FR2957461A1

FR2957461A1 - BATTERY SUITABLE FOR PERMITTING RELIABLE INFORMATION ON YOUR STATE TO IMPROVE ITS LIFETIME

Info

Publication number: FR2957461A1
Application number: FR1051713A
Authority: FR
Inventors: Bilal Manai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-16
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: WO2011110761A1; FR2957461B1

Abstract

L'invention concerne une batterie (100), comprenant au moins un composant apte à stocker puis à restituer de l'énergie électrique pour alimenter en énergie un dispositif électrique (170), ladite batterie comprenant une unité centrale de traitement (110) apte à communiquer audit dispositif électrique des informations sur son état, lesdites informations étant obtenues à partir de mesures réalisées au sein de la batterie et analysées par ladite unité centrale de traitement. Le fait d'implanter dans la batterie une unité de traitement, permet de communiquer au dispositif des informations précises et fiables sur son état, si bien que la capacité de la batterie est mieux gérée et la durée de vie de la batterie s'en trouve augmentée.The invention relates to a battery (100), comprising at least one component capable of storing and then restoring electrical energy to supply power to an electrical device (170), said battery comprising a central processing unit (110) capable of communicating to said electrical device information on its state, said information being obtained from measurements made within the battery and analyzed by said central processing unit. Placing a processing unit in the battery enables the device to be provided with accurate and reliable information about its state, so that the battery capacity is better managed and battery life is ensured. increased.

Description

Batterie adaptée pour permettre le recueil d'informations fiables sur son état afin d'améliorer sa durée de vie Battery adapted to allow the collection of reliable information on its state in order to improve its lifespan

La présente invention concerne une batterie de type rechargeable ou non. Les batteries non rechargeables sont encore dénommées batteries primaires et les batteries rechargeables sont encore dénommées batteries secondaires. The present invention relates to a rechargeable battery type or not. Non-rechargeable batteries are still referred to as primary batteries and rechargeable batteries are still referred to as secondary batteries.

L'invention se situe dans le domaine des batteries rechargeables ou non, quelle que soit leur technologie. Il existe actuellement de nombreuses technologies de batteries parmi lesquelles on peut citer par exemple les batteries Pb-acide, les batteries NiCd, NiMH, Li-Ion, etc.... L'invention vise plus particulièrement la gestion des batteries au cours du temps. Ainsi, concernant les batteries primaires, il s'agit par exemple de la gestion de leur protection ou la manière de récuperer l'information sur la quantité d'énergie restante afin d'estimer la durée de vie restante en vue de son remplacement. En ce qui concerne les batteries secondaires, il s'agit essentiellement de la gestion de leur charge en fonction de leur capacité pour optimiser leur utilisation et leur durée de vie, et de manière plus générale la gestion de toutes les informations relatives à l'état de la batterie. Les batteries primaires sont destinées à équiper et alimenter en énergie tout type de dispositif portable tels que par exemple des appareils photo ou des lecteurs MP3 ou des jouets ou des systèmes de sauvegarde utilisés dans le domaine médical ou spatial par exemple. Ce type de batterie intègre en général un circuit électronique de protection qui assure la protection électrique de la batterie contre les courts-circuits, les sous-tensions, les surtensions ou encore contre l'échauffement d'origine électrique. Ce circuit de protection est très important pour permettre à la batterie de fonctionner correctement. D'autres batteries primaires sont destinées à être implantées dans des dispositifs pour lesquels il est très important de connaître la quantité de charge restante dans la batterie afin de mieux connaître la fin de vie de la batterie et estimer le moment où il faudra la remplacer. Typiquement, cette information est importante pour les systèmes de sauvegarde utilisés dans le domaine médical ou spatial par exemple. Dans ce cas, les dispositifs dans lesquels sont insérées les batteries comprennent un circuit électronique traditionnellement appelé circuit de monitoring, ou encore fuel-gauging ou gas-gauging en terminologie anglo-saxonne. Ce circuit électronique permet de mesurer la quantité de charge restante dans la batterie. Le schéma de la figure 1 illustre un exemple, de manière très schématique, d'une batterie primaire 10 connectée à un dispositif électrique 15 quelconque, tel qu'un jouet par exemple. Dans cet exemple, la batterie 10 comprend un circuit électronique de protection 11 connecté aux bornes de la batterie. Lors de l'utilisation de la batterie, des sous-tensions peuvent survenir. Or, si ces tensions sont très en dessous d'une valeur seuil prédéfinie, elles peuvent affecter considérablement la capacité de la batterie. Le circuit de protection 11 permet donc, par le biais d'une mesure continue de la tension aux bornes de la batterie, de la protéger des sous-tensions, en agissant directement sur des commutateurs Cl et C2. Ces commutateurs sont en général matérialisés par des transistors de puissance. De même, des courants d'utilisation trop importants peuvent générer des surchauffes ou des court-circuits. Le circuit de protection mesure donc le courant entrant et sortant dans la batterie à travers la résistance équivalente des commutateurs Cl et C2. Cette mesure permet de déduire le dépassement d'une valeur limite prédéfinie de chute de potentiel à travers les commutateurs Cl et C2. Dans ce cas, le circuit électronique de protection commande les commutateurs Cl et C2 pour ouvrir le chemin de passage du courant et protéger ainsi la batterie. Le dispositif auquel est connectée la batterie 10 et schématisé sur la figure 1 peut par exemple être un jouet pour enfant muni d'un haut-parleur 16 et de boutons 17. Ce dispositif comprend en outre une unité de traitement 14, de type microprocesseur par exemple, et il peut en outre comprendre un circuit électronique 12 dit de monitoring, apte à mesurer la quantité de charge restante pour pouvoir ainsi estimer la durée de vie restante de la batterie avant son remplacement. La mesure de la quantité de charge restante est basée sur une mesure de courant entrant et sortant de la batterie à travers une résistance 13 communément dénommée résistance de sensing. La mesure du courant se fait par rapport à une chute de potentiel à travers cette résistance 13. La mesure brute est ensuite analysée et traitée par le microprocesseur 14 du dispositif électrique 15, lequel délivre ensuite une estimation de la durée de vie restante. Pour l'estimation de la quantité de charge restante, ce circuit électronique de monitoring 12 monopolise donc les ressources du microprocesseur 14 du dispositif électronique 15, lequel ne peut pas fonctionner à plein régime, si bien que le dispositif électrique fonctionne avec des ressources limitées. De plus, la mesure de la quantité de charge restante reste très approximative car elle ne prend pas du tout en compte toutes les résistances parasites de routage et de liaison qui existent entre le dispositif électrique 15 et la batterie 10, ces résistances parasites n'étant pas chiffrables. Par conséquent, la précision de la mesure est très limitée. Ainsi, le microprocesseur 14 du dispositif compare la quantité de charge restante mesurée à une valeur seuil prédéfinie et, lorsque la quantité de charge restante estimée est en deçà de cette valeur seuil, il délivre un message, qui peut être audio et/ou visuel par exemple, selon lequel il est temps de remplacer la batterie. Les informations récoltées sont donc erronées ou trop parcellaires si bien que la durée de vie de la batterie primaire est considérablement réduite par rapport à sa capacité réelle et elle est remplacée bien trop tôt alors qu'elle pourrait encore fonctionner pendant une durée non négligeable. Les batteries secondaires, quant-à-elles, sont destinées à équiper et alimenter en énergie tout type de dispositif portable, tel que par exemple des