薄磊，羅梓才，陳宇軍，王珊珊，朱珈

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

能力驗證根據(jù)預(yù)先確定的準則，通過實驗室間的比對來評估參與者的能力，是各領(lǐng)域?qū)嶒炇覟榇_保自身的設(shè)備能力、人員操作、內(nèi)部質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)保持良好，圍繞檢測能力開展的一項重要技術(shù)質(zhì)量活動。本文作者從事于合格評定領(lǐng)域，結(jié)合能力驗證活動與當前較為火熱的汽車充電樁行業(yè)，對電動汽車充電樁效率試驗?zāi)芰︱炞C進行初步研究。

隨著我國新能源汽車市場的快速發(fā)展，直流充電機作為快充設(shè)施越來越普及，其充電效率既關(guān)系到充電機的工作時效，同時又影響汽車能量消耗率?？紤]到大功率直流充電樁內(nèi)部具有多個充電模塊，多路輸出之間的交叉調(diào)節(jié)率對電源模塊的可靠性提出了更高的要求。本文基于能力驗證實施規(guī)則和提高直流充電機可靠性，選擇單電源模塊的充電樁作為能力驗證物品，以充電效率作為能力驗證評價量，具有聚焦市場熱點、提升行業(yè)質(zhì)量的意義。

1 樣品和測試

1.1 整體設(shè)計

本次電動汽車充電樁效率試驗?zāi)芰︱炞C研究直流充電機的工作特性并設(shè)定電氣參數(shù)，考慮到目前行業(yè)普遍使用的直流充電機功率范圍為（20~120）kW，以及體積、重量和運輸要求，既要滿足能力驗證活動的需求，也要確保樣品的可靠性，樣品設(shè)計選擇額定功率20 kW直流充電機。同時，結(jié)合標準NB/T 33008.1-2018 的試驗方法，樣品應(yīng)有恒壓、橫流工作模式，并且能夠在恒功率段運行。

1.2 技術(shù)參數(shù)

額定輸入電壓：交流380 V，輸入電壓頻率：50 Hz；

整機輸出電壓：直流200~1 000（額定1 000 V）；

整機輸出電流：直流（5~50）A（額定20 A）；

設(shè)備參數(shù)：20/1-AF；脈沖常數(shù)：100 imp/k。

樣品接入電壓為交流380 V，通過控制模塊輸入到充電模塊，輸出電壓范圍（200~1 000）V，輸出電流范圍（5~50）A。輸入輸出均為大功率供電，安全性屬于最高優(yōu)先級，通過機械鎖、電子鎖以及安全監(jiān)測模塊來保證電氣安全。樣品具有恒壓、恒流兩個工作模式，本次能力驗證計劃在連接測試時恒壓模式設(shè)定電壓為600 V，恒流模式設(shè)定電流為20 A。

1.3 試驗方法

本次試驗依據(jù)為NB/T 33008.1-2018《電動汽車充電設(shè)備檢驗試驗規(guī)范》、NB/T 33001-2018《電動汽車車載非傳導(dǎo)式充電機技術(shù)條件》適用標準，試驗步驟如下：

1）樣品預(yù)處理：將直流充電機放置在試驗環(huán)境溫度為（23±2）℃、相對濕度（45~75）%，無外界氣流和熱輻射作用的室內(nèi)中（不通電），放置2 h，使其達到環(huán)境溫度。

2）將直流充電機連接試驗系統(tǒng)，設(shè)定直流充電機的輸出功率為35 %額定功率值即7 kW。將試驗設(shè)置在恒壓狀態(tài)運行，電壓設(shè)定為600 V；將試驗設(shè)置在恒流狀態(tài)運行，電流設(shè)定為20 A。分別測試充電效率，并記錄結(jié)果。

3）設(shè)定直流充電機的輸出功率為100 %額定功率值即20 kW。將試驗設(shè)置在恒壓狀態(tài)運行，電壓設(shè)定為600 V；將試驗設(shè)置在恒流狀態(tài)運行，電流設(shè)定為20 A。分別測試充電效率，并記錄結(jié)果。

注：①試驗電源條件請注意按照NB/T 33008.1-2018 第5.1.3 要求。

②在設(shè)置不同測試點時，請在參數(shù)狀態(tài)改變后第30 s 進行測量。

③重復(fù)測試時請至少間隔10 min，重新連接充電機與測試系統(tǒng)，并確認環(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)。

1.4 測試設(shè)計要點

1.4.1 功率點選取

依據(jù)NB/T 33008.1-2018 標準中對直流充電機效率試驗的要求，需要考核實際輸出功率與額定輸出功率的比值分別處于[20 %，50 %]和[50 %，100 %]兩個區(qū)間段的效率值。結(jié)合能力驗證活動的一致性要求以及充電樁實際運行工況，在[20 %，50 %]區(qū)間選取中位值點即35 %，在[50 %，100 %]區(qū)間選取額定功率輸出點即100 %。

1.4.1 恒壓恒流設(shè)置

本試驗所用的直流充電機樣品具備恒功率充電功能，在進行效率試驗時應(yīng)考慮輸入和輸出電壓的設(shè)定值。根據(jù)測試標準的相關(guān)內(nèi)容，恒壓模式時輸入電壓為額定值，輸出電壓選取最小與最大輸出電壓的中位值即600 V；恒流模式時設(shè)置輸出電流為額定電流值即20 A。在進行測試時，由于充電機與測試系統(tǒng)的交互特點，在恒壓模式運行時應(yīng)把響應(yīng)電流的設(shè)定值適當提高，避免充電機無法滿載運行的情況。

