CN110266088B - 充电器的输出电压调节方法及其调节电路 - Google Patents
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Abstract
一种充电器的输出电压调节方法，包括：通过判断充电器是否连接有电池包，并判断充电器是否合法接入电池包；当充电器合法连接电池包时，则通过微控制器控制电压调节电路和充电控制电路工作，并判断电池包是否充满，如充满，控制充电控制电路关闭，并根据电流检测电路中电流情况判断充电控制电路的故障情况；如未充满，则根据时间点关闭或开启充电控制电路，充电控制电路开启时根据电流检测电路电流情况和电池包的两端电压情况判断电池包的故障情况，充电控制电路关闭时根据电流检测电路中电流情况判断充电控制电路的故障情况，在电池包或充电控制电路出现故障时调整输出电压。还公开了一种输出电压调节电路。该方法能有效保护电池包，更加安全。
Description
技术领域
本发明涉及充电领域，特别涉及一种充电器的输出电压调节方法及其调节电路。
背景技术
充电器由充电模块和充电控制模块构成，在充电器给电池包充电时，通过端口采集电池包反馈的信息，例如电压，电流，温度等，并根据电池包反馈的信息自动判断是否需要对电池包进行正常充电操作，当充电控制模块检测到电池包反馈的信息不正常时，则充电控制模块马上关闭充电操作，停止充电模块对电池包进行充电，避免电池包过充而导致安全事故；当检测到的反馈信息在有效范围内时，则充电控制模块继续控制充电模块对电池包进行充电。
传统的充电器采用电源电路固定输出恒定电压值为电池包充电，为了防止充电器一直输出固定高电压值可能会出现的安全隐患，因此需要对充电器的输出电压进行转换，如有专利号为201720803903.2的中国实用新型《锂电池充电器输出电压低高压转换电路》公开了这样一种输出电压转换电路，包括：电池包保护板，与待充电池包并联连接，用于根据所述待充电电池包的电压状态输出高低电平组合信号；充电器检测电路，连接高低电平组合信号和外部充电器电路的充电器输出电压，输出充电器控制信号给电压转换电路；电压转换电路，输入端连接充电器控制信号和外部充电器电路的充电器输出电压，输出电池电压反馈信号给外部充电器电路。上述专利采用了输出电压转换电路，能根据实际情况调整输出电压，防止高压引起的触电危险。
但是，上述专利中的输出电压转换是根据检测电池是否插入充电器来进行转换的，在电池未插入充电器时，充电器输出一个比较低的安全电压；当检测到电池已插入充电器时，充电器才输出一个正常的充电电压，但是实际使用过程中，会发生因充电器内的充电控制电路本身发生失效而无法通过微控制器控制关闭，或者因电池包故障时仍使用充电电压对电池包进行充电，从而易出现在电池包充满电的情况下充电器继续高电压输出导致电池包发生爆炸等重大安全事故，或者电池包故障时充电器继续输出高电压输出出现的不安全隐患。为此，其可靠性已远远不能满足当前需求。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种在充电控制电路或电池包发生故障时能有效保护电池包的充电器的输出电压调节方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种采用上述输出电压调节方法的充电器输出电压调节电路。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种充电器的输出电压调节方法，其特征在于：所述充电器的输出端连接有电池包，所述电池包的输出端还连接有电流检测电路，所述充电器内设有
开关电源，用于为电池包供电，其输出端与电池包的输入端相连接；
充电控制电路，用于控制开关电源对电池包进行供电，其连接在开关电源的输出端与电池包的输入端相连的节点连接线之间；
电压调节电路，用于调节开关电源的输出电压，其输出端与开关电源的反馈端相连接；
微控制器，用于检测电池包是否需要充电且控制充电控制电路和电压调节电路工作，所述微控制器包括检测端口、第一控制端和第二控制端，该检测端口与电池包的信号输出端、正极端、负极端和温度检测端口相连接，第一控制端和第二控制端分别与电压调节电路的输入端和充电控制电路的输入端相连接；
所述输出电压调节方法包括以下步骤：
步骤1、对充电器上电，使开关电源和微控制器开始启动工作；
步骤2、判断微控制器检测的温度检测端口处的电压是否小于设定的第一电压值，如是，则微控制器判断出该充电器接入有电池包，并转入步骤3；如否，则该充电器未接入电池包，并转入步骤14；
步骤3、判断微控制器检测的电池包正极端和负极端的电压值是否在设定的范围内，如是，则充电器与电池包为合法接入，并转入步骤4；如否，则电池包出现故障，并转入步骤14；