terminaux, ordinateurs, dispositifs multimédias comme des lecteurs MP3, des livres électroniques, des appareils photos, caméras, des téléphones etc..., mais aussi des véhicules électriques, tels que voitures, moto, bicyclettes par exemple. Les systèmes de gestion actuels de batterie secondaire comprennent plusieurs circuits électroniques principaux assurant les fonctions de charge, de protection, d'identification ou authentification et enfin de monitoring. Le schéma de la figure 2 illustre de manière schématique un système actuel de gestion de batterie secondaire. Les systèmes actuels de gestion de charge des batteries secondaires sont implantés partiellement dans le dispositif 30 fonctionnant avec la batterie et dans la batterie 20 elle-même. En fait, les circuits électroniques de protection 21 et identification ou authentification 23 sont en général implantés dans la batterie 20, tandis que les circuits de monitoring 33 et charge 35 sont habituellement implantés dans le dispositif 30. La charge est la principale fonction de la gestion d'une batterie secondaire. Elle consiste à récupérer l'électricité depuis une source électrique, telle que le secteur, pour la transférer vers la batterie 20 lorsque celle-ci est complètement ou partiellement déchargée par le dispositif 30 qu'elle alimente. La récupération de l'électricité se fait par l'intermédiaire d'un chargeur mural 36 et d'un circuit électronique de charge 35. Ce circuit utilise un algorithme de charge qui doit être spécifique à la technologie de la batterie et commande l'injection, en un temps donné, d'un courant de charge correspondant à sa capacité initiale. The invention lies in the field of rechargeable batteries or not, whatever their technology. There are currently many battery technologies including, for example, Pb-acid batteries, NiCd, NiMH, Li-Ion batteries, etc. The invention is more particularly aimed at managing batteries over time. . Thus, for primary batteries, it is for example the management of their protection or how to retrieve information on the amount of energy remaining to estimate the remaining life for replacement. With regard to the secondary batteries, it is essentially the management of their load according to their capacity to optimize their use and their lifetime, and more generally the management of all the information relating to the state drums. The primary batteries are intended to equip and supply energy to any type of portable device such as for example cameras or MP3 players or toys or backup systems used in the medical or spatial field, for example. This type of battery generally incorporates an electronic protection circuit that provides electrical protection of the battery against short circuits, undervoltage, overvoltages or against electrical heating. This protection circuit is very important to allow the battery to work properly. Other primary batteries are intended to be implanted in devices for which it is very important to know the amount of charge remaining in the battery to better understand the end of life of the battery and estimate when it will be necessary to replace it. Typically, this information is important for backup systems used in the medical or spatial field, for example. In this case, the devices in which the batteries are inserted include an electronic circuit traditionally called monitoring circuit, or fuel-gauging or gas-gauging in English terminology. This electronic circuit makes it possible to measure the quantity of charge remaining in the battery. The diagram of Figure 1 illustrates an example, very schematically, a primary battery 10 connected to any electrical device 15, such as a toy for example. In this example, the battery 10 comprises an electronic protection circuit 11 connected to the terminals of the battery. When using the battery, undervoltage may occur. However, if these voltages are much below a predefined threshold value, they can significantly affect the capacity of the battery. The protection circuit 11 thus makes it possible, by means of a continuous measurement of the voltage across the battery, to protect it from under-voltages by acting directly on switches C1 and C2. These switches are generally materialized by power transistors. In the same way, excessive use currents can generate overheating or short circuits. The protection circuit therefore measures the incoming and outgoing current in the battery through the equivalent resistance of the switches C1 and C2. This measurement makes it possible to deduce the exceeding of a predefined limit value of potential drop across the switches C1 and C2. In this case, the electronic protection circuit controls the switches C1 and C2 to open the path of current flow and thus protect the battery. The device to which the battery 10 is connected and shown diagrammatically in FIG. 1 can for example be a child's toy equipped with a loudspeaker 16 and buttons 17. This device also comprises a processing unit 14, of microprocessor type for each example, and it may further comprise an electronic circuit 12 said monitoring, able to measure the amount of remaining charge so as to estimate the remaining life of the battery before replacement. The measurement of the amount of charge remaining is based on a measurement of current entering and leaving the battery through a resistor 13 commonly called sensing resistance. The measurement of the current is made with respect to a potential drop across this resistor 13. The raw measurement is then analyzed and processed by the microprocessor 14 of the electrical device 15, which then delivers an estimate of the remaining life. For estimating the amount of charge remaining, this electronic monitoring circuit 12 monopolizes the resources of the microprocessor 14 of the electronic device 15, which can not operate at full speed, so that the electrical device operates with limited resources. In addition, the measurement of the amount of charge remaining remains very approximate because it does not take into account all the unwanted routing and connection resistances that exist between the electrical device 15 and the battery 10, these parasitic resistors being not not quantifiable. As a result, the accuracy of the measurement is very limited. Thus, the microprocessor 14 of the device compares the amount of remaining charge measured with a predefined threshold value and, when the estimated amount of charge remaining is below this threshold value, it delivers a message, which can be audio and / or visual by example, that it is time to replace the battery. The information collected is therefore erroneous or too fragmentary, so that the life of the primary battery is considerably reduced in relation to its actual capacity and is replaced much too soon when it could still operate for a significant period of time. Secondary batteries, on the other hand, are intended to equip and supply energy to any type of portable device, such as, for example, terminals, computers, multimedia devices such as MP3 players, electronic books, cameras, cameras, telephones etc ..., but also electric vehicles, such as cars, motorcycles, bicycles for example. The current secondary battery management systems comprise several main electronic circuits providing the functions of charging, protection, identification or authentication and finally monitoring. The diagram of Figure 2 schematically illustrates a current system of secondary battery management. The present charge management systems of the secondary batteries are partially located in the device 30 operating with the battery and in the battery 20 itself. In fact, the electronic protection circuits 21 and identification or authentication 23 are generally located in the battery 20, while the monitoring circuits 33 and load 35 are usually located in the device 30. The load is the main function of the management a secondary battery. It consists in recovering the electricity from an electrical source, such as the mains, to transfer it to the battery 20 when the latter is completely or partially discharged by the device 30 that it supplies. The recovery of electricity is via a wall charger 36 and an electronic charging circuit 35. This circuit uses a charging algorithm that must be specific to the battery technology and control the injection in a given time, a charging current corresponding to its initial capacity.

