估依據。工程師應同步考量環境光變化、顯示對比、可視角度、蓋板玻璃、表面反射、光學設計，以及背光控制與 UI 呈現方式，使 HMI 在不同時段與使用環境下皆能維持良好的可讀性與操作體驗。

不同環境光條件下的 HMI 顯示設計重點:

 

環境光感測與智慧亮度管理

對於需全天候運作的充電樁，固定背光亮度通常難以兼顧不同時段的使用需求。白天若亮度不足，畫面可能不易辨識；夜間若維持高亮度，則容易造成眩光與視覺不適。

HMI 可搭配 ALS（Ambient Light Sensor）量測環境光源，並透過 MCU 或 Smart Display 控制 TFT 背光亮度，使畫面依環境光自動調整，在白天維持足夠可讀性，在夜間降低亮度，以兼顧操作舒適性、功耗管理及產品可靠性。

若搭配適當的 UI/UX 設計，例如日夜模式切換、色彩配置、文字對比及操作介面最佳化，更能讓 HMI 在不同光源環境下維持一致且良好的操作體驗，而不只是提升顯示器亮度。

實際設計時，還應避免亮度隨感測值頻繁變化。可透過亮度分級、延遲時間、平均值或遲滯（Hysteresis）等控制機制，使背光調整更加平順，避免車燈、陰影或短暫光源變化造成畫面忽明忽暗。

提升 HMI 可視性的顯示與光學設計

除了智慧亮度管理外，工程師亦可依安裝環境評估以下設計：

• IPS 廣視角技術：改善不同觀看角度下的色彩與對比一致性，提升多人操作時的可視性。
• 抗眩光（Anti-Glare，AG）處理：降低環境光造成的眩光，但需兼顧畫面清晰度。
• 抗反射（Anti-Reflective，AR）處理：降低蓋板玻璃反射，提高高環境光下的閱讀效果。
• 光學貼合（Optical Bonding）：減少顯示器與蓋板玻璃之間的內部反射，提升畫面對比及戶外可讀性。

HMI 的可視體驗應以不同環境下皆能維持清楚、舒適且一致的操作為目標，而不應僅以顯示器亮度規格作為評估依據。適當的 Display 選型、智慧背光控制、光學設計及 UI/UX 規劃，才能共同提升充電樁 HMI 的整體使用體驗。

3.觸控操作與使用者體驗

隨著電動車充電樁功能日益完善，觸控介面已成為使用者完成充電流程的重要操作媒介，也是 HMI 設計的重要環節。從啟動或停止充電、身分驗證、付款，到查看充電進度與異常通知，每個操作步驟都會直接影響使用體驗。因此，觸控設計除了考量感測技術外，也應兼顧操作流程、介面配置及不同使用環境。

良好的 HMI 觸控設計應讓使用者能快速、直覺地完成操作，同時降低誤觸與操作失敗的機率。工程師在規劃充電樁介面時，除了觸控反應速度外，亦應考量按鍵尺寸、操作步驟、確認機制、手套操作及戶外環境等因素，讓 HMI 在各種使用情境下都能維持一致且可靠的操作體驗。

此外，戶外及公共場所的電動車充電樁經常面臨雨水、灰塵、溫度變化及高頻率操作等使用環境，因此觸控螢幕除了需要具備精準的觸控性能外，也必須兼顧耐用性與長期可靠性，以降低維護成本並提升設備穩定性。

觸控介面設計評估重點

 

不同安裝環境、目標使用者及充電樁功能需求，皆可能影響觸控介面的設計方向。因此，在規劃 HMI 時，應將操作流程、介面設計、觸控技術及使用環境一併納入評估，而非僅著重於觸控規格本身。

提升 HMI 操作體驗的觸控技術

可依不同應用需求搭配以下技術，進一步提升充電樁 HMI 的操作體驗、可靠性及長期使用表現：

• PCAP 投射式電容觸控（Projected Capacitive Touch）：提供快速、精準且直覺的多點觸控操作體驗。
• 手套觸控（Glove Touch）：提升工業及戶外環境下配戴手套時的操作便利性。
• 水滴抑制／防誤觸技術（Water Rejection ）：降低雨水或水滴造成的誤觸，提高潮濕環境下的觸控可靠性。（了解更多）
• 化學強化玻璃（Chemically Strengthened Cover Glass）：提升耐刮與耐衝擊能力，適合公共充電設備等高使用頻率環境。

 

充電樁 HMI 的觸控設計應以操作流程、使用情境及環境適應性作為整體考量，而不應僅以觸控技術規格作為選型依據。適當的介面設計、觸控技術及環境適應能力相互配合，才能提升操作效率、降低誤操作風險，並提供穩定且一致的使用體驗。

