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TWI448039B - 具有縱向匯流排電路的電池管理晶片、系統以及方法 - Google Patents

具有縱向匯流排電路的電池管理晶片、系統以及方法 Download PDF

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TWI448039B
TWI448039B TW101125140A TW101125140A TWI448039B TW I448039 B TWI448039 B TW I448039B TW 101125140 A TW101125140 A TW 101125140A TW 101125140 A TW101125140 A TW 101125140A TW I448039 B TWI448039 B TW I448039B
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艾倫 弗利賓
康士坦丁 布克
史帝芬 麥瑞努
吳進興
弗列爾斯 路普
威廉 鄧勳
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凹凸科技國際股份有限公司
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Description

具有縱向匯流排電路的電池管理晶片、系統以及方法
本發明係有關一種電池管理系統，尤其是一種包含縱向匯流排電路的電池管理晶片、系統和方法。
複數個電池模組可以用於為各種電子設備供電。為了監測該電池模組的狀態，可以將複數個電池管理晶片與該電池模組相耦接。主機處理器可與電池管理晶片相耦接。
圖1所示為先前技術的電池管理系統100的模組方塊圖，其中，主機處理器120透過公用匯流排130與電池管理晶片相耦接。如圖1所示，先前技術的電池管理系統100包括分別與電池管理晶片101~103相耦接的電池模組140-1~140-3。每一個電池模組140-1~140-3中都包含一或複數個電池單元，並分別由電池管理晶片101~103監測其狀態。電池管理系統100還包括一個主機處理器120，透過公用匯流排130與電池管理晶片101~103相耦接。公用匯流排130的工作電壓為主機處理器的電壓。然而，相串聯耦接的電池模組140-1~140-3的電壓積累可能使得公用匯流排130的電壓變大。為了隔離公用匯流排130與相對較高之電壓，傳統電池管理系統100使用了複數個隔離器110-1~110-3。每一個隔離器中包括複數個光耦合器(例如，如圖1中所示的兩對光耦合器)。光耦合器110-1~110-3耦接在電池管理晶片101~103與公用匯流排130之間，用於隔離公用匯流排130與相對較高的高電壓，以 保護電池管理系統100。因此，該系統的成本相應增加。
圖2所示為先前技術的電池管理系統200的模組方塊圖，其中主機處理器220與電池管理晶片201~203相耦接。先前技術的電池管理系統200包括分別與電池管理晶片201~203相耦接的電池模組240-1~240-3。電池管理晶片201~203透過向上和向下的匯流排相耦接，例如串列週邊介面匯流排(Serial Peripheral Interface，SPI)。電池管理系統200還包括一個主機處理器220，主機處理器220透過向上和向下的匯流排與最底端的電池管理晶片203相耦接。因此，主機處理器220可以透過向上和向下的匯流排與電池管理晶片201~203通訊。然而，當相鄰的電池模組斷開時，中斷點處產生一相對較高的負電壓，使得電池管理系統200中的電流發生突變，例如電流由一個相對較大的值迅速變為零。相對較高的負電壓足以損壞與中斷點相鄰的電池管理晶片，例如，當中斷點出現在電池模組240-1和240-2之間時，電池管理晶片201和202被損壞。
