Brevet FR2750541A1 — publié le 19980102

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un chargeur de batterie destiné à éviter des détériorations provenant d'un effet de mémoire. Plus précisément, la présente invention consiste en un chargeur destiné à augmenter la durée de vie d'une bat- terie rechargeable en évitant une diminution de la capacité de charge résultant de l'effet de mémoire. 2. Description de la technique concernée Des dispositifs tels qu'un téléphone mobile, un radiotéléphone, et un dispositif d'appel radio, utilisent ha- bituellement des batteries rechargeables comme source d'éner- gie électrique. Etant donné que l'utilité de tels produits dépend des durées pendant lesquelles on peut les faire fonc- tionner en mode de conversation et en mode d'attente, plus le temps entre recharges de leurs batteries est long, meilleure est leur qualité. L'effet de mémoire est l'un des facteurs réduisant la durée de batteries rechargeables. Dans le cas ou la batterie rechargeable n'est pas complètement déchargée avant d'être rechargée, cette batterie mémorise la différence entre les tensions de charge et de décharge, et il se produit une réaction chimique qui limite la capacité. Ainsi, la bat- terie a une capacité inférieure à sa capacité d'origine. Ce phénomène est appelé l'effet de mémoire. Il y a d'autres causes qui diminuent la capacité des batteries rechargeables, comme par exemple une charge trop forte, une décharge trop forte, et une augmentation du nombre de cycles. 30 La figure 1 est un schéma de circuit d'un char- geur de batterie conventionnel. Comme représenté à la figure 1, un adaptateur 112, qui fournit de l'énergie électrique, convertit le courant alternatif (AC) en courant continu (DC) et l'envoie au noeud Nl. Une alimentation de puissance à cou-35 rant constant 114, qui est branchée au noeud Nl, reçoit le courant continu et fournit un courant constant pour effectuer une charge à courant constant. La batterie rechargeable 118 est débranchée d'un dispositif électrique portatif. Un cir- cuit d'induction de décharge complète 116, qui est branché à un noeud N2 entre l'alimentation de puissance à courant cons- tant 114, et la batterie rechargeable 118, est constitué d'une résistance 10 et d'un commutateur 12 branchés en série. Un afficheur de charge 120, qui est branché au noeud Ni et au pôle négatif d'une batterie rechargeable 118, est constitué d'une résistance 2, d'une diode électroluminescente (LED) 4 et d'un transistor 6, tous branchés en série. En se référant à la configuration ci-dessus, on décrira ci-après l'art antérieur en détail. Une fois qu'une batterie rechargeable 118 devant être chargée a été placée dans le chargeur de batterie, un courant constant provenant de l'alimentation de puissance à courant constant 114 est appliqué à la batterie rechargeable 118. Lorsque la batterie rechargeable 118 est placée dans le chargeur, une tension est appliquée à l'électrode de base du transistor 6. Cela est dû au fait que la batterie 118 n'est pas complètement déchargée et présente une tension servant à démarrer le transistor 6. Par suite, le transistor 6 et la LED 4 sont mis en marche. La lumière produite par la diode électroluminescente LED 4 permet à l'utilisateur de savoir que la batterie est en cours de charge. Lorsque l'utilisateur détermine qu'une décharge complète est nécessaire, celui-ci/celle-ci ferme le commuta- teur 12. Ainsi, la batterie rechargeable 118 est complètement déchargée par l'intermédiaire du noeud N2. Cette décharge complète évite l'effet de mémoire, de sorte que la capacité de la batterie peut être augmentée. Lorsque l'utilisateur ou- vre le commutateur 12 après la fin de la décharge complète, le courant constant de l'alimentation de puissance à courant constant 114 est appliqué à la batterie rechargeable 118 par l'intermédiaire de la résistance de charge 8, et une charge commence. Pour éviter des réductions de capacité produites par l'effet de mémoire sur la batterie rechargeable 118, une charge complète et une décharge complète doivent se produire. Dans l'art antérieur, la batterie est déchargée de force en utilisant le commutateur mécanique 12. L'utilisateur doit fermer ou ouvrir manuellement le commutateur, en tenant comp- te d'un point de décharge et d'une période de temps. Dans l'art antérieur, une décharge trop forte peut donc se produire, et cela diminue la stabilité électri- que. Il y a également