步骤4、微控制器的第一控制端发送升压信号至电压调节电路，控制电压调节电路使开关电源的输出端输出正常充电电压；之后，微控制器的第二控制端发送充电开启触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路导通；
步骤5、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则充电器连接有电池包，且当前电池包处于正常充电状态，并转入步骤6；如否，则充电控制电路出现故障，未开启开关电源对电池包的充电，并转入步骤13；
步骤6、微控制器根据电池包的信号输出端信号判断当前电池包是否处于充满状态，如是，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路关闭充电器对电池包充电，并转入步骤7；如否，则转入步骤8；
步骤7、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则当前充电控制电路出现故障，充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电，并转入步骤13；如否，则提示电池包已充满，充电器处于闲置状态，并转入步骤13；
步骤8、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则转入步骤9；如否，则当前充电控制电路出现故障，充电控制电路已关闭充电器对电池包充电，充电器处于闲置状态，并转入步骤13；
步骤9、判断微控制器检测端口检测出的电池包的两端电压是否继续增加，如是，则转入步骤10；如否，则当前电池包出现故障，并转入步骤13；
步骤10、判断下一个时间点是否为微控制器设定的充电控制电路开启时间，如是，则充电控制电路仍处于开启状态，充电器仍对电池包进行充电，并转至步骤6；如否，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号触发充电控制电路关闭，并转入步骤11；
步骤11、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则充电控制电路出现故障，此时充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电，并转入步骤13；如否，则当前充电控制电路处于正常工作状态，此时充电控制电路关闭了充电器对电池包充电，并转入步骤12；
步骤12、判断下一个时间点是否为微控制器设定的充电控制电路关闭时间，如是，则充电控制电路仍处于关闭状态，并转至步骤11；如否，则微控制器的第二控制端发送充电开启触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路开启，充电器对电池包进行充电，并转至步骤6；
步骤13、微控制器的第一控制端输出降压信号至电压调节电路，控制电压调节电路使开关电源输出设定的第二电压值；
步骤14、微控制器不控制电压调节电路和充电控制电路开启。
作为优选，所述步骤4、6、10和12中微控制器发送的充电开启触发信号和充电关闭触发信号均为脉冲信号。
所述步骤6中当电池包未充满时，在进入步骤8之前还包括步骤：通过微控制器检测的温度检测端口中的温度是否过高，如是，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路关闭充电器对电池包充电；如否，则进入步骤8。
作为改进，所述步骤13中设定的第二电压值包括以下几种：
(1)、在电池包充满情况下，充电控制电路出现故障而造成充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电或在电池包在充电过程中，电池包出现故障，则设定的第二电压值为电池包充电失效的电压值；
(2)、在电池包未充满情况下，充电控制电路出现故障而造成微控制器不能控制充电控制电路关闭充电器对电池包充电，则设定的第二电压值为能保证电池包在安全范围内充电的电压值；
(3)、当充电器出现以下三种闲置状态的情况：
a、电池包充满；
b、电池包未充满但充电控制电路出现故障而关闭对电池包充电；
c、在充电开始时，充电控制电路出现故障，未开启开关电源对电池包的充电；
以上三种闲置状态时，则设定的第二电压值为能保证充电器内进行充电状态指示和微控制器工作的电压值。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种采用如上述充电器的输出电压调节方法的调节电路，用于与充电器内的开关电源的反馈端和微控制器的第一控制端相连接，其特征在于：所述的电压调节电路包括控制模块、分压电路和参考电压源，所述控制模块的输入端与微控制器的第一控制端相连接，所述控制模块的输出端与分压电路相连接，所述分压电路和参考电压源分别连接开关电源的反馈端，用于根据参考电压源和分压电路的电压进行比较，从而控制开关电源的输出电压。
