Brevet FR2753841A1 — publié le 19980327

Titre Disposition de contacts Domaine de l'invention La présente invention concerne les contacts de batterie et plus précisément une disposition de contacts de batterie ayant un contact de charge séparé. Arrière-plan de l'invention A mesure que les composants électroniques sont devenus plus perfectionnés et plus petits, les dispositifs électroniques portables se sont banalisés. De même, la technologie des batteries s'est également perfectionnée, ce qui a permis d'utiliser une grande variété d'éléments rechargeables en plus des éléments de pile alcaline. Un grand nombre de dispositifs électroniques permet la recharge d'éléments à l'intérieur du dispositif. Toutefois, il est important de ne pas appliquer un courant de charge à un élément non conçu pour être rechargé. De plus, les éléments rechargeables présentent des caractéristiques et des exigences de charge différents. Les batteries classiques et les chargeurs de batterie qui leur sont associés ont été mis au point pour permettre la charge d'éléments rechargeables au niveau du contact positif de la batterie, tout en empêchant la charge des éléments standards ou non rechargeables. Toutefois, ce type de disposition classique nécessite des dispositions de contacts spéciales qui permettent la charge d'un élément rechargeable mais empêchent tout contact avec la borne positive d'un élément standard. En particulier, le contact positif de la batterie et le contact positif du chargeur doivent tous deux être modifiés. De plus, la fonctionnalité de ce type de disposition de contacts de la technique antérieure est limitée. Par conséquent, il y a un besoin pour une disposition de contacts de batterie et/ou une disposition de contacts de charge correspondante qui peut, de façon sélective, charger une batterie rechargeable et transférer des informations entre une batterie et un chargeur. Brève description des dessins La figure 1 est une vue éclatée d'un dispositif électronique portable ayant une disposition de contacts selon la présente invention; la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un radiotéléphone intégrant la disposition de contacts de la présente invention; la figure 3-1 est une vue éclatée d'une batterie ayant une disposition de contacts selon la présente invention; la figure 3-2 est un schéma de circuits d'une batterie ayant une disposition de contacts selon la figure 3-1; la figure 4 est une vue en plan de dessus de la disposition de contacts de batterie 105 et une vue en coupe transversale du radiotéléphone 102 prise sur les lignes A-A représentant la disposition de contacts 103; la figure 5 est un autre mode de réalisation d'une vue en plan de dessus de la disposition de contacts de batterie 103 et une vue en coupe transversale du radiotéléphone 105 prise sur les lignes A- A représentant la disposition de contacts 103; la figure 6 est un autre mode de réalisation d'une vue en plan de dessus de la disposition de contacts de batterie 103 et une vue en coupe transversale du radiotéléphone 105 prise sur les lignes A-A représentant la disposition de contacts 103; la figure 7 est un troisième mode de réalisation d'une vue en plan de dessus de la disposition de contacts de batterie 103 et une vue en coupe transversale du radiotéléphone 105 prise sur les lignes A-A représentant la disposition de contacts 103; et la figure 8 est un quatrième mode de réalisation d'une vue en plan de dessus de la disposition de contacts de batterie 103 et une vue en coupe transversale du radiotéléphone 105 prise sur les lignes A-A représentant la disposition de contacts 103. Description des modes de réalisation préférés La présente invention concerne une disposition de contacts de batterie qui permet, de façon sélective, de charger (ou d'empêcher la charge) de batteries et de transférer des informations entre une batterie et un dispositif électronique. La présente invention s'applique en particulier à des dispositifs électroniques et des batteries d'alimentation conçus pour loger des éléments classiques tels que des éléments AA, mais pourrait s'appliquer à n'importe quel type de batterie, ou même à un bloc d'alimentation ayant un élément unique. Selon une nouvelle caractéristique de l'invention, un contact de charge est placé dans une région située hors de la zone couverte par les contacts des éléments classiques. Par conséquent, le contact de charge n'applique