l'inconvénient que l'utilisateur doit mettre en marche/arrêt manuellement le commutateur de dé- charge pour effectuer des opérations de décharge et de charge. RESUME DE L'INVENTION10 La présente invention a pour but de créer un chargeur de batterie destiné à éviter l'effet de mémoire, ce chargeur vérifiant une tension de batterie et la comparant à une tension de référence prédéterminée de manière à éviter une décharge trop forte. Un autre but de la présente invention est de créer un chargeur de batterie destiné à éviter l'effet de mé- moire, ce chargeur vérifiant la tension de batterie et la comparant à une tension de référence prédéterminée, de ma- nière à commuter automatiquement d'une opération de décharge à une opération de charge. A cet effet, l'invention concerne un chargeur de batterie destiné à éviter un effet de mémoire, caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de commutation comportant une première tension de référence et une seconde tension de réfé- rence. La seconde tension de référence est inférieure à la première tension de référence. Le circuit de commutation dé- charge automatiquement la batterie lorsque la tension aux bornes de la batterie est comprise entre la première tension de référence et la seconde tension de référence, et charge la batterie après que la tension aux bornes de la batterie ait atteint la seconde tension de référence. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion: - la première tension de référence est le niveau le plus éle- vé d'une décharge complète, et la seconde tension de réfé- rence est le niveau le plus bas de la décharge complète. - le chargeur comprend: * une batterie connectée à un noeud de sortie et chargée par le courant continu; * un circuit de protection contre une décharge trop forte, avec la première tension de référence et la seconde tension de référence, la seconde tension de référence étant infé- rieure à la première tension de référence, de manière à gé- nérer un signal de commutation de décharge lorsque la tension du noeud de sortie est comprise entre la première tension de référence et la seconde tension de référence, et à générer un signal de commutation de charge lorsque le ni- veau de tension du noeud de sortie atteint la seconde ten- sion de référence, quand la batterie est placée dans le chargeur de batterie; * un premier circuit de commutation connecté au circuit de protection contre une décharge trop forte, de manière à former des circuits suivant le signal de commutation de charge, et à fournir du courant continu au noeud de sor- tie; et * un circuit d'induction de décharge complète entre le cir- cuit de protection contre une décharge trop forte, et le noeud de sortie, ce circuit d'induction comportant un se- cond circuit de commutation pour créer un circuit de dé- charge suivant le signal de commutation de décharge, et pour décharger complètement la batterie à travers le noeud de sortie, - le circuit de protection contre une décharge trop forte, comprend: * un troisième circuit de commutation qui est fermé suivant le signal de commutation de charge; * un second comparateur ayant la seconde tension de réfé- rence, de manière à générer un second signal de comparaison actif lorsque la tension du noeud de sortie est la seconde tension de référence; et un premier comparateur ayant la première tension de réfé- rence, de manière à générer le signal de commutation de dé- charge lorsque le niveau initial du noeud de sortie est inférieur à la première tension de référence, et à générer le signal de commutation de charge après que la première tension de référence soit mise à la masse lorsque le troi- sième circuit de commutation est allumé. - le chargeur comprend en outre: - une alimentation de puissance à courant constant pour con- vertir le courant continu en un courant constant, et pour fournir ce courant constant au premier circuit de commuta- tion, - une alimentation de puissance à courant constant pour con- vertir le courant continu en un courant constant, et pour fournir ce courant constant au premier circuit de commuta- tion, - un afficheur de charge pour indiquer comment progresse un état de charge suivant le courant continu et la puissance électrique de la batterie, - un afficheur de charge pour indiquer comment progresse un état de charge suivant le courant continu et la puissance électrique de la batterie, - la première tension de référence est le niveau de décharge complète le plus élevé de la batterie, et la seconde ten- sion de référence est le niveau de décharge complète le plus bas, - la première tension de référence est le niveau de décharge complète le plus élevé de la batterie, et la seconde ten- sion de référence est le niveau de décharge complète le plus bas. