一種堆疊集成電路間的通訊系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明關于一種通訊系統，特別是關于一種由多電池芯堆疊而成的電池組的不同電壓供應準位所供電的堆疊集成電路間的通訊系統。
【背景技術】
[0002]充電電池廣泛地用于許多產品，諸如筆記本電腦、平板電腦、移動電話，甚至是大型電動車中。一般來說，充電電池由相同規格的多個充電電池芯彼此串并聯而組成，用以滿足特定的電力供給需求。因為每一充電電池芯可能具有獨特的物理狀況，比如電力容量，當許多充電電池芯彼此相連接運作時(充電或放電)，多個充電電池芯間的差異將會導致電池不平衡的情況發生。電池不平衡情況能進一步導致充電電池壽命的縮短。因此，電池管理系統被用來監測充電電池芯的狀況且提供電池不平衡情況的處理對策。
[0003]可以確定的是一電池管理系統的功能并不限定于上述所言。當充電電池內部的充電電池芯數量增加時，電池管理系統的設計就變得復雜。如果一電池管理系統無法滿足管理所有充電電池芯的目的，多個電池管理系統必須串聯運作或一個電池管理系統必須借助許多子單元的協助而操作。一種普遍的電池管理系統運作概念是提供主從式管理通訊，相關的前案揭露于美國專利第8，237，405號中。405號專利提供一種電池管理系統，包含了具有多個充電電池芯的一個充電電池、連接到該充電電池的多個設備，及連接到該設備中的一第一設備的控制單元。該些設備能評估充電電池芯的狀態。控制單元能經由一默認路徑與該些設備的一目的設備通訊，如果一不良狀態發生于該默認路徑上，也能經由一備用路徑與該目的設備通訊。
[0004]405號專利的一個特色是應用于電池管理系統的通訊方法。該通訊方法使用主從式控制且能使電池管理系統延伸使用于眾多相連的電池芯。然而，在這樣的架構下，傳遞的信號是由電流和電荷移轉所實現。這將導致較高的電力消耗。此外，405號專利并不能用于許多常用的協議中以進行內部通訊。
[0005]因此，能消耗較少電力并應用于許多常用的內部協議的一種主從管理式通訊系統，亟待業界研發。該通訊系統也要能有效運作于電池管理系統中。
【發明內容】
[0006]已知用于電池管理系統的主從式管理系統消耗較高的電力但僅能用于有限的內部通信協議中，因此，能消耗較少電力并應用于許多常用的內部協議的一種主從管理式通訊系統，亟待業界研發。該通訊系統也要能有效運作于電池管理系統中。依照本發明的一種態樣，一種由多電池芯堆疊電池組的不同電壓供應準位所供電的堆疊集成電路間的通訊系統，包含:多個電池芯，多個電池芯堆疊在一起以提供電力；多個集成電路，每一集成電路連接到至少一其它集成電路且每一集成電路包含一電池偵測單元、一數據收發單元和一電力獲取單元，其中，該電池偵測單元用以監測該多個電池芯中，最上游側電池芯、最下游側電池芯或至少兩個相連電池芯的電池狀態，并取得該最上游側電池芯、最下游側電池芯或至少兩個相連電池芯的電池狀態；該數據收發單元與該電池偵測單元電連接，用以接收由一外部設備或連接于上游側的一集成電路所傳來的一頻率與一需求命令、接收連接于下游側的一集成電路所傳來的一回復信息、傳送該回復信息及/或一反應信息至該連接于上游側的集成電路、傳送該頻率至該連接于下游側的集成電路、如果該需求命令需要傳送到下游側的一集成電路中則傳送該需求命令至該連接于下游側的集成電路、如果沒有其它集成電路連接于下游側則停止傳送該頻率；該電力獲取單元電連接至該電池偵測單元與數據收發單元，用以向該電池偵測單元與數據收發單元提供電力，以便操作該電池偵測單元與數據收發單元。
[0007]如果該需求命令要求，該反應信息則產生；該回復信息由下游側另一集成電路內的數據收發單元所發出；依照本案構想，每兩個相連接的集成電路的電力獲取單元連接至至少一相同電池芯，致使該兩個相連接的集成電路可共享該電池芯的電力，并具有相同的電壓準位。因此該頻率、需求命令、回復信息與反應信息以電壓準位的變化形式存在；連接于上游側末端的集成電路由該外部設備接收該頻率與需求命令，并依照需求命令傳送該回復信息及/或關于電池狀態的一反應信息給該外部設備。相較于前案使用電流和電荷移轉的方式，本案使用電壓傳遞信號的構想，從而能消耗較少電力。