2 數(shù)據(jù)評定與統(tǒng)計分析

在進行能力驗證方案策劃時，需要注意的要點有樣品測試數(shù)據(jù)的均勻性和穩(wěn)定性評定、參加者結(jié)果數(shù)據(jù)處理和能力評價的統(tǒng)計分析。

2.1 均勻性和穩(wěn)定性評定

2.1.1 均勻性評定

樣品發(fā)出前的評價方法：。若樣品在單因子方差分析法下，測試數(shù)據(jù)的F 小于自由度（f1，f2）在顯著性水平α下（通常α取值0.05）的臨界值αF（f1，f2），則表明被測樣品在組內(nèi)和組間無顯著性差異，此時認為能力驗證樣品是均勻的。

樣品回收后的評價方法使用樣品經(jīng)過流轉(zhuǎn)返回后，若，則認為能力驗證計劃中使用的樣品是均勻的，符合能力驗證活動的實施要求。式中為樣本間標準差，是本次能力驗證計劃中能力評價標準偏差的目標值。

2.1.2 穩(wěn)定性評定

樣品發(fā)出前使用t 檢驗法對樣品進行穩(wěn)定性評價。若測試數(shù)據(jù)的t 小于自由度為且在顯著性水平α（通常α取值0.05）的臨界值，則表明被測樣品在組內(nèi)和組間無顯著性差異，此時認為能力驗證樣品是穩(wěn)定的。

樣品回收后利用準則法分析樣品的穩(wěn)定性，是樣品均勻性檢驗數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，是樣品回收后再次進行穩(wěn)定性檢驗的算術(shù)平均值，是本次能力驗證計劃中能力評價標準偏差的目標值。

2.2 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果評價

依據(jù)CNAS-GL 002:2018《能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》，對所有參加者的試驗結(jié)果使用算法A 進行統(tǒng)計分析，經(jīng)過收斂的迭代運算獲得能力評價的數(shù)據(jù)值，并通過Z 比分數(shù)或Z′比分數(shù)計算方法得到每個參加者的結(jié)果值。

2.2.1 指定值及其標準不確定度的確定

依據(jù)前述算法A 對實驗室測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析，以參加實驗室測試結(jié)果的穩(wěn)健平均值x*作為指定值。指定值的標準不確定度由式（1）確定：

式中：

u(xpt)—本次能力驗證計劃評價目標的指定值的標準不確定度；

s*—經(jīng)過算法A 獲得的穩(wěn)健標準差；

p—本次能力驗證計劃的參加者數(shù)量。

2.2.2 結(jié)果評價

依據(jù)GB/T 28043-2019《利用實驗室間比對進行能力驗證的統(tǒng)計方法》，對于超過18 家實驗室（含18 家）提交結(jié)果，按照Z 比分數(shù)的判定原則進行判定。

|Z|≤2 為滿意結(jié)果；2<|Z|<3 為有問題結(jié)果；|Z|≥3為不滿意的結(jié)果。

對于少于18 家實驗室提交結(jié)果，按照Z′比分數(shù)的判定原則進行判定。

|Z′|≤2 為滿意結(jié)果；2<|Z′|<3 為有問題結(jié)果；|Z′|≥3 為不滿意的結(jié)果

本次項目采用Z′比分數(shù)的判定原則，如式（2）所示。

式中：

x—參加實驗室的結(jié)果；

xpt—指定值；

σpt—能力評定標準差；

u(xpt)—指定值的標準不確定度。

3 結(jié)果不滿意原因分析

3.1 試驗設(shè)置

直流充電機的正常啟動需要與測試設(shè)備通過通訊協(xié)議一致檢查，如果試驗使用的直流充電機測試設(shè)備沒有嚴格按照標準設(shè)定測試模式，會導(dǎo)致直流充電機無法正常進行試驗，應(yīng)定期對測試設(shè)備進行計量校準，確保設(shè)備能夠按照標準程序進行試驗。

另外，直流充電機測試設(shè)備配套的功率分析儀測量電流的互感器，如果量程選擇不對，會導(dǎo)致參數(shù)偏差較大。本次樣品測量功率相對較低，應(yīng)避免檢測設(shè)備按大功率配置導(dǎo)致小功率測試時數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差的情況。

3.2 線路損耗

測試使用的電纜長度是對本次計劃結(jié)果產(chǎn)生影響的一個因素，直流充電機負載電流較大，充分評估試驗使用的電纜是否會造成明顯線路損耗很有必要，應(yīng)避免線路上的功率損耗影響功率測量結(jié)果，進而造成充電效率結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。測試時，應(yīng)盡量減小線路上的功率損耗。

3.3 試驗環(huán)境

本次計劃對參加者的試驗環(huán)境溫度均有明確要求，并且環(huán)境溫度變化對樣品的充電效率會有一定影響，在布置試驗時，切勿隨意選取場所，需要確保樣品所處試驗環(huán)境具有較好的溫度穩(wěn)定性。進行重復(fù)試驗時，應(yīng)考慮功率模塊的散熱情況，給樣機留足充分的冷卻時間。

4 結(jié)論

本文結(jié)合能力驗證活動的要求，通過確定樣品技術(shù)參數(shù)、設(shè)置試驗方法步驟、分析測試數(shù)據(jù)的均勻性穩(wěn)定性并對試驗結(jié)果進行能力評定，實現(xiàn)了對參加者電動汽車充電樁效率試驗進行能力評價的考核目標。分析匯總試驗不滿意結(jié)果的原因并提出技術(shù)建議，輔助參加實驗室對其試驗裝置和測試操作進行改良，幫助參加者提升相應(yīng)的試驗?zāi)芰?，為提升行業(yè)測試水平起到積極作用。