具体的，所述开关电源包括光电耦合器、控制芯片和电源电路，所述分压电路连接光电耦合器的第1端，所述参考电压源连接光电耦合器的第2端，所述光电耦合器的第1端和第2端为开关电源的反馈端，所述光电耦合器的第3端接地，所述光电耦合器的第4端连接控制芯片的输入端，所述控制芯片的输出端连接电源电路的输入端，所述电源电路的输出端对应为开关电源的输出端。
进一步的，所述控制模块包括三极管，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述三极管的基极连接微控制器的第一控制端，所述三极管的发射极连接参考电压源的第3引脚并接地，所述三极管的集电极连接第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接在参考电压源的第1引脚，所述第三电阻的两端分别连接在参考电压源的第3引脚和参考电压源的第1引脚上，所述第二电阻的一端连接在参考电压源的第1引脚，所述第二电阻的另一端串联第一电阻，且所述第一电阻的另一端连接光电耦合器的第1端，所述光电耦合器的第2端连接参考电压源的第2引脚。
作为优选，所述参考电压源为TL431芯片。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过微控制器能检测出电池包或充电控制电路是否出现故障以及充电器是否处于闲置状态；且在充电过程中，根据设定的充电控制电路开启和关闭时间，微控制器不时的关闭充电控制电路，能及时找到充电控制电路不能控制关闭充电器对电池包充电的情况，并调整开关电源的输出电压，能有效避免充电控制电路故障不能关闭充电器对电池包充电时而引起的安全事故，且能有效避免电池包在充电过程中出现故障以及电池包充满之后仍继续高压充电时而引起的安全事故，因此该方法提高了该充电器的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例一中充电器内电路的功能框图；
图2为本发明实施例一中输出电压调节方法的控制流程图；
图3为本发明实施例一中充电器与电池包连接的电路图；
图4为本发明实施例二中充电器与电池包连接的电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
如图1所示，一种充电器的输出电压调节电路，充电器的输出端连接有电池包，电池包的输出端还连接有电流检测电路，充电器内设有
开关电源，用于为电池包供电，其输出端与电池包的输入端相连接；
充电控制电路，用于控制开关电源对电池包进行供电，其连接在开关电源的输出端与电池包的输入端相连的节点连接线之间；
电压调节电路，用于调节开关电源的输出电压，其输出端与开关电源的反馈端相连接；
微控制器，用于检测电池包是否需要充电且控制充电控制电路和电压调节电路工作，所述微控制器包括检测端口、第一控制端和第二控制端，该检测端口与电池包的信号输出端、正极端、负极端和温度检测端口相连接，第一控制端和第二控制端分别与电压调节电路的输入端和充电控制电路的输入端相连接；
微控制器的检测端口PA0、PA1、PA2和PA3分别与电池包的信号输出端T/ID、正极端B+、负极端B-和温度检测端口T相连接，微控制器的第一控制端OC1与电压调节电路相连接，微控制器的第二控制端OC2与充电控制电路相连接，且微控制器的其他引脚上还连接有外围电路(图中未示出)。其中，电池包内设有热敏电阻NTC，电池包的温度检测端口T与电池包内的热敏电阻NTC相连接。微控制器的检测端口不仅仅指上述的几个，还有多个。
如图3所示，电流检测电路包括第六电阻R6，第六电阻R6的一端连接电池包的输出端，第六电阻R6的另一端接地，微控制器的检测端口还连接在电池包的输出端与第六电阻的连接线之间，用于检测电池包的输出端与第六电阻的连接线之间是否有电流。
如图2所示，该充电器的输出电压调节方法有如下步骤：
步骤1、对充电器上电，使开关电源和微控制器开始启动工作；
步骤2、判断微控制器检测的温度检测端口处的电压是否小于设定的第一电压值，如是，则微控制器判断出该充电器接入有电池包，并转入步骤3；如否，则该充电器未接入电池包，并转入步骤14；
其中，如图3所示的电路图中，当充电器连接电池包时，则电池包内的热敏电阻NTC具有阻值，该第一电压值为热敏电阻NTC经过电池包温度检测电路7中的5V电压分压之后的电压值，如果没有连接电池包时，此处不存在热敏电阻NTC的分压，则温度检测端口内的电压值大于设定的第一电压值；
步骤3、判断微控制器检测的电池包正极端和负极端的电压值是否在设定的范围内，如是，则充电器与电池包为合法接入，并转入步骤4；如否，则电池包出现故障，并转入步骤14；