Le circuit de charge 35 est géré par le microprocesseur 32 du dispositif 30 si bien qu'il monopolise des ressources du microprocesseur 32, lequel ne peut donc fonctionner à plein régime et présente des ressources limitées pour le fonctionnement du dispositif. The charging circuit 35 is managed by the microprocessor 32 of the device 30 so that it monopolizes resources of the microprocessor 32, which can therefore operate at full speed and has limited resources for the operation of the device.

De plus, bien que les courants de charge doivent être spécifiques en fonction de la technologie de la batterie, il est très difficile, pour le circuit de charge 35 commandé par le microprocesseur CPU 32 du dispositif, de délivrer des courants de charge correspondant à la capacité réelle de la batterie. Ceci est dû au fait que la fonction charge des dispositifs est conçue par les fabricants de dispositifs et non par le fabriquant de batteries, si bien que le circuit électronique de charge est conçu pour une multitude de batteries ayant des capacités différentes. En général, les courants de charge sont soit trop élevés soit moins élevées par rapport à la capacité réelle de la batterie. Dans le premier cas, les courants de charges trop élevés limitent considérablement la durée de vie de la batterie puisque celle-ci se retrouve continuellement surchargée en courant au moment de la charge par rapport à sa capacité. Dans le deuxième cas, où les courants de charge sont insuffisants, les temps de charges sont considérablement rallongés voire même les processus de charge n'arrivent jamais à terme du fait des dépassements de délais de charges recommandés. La charge utile de la batterie est alors très en deçà de sa capacité réelle si bien que l'utilisation du dispositif électrique destiné à être alimenté par la batterie est beaucoup plus limitée dans le temps, c'est-à-dire que le dispositif présente une autonomie très réduite. Toutes les batteries secondaires actuelles sont également pourvues d'une fonction électrique capable de mesurer la température de la batterie. Cette fonction électrique est alors réalisée par exemple au moyen d'une résistance à coefficient de température négatif 22, notée CTN, qui permet de calculer la température de la batterie en fonction de la valeur de la résistance, qui diminue de manière uniforme avec la température. Cette mesure peut également être réalisée avec une résistance à coefficient de température positif CTP. On mesure donc la différence de potentiel entre la borne TS (acronyme pour « temperature sensor » en terminologie anglosaxonne) et la masse par exemple, à travers cette résistance pour connaître la température de la batterie. Le dispositif électrique 30 comprend alors un double comparateur pour comparer la température mesurée aux deux seuils d'une plage de température acceptable pour autoriser la charge. Ainsi, par exemple le dispositif électrique autorise la charge lorsque la température mesurée se situe entre 0 et 40 °C alors qu'il commande l'arrêt de la charge lorsque la température dépasse l'une ou l'autre de ces deux bornes. Certaines applications nécessitent par ailleurs une connaissance de la charge restante pour l'utilisateur. Il s'agit, tout comme pour les batteries primaires, d'une fonction de gestion de la quantité de charge restante qui est réalisée par le biais d'un circuit électronique dénommé monitoring 33 qui permet de mesurer la quantité de charge entrante et sortante. Cette information est plus ou moins précise selon les besoins et la qualité requise de l'information pour le dispositif utilisé. Ainsi, pour un dispositif ou l'absence de charge dans la batterie ne présente aucun caractère critique, l'information sur la charge restante est très sommaire voire même complètement absente. Par contre, pour des dispositifs pour lesquels cette information est critique, tels que les véhicules électriques par exemple, la charge restante est donnée de manière précise sous forme d'affichage en pourcentage. Le circuit électronique de monitoring 33 permet de mesurer la quantité de charge restante dans la batterie. Cette mesure permet ensuite d'adapter la charge en fonction de la quantité restante. Tout comme pour les batteries primaires, la fonction monitoring 33, permettant de calculer la quantité de charge restante, utilise une mesure de courant entrant et sortant de la batterie à travers une résistance dite de sensing 34. La mesure du courant se fait par rapport à la chute de potentiel à travers la résistance 34. Cependant, tout comme pour les batteries primaires, cette mesure de la quantité de charge restante reste très approximative du fait des résistances parasites de routage et de liaison entre le dispositif électrique et la batterie, qui ne sont pas prises en compte. Par conséquent, la précision de la mesure est très limitée. La mesure erronée de la quantité de charge restante engendre donc une limitation de la durée de vie de la batterie secondaire puisqu'elle se retrouve surchargée en courant au moment de la charge par rapport à sa capacité réelle. De plus, tout comme pour les batteries primaires, le circuit de monitoring 33 est classiquement implanté dans le dispositif électrique 30 et utilise la puissance de calcul du microprocesseur 32 embarqué dans le dispositif 30. De ce fait, le circuit 33, tout comme le circuit de charge 35, monopolise des ressources du microprocesseur CPU 32, lequel ne peut donc fonctionner à plein régime et présente des ressources limitées pour le fonctionnement du dispositif. Le circuit électronique de protection 21, identique à celui décrit pour les batteries primaires en regard de la figure 1, assure la protection électrique de la batterie contre les courts-circuits, les surtensions, ou encore la surchauffe en température d'origine électrique. Enfin, le circuit électronique d'identification ou d'authentification permet à un dispositif de reconnaître la batterie qui lui est dédiée. D'autre part, que ce soit pour les batteries primaires ou secondaires, lorsque le circuit de protection se déclenche pour bloquer la batterie dans un état de protection, le dispositif électrique 15, 30 n'a aucune information sur l'état ou la nature de la protection et ne sait pas faire la différence entre une batterie morte et une batterie en état de protection. Le dispositif n'a donc aucun moyen de débloquer la protection de la batterie. Cette-dernière reste figée jusqu'à la fin de la cause qui a déclenché la protection. Par conséquent, que ce soit pour les batteries primaires ou secondaires, les informations sur l'état de ces batteries recueillies par le microprocesseur 14, 32 des dispositifs électriques 15, 30 auxquels ces batteries sont connectées, ne sont pas fiables car elles sont très souvent erronées ou en tout cas trop parcellaires. In addition, although the charging currents must be specific depending on the battery technology, it is very difficult for the charging circuit 35 controlled by the microprocessor CPU 32 of the device to deliver charging currents corresponding to the actual capacity of the battery. This is because the charging function of the devices is designed by the device manufacturers and not by the battery manufacturer, so that the electronic charging circuit is designed for a multitude of batteries with different capacities. In general, charging currents are either too high or lower than the actual capacity of the battery. In the first case, the excessively high charge currents considerably limit the life of the battery since it is continually overloaded with current at the time of charging relative to its capacity. In the second case, where the charging currents are insufficient, the charging times are considerably lengthened or even the charging processes never reach term due to the exceeding of the recommended charging times. The payload of the battery is then well below its actual capacity, so that the use of the electrical device intended to be powered by the battery is much more limited in time, that is to say that the device present very little autonomy. All current secondary batteries are also equipped with an electrical function capable of measuring the temperature of the battery. This electrical function is then carried out for example by means of a negative temperature coefficient resistor 22, denoted CTN, which makes it possible to calculate the temperature of the battery as a function of the value of the resistance, which decreases uniformly with the temperature . This measurement can also be carried out with a resistance with a positive temperature coefficient CTP. The potential difference is thus measured between the terminal TS (acronym for "temperature sensor" in English terminology) and the mass for example, through this resistance to know the temperature of the battery. The electrical device 30 then comprises a double comparator for comparing the measured temperature at the two thresholds of an acceptable temperature range to allow charging. Thus, for example, the electrical device authorizes charging when the measured temperature is between 0 and 40 ° C while it controls the stop of the load when the temperature exceeds one or other of these two terminals. Some applications also require knowledge of the remaining load for the user. This is, as for primary batteries, a function of managing the remaining amount of charge that is achieved through an electronic circuit called monitoring 33 which measures the amount of incoming and outgoing charge. This information is more or less accurate depending on the needs and the required quality of information for the device used. Thus, for a device or the absence of charge in the battery is not critical, the information on the remaining charge is very basic or even completely absent. On the other hand, for devices for which this information is critical, such as electric vehicles for example, the remaining charge is accurately given as a percentage display. The electronic monitoring circuit 33 makes it possible to measure the amount of charge remaining in the battery. This measurement then makes it possible to adapt the load according to the quantity remaining. As for the primary batteries, the monitoring function 33, which makes it possible to calculate the quantity of charge remaining, uses a measurement of current entering and leaving the battery through a so-called sensing resistor 34. The measurement of the current is made with respect to the potential drop across the resistor 34. However, as for the primary batteries, this measurement of the amount of charge remaining remains very approximate due to parasitic resistance routing and connection between the electrical device and the battery, which does not are not taken into account. As a result, the accuracy of the measurement is very limited. The erroneous measurement of the remaining amount of charge therefore leads to a limitation of the life of the secondary battery since it is overloaded with current at the moment of charging relative to its actual capacity. In addition, as for the primary batteries, the monitoring circuit 33 is conventionally implanted in the electrical device 30 and uses the computing power of the microprocessor 32 embedded in the device 30. As a result, the circuit 33, just like the circuit load 35, monopolizes resources of the microprocessor CPU 32, which can therefore operate at full speed and has limited resources for the operation of the device. The electronic protection circuit 21, identical to that described for the primary batteries with reference to Figure 1, provides electrical protection of the battery against short circuit, overvoltages, or overheating temperature electrical origin. Finally, the electronic identification or authentication circuit allows a device to recognize the battery that is dedicated to it. On the other hand, whether for the primary or secondary batteries, when the protection circuit is triggered to lock the battery in a state of protection, the electrical device 15, 30 has no information on the state or the nature protection and can not tell the difference between a dead battery and a battery in state of protection. The device therefore has no way to unlock the battery protection. The latter remains frozen until the end of the cause that triggered the protection. Therefore, whether for the primary or secondary batteries, the information on the state of these batteries collected by the microprocessor 14, 32 of the electrical devices 15, 30 to which these batteries are connected, are not reliable because they are very often erroneous or in any case too fragmentary.

Aussi, le problème technique objet de la présente invention consiste à proposer une batterie, comprenant au moins un composant apte à stocker puis à restituer de l'énergie électrique pour alimenter en énergie un dispositif électrique, qui permettrait de recueillir des informations fiables et complètes sur son état pour une meilleure gestion de sa capacité et pour améliorer sa durée de vie. Also, the technical problem of the present invention is to provide a battery, comprising at least one component capable of storing and then returning electrical energy to power an electrical device, which would collect reliable and complete information on its condition for better management of its capacity and to improve its life.

La solution au problème technique posé est obtenue, selon la présente invention, par le fait que la batterie comprend une unité centrale de traitement apte à communiquer audit dispositif électrique des informations sur son état, lesdites informations étant obtenues à partir d'au moins une mesure réalisée au sein de la batterie et analysée par ladite unité centrale de traitement. Ainsi, le fait d'implanter dans la batterie une unité de traitement, de type microprocesseur ou microcontrôleur par exemple, permet non seulement de libérer les ressources de calcul du microprocesseur du dispositif électrique que la batterie alimente en énergie, mais aussi de communiquer au dispositif des informations précises et fiables sur son état, à partir de mesures faites directement au sein de la batterie et analysées par cette unité centrale de traitement. L'invention porte également sur le dispositif électrique destiné à être alimenté en énergie par la batterie, ledit dispositif étant adapté pour comprendre un connecteur apte à permettre le raccordement de la batterie par l'intermédiaire d'un bus de communication destiné à permettre un échange d'informations entre la batterie et le dispositif électrique. The solution to the technical problem raised is obtained, according to the present invention, by the fact that the battery comprises a central processing unit capable of communicating to said electrical device information on its state, said information being obtained from at least one measurement performed within the battery and analyzed by said central processing unit. Thus, the fact of installing in the battery a processing unit, microprocessor type or microcontroller for example, not only allows to release the computing resources of the microprocessor of the electrical device that the battery supplies power, but also to communicate to the device accurate and reliable information on its status, from measurements made directly within the battery and analyzed by this central processing unit. The invention also relates to the electrical device intended to be supplied with energy by the battery, said device being adapted to include a connector capable of allowing the connection of the battery via a communication bus intended to enable an exchange. information between the battery and the electrical device.

Ainsi, le dispositif accède à des informations fiables sur l'état de la batterie et, selon les informations qu'il reçoit, le dispositif a la possibilité de renvoyer des instructions vers la batterie pour commander des actions en vue de modifier cet état. Thus, the device accesses reliable information on the state of the battery and, depending on the information it receives, the device has the ability to return instructions to the battery to control actions to change this state.

