cRIO平臺助力電動汽車充電系統研發

　　摘要: NI CompactRIO加上基于NI LabVIEW軟件平臺的快速軟件開發為各種快速原型和硬件在環仿真提供了有力工具。電動汽車的發展日新月異，其中充電系統的研發迫切地需要這種快速高效的研發模式——快速原型和硬件在環。

　　關鍵詞: 電動汽車;智能電網;NI CompactRIO;嵌入式平臺快速原型

　　NI Compact RIO是快速原型的理想平臺，它是一種小巧而堅固的工業化控制和采集系統，采用可重配置的I/O(Reconfigurable I/O： RIO)和FPGA 技術實現超高性能和可自定義功能。NI CompactRIO包含實時控制器和可編程的FPGA芯片，特別適合對可靠性有嚴格要求的獨立嵌入式或分布式應用;還包含可熱插拔的工業級I/O 模塊，這些模塊內置信號調理可直接和傳感器/ 制動器連接。因為CompactRIO 具有低成本開放性架構，用戶可以輕松訪問到底層的硬件設備。而且，CompactRIO 嵌入式系統可以使用高效的LabVIEW 圖形化編程工具進行快速開發。

　　按照《電動汽車充電站通用要求 》的定義，充電站是由三臺及以上電動汽車非車載充電機和(或)交流充電樁組成(至少有一臺非車載充電機)，可以為電動汽車進行充電，并能夠在充電過程中對充電機、動力蓄電池進行狀態監控的場所。其系統包括：供電系統、充電系統、監控系統(包括：供電監控系統，充電監控系統和安全監控系統)，如圖 1所示。充電設備研發主要分為兩部分：充電系統、監控系統。

　　硬件在環

　　硬件在環(HIL: hardware-in-the-loop)，又稱半實物仿真，是指用硬件I/O模擬真實的受控設備行為來驗證控制器的性能。監控系統作為的充電站中樞神經必須具備實時、可靠、穩定和安全的特性，在將控制器應用到實際系統前, 最好進行硬件在環仿真實驗，該環節的引入能確保在開發周期早期就完成嵌入式軟件的測試，以便及早地發現問題，從而降低解決問題的成本。

　　監控系統實現對充電機運行和動力蓄電池充電過程的監視、保護、控制、管理和事故情況下的緊急處理，以及數據的存儲、顯示和統計。監控充電設備研發舉例

　　充電站的核心是充電機，監控系統是網絡中樞，電動汽車的電池系統是服務對象，將快速原型和硬件在環技術一起應用到充電設備的研發系統中，必將極大地提高研發效率，降低研發成本。聚星儀器以LabVIEW為軟件平臺，以NI 的可重配置I/O為硬件平臺構建了如圖 3所示的充電設備研發架構。

　　圖3中各部分功能如下：

　　(1) 監控主站和供電監控系統

　　監控主站實現的功能包括：作為整個充電監控系統的監控、管理中心，完成所有充電機信息的采集和顯示，充電機的控制和管理，以及整個充電監控系統數據的存儲、管理和統計;

　　供電監控系統實現的功能包括：實時采集和記錄供電系統運行信息，對供電狀況、電能質量、開關狀態、設備安全等進行監視和控制，保證對充電站的安全供電。

　　監控主站和供電監控系統采用一臺工控機來實現，重點在軟件功能。