4.HMI系統架構與整合方式

現代電動車充電樁除了充電控制外，還需整合支付系統、會員驗證、通訊模組、雲端平台及人機介面（HMI）等多個子系統。顯示器已不只是資訊輸出的元件，而是需要與主控制器、觸控介面、GUI 及後端系統協同運作，因此 HMI 的整合方式將直接影響產品開發效率、系統穩定性及後續功能擴充能力。

在規劃 HMI 系統架構時，工程師除了評估顯示器介面外，也應同步考量主控制器效能、GUI 開發資源、軟體架構及產品生命週期。不同的系統架構會影響硬體設計、軟體開發、維護方式及未來系列產品延伸，因此應在產品開發初期納入整體規劃，而非僅依單一介面或顯示規格進行選型。

HMI 系統整合評估重點

 

不同充電樁產品在功能需求、處理器平台及產品定位上皆有所不同，因此 HMI 的整合方式也沒有固定答案。建議在產品開發初期同步確認系統架構、硬體平台、GUI 開發方式及未來產品規劃，以降低整合風險，並提升後續功能擴充與產品系列化的效率。

下圖展示 EV Charger HMI 在典型系統中的整合架構，以及與 Cloud、Charger Controller 及周邊模組之間的資料互動關係

常見的 HMI 整合方式

可依產品定位、開發資源及上市時程，評估不同的 HMI 架構：

 

提升 HMI 系統整合效率的設計方向

除了選擇合適的顯示器外，工程師亦可透過以下方式提升整體 HMI 開發效率：

• 選擇與主控制器相容的顯示介面：降低硬體整合複雜度。
• 採用完整的 GUI 開發工具與驅動程式：縮短軟體開發及除錯時間。
• 建立共用 HMI 平台：便於不同尺寸或不同功率充電樁共用相同架構。
• 預留產品擴充彈性：方便後續新增付款、會員服務、遠端管理或其他智慧功能。

 

HMI 系統架構的規劃，不應僅考量顯示器介面是否相容，更應同步評估硬體平台、GUI 開發、系統整合及產品生命週期。選擇適合的整合方式，有助於縮短開發時程、降低維護成本，並提升充電樁 HMI 的整體開發效率與擴充彈性。

5.HMI 可靠性與產品生命週期

電動車充電樁屬於長時間連續運作的設備，HMI 不僅需要提供穩定的顯示與操作體驗，也必須在產品生命週期內維持可靠運作。由於充電設備多半安裝於戶外或公共場所，HMI 顯示系統可能長期暴露於高低溫、濕氣、灰塵、陽光照射、震動及高頻率操作等環境，因此可靠性已成為顯示器選型的重要考量之一。

除了環境耐受能力外，工程師也應同步評估產品生命週期、維護策略及供應穩定性。若顯示器停產、零組件變更或供貨不穩定，都可能造成維修困難、重新設計或產品認證成本增加。因此，選擇具備工業級品質、長期供貨能力及完善技術支援的 HMI 顯示方案，有助於降低產品全生命週期的維護成本與開發風險。

HMI 可靠性設計評估重點

 

不同充電樁產品在安裝環境、維護方式及產品生命週期上皆有所差異，因此 HMI 的可靠性設計不應僅著重於顯示器規格，而應從實際應用環境、產品維護策略及長期供貨需求進行整體評估，以降低產品生命週期內的整體持有成本（Total Cost of Ownership, TCO）。

提升 HMI 長期可靠性的設計方向

為提升產品長期可靠性並降低維護需求，可優先評估具備以下特性的工業級 HMI 顯示方案：

• 寬廣操作溫度範圍：適用於室內、半戶外及戶外等不同安裝環境。
• 長背光壽命：延長維護週期，降低設備停機及更換成本。
• 工業級品質：適合長時間連續運作，提供穩定且可靠的顯示效能。
• 長期供貨能力：支援產品長生命週期，降低零組件停產帶來的重新設計風險。
• 堅固耐用的結構設計：提升抗震、耐衝擊及環境適應能力，適合公共充電設備等高使用頻率應用。

 

HMI 的可靠性不應僅評估顯示器規格，更應從環境耐受能力、長期供貨、維護策略及產品生命週期等面向進行整體規劃。選擇適合的工業級 HMI 顯示方案，有助於降低設備停機風險、減少重新設計成本，並提升充電樁產品的長期穩定性與整體競爭力。

不同類型電動車充電樁的 HMI 設計重點

雖然前述 HMI 設計原則適用於大多數電動車充電設備，但不同類型的充電樁在使用情境、操作流程及系統需求上仍存在明顯差異。家用 AC 充電樁通常著重於簡潔易用、成本效益及精巧外型；商用 AC 與 DC 快速充電樁則需要支援會員驗證、付款、多語系介面、遠端管理及更完整的資訊呈現，因此 HMI 的設計方向也有所不同。