圖3所示為先前技術的電池管理系統300的模組方塊圖。先前技術的電池管理系統模組300包括電池模組340-1和340-2，電池管理晶片301和302分別與電池模組340-1和340-2及一個主機處理器320相耦接。電池管理晶片301透過高壓二極體331和332與電池管理晶片302相耦接，當電池模組340-1和340-2之間出現中斷點時，高壓二極體331和332可以避免電池管理晶片301和302被較高的負電壓損壞。當高壓二極體331和332被正向偏置時為正 常工作模式，當產生負電壓時則被反向偏置，以此保護電池管理系統300。因為負電壓相對較高，若一些應用電壓高於600伏特，則為了保護電池管理系統300，高壓二極體331和332的反向崩潰電壓也相對較高。由於高壓二極體相對成本較高，回應相對較慢。在高壓二極體331和332回應準備採取保護時，電池管理系統可能已經被損壞。另外系統正向偏置時需要的電流值為幾毫安培，這樣會增加電池管理系統的能耗。
本發明的目的為提供一種電池管理晶片，包括：監測電池模組中複數個電池單元狀態的一電池管理單元，電池模組與電池管理晶片相耦接，電池管理晶片回應主機處理器的指令；以及將指令從主機處理器傳輸至電池管理單元的一縱向匯流排電路，其中，縱向匯流排電路包括：一接收第一對差分輸入資料信號的第一接收機；一處理第一對差分輸入資料信號的指令處理器，指令處理器與第一接收機相耦接；以及一輸出第一對差分輸出資料信號的第一傳輸器，第一傳輸器與指令處理器相耦接。
本發明還提供一種電池管理系統，包括：一具有第一縱向匯流排電路的第一晶片；透過無源電流隔離器與第一晶片相耦接的第二晶片；以及一將第一資料從第一晶片發送至第二晶片的一主機處理器，其中該主機處理器與該第一縱向匯流排電路透過一轉換器相耦接，該轉換器將該第一資料轉換為第一對差分資料信號。
本發明還提供一種電池管理方法，包括：從一主機處理器發送一指令至複數個電池管理晶片；將指令區分成一第一對差分輸入資料信號；透過一縱向匯流排電路將該第一對差分輸入資料信號傳輸至該複數個電池管理晶片；以及當指令中的位址與電池管理晶片相匹配時，監測與電池管理晶片相耦接的電池模組中電池狀態以回應指令。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附權利要求項所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種可選項，可修改項和等同項。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供一個針對本發明的完全理解，闡明了大量的具體細節。然而本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實施例中，對於大家熟知的方案、流程、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明主旨。
圖4所示為根據本發明的一個實施例的電池管理系統400的結構示意圖。在一個實施例中，電池管理系統400中包括電池模組402-i(例如，電池模組402-1、402-2和402-3)，電池模組間相互串聯耦接。電池管理晶片410-1、410-2和410-3分別與電池模組402-1、402-2和402-3相耦接，主機處理器440與電池管理晶片410-1相耦接。圖4所示實施例僅用於描述本發明的目的，電池管理晶片的 數量可根據特定應用的需求而改變。
電池模組402-i還包括一個或複數個電池單元，如圖4所示實施例為6個電池單元。電池管理晶片410-1、410-2和410-3透過一個或複數個電流隔離器相耦接。在一個實施例中，電流隔離器可為無源隔離器，這樣不需要額外的電源為無源隔離器供電，但並不以此為限。例如，電池管理系統400可以使用複數個電容C1~C10來隔離電池管理晶片410-1~410-3。如圖4所示，電池管理晶片410-3透過電容C6~C10與電池管理晶片410-2相耦接，電池管理晶片410-2透過電容C1~C5與電池管理晶片410-1相耦接。在另一個實施例中，電池管理系統400可以使用複數個變壓器或電感來隔離電池管理晶片410-1~410-3。相鄰的電池管理晶片之間透過使用電流隔離器可以隔離電池管理晶片，並且當相鄰的電池模組之間出現中斷點時可以保護電池管理晶片。具體而言，無源電流隔離器的使用可以降低電池管理系統的成本。