du courant de charge qu'aux éléments rechargeables de façon à éviter la charge involontaire de n'importe quel type d'élément de pile électrique (c'est-à-dire des éléments qui ne sont pas contenus dans une batterie d'alimentation conçue pour être chargée). Selon d'autres modes de réalisation, les contacts de batterie peuvent être placés en différentes positions de façon à charger, de façon sélective, les batteries en fonction du type de batterie. C'est-à-dire qu'une batterie présente de préférence un contact de charge unique qui correspond à un contact de la pluralité de contacts du dispositif électronique. Par conséquent, la batterie serait correctement chargée en fonction d'un algorithme prédéterminé associé au type de batterie. Selon d'autres modes de réalisation, des contacts de transfert de données ou d'informations peuvent être placés en différentes positions de façon à permettre le transfert d'informations. Par exemple, un chargeur peut déterminer le type de batterie en fonction de la tension d'un contact particulier, tel que déterminé par une résistance dans la batterie ou le chargeur. De même une batterie d'alimentation ayant un dispositif de mémoire, traditionnellement appelée batterie intelligente, peut présenter un contact dans une autre région, ce qui permet au dispositif électronique de déterminer des informations concernant la batterie. N'importe quelle configuration des contacts mentionnés ci-dessus peut être employée selon la présente invention. La figure 1 représente une vue éclatée d'un dispositif électronique 100, tel qu'un dispositif de communication sans fil 101. Le dispositif de communication sans fil 101 comporte de préférence un évidement 102 ayant une disposition de contacts 103 permettant de loger la batterie d'alimentation 104. Une disposition de contacts de batterie 105 est conçue pour s'apparier avec la disposition de contacts de dispositif 103 du dispositif de communication sans fil. L'évidement comporte de préférence des ressorts 107 et 108 assurant une bonne connexion entre la disposition de contacts de batterie 105 et la disposition de contacts de dispositif 103. Les ressorts 107 et 108 peuvent présenter des extrémités de taille différente afin de s'adapter dans les évidements correspondants de la batterie d'alimentation 104 afin de permettre à un utilisateur de déterminer une orientation appropriée de la batterie. Enfin, un couvercle de batterie 110 est conçu pour encapsuler et retenir la batterie d'alimentation 104 dans l'évidement 102. La figure 2 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de communication sans fil 101 et d'une batterie d'alimentation 104 intégrant la disposition de contacts de la présente invention. En particulier, la partie émetteur-récepteur 200 comprend de préférence un ASIC audio/de signalisation 201, tel qu'un ASIC CMOS commercialisé par Motorola, Inc. et un circuit de commande 202, tel qu'un microprocesseur 68HC11 également commercialisé par Motorola, Inc. ou bien un autre circuit processeur, qui se combinent pour générer le protocole de communication nécessaire pour communiquer avec une station de base comme une station de base cellulaire. Le circuit de commande 202 utilise la mémoire 204 comprenant la RAM 205, i'EEPROM 207 et la ROM 209, de préférence consolidées en un seul boîtier 211, pour exécuter les étapes nécessaires pour générer le protocole et pour remplir d'autres fonctions pour le dispositif de communication sans fil, telles que l'écriture sur un affichage 213, l'acceptation d'informations entrées par clavier 215, l'acceptation d'informations d'entrée/sortie au moyen d'un connecteur 216 ou la commande d'un synthétiseur de fréquences 225. L'ASIC 201 traite les sons transformés par les circuits audio 219 provenant d'un microphone 217 et se dirigeant vers un haut-parleur 221. La partie émetteur-récepteur 200 traite les signaux radiofréquence. En particulier, un émetteur 223 transmet, par le biais d'une antenne 229, en utilisant les fréquences de la porteuse produites par un synthétiseur de fréquences 225. Les informations reçues par l'antenne 229 de l'unité mobile entrent dans le récepteur 227 qui démodule les symboles en utilisant les fréquences de la porteuse provenant du synthétiseur de fréquences 225. L'unité mobile peut comporter, facultativement, un dispositif de réception et de mémorisation de messages 230 comportant un moyen de traitement de signaux