cRIO平臺助力電動汽車充電系統(tǒng)研發(fā)

　　摘要: NI CompactRIO加上基于NI LabVIEW軟件平臺的快速軟件開發(fā)為各種快速原型和硬件在環(huán)仿真提供了有力工具。電動汽車的發(fā)展日新月異，其中充電系統(tǒng)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: 電動汽車;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(tǒng)，采用可重配置的I/O(Reconfigurable I/O： RIO)和FPGA 技術(shù)實現(xiàn)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(yán)格要求的獨立嵌入式或分布式應(yīng)用;還包含可熱插拔的工業(yè)級I/O 模塊，這些模塊內(nèi)置信號調(diào)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(gòu)，用戶可以輕松訪問到底層的硬件設(shè)備。而且，CompactRIO 嵌入式系統(tǒng)可以使用高效的LabVIEW 圖形化編程工具進(jìn)行快速開發(fā)。

　　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(jìn)行充電，并能夠在充電過程中對充電機、動力蓄電池進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的場所。其系統(tǒng)包括：供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)(包括：供電監(jiān)控系統(tǒng)，充電監(jiān)控系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng))，如圖 1所示。充電設(shè)備研發(fā)主要分為兩部分：充電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。

　　硬件在環(huán)

　　硬件在環(huán)(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(shè)備行為來驗證控制器的性能。監(jiān)控系統(tǒng)作為的充電站中樞神經(jīng)必須具備實時、可靠、穩(wěn)定和安全的特性，在將控制器應(yīng)用到實際系統(tǒng)前, 最好進(jìn)行硬件在環(huán)仿真實驗，該環(huán)節(jié)的引入能確保在開發(fā)周期早期就完成嵌入式軟件的測試，以便及早地發(fā)現(xiàn)問題，從而降低解決問題的成本。

　　監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對充電機運行和動力蓄電池充電過程的監(jiān)視、保護(hù)、控制、管理和事故情況下的緊急處理，以及數(shù)據(jù)的存儲、顯示和統(tǒng)計。監(jiān)控充電設(shè)備研發(fā)舉例

　　充電站的核心是充電機，監(jiān)控系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)中樞，電動汽車的電池系統(tǒng)是服務(wù)對象，將快速原型和硬件在環(huán)技術(shù)一起應(yīng)用到充電設(shè)備的研發(fā)系統(tǒng)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LabVIEW為軟件平臺，以NI 的可重配置I/O為硬件平臺構(gòu)建了如圖 3所示的充電設(shè)備研發(fā)架構(gòu)。

　　圖3中各部分功能如下：

　　(1) 監(jiān)控主站和供電監(jiān)控系統(tǒng)

　　監(jiān)控主站實現(xiàn)的功能包括：作為整個充電監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲、管理和統(tǒng)計;

　　供電監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能包括：實時采集和記錄供電系統(tǒng)運行信息，對供電狀況、電能質(zhì)量、開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備安全等進(jìn)行監(jiān)視和控制，保證對充電站的安全供電。

　　監(jiān)控主站和供電監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺工控機來實現(xiàn)，重點在軟件功能。