在一個實施例中，每一個電池管理晶片410-i中包含一個對應的電池管理單元411-i和一個對應的縱向匯流排電路412-i。電池管理單元411-i根據主機處理器440的指令監測每一個對應的電池模組402-i中電池的狀態參數(例如，電池電壓)。縱向匯流排電路412-i傳輸電池管理單元411-i和主機處理器440之間的信號。
在一個實施例中，縱向匯流排電路412-i透過引腳IN(i-1)’+和IN(i-1)’-接收下一級電池管理晶片410-(i-1)中的第一對差分輸入資料信號(例如，正差分信號INPUT+ 和負差分信號INPUT-)，並透過引腳OUTi+和OUTi-輸出第一對差分輸出資料信號至上一級電池管理晶片410-(i+1)(例如，正差分信號OUTPUT+和負差分信號OUTPUT-)。
在一個實施例中，第一對差分輸入/輸出信號代表主機處理器440發出的指令，例如，指示每一個電池管理單元411-i對每一個對應的電池模組402-i中的電池電壓進行監測並採樣。縱向匯流排電路412-i還透過引腳INi+和INi-接收上一級電池管理晶片410-(i+1)的第二對差分輸入資料信號，並透過引腳OUT(i-1)’+和OUT(i-1)’-輸出第二對差分輸出資料信號至下一級電池管理晶片410-(i-1)。
光耦合器在一個實施例中，第二對差分輸入/輸出信號反應對應電池模組402-i中每一個電池單元的狀態(例如，電池電壓)，其中每一個電池單元的電池電壓由電池管理單元411-i監測。在一個實施例中，電池管理晶片410-3的引腳IN3+、IN3-、OUT3+和OUT3-與地相耦接，表示電池管理晶片410-3為最頂端的晶片。電池管理晶片410-3不會透過引腳IN3+和IN3-接收第二對差分輸入資料信號，但會透過引腳OUT2’+和OUT2’-輸出第二對差分輸出資料信號至下一級電池管理晶片410-2。在一個實施例中，最底部的電池管理晶片410-1中的縱向匯流排電路412-1透過引腳IN0’+和IN0’-從轉換器413接收第一對差分輸入資料信號；並透過引腳OUT1+和OUT1-輸出第一對差分輸出資料信號至上一級電池管理晶片410-2。透過引腳IN1+和IN1-接 收電池管理晶片410-2的第二對差分輸入資料信號；並透過引腳OUT0’+和OUT0’-輸出第二對差分輸出資料信號至轉換器413。縱向匯流排電路412-i還可以透過引腳ALT(i-1)’向主機處理器440提供一個警報信號，請求獲得對應的電池管理晶片410-i的狀態(例如，電池管理晶片410-i是否自我測試完成)。警報信號被發送至下一級的電池管理晶片410-(i-1)，然後再傳輸至主機處理器440。
同樣地，透過差分輸入/輸出資料信號可以減少或消除縱向匯流排產生的雜訊。具體而言，在一個實施例中，如果用於傳遞差分資料信號的匯流排出現非正常狀態(例如開路或短路)，還可以使用差分信號對中的單個控制線繼續通訊。在另一個實施例中，如果出現上述的非正常狀態，可以使用另一對控制線繼續傳輸差分輸入/輸出信號。進而傳輸差分輸入/輸出資料信號的傳輸線可以工作在雙向模式。