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- présentés sur les dessins annexés dans lesquels les mêmes ré- férences désignent les composants identiques ou analogues, et dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de circuit d'un chargeur de bat- terie conventionnel; et - la figure 2 est un schéma de circuit du chargeur de batte- rie selon un mode de réalisation préférentiel de la pré- sente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERENTIEL Dans toutes la description qui suit, on donne des références numériques cohérentes aux composants, même lorsque ces composants sont représentés dans des figures différentes. A la figure 2, un adaptateur 112 convertit le courant alternatif (AC) en courant continu (DC) et l'applique au noeud Nl. Une alimentation de puissance à courant constant 114, connectée au noeud Ni, reçoit le courant continu et pro- duit ensuite un courant constant. Le premier commutateur 32, qui est constitué d'un transistor NPN, est fermé par un si- gnal de commutation de charge de tension "HAUTE" transmis par la ligne 36, et coupé par un signal de commutation de dé- charge de tension "BASSE" transmis par la ligne 36, de ma- nière à établir ou couper un circuit de charge dont la charge est effectuée par l'alimentation de puissance à courant cons- tant 114. Le transistor NPN 32 connecte la puissance à cou- rant constant au noeud de sortie N2. Le circuit d'induction de décharge complète 220 consiste en une résistance 28 pour réguler la décharge, et un transistor PNP 30. Le transistor PNP 30 est coupé lorsque la tension de la ligne 36 correspond au signal de commutation de charge " HAUT ", et allumé lors- que la tension de la ligne 36 correspond au signal de commu- tation de décharge " BAS ". Le circuit d'induction de décharge complète 220 produit une décharge complète. Le circuit de protection 222 contre une décharge trop forte est constitué par un premier comparateur 24, un second comparateur 26 et un transistor NPN 34. La borne posi- tive du premier comparateur 24 est connectée au noeud de sor- tie N2, et sa borne négative est connectée à la première tension de référence Vrefl. La borne positive et la borne né- gative du second comparateur 26 sont connectées respective- ment au noeud de sortie N2 et à la seconde tension de référence Vref2. Lorsque le niveau de tension de la borne po- sitive est plus élevé que celui de la borne négative, le pre- mier comparateur 24 génère le signal de commutation de charge " HAUT ". Lorsque le niveau de la borne positive est infé- rieur à celui de la borne négative, le premier comparateur 24 génère le signal de commutation de décharge " BAS ". Le se- cond comparateur 26 génère un second signal de comparaison inactif de tension " HAUTE " lorsque la tension de sa borne positive est plus élevée que celle de sa borne négative. Le second comparateur 26 génère un second signal de comparaison actif de tension " BASSE " lorsque la tension de sa borne po- sitive est inférieure à celle de sa borne négative. Le transistor NPN 34 est allumé par le signal de commutation de charge " HAUT ". Lorsque le transistor NPN 34 est allumé, un circuit est fermé entre son collecteur et son émetteur, de sorte que la première tension de référence Vrefl est court-circuitée par le chemin de passage de courant ainsi formé. Par suite, la borne négative du premier comparateur 24 est mise à la masse et sa tension de sortie devient la ten- sion " HAUTE ". A chaque fois que le transistor NPN 34 est allumé, le premier comparateur 24 génère la tension " HAUTE ". La première tension de référence Vrefl est la ten- sion la plus élevée de la décharge complète. La seconde ten- sion de référence Vref2 est la tension la plus basse de la décharge complète. Des tensions inférieures à la seconde ten- sion de référence Vref2 sont des tensions de décharge trop forte. La batterie rechargeable 118 est chargée par la tension du noeud de sortie N2, et déchargée de force lorsque le circuit d'induction de décharge complète 220 est allumé. L'afficheur de décharge 120 est constitué de la résistance 2, de la diode électroluminescente (LED) 4 et