Brevet FR2858485A1 — publié le 20050204

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour charger une batterie ou plus simplement un chargeur de batterie. Ce dispositif a notamment pour but de charger des batteries dont la charge est comman5 dée en tension comme par exemple les batteries à ions de lithium ou les batteries au plomb. Exposé et avantage de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour charger une batterie du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un premier 10 transistor est traversé par le courant de charge de la batterie reliée au dispositif et l'entrée de commande du premier transistor est reliée à une source de courant qui règle le courant de commande du premier transistor pour couper le premier transistor et couper ainsi le passage du courant de charge lorsqu'on atteint la tension de charge maximale prédéfinie de la 15 batterie. Ce circuit est un circuit de charge réalisable avec très peu de composants qui de plus sont économiques. On simplifie fortement le circuit si l'entrée de commande du premier transistor est reliée à une diode Zener dont la tension Zener sera 20 dépassée et ainsi le courant de commande n'arrivera plus à l'entrée de commande du premier transistor mais passera de la source de courant à travers la diode Zener dès que la tension de charge de la batterie, tension appliquée au premier transistor, dépasse sa valeur maximale prédéfinie. Il est avantageux de raccorder sur le premier transistor un 25 second transistor qui, après coupure du premier transistor, maintient l'entrée de commande du premier transistor à un potentiel inférieur au potentiel de la tension de charge de la batterie raccordée au premier transistor. Ainsi, en aucun cas, après la coupure du courant de charge, le premier transistor ne risque d'être traversé même par un courant de 30 charge très faible arrivant dans la batterie. Lors du branchement de l'opération de charge il peut arriver que l'on a un courant de charge très intense qui traverse le second transistor et risquerait ainsi de couper l'opération de charge. Pour éviter cet inconvénient, l'entrée de commande du second transistor est reliée à un 35 élément R/C qui retarde le branchement du second transistor. La source de courant est formée de moyens réduits si le chemin du courant de charge comporte plusieurs diodes en série et si la source de courant prend la tension aux bornes des diodes. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un chargeur de batterie représenté par son schéma dans l'unique figure annexée. Description du mode de réalisation Le circuit d'un chargeur de batterie représenté dans le dessin comprend deux bornes d'entrée 1, 2, reliées à un réseau non représenté et deux bornes de sortie 3, 4, raccordées à la batterie B à charger. La batterie B que l'on veut charger est par exemple une batterie à ions de i0 lithium. La borne 3 correspond au pôle positif de la batterie B et la borne 4 correspond à la masse. Entre la borne d'entrée 1 et la borne de sortie 3 on a branché en série plusieurs diodes D1, D2, D3 ainsi qu'un premier transistor T1. Le chemin collecteur/émetteur du premier transistor Tl fait partie du chemin du courant de charge de la batterie B. La seconde borne 15 d'entrée 2 et la seconde borne de sortie 4 sont toutes deux reliées à la masse. Le montage en série des diodes Dl, D2, D3 crée une chute de tension dans le chemin de passage du courant de charge alimenté par la source de courant. A la place des diodes on peut également utiliser des 20 résistances. Toutefois, les diodes ont l'avantage d'avoir une tension de diode toujours constante indépendante du courant de charge. Cela n'est pas le cas des résistances ohmiques habituelles. De plus, pour un fort courant de charge les résistances chauffent. La source de courant comprend deux transistors T3, T4. La 25 base du transistor T3 est reliée au collecteur du transistor T4 et la base du transistor T4 est reliée à l'émetteur du transistor T3. L'émetteur du transistor T4 est relié à l'entrée de commande (base) du premier transistor Tl. En outre, le collecteur du transistor T3 et sa base sont reliés par une résistance Rl à la borne d'entrée 1. L'émetteur du transistor T3 et la base 30 du transistor T4 sont reliés par une résistance R2 à l'entrée de commande du transistor T1. Une diode D4 branchée entre la borne d'entrée 1 et le collecteur du transistor T3 sert de façon connue de détrompeur de polarité. La source de courant formée des deux transistors T3, T4 et des deux résistances Ri, R2 représente le courant de commande fourni comme in35 diqué ci-après à l'entrée de commande du premier transistor T1 de façon que lorsqu'on atteint une première tension de charge maximale prédéfinie sur la batterie D, le transistor se bloque et coupe ainsi le passage du courant de charge de la borne d'entrée 1 vers la borne de sortie 3. Une diode Zener ZD, placée entre l'entrée de commande du premier transistor Tl et la masse, coopère avec la source de courant décrite cidessus pour que le premier transistor, lorsqu'on atteint une tension de charge maximale prédéfinie dans la batterie, s'ouvre et coupe ainsi 5 le passage du courant de charge. Aussi longtemps que la tension de batterie sur la borne de sortie 3, c'est-à-dire la tension base-émetteur UBE1 du premier transistor T1 est inférieure à la tension Zener de la diode Zener ZD, le courant de commande fourni par la source de courant arrive pratiquement intégralement sur l'entrée de commande (base) du premier