在一個實施例中，如圖4所示轉換器413與主機處理器440和縱向匯流排電路412-1相耦接。轉換器413透過第一類型協定與主機處理器440通訊，例如串列週邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)匯流排協定。轉換器413與主機處理器440間傳輸的信號包括：一由轉換器413透過引腳SDO傳輸至主機處理器440的輸出資料信號、一由轉換器413透過引腳IRQ傳輸至主機處理器440的中斷請求信號、一由主機處理器440透過引腳SDI傳輸至轉換器413的輸入資料信號、一由主機處理器分別透過引腳SCK和/CS傳輸至轉換器413的一時脈信號和一致能 信號。在一個實施例中，轉換器413透過第二類型協定(例如，縱向匯流排協定)與縱向匯流排電路412-1通訊，電池管理晶片410-i透過第二類型協定(例如，縱向匯流排協定)與其相鄰的電池管理晶片410-(i+1)和410-(i-1)通訊。轉換器413用第一類型協定透過引腳SDI接收主機處理器440的資料，並將該資料轉換為第一對差分資料信號，用第二類型協定將該差分資料信號透過引腳IN0’-和IN0’+傳輸至縱向匯流排電路412-1。同樣地，轉換器413用第二類型協定透過引腳OUT0’-和OUT0’+接收縱向匯流排電路412-1中的差分資料信號，並將該差分資料信號轉換為適用於第一類型協定通訊的資料，並將該資料透過引腳SDO傳輸至主機處理器440。如圖4所示轉換器413可整合在電池管理晶片410-1中，但也可以置於電池管理晶片410-1之外。
圖5A所示為根據本發明的一個實施例中示於圖4中之電池管理晶片410-i中縱向匯流排電路412-i的內部結構圖500。圖5A將結合圖4來進行描述。
在一個實施例中，縱向匯流排電路412-i包括一下行資料路徑、一上行資料路徑、和一警報資料路徑。上行的資料路徑中包括一個接收機532-i、一個數位相位鎖定迴路517-i、一個指令處理器510-i、和一個傳輸器533-i。下行資料路徑包括一個接收機531-i、一個數位相位鎖定迴路505-i、一個回應產生器507-i、以及一個傳輸器534-i。警報資料路徑包括一個接收機521-i、一個警報邏輯522-i、和一個調變器523-i。
接收機532-i中包括一對比較器512-i和514-i，透過引腳IN(i-1)’+和IN(i-1)’-接收第一對差分輸入資料信號INPUT+和INPUT-。例如，引腳IN(i-1)’+從第一對差分信號中接收正差分信號INPUT+，引腳IN(i-1)’-接收負差分信號INPUT-。電壓源566-i為節點562提供共模電壓VCM1，為信號IN+和IN-提供一定電壓(圖5A中未示出)，接收機532-i透過電容C4和C3分別接收信號IN+和IN-。
在一個實施例中，向接收機532-i的輸出信號DOUT提供補償電壓Voffset 以確定滯後區域，進一步地抑制雜訊和高頻信號。比較器512-i中的正向輸入端透過嵌入的補償電壓產生器(例如，電壓為Voffset 的電壓源543-i)與514-i的負向輸入端相耦接。如圖5A所示，比較器514-i中的正向輸入端透過嵌入的補償電壓產生器(例如，電壓為Voffset 的電壓源544-i)與512-i的負向輸入端相耦接。電壓源543-i的負極與比較器514-i的負向輸入端相耦接，電壓源544-i的負極與比較器512-i的負向輸入端相耦接。在另一個實施例中，電壓源543-i的正極也可以與比較器512-i的正向輸入端相耦接。電壓源544-i的正極可以與比較器514-i的正向輸入端相耦接。
在一個實施例中，嵌入的補償電壓產生器可以用電壓源來替代。在另一個實施例中，嵌入的補償電壓產生器也可以用有電流流經的電阻來代替。
比較器512-i和514-i的輸出端與一反及閘相耦接，例如，比較器512-i和514-i的輸出端分別與反及閘542-i和反及閘541-i相耦接。反及閘541-i的輸出端與數位相位鎖定 迴路517-i相耦接，為數位相位鎖定迴路517-i提供輸出資料信號DOUT，輸出資料信號DOUT透過引腳IN(i-1)’+接收正向差分資料信號INPUT+用於同步，並被發送至數位相位鎖定迴路517-i。在另一個實施例中，反及閘542-i的輸出端與數位相位鎖定迴路517-i相耦接，為數位相位鎖定迴路517-i提供輸出資料信號，該輸出資料信號透過引腳IN(i-1)’-接收負向差分資料信號INPUT-並被發送至數位相位鎖定迴路PLL 517-i。在一個實施例中，比較器512-i和514-i可以整合在一個差分輸入比較器中。