numériques. La partie émetteur- récepteur 200 comporte en outre un régulateur 231 qui reçoit du courant au moyen d'une alimentation en courant 114 et fournit une sortie régulée au circuit de charge 112. L'alimentation en courant 114 peut être un transformateur convertissant du courant alternatif conventionnel en une tension continue, ou bien peut être un adaptateur d'allume-cigares couplant le courant continu d'une automobile au dispositif. La partie émetteur-récepteur 200 comporte en outre un contact de courant 240 et un contact de masse 242 conçus pour être couplés à un contact de batterie 244 et à un contact de masse 246, respectivement, de la batterie 104. La batterie 104 comprend de préférence des éléments rechargeables 106 couplés entre le contact de batterie 244 et le contact de masse 246. La batterie d'alimentation 104 comporte également de préférence un contact 255 qui soit est couplé au contact de charge 252 soit fournit un circuit ouvert. Lorsque le contact de charge est couplé à une base de charge, celle-ci peut identifier le type de batterie selon que le circuit est ouvert ou non. De plus, une thermistance 256 peut être couplée au contact de masse 246. La thermistance 256 peut fournir des informations concernant la batterie, par exemple la température de la batterie, afin de permettre une charge efficace de la batterie. Selon une autre solution, le contact 255 peut être couplé à une résistance discrète à l'intérieur de la batterie afin de permettre au circuit de commande 200 d'identifier le type de batterie lorsque le contact 255 est couplé à une base de charge, en fonction de la valeur de la résistance. La batterie d'alimentation 104 peut également comporter un contact 258 qui peut être couplé à un chargeur et un contact 260 conçu pour s'apparier avec un contact 262 de la partie émetteur-récepteur 200 afin de fournir les informations de température à la partie émetteur- récepteur 200. La batterie d'alimentation 104 peut comporter des composants supplémentaires tels qu'une EEPROM 264 couplée à un contact 266 conçu pour s'apparier avec un contact correspondant d'une base de charge. La batterie d'alimentation 104 peut comporter, en outre, un contact 268 conçu pour s'apparier avec un contact 270 de la partie émetteur- récepteur 200. L'EEPROM 264 peut mémoriser des informations concernant la batterie afin de permettre à la base de charge ou la partie émetteur- récepteur de charger correctement la batterie selon la présente invention. Le circuit de commande 202 peut commander le circuit de charge 112 différemment en fonction de la détermination du type de batterie ou des informations reçues de l'EEPROM 264. Par exemple, moins de courant de charge peut être requis pour faire varier la tension d'une batterie aux ions lithium que pour faire varier celle d'une batterie au nickel-cadmium ou une batterie au nickel métal hybride. La figure 3-1 est une vue éclatée d'un dispositif de puissance tel qu'une batterie d'alimentation 104 selon la présente invention. La batterie d'alimentation comporte de préférence des éléments classiques 302 à 308, tels que des éléments AA rechargeables, ayant des noeuds positifs et des noeuds négatifs. Toutefois, la présente invention peut utiliser un nombre quelconque d'éléments, voire un élément unique. Selon le mode de réalisation de la figure 3-1, une bande conductrice 312 couple la borne positive de l'élément 304 à la borne négative de l'élément 306. De même, la bande conductrice 312 couple l'élément 302 à l'élément 304, et la bande conductrice 314 couple l'élément 306 à l'élément 308. La batterie d'alimentation 104 comporte de préférence d'autres éléments tels qu'un polycommutateur 316, un fusible thermique 318 et une thermistance 320. Un contact de thermistance 322 procure un contact externe à la thermistance 320. Un contact négatif 324 comporte un contact de charge 325 qui permet la charge de la batterie lorsqu'un courant est appliqué à la borne négative de la batterie 302. La position du contact de charge 325 va être décrite plus en détails en référence aux figures restantes. De plus, un contact positif 326 procure une connexion externe au contact positif de la batterie d'alimentation. Pour une batterie intelligente, un microprocesseur 330 ou un autre dispositif permettant de mémoriser des informations peut être inclus. De même, une résistance 332 ou un autre composant discret permettant d'identifier