Un autre objet de l'invention concerne un procédé de communication entre la batterie et le dispositif, ledit procédé étant caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à : - authentifier la batterie, - informer le dispositif d'un changement d'état de la batterie. Another object of the invention relates to a method of communication between the battery and the device, said method being characterized in that it comprises the steps of: - authenticating the battery, - informing the device of a change of state of the battery.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées qui représentent : la figure 1, déjà décrite, un schéma de fonctionnement d'une batterie primaire selon l'art antérieur lorsqu'elle alimente un dispositif électrique, la figure 2, déjà décrite, un schéma de fonctionnement d'une batterie secondaire selon l'art antérieur, lorsqu'elle alimente un dispositif électrique, - la figure 3, un schéma de fonctionnement d'une batterie secondaire selon l'invention connectée à un dispositif électrique qu'elle alimente en énergie, - les figures 4A à 4C, des diagrammes schématisant les étapes d'un protocole de communication entre une batterie selon l'invention et un dispositif électrique qu'elle alimente en énergie. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description given by way of illustrative and nonlimiting example, with reference to the appended figures which represent: FIG. 1, already described, an operating diagram of FIG. a primary battery according to the prior art when it feeds an electrical device, FIG. 2, already described, a diagram of operation of a secondary battery according to the prior art, when it supplies an electrical device, - FIG. , an operating diagram of a secondary battery according to the invention connected to an electrical device which it supplies with energy, - FIGS. 4A to 4C, diagrams schematizing the steps of a communication protocol between a battery according to the invention and an electrical device that supplies power.

Dans la suite de la description, on parle de batterie pour désigner aussi bien un seul composant, que l'on appelle aussi couramment cellule dans le jargon des batteries, apte à stocker de l'énergie électrique puis à la restituer ultérieurement, qu'un pack comprenant plusieurs de ces composants ou cellules. Conformément à l'invention, la batterie, qu'elle soit primaire ou secondaire, est modifiée de sorte qu'elle intègre une unité centrale de traitement capable d'une part d'analyser et de traiter des données brutes obtenues à partir de mesures faites au sein de la batterie et, d'autre part, de communiquer les informations issues de ce traitement et relatives à l'état de la batterie, au microprocesseur du dispositif électrique qu'elle alimente en énergie. Ainsi, par exemple, dans sa conception la plus simple, la batterie peut être une batterie primaire et elle communique, via une unité de traitement embarquée, au microprocesseur du dispositif électrique, des informations telles que sa date de fabrication par exemple. Grâce à la date de fabrication, le dispositif peut alors estimer quelle est la quantité de charge restante dans la batterie et estimer sa durée de vie. La figure 3 schématise une batterie de type secondaire 100 ainsi que ses connexions avec un dispositif électrique 170 qu'elle alimente en énergie. Sur le schéma représenté en figure 3, le dispositif électrique 170 est représenté par un téléphone muni d'un écran 171. Bien sûr, la batterie est destinée à alimenter tout autre type de dispositif électrique comme par exemple des dispositifs portables audio et/ou vidéo, des consoles de jeux vidéo, des appareils photos numériques ou caméra, des ordinateurs portables, mais aussi des véhicules électriques que ce soit voiture, moto ou bicyclette ou encore des outils de puissance etc... La batterie 100 schématisée sur la figure 3 comprend un système intelligent de gestion de batterie 190. Ce système intelligent regroupe essentiellement une unité centrale de traitement 110 apte à communiquer au dispositif électrique 170 des informations sur l'état de la batterie. Ces informations sur l'état de la batterie sont par exemple des informations de base telles que le numéro de lot de la batterie ou sa date de fabrication qui peuvent être préenregistrées dans l'unité de traitement 110. D'autres informations peuvent être obtenues à partir de mesures réalisées au sein de la batterie et analysées par ladite unité centrale de traitement. Cette unité centrale de traitement 110 est matérialisée soit par un microprocesseur, noté CPU, ou un microcontrôleur, noté MCU. Par la suite nous parlerons de microcontrôleur MCU, pour désigner cette unité 110, sachant que ce terme couvre aussi bien le microcontrôleur que le microprocesseur. Le microcontrôleur 110 embarqué dans la batterie est apte à communiquer des informations, par le biais d'un bus de communication B, au microprocesseur CPU 172 du dispositif électrique 170. In the remainder of the description, we speak of a battery to designate a single component, which is also commonly known as a cell in battery jargon, capable of storing electrical energy and then restoring it later. pack comprising several of these components or cells. According to the invention, the battery, whether primary or secondary, is modified so that it integrates a central processing unit capable of analyzing and processing raw data obtained from measurements made on the one hand. within the battery and, secondly, to communicate the information from this treatment and relating to the state of the battery, the microprocessor of the electrical device that supplies power. Thus, for example, in its simplest design, the battery can be a primary battery and communicates, via an on-board processing unit, to the microprocessor of the electrical device, information such as its date of manufacture for example. Thanks to the date of manufacture, the device can then estimate the amount of charge remaining in the battery and estimate its life. FIG. 3 schematizes a battery of secondary type 100 as well as its connections with an electrical device 170 that it supplies with energy. In the diagram represented in FIG. 3, the electrical device 170 is represented by a telephone provided with a screen 171. Of course, the battery is intended to supply any other type of electrical device such as, for example, portable audio and / or video devices. , video game consoles, digital cameras or cameras, laptops, but also electric vehicles whether car, motorcycle or bicycle or power tools etc ... The battery 100 shown schematically in Figure 3 includes an intelligent battery management system 190. This intelligent system essentially comprises a central processing unit 110 able to communicate to the electrical device 170 information on the state of the battery. This information on the state of the battery is for example basic information such as the batch number of the battery or its date of manufacture which can be prerecorded in the processing unit 110. Further information can be obtained at from measurements made within the battery and analyzed by said central processing unit. This central processing unit 110 is materialized either by a microprocessor, denoted CPU, or a microcontroller, denoted MCU. Subsequently, we will talk about microcontroller MCU, to designate this unit 110, knowing that this term covers both the microcontroller and the microprocessor. The microcontroller 110 embedded in the battery is able to communicate information, via a communication bus B, to the microprocessor CPU 172 of the electrical device 170.

Que ce soit pour une batterie primaire ou une batterie secondaire, on peut également y adjoindre une ou plusieurs autres fonctions électriques telles que la protection, le monitoring et l'identification/ authentification, grâce à des circuits électroniques, respectivement de protection 160, de monitoring 150 et d'identification/authentification 140, remplissant ces fonctions et qui sont embarqués dans le système intelligent 190 de gestion de la batterie et connectés au microcontrôleur embarqué 110. Whether for a primary battery or a secondary battery, one can also add one or more other electrical functions such as protection, monitoring and identification / authentication, through electronic circuits, respectively protection 160, monitoring 150 and identification / authentication 140, fulfilling these functions and which are embedded in the intelligent system 190 battery management and connected to the embedded microcontroller 110.