在產品規劃階段，工程師除了評估顯示尺寸與解析度外，也應同步考量操作流程、資訊架構、系統整合及使用環境，才能打造符合產品定位的人機介面，而非僅依充電功率或顯示器規格進行選型。

不同充電樁類型的 HMI 設計重點

 

不同充電樁產品在 HMI 功能需求上並沒有固定的設計模式。即使同為 AC 或 DC 充電設備，也可能因產品定位、安裝環境及目標使用族群不同，而採用不同的資訊架構、操作流程及系統整合方式。因此，顯示器與 HMI 的規劃應回歸實際應用需求，綜合評估資訊呈現、使用者互動、系統整合及產品生命週期等因素，才能打造兼具使用體驗、開發效率與長期可靠性的電動車充電介面。

WINSTAR 電動車充電樁顯示器與 HMI 解決方案

不同電動車充電樁在安裝環境、操作流程、系統架構及產品定位上具有不同需求，因此 HMI 解決方案也不應僅依顯示尺寸或單一規格選擇。WINSTAR 提供 TFT 顯示器、Smart Display，以及顯示、觸控、光學與機構客製化服務，協助開發人員依據控制器平台、GUI 開發資源及使用環境，建立適合家用 AC、商用 AC 與 DC 快速充電樁的 HMI。

WINSTAR 不僅提供顯示器產品，更可依據客戶的 HMI 架構、控制器平台及產品定位，提供完整的 HMI 解決方案。

TFT 顯示器模組

TFT 顯示器適合採用外部 MCU、MPU 或應用處理器，且需要自行規劃硬體架構、GUI 與系統功能的充電設備。此類方案可提供較高的軟硬體設計彈性，適用於已具備顯示驅動與 GUI 開發能力，或對介面、外觀及操作流程有高度客製化需求的專案。

WINSTAR 提供多種尺寸、解析度、亮度、顯示介面及觸控配置，可依安裝環境與 HMI 功能需求選擇適合方案，包括：

• 標準 TFT 顯示器：適用於室內或環境光較穩定的充電設備。
• 高亮度 TFT 顯示器：適用於半戶外及戶外環境，提升高環境光下的可讀性。
• IPS 廣視角顯示器：改善不同安裝高度與觀看角度下的色彩及對比一致性。
• PCAP 投射式電容觸控方案：支援直覺且精準的觸控操作，並可依需求規劃 Cover Glass、手套觸控及 Water Rejection。
• 光學強化方案：可搭配 Optical Bonding、Anti-Glare（AG）及 Anti-Reflective（AR）等設計，改善戶外反射與顯示對比。

 

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Smart Display 解決方案

針對採用 MCU 架構，或希望縮短 GUI 開發時程的充電設備，WINSTAR Smart Display 將 TFT 顯示器、觸控、控制器、通訊介面及 GUI 開發平台整合於單一 HMI 解決方案。

相較於由主控制器直接驅動顯示器，Smart Display 可分擔畫面顯示與觸控處理工作，讓主控制器更專注於充電控制、支付、通訊及其他系統功能，有助於降低整合複雜度並加快產品上市。

主要優勢包括：

• 簡化 HMI 硬體架構：整合顯示、觸控與控制功能，降低主控制器的顯示處理負擔。
• 加快 GUI 開發：透過圖形化 GUI 開發工具建立介面，減少底層顯示程式開發工作。
• 支援工業通訊介面：可依產品平台支援 CAN、RS485、RS232、UART 或其他通訊方式。
• 支援客製化操作介面：可依充電流程、會員驗證、付款與系統狀態需求規劃 GUI。
• 提升平台延伸效率：適合建立可應用於不同尺寸或不同充電樁機型的共用 HMI 架構。

 

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工程設計與客製化服務

除了標準顯示器產品外，WINSTAR 亦提供顯示、觸控、光學、機構及 UI／HMI 設計服務，協助客戶依據電動車充電設備的安裝環境、系統架構與操作需求，完成更具整合性的 HMI 解決方案。

 
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以 WINSTAR 加速電動車充電 HMI 開發

無論是家用 AC 壁掛式充電樁、商用 AC 充電設備，或需要呈現更多充電與付款資訊的 DC 快速充電樁，WINSTAR 均可依產品定位、控制器平台、安裝環境及開發時程，提供適合的 TFT 顯示器、Smart Display 與客製化工程服務。

