[0001] 本发明属于工程机械电气化技术领域，尤其涉及一种充电机自动识别锂电池通讯协议的控制方法及其控制装置。

[0002] 目前，随着新能源技术的不断发展，电动汽车也得到越来越广泛的使用。对于电动汽车充电问题，国家电网已经制订了标准的CAN通讯充电协议。目前，绝大多数的充电桩厂商和锂电池厂商都使用国家电网的标准CAN通讯充电协议，这使得无论是充电桩厂商还是锂电池厂商，都不用考虑充电通讯协议兼容问题，十分的方便。

[0003] 目前，对于工程机械领域，油改电也在方兴未艾的进行中。目前，对于工程机械领域常用的叉车、臂车、剪叉等设备，其动力来源也逐渐由电机取代内燃机。工程机械设备的功率相比较电动汽车而言通常要小一些；另外，工程机械设备锂电池的电压通常为48V、80V等规格的低电压，而不是像电动汽车一样采用200V 750V范围的高电压。因此，它们通常直~接采用充电机进行充电，而不是需要通过充电桩来进行充电。

[0004] 现阶段，工程机械设备锂电池厂商的CAN通讯协议也是五花八门，并没有一个标准的通讯协议。其原因一方面是工程机械领域没有一家像国家电网一样制订的通讯协议能得到广泛认可的厂商；另一方面国家电网通讯协议对于低压锂电池而言，由于其通讯协议过于复杂，工程机械设备的锂电池厂商也不愿意使用。

[0005] 目前这个现状对于充电机厂商而言，是一个很麻烦的事情：充电机为了适应不同工程机械厂商的通讯协议，就必须针对不同锂电池BMS准备不同的软件程序，这会造成充电机的软件版本很多，给充电机的生产管控带来麻烦，也可能会导致发货时出错。

[0025] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0027] 术语解释1)数字信号控制器（DSC）是一种混合微控制器和数字信号处理器（DSP）来实现专
用控制器。与微控制器一样，数字信号控制器具有快速的中断响应，还提供诸如PWM、看门狗、定时器之类面向控制的外设。数字信号控制器的应用范围很广，但使用最广泛的领域包括电机控制、功率转换和传感器处理应用等。

[0028] 2)CAN是控制器局域网络（Controller Area Network）的缩写，是ISO国际标准化的串行通讯协议。CAN通讯协议最早是德国博世公司开发出来的面向汽车网络的通讯协议，目前，CAN的高性能和可靠性已被认可，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。充电机的通讯协议通常用的就是CAN通讯协议，DSC中通常包含CAN的外设。

[0029] 3)CAN邮箱（CAN Mailbox）包括接收邮箱和发送邮箱，CAN邮箱就是存储消息的RAM。发送邮箱是用于CAN总线数据发送的，不同的发送邮箱的优先级不同，优先级越高表示其里面数据会被优先发送；接收邮箱是用于CAN总线数据接收用的，在接收数据端会有一个过滤器处于接收邮箱前面，过滤器使用于删选标识符，只有标识符符合的报文才会被放到接收邮箱里。DSC的CAN模块包含有32个邮箱，它们可以被配置成发送邮箱或接收邮箱。

[0030] 4)CAN总线的ID是指标识符，也就是一个CAN节点的地址或名字，用于网络中识别某一节点的信息。在CAN通信中，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。节点在接收报文时，根据标识符的值决定软件是否需要该报文；如果需要，就拷贝到RAM里面；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。

[0031] 5）波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示；在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。CAN通信常见的波特率包括125kbps、250kbps和500kbps等。

[0032] 6）BMS是Battery Management System的简称，即电池管理系统。电池管理系统（BMS）主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。BMS会控制充电机给锂电池充电的整个过程，充电机的输出电压和输出电流均受BMS控制。

[0033] 如图1所示，本发明提供的充电机自动识别锂电池通讯协议的控制方法及其控制装置，该控制装置和控制方法具有无需人工干预、自动化程度高和建立通讯时间短等优点。