Ainsi, le circuit électronique de protection 160 permet de protéger la batterie contre des court-circuits, des surtensions, des surcharges en courant ou encore contre l'échauffement d'origine électrique. Pour cela, tout comme les circuits électroniques de protection existants et déjà décrits en regard de la figure 1, le circuit permet, par le biais d'une mesure continue de la tension de la batterie, de la protéger des surtensions ou des sous-tensions en agissant directement sur les commutateurs Cl et C2. De même, ce circuit mesure aussi le courant entrant et sortant dans la batterie à travers la résistance équivalente des commutateurs Cl et C2. Cette mesure permet de déduire le dépassement d'une valeur limite prédéfinie de chute de potentiel à travers les commutateurs Cl et C2. Dans ces cas, le circuit de protection 160 commande les commutateurs Cl et C2 pour ouvrir le chemin de passage du courant et protéger ainsi la batterie. L'avantage d'avoir un microcontrôleur MCU 110 dans la batterie permet au circuit électronique de protection 160 de lui transmettre des informations sur l'état et la nature de la protection. Le MCU 110 peut alors communiquer ces informations au microprocesseur CPU 172 du dispositif 170 par le biais du bus de communication B. Le dispositif peut donc connaître la cause qui a déclenché la mise en protection de la batterie et la manière dont la batterie a été protégée. Le microprocesseur CPU 172 du dispositif peut alors renvoyer une instruction au microcontrôleur MCU 110 embarqué dans la batterie en vue soit de débloquer cette protection et réamorcer la batterie pour lui permettre de fonctionner à nouveau, soit de maintenir la batterie dans son état de protection. Le circuit électronique de monitoring 150, comprend des algorithmes de calcul pour mesurer la quantité de charge restante. La mesure de la quantité de charge restante est basée, comme dans l'art antérieur, sur une mesure de courant entrant et sortant de la batterie à travers une résistance 151 dite de sensing. Cette résistance 151 est placée en série par rapport au pôle négatif de la batterie. La mesure du courant se fait par rapport à une chute de potentiel à travers cette résistance 151. La mesure est ensuite analysée et traitée par le microcontrôleur MCU embarqué 110. Pour cela, les algorithmes de calcul utilisés par le microcontrôleur MCU pour traiter les données issues de la mesure peuvent en outre intégrer d'autres paramètres supplémentaires tels que l'âge de la batterie par exemple. La mesure du courant à travers la résistance 151 étant réalisée au plus près de la batterie, il n'y a plus aucune résistance parasite pouvant fausser la mesure, et les paramètres supplémentaires intégrés dans les calculs apportent encore plus de précision dans l'estimation de la quantité de charge restante. Cette estimation étant très précise, la batterie peut être rechargée en fonction de sa capacité réelle, elle ne subit plus de surcharge constante, et sa durée de vie s'en trouve donc grandement améliorée. Dans les systèmes de l'art antérieur, la fonction monitoring transmettait les données brutes à traiter au microprocesseur CPU du dispositif, ce qui sollicitait la monopolisation des ressources du CPU. Grâce à l'invention, les données brutes sont traitées par le microcontrôleur MCU embarqué puis les données directement exploitables, exprimées en pourcentage de charge restante, sont transmises au microprocesseur CPU du dispositif. La résistance CTN à coefficient de température négatif 120, qui pourrait très bien être remplacée par une résistance à coefficient de température positif (CTP), permet de fournir une indication sur la température de la batterie, cette indication étant ensuite codée de manière numérique, sur un bit par exemple, par le microcontrôleur MCU 110. Le fait de connaître la température permet de mieux gérer ensuite la fonction de charge de la batterie en autorisant, ou non, la charge de la batterie en fonction de la température. Plus précisément, la charge est autorisée lorsque la température se trouve dans une plage de température autorisée et la charge est arrêtée lorsque la température dépasse l'une ou l'autre des deux bornes de la plage de températures autorisées. La fonction identification/authentification fait appel à un circuit électronique 140 qui permet d'identifier ou d'authentifier la batterie pour le dispositif pour lequel elle est destinée. Elle utilise dans ses versions les plus élémentaires un code figé à reconnaître par le dispositif. Dans d'autres situations la fonction d'identification fait appel à la cryptographie pour une sécurisation plus fiable et dans ce cas on parle plus d'authentification. Ce circuit peut également, pour certaines applications et notamment dans le domaine des véhicules électriques, réaliser une authentification mutuelle, c'est-à-dire que la batterie, elle aussi, authentifie le véhicule et ne fonctionne que si le véhicule lui est vraiment compatible et dédié. Les échanges de codes sont réalisés via le bus B de communication entre le microcontrôleur MCU 110 embarqué dans la batterie 100 et le microprocesseur CPU 172 du dispositif 170. Indépendamment de leur technologie, les batteries secondaires nécessitent une recharge afin de restituer totalement ou partiellement leur charge. La fonction de recharge consiste à récupérer l'électricité depuis une source d'électricité, telle que le secteur, pour la transférer vers la batterie par l'intermédiaire du chargeur mural 180 et un circuit électronique de charge 130. Ce circuit utilise un algorithme de charge spécifique à la technologie de la batterie et injecte en un temps donné, un courant correspondant à sa capacité initiale. Grâce à l'invention, il devient possible d'intégrer le circuit électronique de charge 130 au sein même du système intelligent de gestion 190 de la batterie. Dans ce cas, du fait que le circuit électronique de charge est embarqué dans la batterie 100 et non plus dans le dispositif électrique 170, le dispositif n'a plus besoin de connaître la technologie de la batterie pour la charger correctement. Par conséquent, grâce à l'invention, il devient possible d'insérer n'importe quelle technologie de batterie dans n'importe quel dispositif électrique, du moment que la batterie puisse s'authentifier et qu'elle est destinée à fournir un courant électrique et une tension compatibles avec l'utilisation du dispositif électrique. Thus, the electronic protection circuit 160 makes it possible to protect the battery against short-circuits, overvoltages, overloads in current or even against the heating of electrical origin. For this purpose, just like the existing electronic protection circuits already described with reference to FIG. 1, the circuit makes it possible, by means of a continuous measurement of the voltage of the battery, to protect it from overvoltages or under-voltages. by acting directly on the switches C1 and C2. Likewise, this circuit also measures the incoming and outgoing current in the battery through the equivalent resistance of the switches C1 and C2. This measurement makes it possible to deduce the exceeding of a predefined limit value of potential drop across the switches C1 and C2. In these cases, the protection circuit 160 controls the switches C1 and C2 to open the current path and thus protect the battery. The advantage of having a microcontroller MCU 110 in the battery allows the electronic protection circuit 160 to transmit information on the state and the nature of the protection. The MCU 110 can then communicate this information to the microprocessor CPU 172 of the device 170 via the communication bus B. The device can therefore know the cause that triggered the protection of the battery and how the battery was protected . The microprocessor CPU 172 of the device can then send a command to the microcontroller MCU 110 embedded in the battery in order either to unlock this protection and reboot the battery to allow it to function again, or to keep the battery in its protection state. The electronic monitoring circuit 150 includes calculation algorithms for measuring the amount of charge remaining. The measurement of the amount of charge remaining is based, as in the prior art, on a measurement of current entering and leaving the battery through a resistor 151 called sensing. This resistor 151 is placed in series with respect to the negative pole of the battery. The measurement of the current is made with respect to a potential drop across this resistor 151. The measurement is then analyzed and processed by the embedded MCU microcontroller 110. For this, the calculation algorithms used by the microcontroller MCU to process the data from Furthermore, the measurement can incorporate other additional parameters such as the age of the battery, for example. Since the measurement of the current through the resistor 151 is carried out as close as possible to the battery, there is no longer any parasitic resistance that can distort the measurement, and the additional parameters incorporated in the calculations provide even more precision in the estimation of the the amount of charge remaining. This estimate is very accurate, the battery can be recharged according to its actual capacity, it no longer undergoes constant overload, and its life is greatly improved. In the systems of the prior art, the monitoring function transmitted the raw data to be processed to the CPU microprocessor of the device, which solicited the monopolization of CPU resources. Thanks to the invention, the raw data are processed by the onboard microcontroller MCU then directly exploitable data, expressed as percentage of remaining charge, are transmitted to the CPU microprocessor of the device. The negative temperature coefficient NTC resistor 120, which could very well be replaced by a positive temperature coefficient (PTC) resistor, makes it possible to provide an indication of the temperature of the battery, which indication is then digitally coded on a bit, for example, by the microcontroller MCU 110. Knowing the temperature makes it possible to better manage the charge function of the battery by authorizing or not charging the battery according to the temperature. Specifically, charging is allowed when the temperature is within an allowable temperature range and charging is stopped when the temperature exceeds either of the two limits of the permitted temperature range. The identification / authentication function uses an electronic circuit 140 which makes it possible to identify or authenticate the battery for the device for which it is intended. It uses in its most basic versions a fixed code to recognize by the device. In other situations, the identification function uses cryptography for more reliable security and in this case, we are talking more about authentication. This circuit can also, for certain applications and in particular in the field of electric vehicles, perform mutual authentication, that is to say that the battery, too, authenticates the vehicle and only works if the vehicle is really compatible and dedicated. Code exchanges are carried out via the communication bus B between the MCU microcontroller 110 embedded in the battery 100 and the CPU microprocessor 172 of the device 170. Regardless of their technology, the secondary batteries require recharging in order to restore their load totally or partially. . The recharging function consists of recovering electricity from an electricity source, such as the mains, to transfer it to the battery via the wall charger 180 and an electronic charging circuit 130. charge specific to the technology of the battery and injects in a given time, a current corresponding to its initial capacity. Thanks to the invention, it becomes possible to integrate the electronic charging circuit 130 within the intelligent management system 190 of the battery. In this case, because the electronic charging circuit is embedded in the battery 100 and not in the electrical device 170, the device no longer needs to know the battery technology to load it correctly. Therefore, thanks to the invention, it becomes possible to insert any battery technology in any electrical device, as long as the battery can authenticate and is intended to provide an electric current and a voltage compatible with the use of the electrical device.

