基于熵值-層次關(guān)聯(lián)分析法的交直流充電樁測試儀綜合評(píng)價(jià)方法研究

鄔智江，戴偉，段晚晴

（廣東省計(jì)量科學(xué)研究院，廣東廣州，510405）

0 引言

目前影響電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)重要原因在于充電樁的建設(shè)問題，包括充電樁站點(diǎn)布局規(guī)劃，充電樁樁體質(zhì)量、充電樁與電動(dòng)汽車充電兼容性、充電樁計(jì)費(fèi)等問題。因此需要充電樁測試儀在現(xiàn)場對(duì)充電樁進(jìn)行樁體功能性檢驗(yàn)、電氣測量能力測試、計(jì)量計(jì)費(fèi)精度檢驗(yàn)等，以確保充電樁的質(zhì)量?？梢娪糜诔潆姌稒z驗(yàn)的充電樁測試儀需要具有更可靠的功能性檢驗(yàn)?zāi)芰透叩挠?jì)量精度，嚴(yán)格把關(guān)充電樁測試儀的質(zhì)量來整體提高充電樁的適用性，減少“僵尸樁”普遍存在的情景。

1 交直流充電樁測試儀測試方法

圖1是交直流充電樁測試儀測試方法簡略圖，其中標(biāo)準(zhǔn)充電樁采用高精度標(biāo)準(zhǔn)電能表及高精度功率源搭建，使標(biāo)準(zhǔn)交流充電樁電氣參數(shù)測量、電能計(jì)量精度、功率輸出穩(wěn)定可靠。負(fù)載選用交直流電子負(fù)載，配合充電樁測試儀模擬不同的充電狀態(tài)和故障情況。

圖1 交直流充電樁測試儀檢測方法

2 交直流充電樁測試儀綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文提出計(jì)量性能、電氣性能、互操作性、通訊協(xié)議（僅直流充電樁測試儀）、易用性、計(jì)費(fèi)功能六個(gè)指標(biāo)對(duì)交直流充電樁測試儀進(jìn)行綜合的分析評(píng)估，整體評(píng)價(jià)充電樁測試儀的機(jī)體情況。

2.1 計(jì)量性能評(píng)估指標(biāo)（電能誤差）

交直流充電樁測試儀的計(jì)量性能評(píng)估，是指對(duì)充電樁測試儀在電能計(jì)量方面準(zhǔn)確度高低的評(píng)價(jià)，該指標(biāo)分為N個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同分值，具體如表1所示。

表1 電能誤差性能評(píng)分表

2.2 交直流充電樁測試儀電氣性能測量評(píng)估指標(biāo)

電氣性能測量評(píng)估指標(biāo)是指交流充電樁測試儀對(duì)電氣參數(shù)測量能力是否正確且準(zhǔn)確的評(píng)估，交流充電樁測試儀對(duì)電壓、電流、功率、頻率、相位等電氣參數(shù)測量能力的評(píng)估。直流充電樁測試儀對(duì)電壓、電流、功率等電氣參數(shù)測量能力評(píng)估,最后取上述電氣參數(shù)分值的平均值作為電氣性能最終分值如表2所示。

表2 電參量示值誤差性能評(píng)分表

2.3 交直流充電樁測試儀車輛互操作性功能驗(yàn)證評(píng)估指標(biāo)

充電樁測試儀的車輛互操作性功能驗(yàn)證評(píng)估指標(biāo)，是指被測充電樁測試儀是否具有對(duì)一般充電樁車輛互操作性檢驗(yàn)的能力的評(píng)估，測試項(xiàng)目依據(jù)國標(biāo)GB/T34657.1-2017《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電互操作性測試規(guī)范第1部分：供電設(shè)備》所列舉的測試項(xiàng)目進(jìn)行。

2.4 交直流充電樁測試儀易用性評(píng)估指標(biāo)

交流充電樁測試儀易用性評(píng)估指標(biāo)是指考察測試儀是否易于用戶使用的評(píng)估，考察測試儀的操作界面，操作方式，數(shù)據(jù)、信息查看，測試數(shù)據(jù)保存、報(bào)表生成及打印功能等，歸納為測試儀的易學(xué)習(xí)易操作性、易理解性。

2.5 直流充電樁測試儀通訊協(xié)議驗(yàn)證評(píng)估指標(biāo)

通訊協(xié)議一致性，是指直流充電樁測試儀檢驗(yàn)直流充電樁與電動(dòng)汽車BMS（電池管理系統(tǒng)）之間通訊協(xié)議是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)的功能。測試內(nèi)容具體依據(jù)國標(biāo)GB/T34658-2017《電動(dòng)汽車非車載傳道士充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議一致性測試》附錄A所列舉的測試項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證。