du transistor NPN 6. Lorsque la batterie rechargeable 118 n'est pas complètement déchargée, le transistor NPN 6 est allumé et la LED 4 émet de la lumière. En ce qui concerne la configuration de la figure 2, on décrira ci-après en détail les opérations du mode de réalisation préférentiel. On décrira tout d'abord le cas o le niveau de tension de la batterie rechargeable est plus élevé que la tension de décharge complète. Comme la batterie est chargée à plus de 50 %, la décharge forcée n'est pas nécessaire et l'on met en oeuvre un mode de charge. Comme la tension du noeud de sortie N2 est plus élevée que la seconde tension de référence Vref2, le se- cond comparateur 26 génère la tension " HAUTE ". La tension " HAUTE " du second comparateur 26 n'influence pas le fonc- tionnement du premier comparateur 24. Le premier comparateur 24 génère la tension " HAUTE ". Par suite, le transistor PNP est coupé, le transistor NPN 32 est allumé et le transis- tor NPN 34 est allumé, par la tension " HAUTE " de la ligne 36. Le courant fourni par l'alimentation de puissance à cou- rant constant 114 est appliqué au noeud de sortie N2 par l'intermédiaire du transistor NPN 32 qui est allumé. Par suite, le courant du noeud de sortie N2 est appliqué à la batterie rechargeable 118. On décrira ci-après l'autre cas o la tension de la batterie rechargeable est inférieure à la première tension de référence Vrefl. Dans ce cas, la batterie doit être déchargée de force pour diminuer l'influence de l'effet de mémoire en la déchargeant complètement. Le premier comparateur 24 produit une tension " BASSE " correspondant à la tension du noeud de sortie N2 qui est inférieure à la première tension de réfé- rence Vrefl. Le second comparateur 26 produit une tension " HAUTE " correspondant à la tension du noeud de sortie N2 qui est supérieure à la seconde tension de référence Vref2. Le transistor PNP 30 est alors allumé, le transistor NPN 32 est coupé et le transistor NPN 34 est coupé, ce qui corres- pond à la tension " BASSE " de la ligne 36. Le courant du noeud de sortie N2 est mis à la masse par l'intermédiaire du transistor PNP 30 lorsqu'il est allumé. Par suite, la batte- rie rechargeable 118 est déchargée jusqu'à ce que la tension du noeud de sortie N2 atteigne la valeur de la seconde ten- sion de référence Vref2. Lorsque la tension du noeud de sor- tie N2 dévient inférieure à la seconde tension de référence Vref2, le second comparateur 26 produit une tension " BASSE ". La borne négative du premier comparateur 24 passe à la tension " BASSE ", ce qui correspond à la tension " BASSE " du second comparateur 26, de sorte que le premier comparateur 24 convertit la tension " BASSE " en la tension " HAUTE " à fournir en sortie. Le transistor PNP 30 est coupé par la tension " HAUTE " de la ligne 36, tandis que les tran- sistors NPN 32 et 34 sont allumés. Le courant provenant de l'alimentation de puissance à courant constant 114 est appli- qué au noeud de sortie N2 par l'intermédiaire du transistor NPN 32 qui est allumé. Le courant apparaissant au noeud de sortie N2 est appliqué à la batterie rechargeable 118. La borne négative du premier comparateur 24 est mise à la masse lorsque le transistor NPN 34 est allumé, et sa borne de sortie passe à la tension " HAUTE ". La tension " HAUTE " est appliquée à la borne de base du transistor 30 qui est connectée à la ligne 36. Par suite, même si la ten- sion de la batterie rechargeable 118 est comprise entre la première tension de référence Vrefl et la seconde tension de référence Vref2, la batterie rechargeable 118 est chargée par le courant du noeud de sortie N2. Comme décrit ci-dessus, le chargeur de batterie de la présente invention décharge automatiquement une batte- rie et convertit son mode de fonctionnement pour passer d'un mode de décharge à un mode de charge, sans décharger trop fortement la batterie, ce qui évite les détériorations prove- nant de l'effet de mémoire et d'une décharge trop forte, en améliorant ainsi la durée de vie de la batterie. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Chargeur de batterie destiné à éviter des détériorations provenant d'un effet de mémoire, caractérisé en ce qu' il comprend un circuit de commutation avec une première ten- sion de référence (Vrefl) et une seconde tension de référence (Vref2), la seconde tension de référence étant inférieure à la première tension de référence, de manière à décharger de force une batterie (118) lorsque la tension de la batterie est comprise entre la première tension de référence et la se- conde tension de référence, et à charger la batterie après que la tension de la batterie ait atteint la seconde tension de référence (Vref2). 