le type de batterie peut également être inclus. Enfin, les éléments et les composants sont regroupés dans la batterie d'alimentation 104, la structure de support 340 possédant une plaque de contact 341 procurant une connexion externe à la batterie d'alimentation. En particulier, un évidement 342 est conçu pour loger le contact positif 326 et un évidement séparé 344 est conçu pour loger le contact négatif 324. Enfin, un évidement de thermistance 346 est conçu pour loger le contact de thermistance 322. Un deuxième élément de support 348 comporte une partie d'extrémité 350 présentant les évidements 352 et 354. Les évidements 352 et 354 peuvent être de tailles différentes et sont conçus pour loger les extrémités des ressorts 106 et 108, respectivement. Les évidements de tailles différentes permettent à un utilisateur de déterminer l'orientation appropriée d'une batterie. Bien que la structure de la figure 3-1 fournisse un mode de réalisation servant d'exemple de la structure de batterie, n'importe quelle structure de batterie peut être employée, y compris un nombre ou une configuration quelconque d'éléments de pile ou autre éléments. La figure 3-2 est un schéma de circuits qui représente la connexion électrique de la batterie 3-1. De préférence, un polycommutateur 316 est couplé entre les éléments 302/304 et les éléments 306/308. De plus, un fusible thermique 318 est de préférence couplé au contact positif. Une thermistance 320 est couplée au contact négatif 324. Un contact de charge séparé 325 est également fourni, tel que cela sera décrit plus en détails par la suite. Une EEPROM 330 ou un autre dispositif de mémoire est également couplé au contact positif. Enfin, une résistance 332 permet d'identifier le type de batterie. Bien que le circuit servant d'exemple de la figure 3-2 fournisse une configuration de plusieurs éléments, d'autres circuits mettant en oeuvre un ou plusieurs éléments représentés peuvent être employés. En référence à la figure 4, la figure 4-1 représente une disposition de contacts de batterie 105 pour la batterie d'alimentation 104. En particulier, une plaque de contact intégrant la disposition de contacts de batterie 105 est en général conçue pour encapsuler les éléments, tels que les éléments cylindriques classiques. Pour un bloc ayant un élément unique en coupe, la plaque de contact est en général circulaire pour les éléments cylindriques, alors qu'une batterie d'alimentation ayant deux éléments en coupe présente une plaque de contact généralement ovale. La disposition de contacts comporte de préférence un contact négatif 402, un contact positif 404 et d'autres contacts. Tel que représenté sur la figure 4-1, un contact de thermistance 406 et un contact de charge 408 sont intégrés dans la batterie d'alimentation. Le contact de charge 408 est de préférence situé dans une région 410 définissant un "coin" ou bride au moins partiellement à l'extérieur de la région occupée par les éléments. Bien que le contact de thermistance 406 et le contact de charge 408 soient représentés sur la figure 4-1, le contact de thermistance est facultatif et peut être retiré ou remplacé par un contact différent. Selon une autre solution, le contact de charge peut être positionné à la place du contact de thermistance, ou en un autre point, au moins partiellement à l'extérieur de la région occupée par les éléments en dessous de la plaque de contact, ce qui élimine le besoin d'une région quelconque 410. Bien que le contact de charge soit représenté dans la région inférieure gauche de la disposition de contacts de batterie 105, le contact de charge peut être l'une quelconque des brides de la disposition de contacts. De plus, un contact supplémentaire, opposé au contact 406, peut être intégré dans le mode de réalisation de la figure 4-1. La figure 4-2 représente la disposition de contacts de dispositif 103 du dispositif de communication sans fil en coupe transversale prise sur la section A-A de la figure 1. En particulier, une borne de contact négatif 422 correspondant, une borne de contact positif 424, une borne de contact de thermistance 426 et une borne de commande de charge 428 sont concues pour se coupler aux contacts correspondants de la batterie d'alimentation 104. La figure 5 représente un autre mode de réalisation de la disposition de contacts de batterie 105. En particulier, deux brides sont prévues pour assurer un contact supplémentaire