cRIO平臺助力電動(dòng)汽車(chē)充電系統研發(fā)

　　摘要: NI CompactRIO加上基于NI LabVIEW軟件平臺的快速軟件開(kāi)發(fā)為各種快速原型和硬件在環(huán)仿真提供了有力工具。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展日新月異，其中充電系統的研發(fā)迫切地需要這種快速高效的研發(fā)模式——快速原型和硬件在環(huán)。

　　關(guān)鍵詞: 電動(dòng)汽車(chē);智能電網(wǎng);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(yè)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(shù)實(shí)現超高性能和可自定義功能。NI CompactRIO包含實(shí)時(shí)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(yè)級I/O 模塊，這些模塊內置信號調理可直接和傳感器/ 制動(dòng)器連接。因為CompactRIO 具有低成本開(kāi)放性架構，用戶(hù)可以輕松訪(fǎng)問(wèn)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(jìn)行快速開(kāi)發(fā)。

　　按照《電動(dòng)汽車(chē)充電站通用要求 》的定義，充電站是由三臺及以上電動(dòng)汽車(chē)非車(chē)載充電機和(或)交流充電樁組成(至少有一臺非車(chē)載充電機)，可以為電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，并能夠在充電過(guò)程中對充電機、動(dòng)力蓄電池進(jìn)行狀態(tài)監控的場(chǎng)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(fā)主要分為兩部分：充電系統、監控系統。

　　硬件在環(huán)

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

　　監控系統實(shí)現對充電機運行和動(dòng)力蓄電池充電過(guò)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(fā)舉例

　　充電站的核心是充電機，監控系統是網(wǎng)絡(luò )中樞，電動(dòng)汽車(chē)的電池系統是服務(wù)對象，將快速原型和硬件在環(huán)技術(shù)一起應用到充電設備的研發(fā)系統中，必將極大地提高研發(fā)效率，降低研發(fā)成本。聚星儀器以L(fǎng)abVIEW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(fā)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(shí)現的功能包括：作為整個(gè)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(gè)充電監控系統數據的存儲、管理和統計;

　　供電監控系統實(shí)現的功能包括：實(shí)時(shí)采集和記錄供電系統運行信息，對供電狀況、電能質(zhì)量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、設備安全等進(jìn)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(lái)實(shí)現，重點(diǎn)在軟件功能。