基于熵值-层次关联分析法的交直流充电桩测试仪综合评价方法研究

邬智江，戴伟，段晚晴

（广东省计量科学研究院，广东广州，510405）

0 引言

目前影响电动汽车发展的一个重要原因在于充电桩的建设问题，包括充电桩站点布局规划，充电桩桩体质量、充电桩与电动汽车充电兼容性、充电桩计费等问题。因此需要充电桩测试仪在现场对充电桩进行桩体功能性检验、电气测量能力测试、计量计费精度检验等，以确保充电桩的质量。可见用于充电桩检验的充电桩测试仪需要具有更可靠的功能性检验能力和更高的计量精度，严格把关充电桩测试仪的质量来整体提高充电桩的适用性，减少“僵尸桩”普遍存在的情景。

1 交直流充电桩测试仪测试方法

图1是交直流充电桩测试仪测试方法简略图，其中标准充电桩采用高精度标准电能表及高精度功率源搭建，使标准交流充电桩电气参数测量、电能计量精度、功率输出稳定可靠。负载选用交直流电子负载，配合充电桩测试仪模拟不同的充电状态和故障情况。

图1 交直流充电桩测试仪检测方法

2 交直流充电桩测试仪综合评价指标

本文提出计量性能、电气性能、互操作性、通讯协议（仅直流充电桩测试仪）、易用性、计费功能六个指标对交直流充电桩测试仪进行综合的分析评估，整体评价充电桩测试仪的机体情况。

2.1 计量性能评估指标（电能误差）

交直流充电桩测试仪的计量性能评估，是指对充电桩测试仪在电能计量方面准确度高低的评价，该指标分为N个等级，每个等级对应不同分值，具体如表1所示。

表1 电能误差性能评分表

2.2 交直流充电桩测试仪电气性能测量评估指标

电气性能测量评估指标是指交流充电桩测试仪对电气参数测量能力是否正确且准确的评估，交流充电桩测试仪对电压、电流、功率、频率、相位等电气参数测量能力的评估。直流充电桩测试仪对电压、电流、功率等电气参数测量能力评估,最后取上述电气参数分值的平均值作为电气性能最终分值如表2所示。

表2 电参量示值误差性能评分表

2.3 交直流充电桩测试仪车辆互操作性功能验证评估指标

充电桩测试仪的车辆互操作性功能验证评估指标，是指被测充电桩测试仪是否具有对一般充电桩车辆互操作性检验的能力的评估，测试项目依据国标GB/T34657.1-2017《电动汽车传导充电互操作性测试规范第1部分：供电设备》所列举的测试项目进行。

2.4 交直流充电桩测试仪易用性评估指标

交流充电桩测试仪易用性评估指标是指考察测试仪是否易于用户使用的评估，考察测试仪的操作界面，操作方式，数据、信息查看，测试数据保存、报表生成及打印功能等，归纳为测试仪的易学习易操作性、易理解性。

2.5 直流充电桩测试仪通讯协议验证评估指标

通讯协议一致性，是指直流充电桩测试仪检验直流充电桩与电动汽车BMS（电池管理系统）之间通讯协议是否符合国家标准的功能。测试内容具体依据国标GB/T34658-2017《电动汽车非车载传道士充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试》附录A所列举的测试项目进行验证。

2.6 交直流充电桩测试仪充电计费功能验证

交直流充电桩测试仪充电计费功能验证是指验证测试仪能否根据不同时段下对应的费率计算出相应的充电费用的功能。

该项功能与测试仪时钟计时相关，根据规程JJG1148-2018和JJG1149-2018，充电桩对时钟准确度的要求为≤±0.5s/d，文中对充电桩测试仪的时钟准确度设为≤±0.2s/d，如表3所示。

表3 时钟准确度评分表

3 熵值-层次关联分析评价方法

本文根据上文提出的6个指标，使用熵值-层次关联分析评价方法获取合理的指标权重，综合考虑主观和客观因素以评价交直流充电桩测试仪的机体情况。

3.1 熵值法

熵是对系统不确定性的一种度量方法，信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不确定性越大，熵也越大。根据熵的，可以用熵值来判断某个指标的不确定性与离散成程度，指标的离散程度越大，则该指标的效用值越大，对综合评价的影响就越大。熵值法是一种客观权重赋值法。

选取n个不同厂家的充电桩测试仪，m个评估指标，xij为第i个厂家的第j个指标的数值。

指标的规范化处理，由于不同指标的计量单位不统一，因此在合成综合指标前需将他们进行归一化处理，将不同质指标值化为同质指标值。其具体方法如下：

3.2 层次分析法

层次分析法以评价决策中常用的方法之一，它将复杂多目标决策问题分解多个层次多个因素，然后对两两指标间的重要程度进行判断比较，建立判断矩阵，如表4所示，通过求取判断矩阵的特征值便可得到各指标的权重系数[3]，由于判断指标之间的重要程度属于主观行为，因此层次分析法属于一种主观权重赋值法。设为层次分析法所求的权重向量。其中ωAi为因素i所求权值，则由层析分析法得到充电桩测试仪的综合评分SA为：

表4 判断矩阵

式中，Ri表示第i个因素的打分。

3.3 熵值-层次关联分析评价方法

综上分析，可得评价对象的综合评价结果可表示为：

式中Pj为评价对象的综合评价指标，W1、W2分别是熵值法和层次分析法的组合权重系数，令W1= 0 .3，W2=0.7

4 交直流充电测试仪综合评价

基于上述的分析，为验证文中提出的综合评价方法，选取部分厂家的交直流充电桩测试仪进行评价，表5为不同厂家各项目中的评分值汇总表。

表5 项目评分表

互操作功能验证 10 0 10 10 10协议一致性功能验证 10 10 0 10 10易用性评估 8 5 7 8 9

5 结论

本章基于熵值-层次关联分析评价的方法，结合主观与客观两方面因素对充电桩测试仪的整体性能提出了综合评价的方法，既避免了由于主观原因而忽视了事物原本存在的客观规律，又防止过于客观地评价而不能较好把握实际使用过程中的对使用者的重要性。此外，文中所提出的熵值-层次关联分析评价方法，不仅适用于充电桩测试的评价，对于充电桩具有普适性，可在文章的研究基础上优化评价方法对充电桩性能特性、安装验收、全性能试验等方面进行指标调整，扩展熵值-层次关联分析评价方法的应用。