2 ) Chargeur de batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première tension de référence (Vrefl) est le niveau le plus élevé d'une décharge complète, et la seconde tension de référence (Vref2) est le niveau le plus bas de la décharge complète. 3 ) Chargeur de batterie qui convertit du courant alternatif en courant continu et évite des détériorations dues à l'effet de mémoire, caractérisé en ce qu' il comprend: * une batterie (118) connectée à un noeud de sortie (N2) et chargée par le courant continu; * un circuit de protection (222) contre une décharge trop forte, avec la première tension de référence et la seconde tension de référence, la seconde tension de référence (Vref2) étant inférieure à la première tension de référence (Vref 1), de manière à générer un signal de commutation de décharge lorsque la tension du noeud de sortie (N2) est comprise entre la première tension de référence et la se- conde tension de référence, et à générer un signal de com- mutation de charge lorsque le niveau de tension du noeud de i] sortie (N2) atteint la seconde tension de référence, quand la batterie (118) est placée dans le chargeur de batterie; * un premier circuit de commutation connecté au circuit de protection (222) contre une décharge trop forte, de manière à former des circuits suivant le signal de commutation de charge, et à fournir du courant continu au noeud de sortie (N2); et * un circuit d'induction de décharge complète (220) entre le circuit de protection (222) contre une décharge trop forte, et le noeud de sortie (N2), ce circuit d'induction (220) comportant un second circuit de commutation pour créer un circuit de décharge suivant le signal de commutation de dé- charge, et pour décharger complètement la batterie à tra- vers le noeud de sortie (N2). 4 ) Chargeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de protection (222) contre une décharge trop forte, comprend: a un troisième circuit de commutation qui est fermé suivant le signal de commutation de charge; * un second comparateur (26) ayant la seconde tension de ré- férence, de manière à générer un second signal de comparai- son actif lorsque la tension du noeud de sortie (N2) est la seconde tension de référence (Vref2); et * un premier comparateur (24) ayant la première tension de référence, de manière à générer le signal de commutation de décharge lorsque le niveau initial du noeud de sortie (N2) est inférieur à la première tension de référence, et à gé- nérer le signal de commutation de charge après que la pre- mière tension de référence (Vrefl) soit mise à la masse lorsque le troisième circuit de commutation est allumé. ) Chargeur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' il comprend en outre une alimentation de puissance à courant constant (114) pour convertir le courant continu en un cou- rant constant, et pour fournir ce courant constant au premier circuit de commutation. 6 ) Chargeur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' il comprend en outre une alimentation de puissance à courant constant (114) pour convertir le courant continu en un cou- rant constant, et pour fournir ce courant constant au premier circuit de commutation. 7 ) Chargeur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' il comprend en outre un afficheur de charge (120) pour indi- quer comment progresse un état de charge suivant le courant continu et la puissance électrique de la batterie (118). 8 ) Chargeur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' il comprend en outre un afficheur de charge (120) pour indi- quer comment progresse un état de charge suivant le courant continu et la puissance électrique de la batterie (118). 9 ) Chargeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première tension de référence (Vrefl) est le niveau de dé- charge complète le plus élevé de la batterie, et la seconde tension de référence (Vref2) est le niveau de décharge com- plète le plus bas. 10 ) Chargeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première tension de référence est le niveau de décharge complète le plus élevé de la batterie, et la seconde tension de référence est le niveau de décharge complète le plus bas.