tran10 sistor Tl et maintient celui-ci à l'état conducteur. Seulement une faible fraction du courant de commande traverse une résistance R3 branchée en parallèle sur la diode Zener ZD et passe à la masse. Dès que la tension de charge de la batterie B sur la borne 3, c'est-à-dire la tension baseémetteur UBE1 du premier transistor Tl atteint une valeur correspondant 15 à la tension de Zener de la diode Zener ZD, que la plus grande partie du courant de commande fournie par la source de courant traverse la diode Zener ZD pour aller à la masse. Cela signifie que le courant de commande du premier transistor Tl diminue à un niveau tel qu'il n'est plus suffisant pour maintenir fermé le premier transistor T1. Ce premier transistor Tl 20 s'ouvre alors et coupe le courant de charge vers la batterie B. Pour s'assurer que lorsqu'on atteint la tension de charge maximale prédéterminée de la batterie B, le transistor Tl ne se ferme plus et ne fournit plus de courant de charge à la batterie B, on a raccordé le collecteur du premier transistor Tl par l'intermédiaire d'un élément R/C 25 formé de la résistance R4 et de la capacité C à la base d'un second transistor T2 dont l'émetteur est relié à la base du premier transistor Tl et dont le collecteur est relié à la source de courant. Si maintenant, comme décrit ci-dessus, lorsqu'on atteint la tension de charge maximale prédéterminée, le courant de commande sur la base du premier transistor Tl 30 diminue, la tension entre le collecteur et la base du premier transistor Tl augmente. En conséquence, cette tension débloque le second transistor T2 et aussi le transistor T3 de la source de courant. La source de courant coupe ainsi le courant de commande du premier transistor Tl. De plus, le second transistor T2 formant un diviseur de tension avec les résistances 35 R1 et R3 définit le potentiel appliqué à la base du premier transistor T1. Le dimensionnement des résistances Ri, R2 et du transistor T2 est choisi pour que le potentiel appliqué à la base du premier transistor T1 soit significativement inférieur au potentiel positif appliqué à la borne 3 de la batterie B. Le chemin base-émetteur du transistor Tl est ainsi bloqué de façon garantie et aucun courant ne peut plus passer dans la batterie B, chargée. L'élément R/C, R4, C relié à la base du second transistor T2 5 retarde la mise en oeuvre du second transistor T2. Ce retard au branchement du second transistor T2 évite que ce second transistor T2 ne se ferme et coupe ainsi accidentellement la source de courant au cas où lorsqu'on branche le chargeur, il y aurait un courant de charge important. Si la batterie B se compose par exemple d'une seule cellule 10 à ions de lithium dont la tension de coupure se situe à environ 4,1 V, la tension de blocage base-émetteur habituelle égale à -5 V du premier transistor T1 suffit pour l'opération de charge. Dans le cas de deux ou plusieurs cellules de batterie branchées en série il faut soit brancher une diode entre l'émetteur du premier transistor T1 et la batterie B (ce qui 15 n'est pas représenté) ou il faut utiliser un premier transistor T1 ayant une tension de blocage base-émetteur autorisée, plus élevée. Il est avantageux de remplacer la diode Zener ZD par plusieurs diodes Zener branchées en série et ayant des tensions de Zener plus petites car ces diodes Zener ont des coefficients de température né20 gatifs compensant le profil de température de la tension base-émetteur UBE1 du premier transistor Tl et de la diode D4. A la place de la tension de référence pour couper le premier transistor T1 à l'aide de la tension de Zener d'une diode Zener ZD, on peut également réaliser une tension de référence avec d'autres moyens. 25 REVENDICATIONS 10) Dispositif pour charger une batterie, caractérisé en ce qu' un premier transistor (Tl) est traversé par le courant de charge de la bat5 terie (B) reliée au dispositif et l'entrée de commande du premier transistor (Tl) est reliée à une source de courant (T3, T4, R1, R2) qui règle le courant de commande du premier transistor (Tl) pour couper le premier transistor (Tl) et couper ainsi le passage du courant de charge lorsqu'on atteint la tension de charge 10 maximale prédéfinie de la batterie (B). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une diode Zener (ZD) est reliée au courant de commande du premier tran15 sistor (Tl) et dont la tension Zener est dépassée et ainsi le courant de commande de la source de courant (T3, T4, Rl, R2) est pratiquement coupé de l'entrée de commande du premier transistor (Tl) mais passe par la diode Zener (ZD) dès que la tension de charge de la batterie (B) appliquée au premier transistor (Tl) atteint sa valeur maximale prédéfinie. 20 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un second transistor (T2) est relié au premier transistor (T1) et après coupure du premier transistor (T1) ce second transistor maintient l'entrée de 25 commande du premier transistor (T1) à un potentiel inférieur au potentiel de la tension de charge de la batterie (B) reliée au premier transistor (Tl). 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entrée de commande du second transistor (T2) est reliée à un élément R/C (R4, C) qui retarde le branchement du second transistor (T2). 5 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un chemin traversé par le courant de charge comporte plusieurs diodes (Dl1, D2, D3) branchées en série et la tension aux bornes des diodes (Dl, D2, D3) commande la source de courant (T3, T4, Rl, R2).