静置式无线充电在电动出租车候客队列中的驾驶员感知：英国诺丁汉真实世界试验研究

《Applied Sciences》：A New Wireless Charging Paradigm for Electric Vehicles: Driver Perceptions from a Real-World Trial on an Active Taxi Rank

　　

本文报告了英国首个在真实运营出租车候客队列中针对电动出租车开展无线功率传输（WPT）公共试验的研究。在为期四个月的测试期内，18名职业驾驶员各自使用具备WPT功能的车辆四周，共生成72次半结构化访谈并进行主题分析。研究结果表明，尽管早期存在技术挑战，驾驶员仍感知到在便利性、时间节省和充电可及性改善方面的显著益处。关键在于，WPT的采纳取决于向频繁"补电"（top-up）充电模式的行为转变，当WPT被用作快速有线充电的替代方案时被认为速度过慢。研究还揭示了出租车候客队列中充电垫（pad）布局、可靠的车载对准界面以及计费灵活性的重要性。通过将WPT置于驾驶员现有工作模式中，该试验证明了该技术在高里程车队电动化方面的潜力。研究结果为政策制定者、城市主管部门和技术提供商提供了可操作的指导，以加速城市出租车服务的净零（Net-Zero）转型。

**研究背景与问题**：内燃机（ICE）车辆燃烧汽油和柴油产生二氧化碳（CO₂）及氮氧化物（NO_x）和颗粒物，影响气候变化和局部空气质量。出租车因频繁出行和高年里程成为城市减排的重要目标。伦敦交通局（2025）行动计划预测，2025年出租车将占伦敦市中心道路运输NO_x排放的29%。尽管电动化可消除行驶过程中的尾气排放，但出租车电动化面临多重障碍：车辆购置和充电成本影响财务可行性；电动出租车的适用性取决于可用续航里程和充电机会与驾驶员工作量的匹配程度；充电可能中断创收活动。此外，英国近期证据表明基础设施扩展并不必然确保便捷 access——伦敦交通局（2025）报告称60%的出租车驾驶员和70%的私人租赁驾驶员认为其运营区域附近公共充电不足。在此背景下，出租车候客队列的无线充电作为一种可将充电融入现有停靠和工作地点的方案受到关注。本研究旨在调查出租车驾驶员使用WPT的经验，确定随着系统熟悉度增加，感知、运营障碍和接受度的变化。

**研究开展与结论**：研究人员通过Innovate UK资助的WiCET项目，在英国诺丁汉Trent Street最繁忙的出租车候客队列安装了五个11 kW WPT发射垫，对九辆出租车（五辆LEVC TX增程式和四辆Nissan Dynamo纯电动）进行WPT改装，开展为期四个月的公共试验。18名职业驾驶员各自使用WPT车辆四周，每周接受电话半结构化访谈，共72次访谈（18名驾驶员×4次），采用主题分析（thematic analysis）。研究识别出四个关键主题及11个子主题。结论表明：尽管存在早期技术挑战，WPT具有显著益处，驾驶员强调时间节省、便利性和充电可及性增加；采纳"补电"行为对WPT使用至关重要，否则驾驶员认为速度过慢；充电 access 应基于不同驾驶员业务类型而非候客队列 popularity；车载显示屏对成功对准至关重要；驾驶员偏好以第二或第三位置重新加入主队列；驾驶员重视在离开车辆时继续充电的能力。研究意义在于为WPT在出租车行业的未来实施提供了基于真实世界人因研究的实践指导，支持高里程车队电动化和城市交通净零转型。

**关键技术方法**：研究人员开展了一项真实世界公共试验，在英国诺丁汉Trent Street出租车候客队列安装五个11 kW WPT发射垫（符合SAE J2954标准，WPT3等级，Z-gap 100–250 mm，对准容差x=±75 mm、y=±100 mm，标称频率85±0.05 kHz），由Lumen Freedom开发。九辆出租车（五辆LEVC TX增程式、四辆Nissan Dynamo纯电动）改装WPT能力，配备车载对准界面和基于自动车牌识别（ANPR）的自动计费系统。18名持证出租车驾驶员（均为男性，30–50岁，从业超过五年）各自使用车辆四周，每周接受30–40分钟半结构化电话访谈，共72次访谈。访谈录音经Otter.ai转录后导入NVivo进行主题分析（六步法），由两名经验丰富的定性研究人员协作编码。研究经Coventry University机构审查委员会批准（P106527）。