[0034] 如图1所示，本发明提供的充电机具有自动识别锂电池BMS通讯协议的控制方法及其控制装置，其详述如下：步骤S1，充电机的主控DSC在上电初始化的时候，会读取EEPROM芯片中存储的锂电
池BMS通讯协议的编号和其通讯协议对应的波特率；其中锂电池BMS通讯协议的编号是充电机在出厂前针对不同锂电池BMS厂家的通讯协议，所制订一个与通讯协议对应的编号，每种通讯协议，用一个编号来代表。

[0035] 步骤S2，当DSC从EEPROM芯片中读取到正确的锂电池BMS通讯协议编号和对应的波特率后，会根据此编号对应的通讯协议，对于DSC的CAN通讯部分程序进行初始化配置，并准备与锂电池的BMS建立通讯。步骤S3，当DSC从EEPROM芯片中没有读取到正确的锂电池BMS通讯协议的编号和对
应的波特率，会将DSC的CAN通讯部分程序配置成波特率扫描模式，来扫描获取正确的锂电池BMS通讯协议。

[0036] 步骤S4，步骤S2之后，当充电机与锂电池的BMS通讯正常后，充电机就可以按照BMS的指令，给锂电池充电。

[0037] 步骤S4，步骤S2之后，当充电机与锂电池的BMS通讯不正常，说明可能更换过要被充电的锂电池，这时，同步骤S3一样，将DSC的CAN通讯部分程序配置成通讯协议扫描模式，来扫描获取正确的锂电池BMS通讯协议。

[0038] 步骤S5，步骤S3之后，通过扫描已获取正确的锂电池BMS通讯协议，那么会如步骤2所示对DSC的CAN通讯部分程序进行初始化配置，并准备与锂电池的BMS建立通讯；与此同时，将获取的正确锂电池BMS通讯协议和对应的波特率，写入EEPROM芯片中。

[0039] 步骤S6，步骤S3之后，通过扫描无法获取正确的锂电池BMS通讯协议，则充电机会报CAN通讯故障，这时就需要人工干预，来查找不能通讯的原因。

[0040] 本实施例中，用于工程机械领域的锂电池BMS通讯协议，不同厂家的通讯协议集中在125kbps、250kbps和500kbps这三类，目前尚无其它波特率的通讯协议；其中，波特率为125kbps的锂电池BMS通讯协议最多，250kbps的锂电池BMS通讯协议次之，500kbps的锂电池BMS通讯协议最少。因此，充电机先扫描波特率为125kbps的锂电池BMS通讯协议，再扫描
250kbps的锂电池BMS通讯协议，最后扫描500kbps的锂电池BMS通讯协议。

[0041] 常用的DSC中，CAN通讯模块一般有32个邮箱用于通讯，这32个邮箱可以被配置成发送邮箱或者接收邮箱。邮箱的帧头，包含有ID，一般来说，接收邮箱只接收ID正确的数据帧，对于ID错误的数据帧，一般的方法是将其舍弃掉。在进行通讯协议扫描时，首先对DSC的CAN通讯邮箱进行配置，对于选定相同波特率CAN通讯协议，对于每个不同的CAN通讯协议，选择通讯协议中特定ID帧数据帧作为握手帧。一般来说，通讯协议中选来作为握手帧的数据帧一般是在整个充电过程中都会发送的数据帧，比如说心跳帧。