在一個實施例中，如圖5A所示比較器512-i、514-i，補償電壓產生器544-i、543-i和反及閘541-i、542-i組成一個磁滯單元，為接收機532-i提供輸出信號DOUT。如果信號IN+和IN-的差值高於補償電壓Voffset ，輸出信號DOUT可以為高位準或低位準。具體而言，當VIN +大於VIN -，且兩者之間之差值大於正的補償電壓Voffset 時，輸出信號DOUT為高位準。當VIN +大於VIN -，且兩者之間之差值小於負的補償電壓Voffset 時，輸出信號DOUT為低位準。如果信號IN+和IN-的差值低於補償電壓Voffset ，即|VIN +-VIN -|<Voffset 時，輸出信號DOUT保持之前的狀態不變。
圖5B所示為根據本發明一個實施例的縱向匯流排電路412-i中接收機532-i的信號波形圖，圖5B將結合圖5A進行描述。差分輸入信號INPUT+和INPUT-由下一級的電池管理晶片410-(i-1)分別發送至電容C4和C3。在另一個實施例中，如果電池管理晶片為最底端的電池管理晶片410-1，則差分輸入信號INPUT+和INPUT-由轉換器413發送。接收機 532-i分別透過電容C4和C3接收信號IN+和IN-。反及閘541-i輸出信號DOUT，即接收機532-i的輸出信號為DOUT。在一個實施例中，DOUT為由電容C4接收的正向差分資料信號INPUT+。如圖5B所示，在Tn時刻，引腳IN(i-1)’+和IN(i-1)’-處有雜訊，如果差分信號IN+和IN-的差值在滯後區間(由補償電壓源Voffset 確定)內，雜訊可以在信號DOUT中抵消。
再如圖5A所示，數位相位鎖定迴路517-i將接收的資料信號與電池管理晶片410-i的時脈同步，並將同步後的資料發送至指令處理器510-i，處理同步後的資料。在一個實施例中，若同步後的資料為主機處理器440發出的指令，指示電池管理晶片410-i採樣相對應電池模組402-i中的電池電壓，指令處理器510-i將同步後的資料中的位址與對應的電池管理晶片410-i的位址做比較。如果位址匹配，指令處理器510-i將資料發送至回應產生器507-i。在一個實施例中，回應產生器507-i指示電池管理單元411-i執行指令，指示電池管理單元411-i採樣相對應電池模組402-i的電池電壓，然後產生回應信號至主機處理器440。如果位址不匹配，指令處理器510-i發送同步後的信號至傳輸器533-i。如圖5A所示，傳輸器533-i中包括複數個反相器。反相器511-i和515-i驅動輸出正向差分信號，反相器513-i驅動輸出反向差分信號。傳輸器533-i透過引腳OUTi+和OUTi-輸出一對差分輸出資料信號至電池管理晶片410-(i+1)中的縱向匯流排電路412-(i+1)，該差分輸出資料信號為同步後的資料。
下行資料路徑中接收機531-i中的元件和組態與接收機532-i一致，接收機531-i和接收機532-i中各元件的功能相似。
圖5C所示為根據本發明一個實施例的縱向匯流排電路412-i中接收機531-i的信號示意圖，圖5C將結合圖5A來進行描述。信號INPUT’+和INPUT’-表示的差分輸入資料信號從上一級電池管理晶片410-(i+1)分別發送至電容C6和C7。接收機531-i分別透過電容C6和C7接收信號IN’+和IN’-。反及閘552-i輸出信號DOUT’，即接收機531-i的輸出。在一個實施例中，信號DOUT’是透過電容C6接收到正向差分資料信號INPUT’+。如圖5C所示，在Tn’時刻，引腳INi+和INi-處有雜訊，如果差分信號IN’+和IN’-的差值在滯後區間(由補償電壓源Voffset 確定)內時，雜訊可以在信號DOUT’中抵消。