其中，正极端和负极端的电压值的设定的范围是指电池包正常情况下的电压值，当超过该设定的范围或低于该范围时，则说明电池包出现了故障，不能对电池包进行充电；
步骤4、微控制器的第一控制端发送升压信号至电压调节电路，控制电压调节电路使开关电源的输出端输出正常充电电压；之后，微控制器的第二控制端发送充电开启触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路导通；
步骤5、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则充电器连接有电池包，且当前电池包处于正常充电状态，并转入步骤6；如否，则充电控制电路出现故障，未开启开关电源对电池包的充电，并转入步骤13；
步骤6、微控制器根据电池包的信号输出端信号判断当前电池包是否处于充满状态，如是，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路关闭充电器对电池包充电，并转入步骤7；如否，则转入步骤8；
其中，当当电池包未充满时，在进入步骤8之前还包括步骤：通过微控制器检测的温度检测端口中的温度是否过高，如是，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路关闭充电器对电池包充电，并且同样采用上述通过微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流来判断此时充电控制电路是否出现故障，并采取与上述相同的措施；如否，则进入步骤8；
步骤7、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则当前充电控制电路出现故障，充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电，并转入步骤13；如否，则提示电池包已充满，充电器处于闲置状态，并转入步骤13；
步骤8、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则转入步骤9；如否，则当前充电控制电路出现故障，充电控制电路已关闭充电器对电池包充电，充电器处于闲置状态，并转入步骤13；
步骤9、判断微控制器检测端口检测出的电池包的两端电压是否继续增加，如是，则转入步骤10；如否，则当前电池包出现故障，并转入步骤13；
步骤10、判断下一个时间点是否为微控制器设定的充电控制电路开启时间，如是，则充电控制电路仍处于开启状态，充电器仍对电池包进行充电，并转至步骤6；如否，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号触发充电控制电路关闭，并转入步骤11；
其中，微控制器的第二控制端发送给充电控制电路的充电开启触发信号和充电关闭触发信号均为脉冲信号，且为了防止在电池包充电过程中，充电控制电路频繁关闭对电池包的影响，可将充电控制电路关闭的时间远小于充电控制电路开启的时间，能实现在电池包充电过程中测试出微控制器不能控制充电控制电路关闭的情况，则及时做出降低电压的操作，保护电池包；
步骤11、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则充电控制电路出现故障，此时充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电，并转入步骤13；如否，则当前充电控制电路处于正常工作状态，此时充电控制电路关闭了充电器对电池包充电，并转入步骤12；
步骤12、判断下一个时间点是否为微控制器设定的充电控制电路关闭时间，如是，则充电控制电路仍处于关闭状态，并转至步骤11；如否，则微控制器的第二控制端发送充电开启触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路开启，充电器对电池包进行充电，并转至步骤6；
步骤13、微控制器的第一控制端输出降压信号至电压调节电路，控制电压调节电路使开关电源输出设定的第二电压值；
其中，步骤13中设定的第二电压值可以为保证出现上述所有情况下电池包充电安全的一个安全值，比如5串的电池包，最高电压值在4.2x5＝21V(根据不同电池，稍有区别)，最低电压值2.8x5＝14V，则设定该安全电压值在14V左右即可。当充满时，14V远小于满电电压；当未满时，就算还能继续充电，但是最后的电压也最多能充到14V，此时就算关不断也不会出现问题，因为是在远小于满电电压；当闲置时，为了降低功耗，14V输出远小于21V，应该也能稍好些，当然这里如果可能就尽量低些为好，也可以考虑单独设置一个电压值；