[0008]依照本案構想，該集成電路經由一印刷電路板上的電路連接至該些數據收發單元。該電力獲取單元連接至該最上游側電池芯、最下游側電池芯或至少兩個相連電池芯以獲得電力。來自一連接的電池芯的電力支持該頻率、需求命令、回復信息或反應信息至一上游側集成電路的通訊所需，而來自另一連接的電池芯的電力支持該頻率、需求命令、回復信息或反應信息至一下游側集成電路的通訊所需。頻率、需求命令、回復信息或反應信息的接收傳送符合內置集成電路總線(Inter-1ntegrated Circuit)協議或服務供給接口(Service Provider Interface)協議。
[0009]此外，該數據收發單元通過切換電壓準位的方式傳送該頻率、需求命令、回復信息或反應信息。該頻率觸發集成電路間，該需求命令、回復信息或反應信息的接收與傳送。該集成電路以封裝或晶粒形式存在。該外部設備為一控制器。
【附圖說明】
[0010]圖1為依照本發明的實施例，一種由多電池芯堆疊電池組的不同電壓供應準位所供電的堆疊集成電路間的通訊系統的方框圖；
[0011]圖2為該系統一部分的方框圖；
[0012]圖3為該系統另一部分的方框圖；
[0013]圖4為該系統又一部分的方框圖；
[0014]圖5為該系統再一部分的方框圖；
[0015]圖6為依照本發明的又一實施例的方框圖。
[0016]附圖標記說明:10_系統；101-第一電池芯；102_第二電池芯；103_第三電池芯；201-第一集成電路；202_第二集成電路；203_第三集成電路；204_第四集成電路；300_控制器；401_數據收發單元；402-電池偵測單元；403-電力獲取單元；4114_上游輸出線路；4115-上游輸入線路；4116_上游頻率線路；4121_下游頻率線路；4122_下游輸出線路；4123-下游輸入線路；4124_上游輸出線路；4125_上游輸入線路；4126_上游頻率線路；4211-第一陽極線路；4212-第一陰極線路；4221-第二陽極線路；4222-第二陰極線路；4231-第三陽極線路；4232_第三陰極線路；4311_第一電力供給線路；4312_第一接地線路；4321_第二電力供給線路；4322_第二接地線路；4331_第三電力供給線路；4332_第三接地線路；50_系統；501_第一集成電路；502_第二集成電路；503_第三集成電路。
【具體實施方式】
[0017]本發明將參照下列的實施例而更具體地描述。
[0018]請參閱圖1至圖5。圖1為依照本發明的一實施例，一種由多電池芯堆疊電池組的不同電壓供應準位所供電的堆疊集成電路間的通訊系統的方框圖。圖2至圖5為圖1系統的不同部位的方框圖。
[0019]由多電池芯堆疊電池組的不同電壓供應準位所供電的堆疊集成電路間通訊的一系統10如圖1所示。該系統10能扮演電池管理系統的角色。系統10包含3個電池芯(一第一電池芯101、一第二電池芯102與一第三電池芯103)及4個集成電路(一第一集成電路201、一第二集成電路202、一第三集成電路203與一第四集成電路204)。系統10進一步與一控制器300連接。第一電池芯101、第二電池芯102與第三電池芯103以串連(堆疊)方式連接以提供電力。該3個電池芯組成一電池的核心。各圖中箭號代表電池的電流方向。為了對本實施例有較佳的描述說明，電流方向(由左至右)被用來指示兩個相連的電池芯或集成電路關系。如果一電池芯(或集成電路)是位于上游側，那它位于其它電池芯(或集成電路)的左側。相反地，如果一電池芯(或集成電路)是位于下游側，那它位于其它電池芯(或集成電路)的右側。舉例而言，第一電池芯101位于第二電池芯102的上游側，第三集成電路203位于第二集成電路202的下游側等等。依照本發明，電池芯的數量可大于或等于二