再如圖5A所示，接收機531-i的輸出資料信號發送至數位相位鎖定迴路505-i。數位相位鎖定迴路505-i將接收的資料信號與電池管理晶片410-i中的時脈同步，並將同步後的資料發送至回應產生器507-i。在一個實施例中，回應產生器507-i接收同步後的信號，並將同步後的信號發送至傳輸器534-i。在另一個實施例中，回應產生器507-i產生一個回應信號以回應主機處理器440的指令，並透過傳輸器534-i發送至主機處理器440。如圖5A所示，傳輸器534-i包括複數個反相器504-i、506-i和508-i。反相器504-i和506-i驅動輸出一個正向差分信號，反相器508-i驅動輸出一個反向差分信號。傳輸器534-i透過引腳OUT(i-1)’+和 OUT(i-1)’-輸出一對差分輸出資料信號至電池管理晶片410-(i-1)中的縱向匯流排電路412-(i-1)，該差分資料輸出信號為回應產生器507-i中接收的資料。如果電池管理晶片410-i為最底端的電池管理晶片410-1，傳輸器534-1透過引腳OUT0’+和OUT0’-輸出一對差分輸出信號至轉換器413。轉換器413將接收的一對差分資料信號轉換成適用於第一類型協定(例如，SPI匯流排協定)的資料，然後將轉換後的資料發送至主機處理器440。
圖5A中所示的接收機531-i和532-i電能消耗相對較低並且電路簡單。具體而言，如果接收機532-i/531-i的差分輸入信號的差值在滯後區間(由補償電壓源Voffset 確定)以內時，可以消除引腳(例如，引腳IN(i-1)’+、IN(i-1)’-、INi+和INi-)處的雜訊。
在一個實施例中，縱向匯流排電路412-i中的警報邏輯可以提供一個警報信號告知主機處理器440對應的電池管理晶片410-i的狀態(例如，電池管理晶片410-i自我測試是否完成，向主機處理器440請求服務)。警報信號發送至調變器523-i進行編碼，編碼後的警報信號透過引腳ALT(i-1)’發送至電池管理晶片410-(i-1)中的縱向匯流排電路412-(i-1)。在一個實施例中，當縱向匯流排電路412-(i-1)中的接收機521-(i-1)接收到編碼後的警報信號，接收機521-(i-1)將編碼後的警報信號發送至警報邏輯522-(i-1)。警報邏輯522-(i-1)將接收的編碼後警報信號進行解碼，並將解碼後的警報信號發送至調變器523-(i-1)進行編碼。編碼後一個新的編碼後的警報信號透過引腳 ALT(i-2)’發送至縱向匯流排電路412-(i-2)，然後再發送至主機處理器440。在另一個實施例中，如果調變器523-1是最底端的電池管理晶片410-1，其將透過引腳ALT0’將編碼後的警報信號發送至轉換器413。轉換器413將接收的適用於第二類型協定通訊的編碼警報信號轉換成適用於第一類型協定通訊的資料，適用於第一類型協定通訊的資料可以透過引腳IRQ傳輸至主機處理器440。
圖6所示為根據本發明一個實施例的電池管理系統工作流程圖600。圖6將結合圖4來進行描述。
在步驟602中，主機處理器440向複數個電池管理晶片(例如，電池管理晶片410-1~410-3)發送一個指令，該指令可以指示每一個電池管理晶片410-i對電池的狀態(例如，對應電池模組402-i中每一個電池單元的電壓)進行監測和採樣。
在步驟604中，轉換器413將透過引腳SDI從主機處理器440接收的指令轉換成第一對差分輸入資料信號，並將第一對差分輸入資料信號透過引腳IN0’-和IN0’+傳輸至縱向匯流排電路412-1。
在步驟606中，電池管理晶片將第一對差分輸入資料信號透過縱向匯流排電路從一個晶片傳遞至另一個晶片。具體而言，如圖4所示，電池管理晶片410-1透過縱向匯流排電路412-1將第一對差分輸入資料信號傳輸至410-2，電池管理晶片410-2透過縱向匯流排電路412-2將第一對差分輸入資料信號傳輸至410-3。如圖4所示，電池管理晶片410-3的引腳IN3+、IN3-、OUT3+和OUT3-與地端相耦接，表示電 池管理晶片410-3為最頂端的晶片，即電池管理晶片410-3不會將第一對差分輸入資料信號傳輸至任何電池管理晶片。