步骤13中设定的第二电压值也可以按照不同情况设置成不同的电压值，包括以下几种：
(1)、在电池包充满情况下，充电控制电路出现故障而造成充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电或在电池包在充电过程中，电池包出现故障，则设定的第二电压值为电池包充电失效的电压值；当开关电源输出该第一电压值时充电器不能对电池包进行充电；例如：5串电池包的正常充电电压为18V，非正常情况的电压为13.5V左右，非正常情况下的电压不能对电池包充电，则将需要将开关电源输出的电压降至13V左右，可使充电器不对电池包充电；
(2)、在电池包未充满情况下，充电控制电路出现故障而造成微控制器不能控制充电控制电路关闭充电器对电池包充电，则设定的第二电压值为能保证电池包在安全范围内充电的电压值；当开关电源输出第二电压值时能保证充电器对电池包进行安全充电；例如：5串电池包的最高电压为20.8V左右，则需要将开关电源输出的电压降低至18V以下的正常充电电压，从而能使充电控制电路不可控时，仍能够使电池包进行充电，且能保证电池包在安全范围内充电，不会超过电池包安全上限20.8V，能保护充电控制电路出现故障时安全充电，避免了现有技术中当充电控制电路出现故障时，直接关闭充电器对电池包的充电，或当充电控制电路出现故障时，仍继续高压充电而造成的安全事故；
(3)、当充电器出现以下三种闲置状态的情况：
a、电池包充满；
b、电池包未充满但充电控制电路出现故障而关闭对电池包充电；
c、在充电开始时，充电控制电路出现故障，未开启开关电源对电池包的充电；
以上三种闲置状态时，则设定的第二电压值为能保证充电器内进行充电状态指示和微控制器工作的电压值。
其中，闲置状态是指充电器与电池包没有实质性充电的操作，可能为充电器与电池包相连接但没有充电的情况，也可能为充电器未与电池包相连接的情况，此时，则将开关电源的输出电压降至电压值，现有的充电器内还设有充电状态指示灯，用于指示电池包是否充满，因此在充电器闲置状态下时，特别是电池包充满的情况下，则该输出电压至少为能保证充电器的充电状态指示灯和微控制器工作的电压；
步骤14、微控制器不控制电压调节电路和充电控制电路开启。
为了使该充电器满足IEC-62842-1标准，即：要求电池充电器在单次失效情况下，也就是充电器和电池包组成的系统中的任何一个元件失效时，充电器对电池包充电操作仍然能受控并安全可靠(可以出现不能充电操作，甚至损坏，但是必须得安全)，都不会造成较为严重的电池包爆炸，着火等安全问题。因此该充电器在充电过程中微控制器根据设定的充电控制电路关闭时间，不时的触发关闭充电控制电路，并通过检测充电控制电路受控情况和电池包充电情况，能及时检查出充电控制电路和电池包是否出现故障，且在电池包充满的情况下检测充电控制电路是否出现故障，因此本发明充电器中的微控制器能根据检测电池包和充电控制电路的故障情况，及时调整充电器的输出电压，避免电池包故障或充电控制电路故障时过充引起的安全问题，该技术符合IEC-62842-1标准。
使用充电器给电池包充电时，如果电池包或充电器中的充电控制电路出现故障时，充电器仍输出正常充电电压供电池包供电，则易发生安全事故，因此本发明中充电器的工作原理为：当充电器给电池包正常充电时，通过充电器内的微控制器控制电压调节电路使开关电源的输出正常充电电压供电池包充电，并根据微控制器设定的充电控制电路关闭和开启时间，不时的关闭充电控制电路，在某个时间点充电控制电路处于开启状态时，如果监测到电池包输出端连接的电流检测电路中有电流且电池包的两端电压没有继续增加，则判断出电池包出现故障，电池包不能充入电量；或者，当电池包充满时微控制器控制充电控制电路关闭，但微控制器仍监测到电池包输出端连接的电流检测电路中有电流时，则判断出充电控制电路出现故障，上述三种情况下时需要降低开关电源的输出电压，避免电池包和充电控制电路出现故障时，仍输出高充电电压引起的安全事故，因此需要将开关电源的输出电压降至电池包充电失效的电压值，能保护电池包，防止过充；另外，当充电器给电池包正常充电时，在某个时间点充电控制电路处于关闭状态时，如果监测到电池包输出端连接的电流检测电路中有电流，则说明此时充电控制电路已出现故障，微控制器已不能控制充电控制电路关闭，如果一直以现在的高压进行充电，则会出现安全事故，但是此时电池包还是需要进行充电，因此该调节方法中在这种情况下时是将开关电源的输出电压降至能保证电池包安全充电的电压，能在电池包需要充电时但充电控制电路不可控制关闭时，仍能进行有效充电，而不像现有的充电器在充电控制电路不可控时会直接切断充电器对电池包的供电；且在出现电池包充满、电池包未充满但充电控制电路出现故障而关闭对电池包充电以及在充电开始时，充电控制电路出现故障，未开启开关电源对电池包的充电的三种闲置状态时，选择将充电器的输出电压降至能保证充电器内进行充电状态指示和微控制器工作的电压值，该电压值能保证充电器内的指示工作和微控制器正常工作，而不输出更高的电压，因此在闲置状态时能减小充电器内的功耗。综上所述，该输出电压调节方法可以根据微控制器检测到的情况控制电压调节电路，使开关电源的输出电压降至不同的值，因此更适合使用，实用性更强，也更能保护充电安全和减小功耗。