透過顯示器、觸控、光學、機構及 GUI 的整合規劃，可協助開發團隊降低系統整合風險、縮短 HMI 開發時程，並建立具備戶外可視性、操作可靠性及長期供貨能力的電動車充電介面。

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電動車充電樁 HMI 與顯示器常見問題（FAQ）

1.如何選擇適合電動車充電樁的顯示器？

選擇電動車充電樁顯示器時，不建議僅比較尺寸或解析度，而應先確認充電樁類型、安裝環境、HMI 功能需求及系統架構，再選擇適合的顯示方案。

家用 AC 充電樁通常著重簡潔的操作流程，因此 HMI 資訊量相對較少；商用 AC 充電樁則需整合會員驗證、付款及使用指引等功能；DC 快速充電樁則需同時呈現充電功率、充電進度、費率及系統狀態，因此通常需要較完整的 HMI 介面及較大的資訊呈現空間。

除了顯示尺寸外，也應同步評估亮度、觸控技術、介面相容性、操作溫度、機構整合及產品供貨週期等因素，才能降低後續整合與重新設計的風險。

2.戶外電動車充電樁需要多少亮度才足夠？

戶外充電樁並非亮度越高越好，而是應依安裝環境選擇合適的亮度。

一般而言：

• 室內環境：約 300～500 nits
• 半戶外（如騎樓、雨棚）：約 500～800 nits
• 長時間陽光直射：通常建議 1,000 nits 以上

 

不過，亮度並非唯一影響可視性的因素。保護玻璃設計、面板反射率、顯示對比、可視角，以及是否採用 Anti-Glare（AG）、Anti-Reflective（AR）或 Optical Bonding 等光學技術，都會影響實際觀看效果。因此，建議搭配實際機構設計及安裝環境進行驗證，而不是僅依亮度規格選型。

3.哪些顯示技術能提升戶外可視性？

戶外可視性通常不是靠單一技術改善，而是多種光學設計共同作用的結果。高亮度背光、IPS 面板、Anti-Glare（AG）、Anti-Reflective（AR）及 Optical Bonding 等技術，各自解決不同的顯示問題，應依安裝環境與產品需求搭配使用。

若只能優先導入一項光學強化技術，通常會建議採用 Optical Bonding。它可消除 TFT、觸控面板與保護玻璃之間的空氣層，有效降低內部反射、提升畫面對比，同時改善陽光下的可視性，並降低因溫差造成的起霧風險，因此常被視為提升戶外可視性的關鍵光學技術之一。

4. 我該選擇標準 TFT 顯示器，還是 Smart Display？

若產品本身已搭載 MCU 或 MPU，且需要自行開發 GUI、人機介面及系統架構，標準 TFT 顯示器通常具有較高的設計彈性，可依需求自由整合各種軟體與硬體功能。

若希望縮短 HMI 開發時間、降低軟體開發負擔，或加快產品上市時程，則可考慮 Smart Display。Smart Display 將顯示器、觸控控制及 GUI 平台整合於同一 HMI 解決方案，可有效降低主控制器負擔，並簡化整體系統開發流程。

建議依開發資源、專案時程及產品定位，選擇最適合的 HMI 架構，而非單純比較兩者的硬體規格。

5.電動車充電樁適合使用 TFT LCD 還是 OLED？

TFT LCD 與 OLED 各有不同的技術特性，適合的顯示技術應依產品需求及應用情境選擇。

目前多數工業級電動車充電樁仍以 TFT LCD 為主要顯示方案，因其在長時間連續運作、產品供貨週期、系統整合及整體成本等方面，已具備成熟且廣泛驗證的應用經驗。

OLED 則具有高對比、自發光及快速反應等優勢，在介面簡潔或特定工業應用中也是值得評估的顯示技術。然而，對於需要長時間顯示固定介面、全天候運作及重視長期供貨的充電樁應用，目前市場仍以 TFT LCD 為較普遍採用的顯示方案。

實際選擇仍應依產品定位、安裝環境、預期使用壽命及系統需求進行綜合評估，而非僅比較單一顯示技術的規格。

6.如何降低電動車充電樁產品未來重新設計的風險？

電動車充電樁屬於長生命週期產品，因此建議優先選擇具備長期供貨能力、規格穩定，且具有完善產品變更通知（PCN）及技術支援機制的工業級顯示方案，而非僅以價格或短期供貨作為選型依據。

產品開發期間，也應完成高低溫、日照、震動、濕度、ESD 及長時間連續運作等驗證，同時確認顯示介面、觸控設定、背光壽命及機構尺寸是否符合最終產品需求。

此外，若能建立共用的 HMI 平台，並選擇提供多尺寸、多亮度及多介面的產品系列，更有助於降低後續產品升級、維修及重新設計成本，提升產品生命週期管理效率。