2.6 交直流充電樁測試儀充電計(jì)費(fèi)功能驗(yàn)證

交直流充電樁測試儀充電計(jì)費(fèi)功能驗(yàn)證是指驗(yàn)證測試儀能否根據(jù)不同時(shí)段下對(duì)應(yīng)的費(fèi)率計(jì)算出相應(yīng)的充電費(fèi)用的功能。

該項(xiàng)功能與測試儀時(shí)鐘計(jì)時(shí)相關(guān)，根據(jù)規(guī)程JJG1148-2018和JJG1149-2018，充電樁對(duì)時(shí)鐘準(zhǔn)確度的要求為≤±0.5s/d，文中對(duì)充電樁測試儀的時(shí)鐘準(zhǔn)確度設(shè)為≤±0.2s/d，如表3所示。

表3 時(shí)鐘準(zhǔn)確度評(píng)分表

3 熵值-層次關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)方法

本文根據(jù)上文提出的6個(gè)指標(biāo)，使用熵值-層次關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)方法獲取合理的指標(biāo)權(quán)重，綜合考慮主觀和客觀因素以評(píng)價(jià)交直流充電樁測試儀的機(jī)體情況。

3.1 熵值法

熵是對(duì)系統(tǒng)不確定性的一種度量方法，信息量越大，不確定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不確定性越大，熵也越大。根據(jù)熵的，可以用熵值來判斷某個(gè)指標(biāo)的不確定性與離散成程度，指標(biāo)的離散程度越大，則該指標(biāo)的效用值越大，對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響就越大。熵值法是一種客觀權(quán)重賦值法。

選取n個(gè)不同廠家的充電樁測試儀，m個(gè)評(píng)估指標(biāo)，xij為第i個(gè)廠家的第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值。

指標(biāo)的規(guī)范化處理，由于不同指標(biāo)的計(jì)量單位不統(tǒng)一，因此在合成綜合指標(biāo)前需將他們進(jìn)行歸一化處理，將不同質(zhì)指標(biāo)值化為同質(zhì)指標(biāo)值。其具體方法如下：

3.2 層次分析法

層次分析法以評(píng)價(jià)決策中常用的方法之一，它將復(fù)雜多目標(biāo)決策問題分解多個(gè)層次多個(gè)因素，然后對(duì)兩兩指標(biāo)間的重要程度進(jìn)行判斷比較，建立判斷矩陣，如表4所示，通過求取判斷矩陣的特征值便可得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)[3]，由于判斷指標(biāo)之間的重要程度屬于主觀行為，因此層次分析法屬于一種主觀權(quán)重賦值法。設(shè)為層次分析法所求的權(quán)重向量。其中ωAi為因素i所求權(quán)值，則由層析分析法得到充電樁測試儀的綜合評(píng)分SA為：

表4 判斷矩陣

式中，Ri表示第i個(gè)因素的打分。

3.3 熵值-層次關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)方法

綜上分析，可得評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可表示為：

式中Pj為評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，W1、W2分別是熵值法和層次分析法的組合權(quán)重系數(shù)，令W1= 0 .3，W2=0.7

4 交直流充電測試儀綜合評(píng)價(jià)

基于上述的分析，為驗(yàn)證文中提出的綜合評(píng)價(jià)方法，選取部分廠家的交直流充電樁測試儀進(jìn)行評(píng)價(jià)，表5為不同廠家各項(xiàng)目中的評(píng)分值匯總表。

表5 項(xiàng)目評(píng)分表

互操作功能驗(yàn)證 10 0 10 10 10協(xié)議一致性功能驗(yàn)證 10 10 0 10 10易用性評(píng)估 8 5 7 8 9

5 結(jié)論

本章基于熵值-層次關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)的方法，結(jié)合主觀與客觀兩方面因素對(duì)充電樁測試儀的整體性能提出了綜合評(píng)價(jià)的方法，既避免了由于主觀原因而忽視了事物原本存在的客觀規(guī)律，又防止過于客觀地評(píng)價(jià)而不能較好把握實(shí)際使用過程中的對(duì)使用者的重要性。此外，文中所提出的熵值-層次關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)方法，不僅適用于充電樁測試的評(píng)價(jià)，對(duì)于充電樁具有普適性，可在文章的研究基礎(chǔ)上優(yōu)化評(píng)價(jià)方法對(duì)充電樁性能特性、安裝驗(yàn)收、全性能試驗(yàn)等方面進(jìn)行指標(biāo)調(diào)整，擴(kuò)展熵值-層次關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用。