如图3所示，为本实施例中充电器内电路的其中一个具体实施例，该电路能使步骤13中设定的第二电压值为保证出现上述所有情况下电池包充电安全的一个安全值，其中，输出电压调节电路包括控制模块1、分压电路2和参考电压源U2，控制模块1的输入端与微控制器的第一控制端OC1相连接，控制模块1的输出端与分压电路2相连接，分压电路2和参考电压源U2分别连接开关电源3的反馈端，根据参考电压源U2和分压电路2的电压进行比较，从而控制开关电源3的输出电压。
开关电源3包括光电耦合器U1、控制芯片U4和电源电路，分压电路2连接光电耦合器U1的第1端，参考电压源U2连接光电耦合器U1的第2端，光电耦合器U1的第1端和第2端为开关电源3的反馈端，光电耦合器U1的第3端接地，光电耦合器U1的第4端连接控制芯片U4的输入端，控制芯片U4的输出端连接电源电路的输入端，电源电路的输出端对应为开关电源3的输出端。其中，电源电路中的电路采用常规电路，包括AC-DC模块、变压器T1以及连接的外围电路，用于将市电转换成直流电，且通过变压器T1降压至能供电池包充电的电压。本实施例中，参考电压源U2为TL431芯片，该芯片设有3个引脚端子；充电控制电路4包括MOS管Q2，MOS管Q2的源极与开关电源的输出端相连接，MOS管Q2的栅极与微控制器相连接，MOS管Q2的漏极与电池包的输入端相连接，通过微控制器控制MOS管Q2导通，从而控制开关电源给电池包充电。
控制模块1包括三极管V1，分压电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，三极管V1的基极通过第五电阻R5连接微控制器的第一控制端OC1，三极管V1的发射极连接参考电压源U2的第3引脚并接地，三极管V1的集电极连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接在参考电压源U2的第1引脚，第三电阻R3的两端分别连接在参考电压源U2的第3引脚和参考电压源U2的第1引脚上，第二电阻R2的一端连接在参考电压源U2的第1引脚，第二电阻R2的另一端串联第一电阻R1，且第一电阻R1的另一端连接光电耦合器U1的第1端，光电耦合器U1的第2端连接参考电压源U2的第2引脚。
图3中的电压调节电路的工作原理为：当电池包正常充电时，则微控制器的第一控制端控制三极管V1导通，第四电阻R4与第三电阻R3并联，第四电阻R4和第三电阻并联后的电压与第二电阻R2构成TL431的电压设置，反馈到光电耦合器U1中，改变光电耦合器U1的第1、2引脚内的电流，控制光电耦合器U1内部发光二极管的亮度，进而控制光电耦合器U1的第3、4引脚内部的三极管导通程度不同，反馈到控制芯片U4内部的电压不同，从而根据控制芯片U4控制变压器T1的工作状态，使开关电源的输出电压升高，达到供电池包正常充电的较高的充电电压；当微控制器检测到电池包或充电控制电路出现故障时，则微控制器的第一控制端控制三极管V1截止，则第四电阻R4不与第三电阻R3并联，第三电阻R3和第二电阻R2构成TL431的电压设置，第二电阻R2与第三电阻R3的比值与第二电阻R2与第四电阻R4和第三电阻并联后电阻的比值相比更小，从而使光电耦合器U1的第1、2引脚处的电压比正常充电情况下第四电阻R4与第三电阻R3并联时小，因此降低了开关电源的输出电压，使开关电源的输出电压安全电压，就算电池包一直与充电器相连接，也不会出现持续高压充电的情况，从而能有效避免出现安全事故，且同时在闲置状态下时，通过将降低开关电源的输出电压，也降低了充电器内整个系统的功耗。
实施例二：
与实施例一不同的是，如图4所示，本实施例中的输出电压调节电路与充电器内的开关电源3的反馈端相连接，电压调节电路包括电压比较电路和分压电路2，电压比较电路设于微控制器U2内，电压比较电路的输出端通过微控制器U2的第一控制端与开关电源的反馈端相连接，分压电路2与电压比较电路的输入端相连接。开关电源3通过充电控制电路4与电池包相连接。
其中，分压电路2包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3的连接线之间与微控制器U2内的电压比较电路输入端相连接，其中，图3中第二电阻R2和第三电阻R3的连接线之间与微控制器U2的第6引脚相连接。本实施例中，电压比较电路为DAC转换电路；通过对DAC转换电路的另一输入端输入设定的电压值，并将该电压值与分压电路2相比较，从而控制微控制器U2的第一控制端的输出电压。
