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" title="LabVIEW">LabVIEW 圖形化編程工具進行快速開發(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(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, 最好進行硬件在環(huán)仿真" title="硬件在環(huán)仿真">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、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。
(2) 充電機
一臺cRIO設(shè)備作為充電機系統(tǒng)的半實物模型，模擬充電機的各種功能，包括控制電壓輸出、電流輸出，與電池系統(tǒng)的通信，并接受監(jiān)控主站的監(jiān)測與控制。
NI C系列平臺包含50多個NI模塊、50多個第三方模塊，具有多種類型，包括模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入、計數(shù)器/定時器、數(shù)字輸出和脈沖生成、CAN通信、串口通信(包括RS232和RS485)。
(3) 電池系統(tǒng)
調(diào)試過程中需要一臺標(biāo)準(zhǔn)的電動汽車的電池系統(tǒng)，這一部分按照《電動汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機之間的通信協(xié)議》的要求與充電機交互通信。這一部分由一臺cRIO設(shè)備作為標(biāo)準(zhǔn)的電源系統(tǒng)的半實物模型。
按照以上模塊劃分，分別調(diào)試成功之后，進入原型發(fā)布階段。監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用LabVIEW開發(fā)，LabVIEW開發(fā)系統(tǒng)有Windows版、MAC OS版和Linus版等多種版本，從而支持在多種操作系統(tǒng)的發(fā)布。
充電機、電池系統(tǒng)的通信功能和控制算法驗證完畢之后，可以將原型平臺直接作為發(fā)布平臺，以節(jié)省發(fā)布時間，更快投放市場;也可以發(fā)布到其他平臺，例如性價比更高的Single-Board RIO平臺，并且無需修改代碼。
總結(jié)
作為智能電網(wǎng)的一部分，電動汽車的充電是一個難題，因為給汽車充電需要很大的電流量和大功率的電源，產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)的安全和電能質(zhì)量都是很大的考驗。還有電子監(jiān)控、充電機監(jiān)控、計費計量等等智能型功能都需要來解決。電動汽車尤其是純電動汽車要想成為主流，首要條件就是要有便捷的充電網(wǎng)點。充電站將會在不久的將來代替加油站、加氣站所扮演的角色，在人們的生活中無處不在。上海聚星儀器基于NI LabVIEW軟件平臺和cRIO硬件平臺為充電設(shè)備以及充電設(shè)施建設(shè)研發(fā)提供解決方案，助力中國電動汽車行業(yè)發(fā)展。