基于熵值-層次關聯分析法的交直流充電樁測試儀綜合評價方法研究

鄔智江，戴偉，段晚晴

（廣東省計量科學研究院，廣東廣州，510405）

0 引言

目前影響電動汽車發展的一個重要原因在于充電樁的建設問題，包括充電樁站點布局規劃，充電樁樁體質量、充電樁與電動汽車充電兼容性、充電樁計費等問題。因此需要充電樁測試儀在現場對充電樁進行樁體功能性檢驗、電氣測量能力測試、計量計費精度檢驗等，以確保充電樁的質量。可見用于充電樁檢驗的充電樁測試儀需要具有更可靠的功能性檢驗能力和更高的計量精度，嚴格把關充電樁測試儀的質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，其中標準充電樁采用高精度標準電能表及高精度功率源搭建，使標準交流充電樁電氣參數測量、電能計量精度、功率輸出穩定可靠。負載選用交直流電子負載，配合充電樁測試儀模擬不同的充電狀態和故障情況。

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價指標

本文提出計量性能、電氣性能、互操作性、通訊協議（僅直流充電樁測試儀）、易用性、計費功能六個指標對交直流充電樁測試儀進行綜合的分析評估，整體評價充電樁測試儀的機體情況。

2.1 計量性能評估指標（電能誤差）

交直流充電樁測試儀的計量性能評估，是指對充電樁測試儀在電能計量方面準確度高低的評價，該指標分為N個等級，每個等級對應不同分值，具體如表1所示。

表1 電能誤差性能評分表

2.2 交直流充電樁測試儀電氣性能測量評估指標

電氣性能測量評估指標是指交流充電樁測試儀對電氣參數測量能力是否正確且準確的評估，交流充電樁測試儀對電壓、電流、功率、頻率、相位等電氣參數測量能力的評估。直流充電樁測試儀對電壓、電流、功率等電氣參數測量能力評估,最后取上述電氣參數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分表

2.3 交直流充電樁測試儀車輛互操作性功能驗證評估指標

充電樁測試儀的車輛互操作性功能驗證評估指標，是指被測充電樁測試儀是否具有對一般充電樁車輛互操作性檢驗的能力的評估，測試項目依據國標GB/T34657.1-2017《電動汽車傳導充電互操作性測試規范第1部分：供電設備》所列舉的測試項目進行。

2.4 交直流充電樁測試儀易用性評估指標

交流充電樁測試儀易用性評估指標是指考察測試儀是否易于用戶使用的評估，考察測試儀的操作界面，操作方式，數據、信息查看，測試數據保存、報表生成及打印功能等，歸納為測試儀的易學習易操作性、易理解性。

2.5 直流充電樁測試儀通訊協議驗證評估指標

通訊協議一致性，是指直流充電樁測試儀檢驗直流充電樁與電動汽車BMS（電池管理系統）之間通訊協議是否符合國家標準的功能。測試內容具體依據國標GB/T34658-2017《電動汽車非車載傳道士充電機與電池管理系統之間的通信協議一致性測試》附錄A所列舉的測試項目進行驗證。

2.6 交直流充電樁測試儀充電計費功能驗證

交直流充電樁測試儀充電計費功能驗證是指驗證測試儀能否根據不同時段下對應的費率計算出相應的充電費用的功能。

該項功能與測試儀時鐘計時相關，根據規程JJG1148-2018和JJG1149-2018，充電樁對時鐘準確度的要求為≤±0.5s/d，文中對充電樁測試儀的時鐘準確度設為≤±0.2s/d，如表3所示。

表3 時鐘準確度評分表

3 熵值-層次關聯分析評價方法

本文根據上文提出的6個指標，使用熵值-層次關聯分析評價方法獲取合理的指標權重，綜合考慮主觀和客觀因素以評價交直流充電樁測試儀的機體情況。

3.1 熵值法

熵是對系統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。根據熵的，可以用熵值來判斷某個指標的不確定性與離散成程度，指標的離散程度越大，則該指標的效用值越大，對綜合評價的影響就越大。熵值法是一種客觀權重賦值法。

選取n個不同廠家的充電樁測試儀，m個評估指標，xij為第i個廠家的第j個指標的數值。

指標的規范化處理，由于不同指標的計量單位不統一，因此在合成綜合指標前需將他們進行歸一化處理，將不同質指標值化為同質指標值。其具體方法如下：

3.2 層次分析法

層次分析法以評價決策中常用的方法之一，它將復雜多目標決策問題分解多個層次多個因素，然后對兩兩指標間的重要程度進行判斷比較，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的權重系數[3]，由于判斷指標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重賦值法。設為層次分析法所求的權重向量。其中ωAi為因素i所求權值，則由層析分析法得到充電樁測試儀的綜合評分SA為：

表4 判斷矩陣

式中，Ri表示第i個因素的打分。

3.3 熵值-層次關聯分析評價方法

綜上分析，可得評價對象的綜合評價結果可表示為：

式中Pj為評價對象的綜合評價指標，W1、W2分別是熵值法和層次分析法的組合權重系數，令W1= 0 .3，W2=0.7

4 交直流充電測試儀綜合評價

基于上述的分析，為驗證文中提出的綜合評價方法，選取部分廠家的交直流充電樁測試儀進行評價，表5為不同廠家各項目中的評分值匯總表。

表5 項目評分表

互操作功能驗證 10 0 10 10 10協議一致性功能驗證 10 10 0 10 10易用性評估 8 5 7 8 9

5 結論

本章基于熵值-層次關聯分析評價的方法，結合主觀與客觀兩方面因素對充電樁測試儀的整體性能提出了綜合評價的方法，既避免了由于主觀原因而忽視了事物原本存在的客觀規律，又防止過于客觀地評價而不能較好把握實際使用過程中的對使用者的重要性。此外，文中所提出的熵值-層次關聯分析評價方法，不僅適用于充電樁測試的評價，對于充電樁具有普適性，可在文章的研究基礎上優化評價方法對充電樁性能特性、安裝驗收、全性能試驗等方面進行指標調整，擴展熵值-層次關聯分析評價方法的應用。