微控制器U2的第18引脚连接有电池包电压检测电路5，微控制器U2的第5引脚连接有开关电源输出电压检测电路6。
开关电源3包括光电耦合器U1、控制芯片U4和电源电路，光电耦合器U1的第1端和第2端对应为开关电源3的反馈端，且光电耦合器U1的第1端和第2端分别连接微控制器的第一控制端，光电耦合器U1的第4端连接控制芯片U4的输入端，控制芯片U4的输出端连接电源电路的输入端，电源电路的输出端对应为开关电源3的输出端。
且电池包内还设有热敏电阻NTC，热敏电阻的另一端通过温度检测端口与微控制器U2相连接，且微控制器U2与温度检测端口之间还连接有电池包温度检测电路7。
将分压电路中的第二电阻R2与第三电阻R3分压后的电压值输入待微控制器U2内置的DAC转换电路中，并通过DAC转换电路将分压后的电压值与内部设定的电压值相运算，从而改变微控制器U2的第一控制端的输出电压，并通过开关电源3中光电耦合器U1的发光强度反馈出不同电压，从而控制开关电源3输出端的输出电压。
该电压调节电路可以根据输入到微控制器内的DAC转换电路内的设定值进行计算，从而可以得到多个输出值，因此该电压调节电路使开关电源的输出电压满足步骤13中设定的第二电压值为一个统一的安全值和正常充电电压，同时也可以使开关电源的输出电压满足步骤13中根据充电器的输出电压调节方法中出现的不同情况设定的不同第二电压值。
Claims (7)
1.一种充电器的输出电压调节方法，其特征在于：所述充电器的输出端连接有电池包，所述电池包的输出端还连接有电流检测电路，所述充电器内设有
开关电源，用于为电池包供电，其输出端与电池包的输入端相连接；
充电控制电路，用于控制开关电源对电池包进行供电，其输出端连接在开关电源的输出端与电池包的输入端相连的节点连接线之间；
电压调节电路，用于调节开关电源的输出电压，其输出端与开关电源的输入端相连接；
微控制器，用于检测电池包是否需要充电且控制充电控制电路和电压调节电路工作，所述微控制器包括检测端口、第一控制端和第二控制端，该检测端口与电池包的信号输出端、正极端、负极端和温度检测端口相连接，第一控制端和第二控制端分别与电压调节电路的输入端和充电控制电路的输入端相连接；
所述输出电压调节方法包括以下步骤：
步骤1、对充电器上电，使开关电源和微控制器开始启动工作；
步骤2、判断微控制器检测的温度检测端口处的电压是否小于设定的第一电压值，如是，则微控制器判断出该充电器接入有电池包，并转入步骤3；如否，则该充电器未接入电池包，并转入步骤14；
步骤3、判断微控制器检测的电池包正极端和负极端的电压值是否在设定的范围内，如是，则充电器与电池包为合法接入，并转入步骤4；如否，则电池包出现故障，并转入步骤14；
步骤4、微控制器的第一控制端发送升压信号至电压调节电路，控制电压调节电路使开关电源的输出端输出正常充电电压；之后，微控制器的第二控制端发送充电开启触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路导通；
步骤5、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则充电器连接有电池包，且当前电池包处于正常充电状态，并转入步骤6；如否，则充电控制电路出现故障，未开启开关电源对电池包的充电，并转入步骤13；
步骤6、微控制器根据电池包的信号输出端信号判断当前电池包是否处于充满状态，如是，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路关闭充电器对电池包充电，并转入步骤7；如否，则转入步骤8；
步骤7、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则当前充电控制电路出现故障，充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电，并转入步骤13；如否，则提示电池包已充满，充电器处于闲置状态，并转入步骤13；
步骤8、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则转入步骤9；如否，则当前充电控制电路出现故障，充电控制电路已关闭充电器对电池包充电，充电器处于闲置状态，并转入步骤13；
步骤9、判断微控制器检测端口检测出的电池包的两端电压是否继续增加，如是，则转入步骤10；如否，则当前电池包出现故障，并转入步骤13；
步骤10、判断下一个时间点是否为微控制器设定的充电控制电路开启时间，如是，则充电控制电路仍处于开启状态，充电器仍对电池包进行充电，并转至步骤6；如否，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号触发充电控制电路关闭，并转入步骤11；