dans une région située à l'extérieur de la région des éléments de la batterie d'alimentation. En particulier, outre les contacts 406 et 408 de la figure 1, un contact 502 peut être positionné dans la région 503 au moins partiellement à l'extérieur des éléments standards. De plus, un contact 504 est représenté à l'opposé du contact 406. Par conséquent, les quatre contacts supplémentaires peuvent être employés dans le mode de réalisation de la figure 5-1. Bien que quatre contacts supplémentaires soient représentés, une combinaison quelconque des contacts supplémentaires peut être appliquée. De même, la fonctionnalité des contacts supplémentaires choisis peut être modifiée. Parmi les utilisations possibles des contacts, on peut citer une thermistance, un type d'identification de batterie, un accès à une batterie intelligente ou toute autre utilisation. Tel que représenté sur la figure 5-2, des bornes de contacts supplémentaires 522, 524 et 526 correspondant respectivement aux contacts 502, 504 et 406 sont représentés. La disposition particulière des contacts et des bornes de contacts correspondantes n'est qu'une question de choix de configuration et peut être choisie en fonction d'un certain nombre de facteurs, y compris la position des bornes sur la carte à circuits imprimés ou la compatibilité avec les produits ou les normes apparentés. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de la disposition de contacts. Sur la figure 6-1, la disposition de contacts de batterie 105 intègre deux brides qui sont placées en diagonale l'une par rapport à l'autre. La disposition de la figure 6-1 assure également quatre contacts supplémentaires à l'extérieur de la zone de contact classique. Dans le mode de réalisation de la figure 6-1, le contact 602 dans la région 604 remplace le contact 502 de la figure -1. De plus, comme on peut le voir sur la figure 6-2, la borne de contact 622 est intégrée dans la disposition de contacts du dispositif de communication sans fil à la place de la borne de contact 502 de la figure 5-2. Bien que les brides aient été ajoutées dans les sections inférieure gauche et supérieure droite de la plaque de contact, tel que représenté, les coins pourraient être ajoutés en haut à gauche et en bas à droite. La figure 7-1 représente un autre mode de réalisation de la présente invention. En particulier, trois brides sont utilisées pour définir les régions situées à l'extérieur de la zone de l'élément standard, ce qui ne laisse qu'une région arrondie. Outre les coins de la figure 6-1, un contact 702 d'une région 704 est inclus et fournit cinq contacts, tel que représenté. Une borne de contact supplémentaire 722 qui correspond au contact 702 est représentée sur la figure 7-2. L'un quelconque des quatre coins peut être choisi comme étant la région arrondie. Enfin, une disposition de contacts intégrant quatre brides est représentée sur la figure 8. Selon le mode de réalisation de la figure 8, un contact supplémentaire 802 est placé dans la région 804, en plus des contacts représentés sur la figure 7-1. La disposition de contacts de la figure 8 permet la présence de six contacts à l'extérieur de la région de contact standard des éléments. Tel que représenté sur la figure 8-2, les contacts 822 et 828 sont prévus pour s'apparier avec les contacts 802 et 408, tel que représenté. Selon la présente invention, la disposition de contacts des batteries et les bornes de contacts correspondantes d'un dispositif électronique tel qu'un dispositif de communication sans fil peut permettre la charge sélective d'une batterie. En particulier, en plaçant un contact de charge dans une région située à l'extérieur de la région occupée normalement par les éléments classiques, tels que les éléments AA cylindriques, la borne de charge du dispositif de communication sans fil n'établira de contact avec et ne chargera qu'une batterie conçue pour être chargée. Le fait de placer le contact dans une région située à l'extérieur de la région occupée normalement par les éléments classiques peut créer une forme ou une configuration distinctives de la batterie d'alimentation qui permet l'insertion appropriée (ou empêche l'insertion incorrecte) de la batterie d'alimentation dans un évidement du dispositif électronique. En incluant des régions ou des coins multiples, d'autres positions peuvent être formées pour les contacts. En particulier, deux régions permettront