L'ensemble des connexions d'alimentation existantes du dispositif électrique pour fournir l'énergie est conservé, à ceci près que la connexion 174 de la fonction charge est déportée depuis le dispositif 170 vers la batterie 100 (connexion 131). Cela signifie que, grâce à l'invention, il devient possible de charger la batterie seule, indépendamment du dispositif électrique. De plus, cela permet d'avoir un circuit électronique de charge spécifique à la technologie de la batterie et donc de fournir des courants de charge correspondant à sa capacité réelle. Sur le schéma de la figure 3, un trait gras schématise le bus B de communication entre le microcontrôleur MCU 110 de la batterie 100 et le microprocesseur CPU 172 du dispositif 170. En fait, le bus de communication peut être mono, bi- ou multifilaire de type bien connu HDQ, SMBus I2C ou SPI ou tout autre bus pouvant assurer une communication entre deux composants électroniques. Le dispositif électrique 170 est adapté pour comprendre une connexion 173 qui permet le raccordement de la batterie via ce bus de communication B. Dans une variante de réalisation, destinée à réduire le nombre de fils, il est possible de communiquer les données sur courant porteur, c'est-à-dire par l'intermédiaire du bus de puissance C permettant de délivrer les courants de charge. Cela permet de réduire le nombre de connexions à trois pour le pack batterie : les pôles positif et négatif et le bus de communication/alimentation. The set of existing power connections of the electrical device for supplying power is retained, except that the connection 174 of the charging function is deported from the device 170 to the battery 100 (connection 131). This means that, thanks to the invention, it becomes possible to charge the battery alone, independently of the electrical device. In addition, this makes it possible to have an electronic charging circuit specific to the battery technology and thus to provide charging currents corresponding to its actual capacity. In the diagram of FIG. 3, a bold line schematizes the communication bus B between the MCU microcontroller 110 of the battery 100 and the CPU microprocessor 172 of the device 170. In fact, the communication bus can be mono, bi- or multi-wire. of well known type HDQ, SMBus I2C or SPI or any other bus that can provide communication between two electronic components. The electrical device 170 is adapted to include a connection 173 which allows the connection of the battery via this communication bus B. In an alternative embodiment, intended to reduce the number of wires, it is possible to communicate the data on the carrier current, that is, via the power bus C for delivering the load currents. This reduces the number of connections to three for the battery pack: the positive and negative poles and the communication / power bus.

Dans une autre variante de réalisation, il est possible de prévoir un moyen de communication sans contact entre le microprocesseur 172 du dispositif et le microcontrôleur MCU 110 de la batterie et utiliser pour cela un protocole de communication sans contact bien connu de type bluetooth, NFC ou encore wifi par exemple. In another variant embodiment, it is possible to provide contactless communication means between the microprocessor 172 of the device and the microcontroller MCU 110 of the battery and use for this purpose a well-known contactless communication protocol of the Bluetooth, NFC or still wifi for example.

L'invention a été décrite et expliquée pour une batterie secondaire mais, bien sûr, l'invention s'applique également aux batteries primaires. Dans le cas d'une batterie primaire, celle-ci comprend cependant moins de fonctions électriques et notamment elle ne comprend pas de circuit électronique apte à commander la charge de la batterie puisque, par définition, une batterie primaire n'est pas rechargeable. L'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer un gain en volume de la carte électronique du dispositif électrique puisque tous les circuits électroniques assurant les fonctions liées à la gestion de la batterie peuvent être intégrés entièrement au sein du bloc batterie. D'autre part, les ressources du microprocesseur CPU du dispositif électrique peuvent entièrement être dédiées au fonctionnement du dispositif et non plus à la gestion de la batterie comme c'était le cas avec les systèmes de gestion de l'art antérieur. Le circuit électronique de charge étant intégré au sein de la batterie, il est spécifique à la batterie et peut délivrer des courants correspondant à la technologie et à la capacité réelle de la batterie. Le dispositif électrique n'assurant plus la fonction de charge, il lui est possible de se connecter à des batteries quelle que soit leur technologie. La mesure permettant d'estimer la quantité de charge restante étant effectuée au plus près de la batterie, il n'y a plus de résistance parasite perturbant la mesure et engendrant des informations erronées. La durée de vie de la batterie s'en trouve donc considérablement augmentée. Par ailleurs, grâce au bus de communication entre les deux unités de traitement disposées côté batterie et côté dispositif, le dispositif électrique est renseigné sur l'état d'une protection éventuelle de la batterie et a la possibilité d'envoyer des instructions pour soit maintenir l'état de blocage soit débloquer la batterie et la réamorcer. De plus, du fait de la présence du bus de communication, il est possible d'augmenter grandement la sécurité et permettre une authentification plus sécuritaire de la batterie par rapport au dispositif, voire même une authentification mutuelle des deux entités à connecter. Pour améliorer cette sécurité, il est en outre possible de prévoir une mise à jour des algorithmes d'identification/authentification de la batterie par une communication d'informations et une programmation de l'unité centrale de traitement de la batterie, via le dispositif électrique hôte de la batterie. Par ailleurs, lorsque la batterie comprend plusieurs composants ou cellules, capables de stocker de l'énergie puis de la restituer ultérieurement, le système de gestion 190 de la batterie est avantageusement connecté à chaque composant de la batterie, de sorte que lorsqu'un seul composant est défaillant, l'unité centrale de traitement 110 a la possibilité de savoir lequel. The invention has been described and explained for a secondary battery but, of course, the invention also applies to primary batteries. In the case of a primary battery, however, it comprises fewer electrical functions and in particular it does not include an electronic circuit capable of controlling the charge of the battery since, by definition, a primary battery is not rechargeable. The invention has many advantages among which we can cite a gain in volume of the electronic card of the electrical device since all the electronic circuits providing the functions related to the management of the battery can be fully integrated within the battery pack. On the other hand, the resources of the microprocessor CPU of the electrical device can be entirely dedicated to the operation of the device and no longer to the management of the battery as was the case with the management systems of the prior art. The electronic charging circuit being integrated within the battery, it is specific to the battery and can deliver currents corresponding to the technology and the real capacity of the battery. The electric device no longer provides the charging function, it is possible to connect to batteries regardless of their technology. As the measurement making it possible to estimate the quantity of remaining charge being carried out as close as possible to the battery, there is no longer any parasitic resistance disturbing the measurement and giving rise to erroneous information. The life of the battery is therefore considerably increased. Furthermore, thanks to the communication bus between the two processing units arranged on the battery side and the device side, the electrical device is informed about the state of a possible protection of the battery and has the possibility to send instructions to be maintained the blocking state is to unblock the battery and reboot it. In addition, because of the presence of the communication bus, it is possible to greatly increase the security and allow safer authentication of the battery with respect to the device, or even mutual authentication of the two entities to be connected. To improve this security, it is also possible to provide an update of the identification / authentication algorithms of the battery by an information communication and a programming of the central battery processing unit, via the electrical device. host of the battery. Furthermore, when the battery comprises several components or cells, capable of storing energy and then restoring it later, the battery management system 190 is advantageously connected to each component of the battery, so that when one component is faulty, the central processing unit 110 has the possibility of knowing which one.

Enfin, grâce à l'invention, il est possible de créer différentes gammes de batterie en réalisant des batteries à la carte, avec un ou plusieurs circuits électroniques. Il est aussi possible de prévoir une batterie intégrant tous les circuits électroniques, pour les avoir à disposition, les circuits pouvant être activés ou désactivés par le microcontrôleur embarqué en fonction des utilisations souhaitées. Finally, thanks to the invention, it is possible to create different ranges of battery by making batteries to the card, with one or more electronic circuits. It is also possible to provide a battery incorporating all the electronic circuits, to have them available, the circuits that can be activated or deactivated by the embedded microcontroller according to the desired uses.