步骤11、微控制器检测电池包输出端连接的电流检测电路中是否有电流，如是，则充电控制电路出现故障，此时充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电，并转入步骤13；如否，则当前充电控制电路处于正常工作状态，此时充电控制电路关闭了充电器对电池包充电，并转入步骤12；
步骤12、判断下一个时间点是否为微控制器设定的充电控制电路关闭时间，如是，则充电控制电路仍处于关闭状态，并转至步骤11；如否，则微控制器的第二控制端发送充电开启触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路开启，充电器对电池包进行充电，并转至步骤6；
步骤13、微控制器的第一控制端输出降压信号至电压调节电路，控制电压调节电路使开关电源输出设定的第二电压值；
所述步骤13中设定的第二电压值包括以下几种：
(1)、在电池包充满情况下，充电控制电路出现故障而造成充电控制电路不能关闭充电器对电池包充电或在电池包在充电过程中，电池包出现故障，则设定的第二电压值为电池包充电失效的电压值；
(2)、在电池包未充满情况下，充电控制电路出现故障而造成微控制器不能控制充电控制电路关闭充电器对电池包充电，则设定的第二电压值为能保证电池包在安全范围内充电的电压值；
(3)、当充电器出现以下三种闲置状态的情况：
a、电池包充满；
b、电池包未充满但充电控制电路出现故障而关闭对电池包充电；
c、在充电开始时，充电控制电路出现故障，未开启开关电源对电池包的充电；
以上三种闲置状态时，则设定的第二电压值为能保证充电器内进行充电状态指示和微控制器工作的电压值；
步骤14、微控制器不控制电压调节电路和充电控制电路开启。
2.根据权利要求1所述的充电器的输出电压调节方法，其特征在于：所述步骤4、6、10和12中微控制器发送的充电开启触发信号和充电关闭触发信号均为脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的充电器的输出电压调节方法，其特征在于：所述步骤6中当电池包未充满时，在进入步骤8之前还包括步骤：通过微控制器检测的温度检测端口中的温度是否过高，如是，则微控制器的第二控制端发送充电关闭触发信号至充电控制电路，触发充电控制电路关闭充电器对电池包充电；如否，则进入步骤8。
4.一种采用权利要求1所述的充电器的输出电压调节方法的调节电路，用于与充电器内的开关电源(3)的反馈端和微控制器的第一控制端(OC1)相连接，其特征在于：所述的电压调节电路包括控制模块(1)、分压电路(2)和参考电压源(U2)，所述控制模块(1)的输入端与微控制器的第一控制端(OC1)相连接，所述控制模块(1)的输出端与分压电路(2)相连接，所述分压电路(2)和参考电压源(U2)分别连接开关电源(3)的反馈端，用于根据参考电压源(U2)和分压电路(2)的电压进行比较，从而控制开关电源(4)的输出电压。
5.根据权利要求4所述的调节电路，其特征在于：所述开关电源(3)包括光电耦合器(U1)、控制芯片(U4)和电源电路，所述分压电路(2)连接光电耦合器(U1)的第1端，所述参考电压源(U2)连接光电耦合器(U1)的第2端，所述光电耦合器(U1)的第1端和第2端为开关电源(3)的反馈端，所述光电耦合器(U1)的第3端接地，所述光电耦合器(U1)的第4端连接控制芯片(U4)的输入端，所述控制芯片(U4)的输出端连接电源电路的输入端，所述电源电路的输出端对应为开关电源的输出端。
6.根据权利要求5所述的调节电路，其特征在于：所述控制模块(1)包括三极管(V1)，所述分压电路(2)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)，所述三极管(V1)的基极连接微控制器的第一控制端(OC1)，所述三极管(V1)的发射极连接参考电压源(U2)的第3引脚并接地，所述三极管(V1)的集电极连接第四电阻(R4)的一端，所述第四电阻(R4)的另一端连接在参考电压源(U2)的第1引脚，所述第三电阻(R3)的两端分别连接在参考电压源(U2)的第3引脚和参考电压源(U2)的第1引脚上，所述第二电阻(R2)的一端连接在参考电压源(U2)的第1引脚，所述第二电阻(R2)的另一端串联第一电阻(R1)，且所述第一电阻(R1)的另一端连接光电耦合器(U1)的第1端，所述光电耦合器(U1)的第2端连接参考电压源(U2)的第2引脚。
7.根据权利要求4～6任一项所述的调节电路，其特征在于：所述参考电压源(U2)为TL431芯片。
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