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      電動(dòng)汽車交流充電樁電能測(cè)量不確定度研究

      2020-06-19 08:50:42溫文滿
      科學(xué)與信息化 2020年11期
      關(guān)鍵詞:測(cè)量不確定度

      溫文滿

      摘 要 隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,電動(dòng)汽車和充電樁廣泛應(yīng)用,評(píng)價(jià)充電樁的安全、可靠以及性能等的檢測(cè)工作隨之增加,由于電動(dòng)汽車是近十來(lái)年的新新產(chǎn)業(yè),對(duì)其檢測(cè)的技術(shù)和結(jié)果評(píng)價(jià)還需不斷地提高和完善。本文針對(duì)電動(dòng)汽車交流充電樁電能測(cè)量評(píng)價(jià)結(jié)果更為完善,進(jìn)行了不確定度的分析研究,由此得出相關(guān)測(cè)量的不確定度,可為相關(guān)檢測(cè)行業(yè)的檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)和不確定度的分析提供參考。

      關(guān)鍵詞 電動(dòng)汽車交流充電樁;電能測(cè)量評(píng)價(jià);測(cè)量不確定度

      引言

      隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高和傳統(tǒng)能源的短缺,作為干凈能源的電動(dòng)汽車已成為未來(lái)汽車的重要發(fā)展方向,而且近幾年電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)取得了很大的進(jìn)步,電動(dòng)汽車的普及率逐年大幅提高。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),全球電動(dòng)汽車現(xiàn)有的保存量達(dá)2000萬(wàn)輛以上,2020年將有500萬(wàn)輛的銷售,且還在高速的增長(zhǎng)。但由于電動(dòng)汽車和充電樁使用過(guò)程中,存在著安全、可靠、能量計(jì)費(fèi)等問(wèn)題,必須進(jìn)行相關(guān)的質(zhì)量、計(jì)量等檢測(cè)工作,檢測(cè)的技術(shù)和檢測(cè)評(píng)價(jià)也在不斷探索和完善過(guò)程。因檢測(cè)時(shí)受被測(cè)物、測(cè)量設(shè)備、環(huán)境、方法等各種因素影響,測(cè)量結(jié)果存在一定誤差,僅以誤差分析評(píng)定測(cè)量結(jié)果時(shí),有時(shí)顯得不完備和難操作,由此需采用測(cè)量不確定度的方法來(lái)評(píng)定測(cè)量結(jié)果,本文就針對(duì)電動(dòng)汽車充電樁電能測(cè)量不確定度進(jìn)行分析研究。

      1測(cè)量過(guò)程

      (1)環(huán)境條件溫度:(18~22)℃、濕度為(45~75)%

      (2)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)充電樁檢定裝置(0.05級(jí))、配備0.05級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電能表

      (3)被測(cè)對(duì)象電動(dòng)汽車交流充電樁(2.0級(jí))

      (4)測(cè)量過(guò)程。以標(biāo)準(zhǔn)電能表作為參考標(biāo)準(zhǔn),由充電樁檢定裝置輸出功率,用誤差計(jì)算器對(duì)參考標(biāo)準(zhǔn)和被檢充電樁輸出的高頻脈沖進(jìn)行比較,直接給出被檢充電樁相對(duì)參考標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差。

      2數(shù)學(xué)模型

      數(shù)學(xué)模型為:

      式中:——被測(cè)充電樁的相對(duì)誤差;

      ——充電樁檢定裝置上測(cè)得的相對(duì)誤差。

      3測(cè)量不確定度的評(píng)定

      輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來(lái)源主要有兩方面:在重復(fù)性條件下由于測(cè)量結(jié)果的分散性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u()── 采用A類評(píng)定;充電樁檢定裝置引起的不確定度分量urel? ── 采用B類評(píng)定。

      3.1 A類不確定度的評(píng)定

      用充電樁檢定裝置在相同的參比條件下測(cè)量同一個(gè)被檢充電樁,對(duì)該被檢充電樁按不同負(fù)載下進(jìn)行10次測(cè)量,根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算出其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差,測(cè)量結(jié)果如下

      3.2 B類不確定度的評(píng)定

      B類不確定度是用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定的不確定度,又稱非統(tǒng)計(jì)不確定度,系統(tǒng)誤差中不可掌握部分是它的主要來(lái)源,該分量主要由測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)(充電樁檢定裝置)所引起[3]。通過(guò)對(duì)充電樁檢定裝置誤差源的分析,B類不確定度主要有以下因素:

      (1)檢定裝置溯源的不確定度

      此分量直接采用上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)所給出檢定證書中的測(cè)量結(jié)果不確定度。

      u1:Pf = 1.0 時(shí)? ?U = 0.018%? ? ? k=2

      Pf =0.5L時(shí)? ?U = 0.018%? ? ? k=2

      Pf =0.8C時(shí)? ?U = 0.018%? ? ? k=2

      (2)檢定裝置誤差引起的不確定度

      取其基本量限的最大允許誤差,可信程度為90%,該分量為正態(tài)分布,分布系數(shù)為3,靈敏系數(shù)取1。

      u2(1.0)? = 0.05%/3 = 0.01667% k = 1

      u2(0.5L) = 0.07%/3 = 0.02333% k = 1

      u2(0.8C) = 0.07%/3 = 0.02333% k = 1

      (3)電流和電壓互感器比例系數(shù)引起的不確定度

      由于電能表校驗(yàn)裝置無(wú)互感器,所以此分量不用考慮。

      u3 = 0

      (4)電壓測(cè)量回路中標(biāo)準(zhǔn)表與被檢充電樁同相端子之間的電位差引起的不確定度

      其誤差限根據(jù)JJG 597-2005《交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程》[2]的規(guī)定,取檢定裝置等級(jí)的1/6,可信程度90%,為均勻分布,分布系數(shù),靈敏系數(shù)取1。

      u4 = 0.00833%/ = 0.00481% k = 1

      (5)檢定裝置輸出功率穩(wěn)定度對(duì)誤差的影響

      功率穩(wěn)定度,取其最大允許值的十分之一作為不確定度的估計(jì),可信程度90%。

      u5 = 0.05%/10 = 0.005% k = 1

      (6)標(biāo)準(zhǔn)表和被檢充電樁的采樣不同步引起的不確定度

      由于電能標(biāo)準(zhǔn)裝置用軟件的方法來(lái)控制采樣同步,因此可以忽略不同步引起的不確定度。

      u6 = 0

      (7)電能校驗(yàn)裝置誤差顯示分辨力引起的不確定度

      由于我們的校驗(yàn)裝置誤差顯示分辨率為0.001%,根據(jù)JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[1]的規(guī)定,由此帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.29×分辨力,可信程度90%。

      u7 = 0.29×0.001% = 0.00029% k = 1

      (8)數(shù)據(jù)修約即被測(cè)表誤差化整引起的不確定度

      根據(jù)JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[1]規(guī)定由此帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.29×修約間距,可信程度90%。

      u8 = 0.29×0.2% = 0.058% k = 1

      3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

      uc=

      uc(1.0)? ?=? = 0.064

      uc(0.5L)? =? = 0.063

      uc(0.8C)? =? = 0.070

      3.4 擴(kuò)展不確定度

      擴(kuò)展不確定度U等于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc和包含因子k的乘積。取k=2,置信概率為95%。

      Pf = 1.0 時(shí)? ?U = 0.064 × 2 = 0.128%? ? ? k=2

      Pf =0.5L時(shí)? ?U = 0.063 × 2 = 0.126%? ? ? k=2

      Pf =0.8C時(shí)? ?U = 0.070 × 2 = 0.140%? ? ? k=2

      4結(jié)束語(yǔ)

      通過(guò)上述測(cè)量和分析,檢定充電樁時(shí),基本誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為:

      Pf = 1.0 時(shí)? ?U = 0.13%? ? ? k=2

      Pf =0.5L時(shí)? ?U = 0.13%? ? ? k=2

      Pf =0.8C時(shí)? ?U = 0.14%? ? ? k=2

      本文根據(jù)電動(dòng)汽車交流充電樁電能測(cè)量特點(diǎn),分析了電能測(cè)量誤差導(dǎo)致的不確定因素。依據(jù)交流電能測(cè)量原理,分析了電能誤差測(cè)量過(guò)程中導(dǎo)致的不確定因素。以上測(cè)量分析方法和結(jié)果,可供電動(dòng)汽車交流充電樁電能檢測(cè)同行在進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)或進(jìn)行分析時(shí)提供參考和應(yīng)用[5]。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示:JJF1059.1-2012[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2012.

      [2] 《交流電能表檢定裝置》檢定規(guī)程:JJG597-2005[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2005.

      [3] 《電子式交流電能表》檢定規(guī)程:JJG596-2012[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2012.

      [4] 《電動(dòng)汽車充電機(jī)(樁)》檢定規(guī)程:JJG(粵)015-2011[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2011.

      [5] 電動(dòng)汽車交流充電樁:JJG1148-2018[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2018.

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