在步驟608中，如果指令中的位址與電池管理晶片的位址相匹配，則電池管理晶片410-i可以監測電池模組402-i中電池狀態(例如，電池電壓)。具體而言，電池管理晶片410-i產生並輸出第一對差分輸出資料信號來告知主機處理器440電池模組402-i的狀態。第一對差分輸出資料信號可表示電池模組402-1的電池狀態，可以從一個晶片傳遞至另一個晶片然後傳輸至轉換器413。轉換器413可以將第一對差分輸出資料信號轉化為第一輸出資料，並將其透過引腳SDO發送至主機處理器440來告知主機處理器440電池模組402-i的電池狀態。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧電池管理系統
101~103‧‧‧電池管理晶片
110-1~110-3‧‧‧隔離器
120‧‧‧主機處理器
130‧‧‧公用匯流排
140-1~140-3‧‧‧電池模組
200‧‧‧電池管理系統
201~203‧‧‧電池管理晶片
220‧‧‧主機處理器
240-1~240-3‧‧‧電池模組
300‧‧‧電池管理系統
301~302‧‧‧電池管理晶片
320‧‧‧主機處理器
340-1~340-2‧‧‧電池模組
400‧‧‧電池管理系統
402-1~402-3‧‧‧電池模組
410-1~410-3‧‧‧電池管理晶片
411-1~411-3‧‧‧電池管理單元
412-1~412-3(412-i)‧‧‧縱向匯流排電路
413‧‧‧轉換器
440‧‧‧主機處理器
500‧‧‧內部結構圖
504-i、506-i、508-i、511-i、513-i、515-i‧‧‧反相器
505-i、517-i‧‧‧數位相位鎖定迴路
507-i‧‧‧回應產生器
510-i‧‧‧指令處理器
512-i、514-i‧‧‧比較器
521-i、531-i、532-i‧‧‧接收機
522-i‧‧‧警報邏輯
523-i‧‧‧調變器
533-i、534-i‧‧‧傳輸器
541-i、542-i、552-i‧‧‧反及閘
543-i、544-i‧‧‧電壓源
562‧‧‧節點
566-i‧‧‧電壓源
600‧‧‧工作流程圖
602~608‧‧‧步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：
圖1所示為先前技術的電池管理系統的結構示意圖。
圖2所示為另一先前技術的電池管理系統的結構示意圖。
圖3所示為另一先前技術的電池管理系統的結構示意圖。
圖4所示為根據本發明的一實施例的電池管理系統的結構示意圖。
圖5A所示為根據本發明的一實施例的縱向匯流排電路的結構示意圖。
圖5B所示為根據本發明的一實施例的縱向匯流排電路中接收機信號的時序圖。
圖5C所示為根據本發明的一實施例的縱向匯流排電路中接收機信號的另一時序圖。
圖6所示為根據本發明的一實施例的電池管理系統的工作流程圖。
400‧‧‧電池管理系統
402-1~402-3‧‧‧電池模組
410-1~410-3‧‧‧電池管理晶片
411-1~411-3‧‧‧電池管理單元
412-1~412-3(412-i)‧‧‧縱向匯流排電路
413‧‧‧轉換器
440‧‧‧主機處理器

Claims (24)

  1. 一種電池管理晶片，包括：一電池管理單元，監測一電池模組中複數個電池單元的複數個狀態，該電池模組與該電池管理晶片相耦接，該電池管理晶片回應一主機處理器的一指令；以及一縱向匯流排電路，將該指令從該主機處理器傳輸至該電池管理單元，其中該縱向匯流排電路包括：一第一接收機，接收一第一對差分輸入資料信號；一指令處理器，該指令處理器與該第一接收機相耦接，處理該第一對差分輸入資料信號；以及一第一傳輸器，該第一傳輸器與該指令處理器相耦接，輸出一第一對差分輸出資料信號。
  2. 如申請專利範圍第1項的電池管理晶片，其中，該縱向匯流排電路進一步包括：一第二接收機，接收一第二對差分輸入資料信號；以及一第二傳輸器，輸出一第二對差分輸出資料信號。