Les figures 4A à 4C schématisent sous forme de diagrammes, les protocoles d'échange entre le microcontrôleur MCU 110 de la batterie 100 et le microprocesseur CPU 172 du dispositif électrique 170 lorsque la batterie est connectée au dispositif. La figure 4A représente les étapes d'un protocole d'authentification qui peut être exécuté aussi bien pour des batteries primaires que secondaires. La figure 4B représente les étapes d'un protocole de protection qui peut être exécuté aussi bien pour des batteries primaires que secondaires. La figure 4C représente les étapes d'un protocole d'échange permettant d'estimer la quantité de charge restante dans la batterie. Le protocole d'authentification schématisé sur la figure 4A consiste à identifier, ou authentifier selon le niveau de sécurité souhaité, la batterie lors de sa première utilisation avec le dispositif électrique ou lorsqu'elle est reconnectée après une déconnexion. Dans le cas le plus simple et le moins sécuritaire, consistant en une simple identification, le CPU du dispositif interroge le MCU de la batterie pour recueillir un code d'identification qui est ensuite comparé à un code embarqué côté dispositif et le résultat de la comparaison permet d'autoriser ou non l'utilisation de la batterie en tant que source d'énergie. Ce niveau d'identification n'est cependant pas très sécuritaire car le code peut être facilement récupéré pour être utilisé dans des batteries contrefaites. L'authentification permet de rajouter une sécurité supplémentaire en vérifiant l'authenticité de la batterie par un échange de code secret crypté à génération aléatoire par exemple (étapes 210 et 211), et décodage simultané côté batterie et côté dispositif. Le CPU du dispositif décrypte alors le code puis le compare à une clé secrète (étape 212) et, en fonction du résultat de la comparaison, décide si, oui ou non, la batterie est conforme (étape 215) et dédiée au dispositif. FIGS. 4A to 4C show diagrammatically the exchange protocols between the microcontroller MCU 110 of the battery 100 and the microprocessor CPU 172 of the electrical device 170 when the battery is connected to the device. Figure 4A shows the steps of an authentication protocol that can be executed for both primary and secondary batteries. Figure 4B shows the steps of a protection protocol that can be performed for both primary and secondary batteries. Figure 4C shows the steps of an exchange protocol for estimating the amount of charge remaining in the battery. The authentication protocol schematized in FIG. 4A consists of identifying, or authenticating according to the desired level of security, the battery when it is first used with the electrical device or when it is reconnected after a disconnection. In the simplest and least secure case, consisting of a simple identification, the CPU of the device interrogates the MCU of the battery to collect an identification code which is then compared to a device-side code and the result of the comparison. allows to allow or not the use of the battery as a source of energy. This level of identification is however not very safe because the code can be easily recovered for use in counterfeit batteries. The authentication makes it possible to add additional security by verifying the authenticity of the battery by an encrypted secret code exchange with random generation for example (steps 210 and 211), and simultaneous decoding on the battery side and the device side. The CPU of the device then decrypts the code then compares it with a secret key (step 212) and, depending on the result of the comparison, decides whether or not the battery is compliant (step 215) and dedicated to the device.

Si la batterie est jugée non conforme (étape 214), le dispositif ne fonctionne pas et peut par exemple se mettre dans un mode erreur indiquant à l'utilisateur la non conformité de la batterie. Une fois la batterie reconnue pour le dispositif électrique, elle est autorisée à alimenter le dispositif en énergie. Le protocole d'authentification est un protocole bien connu qui peut être de type CRC ou de type SHA-1 ou SHA-2 par exemple, avec un codage sur 160 bits. Dans une autre application un peu plus complexe, on peut réaliser une authentification mutuelle. Dans ce cas, la batterie n'est plus un simple esclave du dispositif électrique et joue aussi un rôle dans la mise en place du fonctionnement du dispositif. Cela peut par exemple s'appliquer aux véhicules électriques. Dans ce cas, la batterie peut également authentifier le véhicule en lui demandant son code et en le comparant à une autre clé secrète. Si l'une des deux entités est jugée non conforme par l'autre, le dispositif ne fonctionne pas. D'autres protocoles d'échange se mettent en place d'une part lorsque la batterie est bloquée en mode protégé (figure 4B), et d'autre part pour mesurer la quantité de charge restante (figure 4C). Ces protocoles d'échanges ne sont pas réalisés dans un ordre particulier, ils se font concomitamment ou bien l'un après l'autre, l'ordre important peu. Au cours de l'utilisation de la batterie par le dispositif, la batterie peut se retrouver bloquée en mode protégé suite à un événement de type surtension, court-circuit, surcharge en courant ou échauffement d'origine électrique (étape 300). Pour cela, tel qu'illustré sur la figure 4B, dès l'avènement d'une telle situation nécessitant le déclenchement d'une protection de la batterie, le microcontrôleur MCU 110 de la batterie envoie au microprocesseur CPU 172 du dispositif le statut du mode de protection, c'est à dire la nature de la protection, en fonction de la cause qui l'a engendrée, et son état (étape 301). Le microprocesseur CPU du dispositif vérifie si la batterie est protégée (étape 302) et, si c'est le cas, il peut alors envoyer au microcontrôleur MCU des instructions ou commandes pour soit maintenir la protection, soit réamorcer la batterie (étape 303). Le microcontrôleur MCU embarqué commande ensuite les circuits de protection 160 et/ou de charge 130 pour réamorcer la batterie par exemple (étape 304). Si la batterie n'est pas bloquée en mode protégé, elle peut alimenter le dispositif en énergie sans problème (étape 305). De manière avantageuse, le dispositif peut donc arriver à faire la distinction entre une batterie qui est réellement morte et une batterie qui est en situation de protection. De plus, dans le cas d'une batterie en état de protection, le dispositif a la possibilité d'envoyer des instructions pour la réamorcer, ce qui n'était pas possible avec les batteries existantes jusqu'à présent. La figure 4C illustre les échanges d'information lors d'une estimation de quantité de charge restante. Dans une première étape 400, le circuit électronique de monitoring 150 mesure le courant entrant et sortant de la batterie et envoie cette mesure (étape 401) au microcontrôleur MCU embarqué dans la batterie. Le MCU analyse alors cette donnée brute lui permettant de faire une estimation précise de la quantité de charge restante QR, qu'il envoie au microprocesseur CPU du dispositif électrique (étape 402).Le microprocesseur CPU 172 du dispositif compare alors cette quantité QR à une valeur seuil VS prédéfinie (étape 403). Si la quantité restante QR est supérieure à la valeur seuil VS, la batterie peut encore alimenter le dispositif sans problème (étape 404). Par contre, lorsque la quantité QR est inférieure à la valeur seuil VS, le microprocesseur CPU renvoie un message pour signaler que la charge est insuffisante (étape 405). Dans le cas où la batterie est une batterie primaire, le dispositif affiche et/ou émet un message à destination de l'utilisateur pour lui indiquer la durée de vie restante de la batterie avant la nécessité de la remplacer (étape 407). If the battery is deemed non-compliant (step 214), the device does not work and can for example go into an error mode indicating the user the nonconformity of the battery. Once the battery is recognized for the electrical device, it is allowed to power the device energy. The authentication protocol is a well-known protocol that can be of the CRC type or of the SHA-1 or SHA-2 type, for example, with a 160-bit coding. In another application a little more complex, one can achieve mutual authentication. In this case, the battery is no longer a simple slave of the electrical device and also plays a role in setting up the operation of the device. This can for example apply to electric vehicles. In this case, the battery can also authenticate the vehicle by asking for its code and comparing it to another secret key. If one of the two entities is found to be non-compliant by the other, the device does not work. Other exchange protocols are set up on the one hand when the battery is locked in protected mode (Figure 4B), and on the other hand to measure the amount of remaining charge (Figure 4C). These exchange protocols are not carried out in a particular order, they are concomitantly or one after the other, the important order little. During the use of the battery by the device, the battery can become locked in protected mode following an overvoltage, short-circuit, current overload or electrical heating event (step 300). For this purpose, as illustrated in FIG. 4B, as soon as the occurrence of such a situation requires the triggering of a battery protection, the microcontroller MCU 110 of the battery sends the microprocessor CPU 172 of the device the status of the mode protection, that is, the nature of the protection, depending on the cause that caused it, and its state (step 301). The CPU microprocessor of the device checks to see if the battery is protected (step 302) and, if so, can then send instructions or commands to the microcontroller MCU to either maintain the protection or to reboot the battery (step 303). The embedded microcontroller MCU then controls the protection circuits 160 and / or charge 130 to reboot the battery for example (step 304). If the battery is not locked in protected mode, it can power the device power without problem (step 305). Advantageously, the device can thus be able to distinguish between a battery that is actually dead and a battery that is in a protective situation. In addition, in the case of a battery in state of protection, the device has the possibility to send instructions to reboot, which was not possible with the existing batteries so far. FIG. 4C illustrates the information exchanges during an estimate of the amount of charge remaining. In a first step 400, the electronic monitoring circuit 150 measures the current entering and leaving the battery and sends this measurement (step 401) to the microcontroller MCU embedded in the battery. The MCU then analyzes this raw data enabling it to make an accurate estimate of the amount of remaining charge QR, which it sends to the microprocessor CPU of the electrical device (step 402). The microprocessor CPU 172 of the device then compares this quantity QR with a VS threshold value predefined (step 403). If the remaining quantity QR is greater than the threshold value VS, the battery can still power the device without problems (step 404). On the other hand, when the quantity QR is lower than the threshold value VS, the microprocessor CPU sends a message to signal that the load is insufficient (step 405). In the case where the battery is a primary battery, the device displays and / or sends a message to the user to indicate the remaining life of the battery before the need to replace it (step 407).

