快速原型与硬件在环，cRIO平台助力电动汽车充电系统研发..doc

快速原型与硬件在环，cRIO平台助力电动汽车充电系统研发 作者：张喜庆 上海聚星仪器系统工程师????发布时间：2011年06月07日 应用背景 自19世纪第一辆电动汽车诞生以来，电动汽车技术几经沉浮，终于在21世纪又一次成为了全球汽车产业的焦点。在可预见的不久将来，电力将替代化石燃料成为汽车驱动的主力，使人们摆脱目前对于石油的依赖及其相关排放的问题。这一发展趋势正在改变着现有的汽车行业格局，电动汽车迟早将会大行其道，并且会给多个相关的行业带来深刻的变革。 出于对能源安全、化石燃料排放及长期行业竞争力的担忧，各国政府都在制定鼓励措施——某种补贴、税费及投资的组合——以便促使市场向电池动力汽车转移。中国已制订了至2011年每年制造50万辆电动汽车的目标，并宣布将为此投入14亿美元用于研发。美国已承诺，在经济刺激支出计划中拨出20亿美元，帮助企业制造电池，并宣布了250亿美元的政府计划，鼓励汽车制造商改造生产线，以制造更多燃料效率更高的汽车，包括电动汽车。中国国家电网正加速推进至2011年在至少3个最大的城市建设充电设施的计划。美国夏威夷宣布了至2012年为电动汽车建设多达10万座充电站的计划。 电动汽车作为中国的战略性新兴产业，对于中国的节能减排和能源安全有重要意义，发展电动汽车有利于降低中国石油对外依存度，保障能源安全。电动汽车能量来源多样化，适合中国以煤炭为主的资源禀赋和能源结构。此外，电动汽车产业可以带动整个产业链，包括电池、电机、电力电子、电控、汽车零部件、整车制造以及基础设施等产业的发展，从而成为新的经济增长点。 目前电动汽车产业在中国的发展尚面临着诸多的挑战，其中：核心技术和产业化瓶颈难以突破、基础设施缺失、价格过高等问题所带来的挑战。技术的成熟度问题是最大困难，要实现产业化，其前提必然是统一的标准和规范。2010年4月28日，《电动汽车传导式充电接口》、《电动汽车充电站通用要求》、《电动汽车电池管理系统与非车载充电机之间的通讯协议》、《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》四项国家标准，通过全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会审查。在此之前充电标准都是企业各自制定的，没有统一标准，市场有些杂乱无章，这一标准的实施必将有力地促进电动汽车充电设备市场的健康发展，为建立健全我国新能源汽车标准体系，进一步推进新能源汽车产业发展奠定了基础。 国家标准已经明了，谁取得先机，谁就取得制胜权，各充电设备研发单位和生产厂商如何将自己符合国家标准的产品更好更快地推向市场，是一个很紧迫的问题！ 快速原型 据《嵌入式软件发展：问题与挑战》（Embedded Software Development: Issues and Challenges, 2003年7月）统计，将近50%的设计投放市场的时间都太晚甚至没有投放市场，而30%的设计在正式发布后都是不成功的。显然，从概念设计到产品发布的过程中总会充满着难以预料的困难，采用创新性工具使得的产品最终成功投入市场，并在这个过程中节省更多的时间和成本，图形化的系统设计以及可重复配置I/O无疑是最佳的组合。从设计草图到产品实现是一个飞跃，图形化开发平台快速构建系统原型将助您实现完美的一跃。 NI Compact RIO是快速原型的理想平台，它是一种小巧而坚固的工业化控制和采集系统，采用可重配置的I/O（Reconfigurable I/O： RIO）和FPGA 技术实现超高性能和可自定义功能。NI CompactRIO包含实时控制器和可编程的FPGA芯片，特别适合对可靠性有严格要求的独立嵌入式或分布式应用；还包含可热插拔的工业级I/O 模块，这些模块内置信号调理可直接和传感器/ 制动器连接。因为CompactRIO 具有低成本开放性架构，用户可以轻松访问到底层的硬件设备。而且，CompactRIO 嵌入式系统可以使用高效的LabVIEW 图形化编程工具进行快速开发。 按照《电动汽车充电站通用要求 》的定义，充电站是由三台及以上电动汽车非车载充电机和（或）交流充电桩组成（至少有一台非车载充电机），可以为电动汽车进行充电，并能够在充电过程中对充电机、动力蓄电池进行状态监控的场所。其系统包括：供电系统、充电系统、监控系统（包括：供电监控系统，充电监控系统和安全监控系统），如图 1所示。 图 1：充电站系统基本构成 充电设备研发主要分为两部分：充电系统、监控系统。? 传统的系统开发方法分为两个阶段：算法设计和系统实现。 图 2：传统的嵌入式系统开发方法 算法设计，通常由某领域的专家通过算法设计平台完成。系统实现 ，通常由系统开发人员通过软件和硬件平台完成。 在这两个阶段之间的衔接和移植并不是一次性就能完成的，往往需要多次的循环往复，在实现阶段发现算法存在的问题后，需要领域专家修改调整算法