  3. 如申請專利範圍第2項的電池管理晶片，其中，該縱向匯流排電路進一步包括：一回應產生器，與該第二接收機和該第二傳輸器相耦接，產生一回應信號以回應該主機處理器的該指令，並發送該回應信號至該第二傳輸器。
  4. 如申請專利範圍第3項的電池管理晶片，其中，該回應產生器從該第二接收機接收一第一資料，並將該第一資料傳輸至該第二傳輸器。
  5. 如申請專利範圍第4項的電池管理晶片，其中，該第一 資料表示該第二對差分輸入資料信號中的一正向差分信號。
  6. 如申請專利範圍第2項的電池管理晶片，其中，該第二傳輸器包括一反相器，輸出該第二對差分輸出資料信號中的一反向差分信號。
  7. 如申請專利範圍第1項的電池管理晶片，其中，該第一接收機包括：一第一比較器；一第二比較器；以及一補償電壓產生器；其中該第一比較器的一正向輸入端透過該補償電壓產生器與該第二比較器的一反向輸入端相耦接。
  8. 如申請專利範圍第7項的電池管理晶片，其中，該補償電壓產生器包括一電壓源。
  9. 如申請專利範圍第1項的電池管理晶片，其中，該第一傳輸器包括一反相器，從該指令處理器接收一第二資料，以及輸出該第一對差分輸出資料信號中的一反向差分信號。
  10. 如申請專利範圍第10項的電池管理晶片，其中，該第二資料表示該第一對差分輸入資料信號中的一正向差分信號。
  11. 如申請專利範圍第1項的電池管理晶片，其中，該第一對差分輸入資料信號表示該主機處理器的該指令。
  12. 一種電池管理系統，包括：一第一晶片，包括一第一縱向匯流排電路； 一第二晶片，與該第一晶片透過一無源電流隔離器相耦接；以及一主機處理器，與該第一晶片相耦接，將一第一資料從該第一晶片發送至該第二晶片，其中該主機處理器與該第一縱向匯流排電路透過一轉換器相耦接，該轉換器將該第一資料轉換為第一對差分資料信號。
  13. 如申請專利範圍第12項的電池管理系統，其中，該第一資料符合一第一類型協定，該第一對差分資料信號符合一第二類型協定。
  14. 如申請專利範圍第12項的電池管理系統，其中，該第一縱向匯流排電路接收該第一對差分資料信號。
  15. 如申請專利範圍第12項的電池管理系統，其中，該第二晶片從該第一縱向匯流排電路接收該第一對差分資料信號。
  16. 如申請專利範圍第12項的電池管理系統，其中，該第二晶片輸出適用於該第二類型協定的一第二對差分資料信號至該第一晶片。
  17. 如申請專利範圍第16項的電池管理系統，其中，該轉換器將適用於該第二類型協定的該第二對差分資料信號轉換成適用於該第一類型協定的一第二資料，並發送該第二資料至該主機處理器。
  18. 如申請專利範圍第16項的電池管理系統，其中，該第二對差分資料資料信號表示該第二晶片產生的一回應信號，回應該第一資料。
  19. 如申請專利範圍第12項的電池管理系統，其中，該第一資料表示該主機處理器的一指令。
  20. 如申請專利範圍第19項的電池管理系統，其中，該指令包括指示一晶片採樣與該晶片相耦接的對應一電池模組中複數個電池的電池狀態。
  21. 如申請專利範圍第12項的電池管理系統，其中，該無源電流隔離器包括一電容。
  22. 一種電池管理方法，包括：從一主機處理器發送一指令至複數個電池管理晶片；將該指令區分成一第一對差分輸入資料信號；透過一縱向匯流排電路將該第一對差分輸入資料信號傳輸至該複數個電池管理晶片；以及當該指令中的一位址與該電池管理晶片相匹配時，監測與該電池管理晶片相耦接的一電池模組中的一電池狀態以回應該指令。
  23. 如申請專利範圍第22項的電池管理方法，進一步包括：從該複數個電池管理晶片輸出一第一對差分輸出資料信號，其中該第一對差分輸出資料信號表示與該複數個電池管理晶片相耦接的該電池模組的該電池狀態。
  24. 如申請專利範圍第23項的電池管理方法，進一步包括：將該第一對差分輸出資料信號轉換成一第一輸出資料；以及將該第一輸出資料傳輸至該主機處理器。
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