**研究结果**：

**无线充电**：该主题聚焦充电过程本身的体验和实际操作性。在"车辆充电"子主题中，"挑战"是最大类别，主要涉及FOD（Foreign/Live Object Detection，异物/活体检测）系统的过度敏感——光门因行人、雨水或无明确原因触发导致充电中断，需驾驶员下车按重置按钮并重新对准。纵向来看，与车辆充电挑战相关的编码从第一周的18个降至第四周的8个，而正面响应从第一周的2个升至第四周的17个。驾驶员称赞时间节省、便利性和充电选择增加。然而，"太慢"是贯穿所有周的持续编码——11 kW WPT虽属英国"快速"充电阈值，但明显慢于诺丁汉可用的50 kW快速有线充电。部分驾驶员将WPT作为有线充电的直接替代而非采纳"补电"行为，仅获得3–4%电量。大多数驾驶员未将Trent Street作为主要候客队列，原因包括COVID-19疫情的持续影响（火车站相关出租车使用减少）和铁路罢工行动。关键学习点：WPT在出租车队列中的效用关键在于其位置是否为驾驶员主要接客地点。

**车辆对准**：对准编码是第二大子主题。部分驾驶员认为对准简单直观，另一些则认为困难。NVivo矩阵分析发现对准困难主要与"HMI问题"相关——车辆移动与屏幕更新之间存在时间滞后（不一致，从无感知到约500 ms）。纵向来看，HMI问题编码在试验末期适度增加，表明驾驶员逐渐认识到对准问题与显示屏相关而非自身能力。车载显示屏对可靠支持对准过程的重要性已获文献认可。

**充电垫偏好**：支持人员观察到驾驶员非按顺序使用充电垫。由于WPT队列位于主队列对面，驾驶员需在准备接客时重新加入主队列。驾驶员偏好第一和第三个充电垫，因为便于直接加入队列。实践中驾驶员偏好以第二或第三位置重新加入主队列，这意味着最前方的充电垫因空间不足难以 maneuver。关键学习：未来安装应确保充电垫靠后放置，为驾驶员留出必要的 maneuver 空间。此外，驾驶员建议充电垫应分布于城市各处而非集中在一个队列。

**计费**：多数驾驶员对计费无问题，称赞在线支付门户。问题包括错误计费和请求更多计费选项——如账户余额降至零时充电停止，驾驶员希望有低余额通知或自动扣款/负余额选项，因为驾驶员常离开车辆（使用设施或与其他驾驶员社交）。

**出租车队列行为**：驾驶员在尝试重新加入主队列时与其他驾驶员发生冲突（队列争论）。诺丁汉市议会介入向驾驶员传达排队系统信息后问题总体缓解。关键学习：政府支持在试验运营中的重要性。

**关键学习**：知识型学习包括——尽管存在技术问题，WPT有益，效用超过采纳成本（与tech adoption theory一致）；"补电"行为采纳至关重要；充电 access 应基于驾驶员业务类型而非队列 popularity；车载显示屏对准至关重要；充电垫布局需考虑驾驶员以第二或第三位置加入主队列的 maneuver 需求；计费灵活性（离开车辆时继续充电）重要。实践实施学习包括——地方政府支持至关重要；与出租车驾驶员社区关键声音接触可增强参与（与word of mouth和peer adoption为最强影响因素的tech adoption theory一致）；公共试验更易受外部环境变化影响（疫情和罢工行动），私人试验可能有助于更详细和受控地调查WPT特定方面。

**讨论与结论**：局限性包括：18名男性驾驶员（试验期间诺丁汉无持证女性驾驶员）单一地点，限制findings的可转移性；每位驾驶员仅参与四周，持续行为变化和长期采纳不确定；自愿参与可能引入self-selection bias；分析依赖自我报告经验，感知的便利性和时间节省改善不能确立可测量的充电停机减少或业务绩效改善；参与者经验受特定11 kW安装、技术中断、队列布局和局部乘客需求变化影响。结论部分指出：本文报告了英国首个在真实出租车队列开展无线充电公共试验的研究，独特背景允许高度情境化和丰富的数据收集，主题分析识别出多个重要主题，既影响对WPT如何有益于出租车行业净零转型的理解，也提供未来WPT实施的实践指导。令人鼓舞的是驾驶员分享了扩大充电机会的益处，特别是将WPT定位在工作地点。然而仍存在挑战：沟通充电思维转变以最佳利用WPT；确保WPT充电垫根据不同的出租车业务风格分布；持续改进支持WPT对准的车载显示屏，特别是确保HMI响应车辆移动时最小化滞后。未来研究应考虑在不同城市场景和用例中测试WPT能力，并探索车辆OEM未来如何提供该选项。尽管存在挑战，真实世界试验为继续开发电动出租车WPT提供了证据和支持，帮助其导航即将到来的绿色转型。