[0042] 如图2所示，CAN通讯协议扫描步骤如下所示：步骤S1，将DSC的CAN通讯波特率配置成125kbps，然后，将需要匹配的BMS通讯协议
中，根据握手帧的ID，分别配置成发送邮箱T1、T2...Tn和接收邮箱R1、R2...Rn（假设需要匹配的BMS通讯协议中，波特率为125kbps的通讯协议有n个）；
步骤S2， DSC的发送邮箱T1、T2...Tn依次向锂电池BMS发送相应的握手帧（波特率
为125kbps），同时DSC的R1 Rn的接收邮箱同步侦测是否接收到锂电池BMS发送过来的握手~
帧；
步骤S3，步骤S2中，若检测到只有编号为Rm的接收邮箱接收到BMS发送过来的握手
帧，并且根据对握手帧数据的对比，判断握手帧的内容完全正确，则初步判断编号为m的通讯协议为该锂电池BMS的通讯协议，此刻，将停止其它邮箱发送握手帧，只由发送邮箱Tm发送握手帧；
步骤S4，若DSC的接收邮箱中仍然只有编号为Rm的接收邮箱接收到BMS发送过来的
正确握手帧，则确定编号为m的通讯协议为锂电池BMS的通讯协议，这时充电机将锁定锂电池BMS通讯协议的编号为m，波特率为125kbps，同时将DSC的CAN部分软件重新配置：DSC的CAN通讯部分软件将包含编号为m的通讯协议的所有内容，而不是只包含握手帧，同时将删除其它编号的通讯协议；
步骤S5，若S3步骤中没有任何邮箱收到BMS发送过来的握手帧，则DSC重新步骤S2
发送的握手帧，并且同步侦测接收邮箱是否接收到锂电池BMS发送过来的握手帧，若仍然没有接收到锂电池BMS发送过来的握手帧，则说明锂电池BMS的波特率不是125kbps；
步骤S6，若S3步骤中有多个邮箱收到BMS发送过来的握手帧，但只有Rm邮箱收到的
握手帧是正确的，那么重新步骤S4；若所有收到BMS发送过来的握手帧根据其数据内容判断均不对，则重新步骤S2；若重复S2的轮询发送次数达到3次后仍然没有收到锂电池BMS发送过来的正确的握手帧，则说明锂电池BMS的波特率不是125kbps；
步骤S7，发送邮箱T0、T1...Tn依次向锂电池BMS发送波特率为250kbps的握手帧，
同时DSC同步侦测接收邮箱是否接收到锂电池BMS发送过来的握手帧；然后重复步骤S3 S6~
的操作；若没有收到锂电池BMS发送过来的正确的握手帧，则说明锂电池BMS的波特率也不是250kbps；
步骤S8，发送邮箱T0、T1...Tn依次向锂电池BMS发送波特率为500kbps的握手帧，
同时DSC同步侦测接收邮箱是否接收到锂电池BMS发送过来的握手帧；然后重复步骤S3 S6~
的操作；若依旧没有收到锂电池BMS发送过来的正确的握手帧，说明充电机与锂电池BMS的通讯发生故障，这时充电机将显示CAN通讯故障告警，需要售后人员进行维修。

[0043] 上述125kbps、250kbps和500kbps波特率对应的握手帧内容不同，不同锂电池BMS通讯协议只需在其对应的波特率条件下配置握手帧；另外，考虑到每家锂电池BMS厂商的通讯协议不一样，握手帧的发送和接收邮箱有可能不止各占用一个，具体要根据实际情况来定。

[0044] 本发明还公布了一种充电机自动识别锂电池通讯协议的控制装置，如附图3所示。如图3所示，控制装置中包含一个DSC芯片和一个EEPROM芯片；DSC芯片为控制装置的主控芯片，它内部包含一个CAN通讯模块，能够与锂电池的BMS进行通讯，充电机自动识别锂电池通讯协议的控制算法软件在DSC芯片里实现；EEPROM芯片用于存储锂电池BMS通讯协议的编号及其波特率。

[0045] 实际上，这种自动识别锂电池通讯协议的控制方法及其控制装置不仅只适用于工程机械所用的充电机，也可以适用于其它类型的充电机。另外，本发明中包含的CAN通讯协议不止125kbps、250kbps和500kbps这三种，只是在实施例中工程机械所用的CAN通讯协议通常使用这三种波特率。另外，本发明中软件控制实现是采用DSC控制，但也可以采用MCU、ARM等微处理器进行控制；用于存储锂电池BMS通讯协议的编号及其波特率可以用EEPROM芯片，也可以用其它存储芯片。

[0046] 充电机的软件能适应于多种通讯协议的锂电池，无需针对不同通讯协议锂电池更换充电机的软件；充电机软件适应多种通讯协议锂电池这个过程是自动实现的，无需人工干预进行配置；充电机完成锂电池通讯协议匹配工作后，会将锂电池通讯协议的编号和对应波特率存储在EEPROM芯片中；充电机下次上电时，会首先读取EEPROM芯片中存储的通讯协议编号和对应波特率，并会按这个编号直接调用相应通讯协议的CAN通讯软件和锂电池BMS进行通讯，无需重新进行通讯协议的匹配工作；当充电机与新通讯协议的锂电池BMS进行通讯时，会搜索到新的通讯协议编号和对应波特率，并将其重新存储在EEPROM中。

[0047] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。