la présence d'au moins quatre contacts supplémentaires, trois régions permettront la présence d'au moins cinq contacts supplémentaires et quatre régions permettront la présence d'au moins six contacts supplémentaires. La position des bornes dans les régions particulières peut être choisie, de façon sélective, de façon à assurer l'entretien de la batterie ou le transfert d'informations, en fonction du type de batterie et de la fonctionnalité du dispositif électronique. Par exemple, le dispositif électronique peut être conçu pour présenter trois contacts de charge, chaque contact fournissant un plan de charge différent. Par conséquent, une batterie particulière ayant un contact de charge situé dans une région particulière ne serait chargé que par la borne de contact de charge correspondante de la batterie. Par conséquent, la batterie sera chargée correctement par le dispositif électronique. Selon une autre solution, les contacts supplémentaires peuvent être utilisés pour identifier le type de batterie ou pour fournir des informations provenant des mémoires situées dans la batterie. Bien que l'invention ait été décrite et illustrée dans la description suivante et les dessins, on comprendra que cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple et que de nombreux changements et modifications pourront être apportés par les spécialistes de la technique sans toutefois s'1éloigner de l'esprit et de la portée de l'invention. Bien que la présente invention s'applique en particulier à des radiotéléphones cellulaires portables, l'invention peut s'appliquer à n'importe quel dispositif portable, y compris les dispositifs d'appel de personnes, les5 agendas électroniques ou les ordinateurs. L'invention ne doit être limitée que par les revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Disposition de contacts pour un dispositif de puissance comprenant au moins un élément, ladite disposition de contacts étant caractérisée par: un contact positif (404) couplé à un noeud positif d'au moins un élément; un contact négatif (402) couplé à un noeud négatif dudit au moins un élément; et un contact auxiliaire (408) situé au moins partiellement à l'extérieur d'une zone occupée par ledit au moins un élément. 2. Disposition de contacts selon la revendication 1, dans laquelle ledit contact auxiliaire est caractérisé par un contact de charge. 3. Disposition de contacts selon la revendication 1, caractérisée en outre par une plaque de contact (341). 4. Disposition de contacts selon la revendication 3, dans laquelle ladite plaque de contact est caractérisée par une bride (410) permettant de loger ledit contact auxiliaire. 5. Disposition de contacts pour un dispositif de puissance comprenant au moins un élément, ladite disposition de contacts étant caractérisée par: un boîtier (356) encapsulant ledit au moins un élément; un contact positif (404) couplé à un noeud positif dudit au moins un élément; un contact négatif (410) couplé à un noeud négatif dudit au moins un élément; et un contact de charge (408) associé audit boîtier et situé au moins partiellement à l'extérieur d'une zone occupée par ledit au moins un élément. 6. Disposition de contacts caractérisée par: un évidement (102) conçu pour loger au moins un élément; une borne de contact positive (424) placée dans ledit évidement et conçue pour être couplée à un contact positif dudit au moins un élément; une borne de contact négative (422) placée dans ledit évidement et conçue pour être couplée à un contact négatif dudit au moins un élément; et une borne de contact auxiliaire (428) placée dans une zone située au moins partiellement à l'extérieur de la zone occupée par ledit au moins un élément. 7. Disposition de contacts selon la revendication 6, dans laquelle ladite borne de contact auxiliaire est caractérisée par un contact de charge. 8. Disposition de contacts selon la revendication 6, dans laquelle ledit évidement est caractérisé par un évidement conçu pour loger une pluralité d'éléments. 9. Disposition de contacts selon la revendication 8, dans laquelle ladite borne de contact auxiliaire est caractérisée par une borne de contact située dans la zone occupée par ladite pluralité d'éléments. 10. Disposition de contacts selon la revendication 6, dans laquelle ladite borne de contact auxiliaire est caractérisée par une borne de contact conçue pour être couplée à une bride (410) d'une batterie d'alimentation.