Dans le cas d'une batterie secondaire, le dispositif avertit l'utilisateur qu'il est temps de charger la batterie (étape 406). Lorsque le chargeur mural est branché à la batterie, le microcontrôleur MCU 110 de la batterie envoie une commande au circuit électronique de charge 130 pour charger la batterie (étape 408). Puis le circuit de monitoring 150 effectue sa mesure (étape 409) et la renvoie à l'unité centrale de traitement MCU 110 (étape 410) tout au long de la phase de charge pour permettre à l'unité centrale de traitement MCU d'envoyer au microprocesseur du dispositif l'évolution de la quantité de charge restante QR (étape 411). Le microprocesseur CPU 172 du dispositif vérifie alors si la charge est complète ou non (étape 412). Si elle est complète, le dispositif indique que le chargeur peut être débranché et la batterie peut alimenter le dispositif de manière autonome (étape 413). Par contre, si la charge est incomplète (étape 414), l'unité centrale de traitement MCU 110 de la batterie continue de commander le circuit de charge (étape 408) et les étapes 408 à 412 sont répétées jusqu'à la charge complète de la batterie. Les informations sur la quantité de charge restante sont envoyées par le microcontrôleur MCU de la batterie au microprocesseur CPU du dispositif de manière périodique, soit de la propre initiative du microcontrôleur, soit sur demande du microprocesseur du dispositif. Ces informations peuvent également être envoyées de la propre initiative du microcontrôleur de la batterie lorsque la quantité de charge restante varie de manière très importante. In the case of a secondary battery, the device warns the user that it is time to charge the battery (step 406). When the wall charger is connected to the battery, the microcontroller MCU 110 of the battery sends a command to the electronic charging circuit 130 to charge the battery (step 408). Then, the monitoring circuit 150 performs its measurement (step 409) and sends it back to the central processing unit MCU 110 (step 410) throughout the charging phase to allow the central processing unit MCU to send to the microprocessor of the device the evolution of the remaining amount of charge QR (step 411). The microprocessor CPU 172 of the device then checks whether the load is complete or not (step 412). If complete, the device indicates that the charger can be unplugged and the battery can power the device autonomously (step 413). On the other hand, if the charge is incomplete (step 414), the CPU MCU 110 of the battery continues to control the charging circuit (step 408) and steps 408 to 412 are repeated until charging is complete. battery. The information on the remaining amount of charge is sent by the microcontroller MCU battery to microprocessor CPU of the device periodically, either on the own initiative of the microcontroller, or on request of the microprocessor of the device. This information can also be sent on the own initiative of the battery microcontroller when the amount of remaining charge varies very significantly.

Grâce à ces échanges d'informations précises sur la quantité de charge restante, la batterie est gérée de manière optimale par rapport à sa capacité réelle, de sorte que sa durée de vie est considérablement augmentée.35 Thanks to these precise exchanges of information on the amount of charge remaining, the battery is optimally managed with respect to its actual capacity, so that its life is considerably increased.

Claims

REVENDICATIONS1. Batterie (100) comprenant au moins un composant apte à stocker puis à restituer de l'énergie électrique pour alimenter en énergie un dispositif électrique (170), caractérisée en ce qu'elle comprend une unité centrale de traitement (110) apte à communiquer audit dispositif électrique (170) des informations sur son état, lesdites informations étant obtenues à partir d'au moins une mesure réalisée au sein de la batterie et analysée par ladite unité centrale de traitement (110). 15 REVENDICATIONS1. Battery (100) comprising at least one component capable of storing and then restoring electrical energy to supply energy to an electrical device (170), characterized in that it comprises a central processing unit (110) able to communicate to said electrical device (170) information on its state, said information being obtained from at least one measurement carried out within the battery and analyzed by said central processing unit (110). 15

2. Batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de communication pour permettre une communication d'informations entre l'unité centrale de traitement (110) et une unité de traitement (172) implantée dans ledit 20 dispositif électrique (170). 2. Battery according to claim 1, characterized in that it comprises a communication means for enabling information communication between the central processing unit (110) and a processing unit (172) implanted in said electrical device. (170).

3. Batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de communication est un bus (B). 25 3. Battery according to claim 2, characterized in that the communication means is a bus (B). 25

4. Batterie selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bus (B) de communication est confondu avec un bus de puissance (C) destiné à injecter un courant d'alimentation et en ce que la communication d'information se fait par courant 30 porteur. 4. Battery according to claim 3, characterized in that the communication bus (B) is merged with a power bus (C) for injecting a supply current and in that the information communication is done by current. Carrier.

5. Batterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier circuit électronique (150) apte à 10 5 15 20 25 30mesurer le courant entrant et sortant de la batterie, à communiquer ces mesures à l'unité centrale de traitement (110) qui, à partir de ces mesures, évalue la quantité de charge restante au sein de la batterie. 5. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a first electronic circuit (150) capable of measuring the current entering and leaving the battery, to communicate these measurements to the unit. central processing unit (110) which, from these measurements, evaluates the amount of charge remaining within the battery.

6. Batterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un deuxième circuit électronique (160) apte à assurer la protection électrique de la batterie et à communiquer son état à l'unité centrale de traitement (110) qui, elle même, le communique au dispositif électrique (170). 6. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a second electronic circuit (160) adapted to provide electrical protection of the battery and to communicate its state to the central processing unit (110). which itself communicates it to the electrical device (170).

7. Batterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit électronique de charge (130) apte à assurer la charge de la batterie en fonction de la quantité de charge restante évaluée par l'unité centrale de traitement (110). 7. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electronic charging circuit (130) adapted to ensure the charging of the battery according to the amount of remaining charge evaluated by the central processing unit. (110).

8. Batterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un circuit électronique d'identification/authentification (140) apte à permettre une authentification de la batterie (110) par le dispositif électrique (170). 8. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises an electronic identification / authentication circuit (140) adapted to allow authentication of the battery (110) by the electrical device (170).

9. Dispositif électrique (170) auquel se connecte la batterie (100) selon l'une des revendications précédentes, ledit dispositif étant adapté pour comprendre un connecteur (173) apte à permettre le raccordement à la batterie par l'intermédiaire d'un moyen de communication destiné à permettre unéchange d'informations entre la batterie et le dispositif. 1O.Procédé de communication entre la batterie (100) selon l'une des revendications 1 à 8 et le dispositif électrique (170), selon la revendication 9, qu'elle alimente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - authentifier la batterie (110), - informer le dispositif (170) d'un changement d'état de la batterie. 11.Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une étape préalable consiste à mettre à jour des algorithmes d'authentification par une communication d'informations et une programmation de l'unité centrale de traitement (110) de la batterie. 20 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le changement d'état correspond à un blocage de la batterie par le circuit de protection et en ce que, en réponse à l'information sur le changement d'état de la batterie, le dispositif envoie une instruction pour maintenir cet état de blocage ou pour réamorcer la batterie. 13.Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le changement d'état correspond à une variation de la quantité de charge restante (QR). 14.Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la batterie étant une batterie secondaire, lorsque la quantité de charge restante (QR) est 10 15 25 30 35 5 15 20inférieure à une valeur seuil (VS), le dispositif électrique envoie une instruction à l'unité centrale de traitement (110) de la batterie (100) pour recharger la batterie. 15.Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la batterie étant une batterie primaire, lorsque la quantité de charge restante (QR) est inférieure à une valeur seuil (VS), le dispositif électrique émet un message pour indiquer la durée de vie restante de la batterie avant son remplacement. 16.Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que l'information sur la quantité de charge restante est envoyée de manière périodique par l'unité centrale de traitement (110) de la batterie (100) au dispositif électrique (170), de sa propre initiative ou sur demande de l'unité de traitement (172) du dispositif électrique (170). 9. Electrical device (170) which connects the battery (100) according to one of the preceding claims, said device being adapted to include a connector (173) adapted to allow connection to the battery via a means communication device for exchanging information between the battery and the device. 1O.Procédé communication between the battery (100) according to one of claims 1 to 8 and the electrical device (170), according to claim 9, which it feeds, characterized in that it comprises the steps of: - Authenticate the battery (110), - inform the device (170) of a change of state of the battery. 11.Procédé according to claim 10, characterized in that a preliminary step consists in updating authentication algorithms by an information communication and a programming of the central processing unit (110) of the battery. 12. The method according to claim 10, characterized in that the change of state corresponds to a blocking of the battery by the protection circuit and that, in response to the information on the change of state of the battery. , the device sends an instruction to maintain this blocking state or to reboot the battery. 13.Procédé according to claim 10, characterized in that the change of state corresponds to a variation of the remaining amount of charge (QR). 14.A method according to claim 13, characterized in that the battery being a secondary battery, when the remaining charge quantity (QR) is below a threshold value (VS), the electric device sends a instructing the central processing unit (110) of the battery (100) to recharge the battery. 15.Procédé according to claim 13, characterized in that the battery being a primary battery, when the remaining amount of charge (QR) is less than a threshold value (VS), the electrical device sends a message to indicate the lifetime remaining battery before replacement. 16.Procédé according to one of claims 13 to 15, characterized in that the information on the remaining amount of charge is sent periodically by the central processing unit (110) of the battery (100) to the electrical device (170) on its own initiative or at the request of the processing unit (172) of the electrical device (170).