TWI670506B - 電池管理系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電池管理系統，包含：一充放電單元，用於對電池進行充放電；一感測單元，於電池放電過程中，感測電池之電壓、放電電流與放電時間；以及一計算單元，根據電壓、放電電流與放電時間，以決定電池之充放電效能。

Description

電池管理系統

本發明有關於一種電池管理系統，特別為根據電池放電過程中電池之電壓、以及放電電流與放電時間，以決定電池之充放電效能之電池管理系統。

電池管理中，電池的健康狀態(SOH；State of health)、充電狀態(SOC；State of charge)等，為電池的充放電效能中重要指標。然而，傳統之電池管理系統，其判斷健康狀態或充電狀態，為根據電池的完全放電過程中所釋放的電量，以進行判斷。多數電池於實際操作中，完全放電可能導致裝置無法操作。此外，完全放電易造成對電池的損壞，對電池本身壽命影響很大，即此次判斷之可儲存電量，不同於放完電後電池之可儲存電量。傳統方式常藉由短時間內快速放電，快速放電仍易造成對電池的損壞。此外，快速放電過程中雜訊很高，並且放電過程電流大，其中因焦耳效應轉成熱能的比例高，故可儲存電量之感測結果較低。

如此，為安全起見，當根據完全放電之可儲存電量，以估 計電池之可儲存電量時，因所產生之可儲存電量非準確值，須乘以一比例而低估其估計值，避免誤判導致危險。然而，此安全考量，卻易造成電池的使用壽命被短估而汰換，造成不必要之浪費與環境污染。

另外，傳統之電池管理，也常藉由監控電池電壓、或電池內電阻之方式，以判斷電池的可儲存電量。此類判斷方式有一基本難題，無論電壓或內電阻(內阻抗)，於正常操作的電池中可直接對應於電池的可儲存電量，但當電池之充放電處於不正常狀態(例如有內部結構損壞)，導致儲電能力降低時，此時所估算電池的可儲存電量不準確。

有鑑於此，具有即時監控能力且精確判斷之電池管理系統，是十分重要的。

此外，當電池之充放電效能下降時，可能為組成電池之少部分電池芯效能不佳所造成。其中，電池芯的電連接，可能為串聯或並聯等。部分電池芯效能不佳，可能造成串聯的電池芯不供電、或並聯中不佳電池芯吸收大量電量而造成難以蓄飽電。僅因部分電池芯效能不佳，就丟棄整個電池，其十分浪費。若非如此，持續使用失效的電池芯，有時更會造成電池爆裂，十分危險。因此，如何避免部分電池芯失效而丟棄電池所造成的浪費、或造成電池爆裂，是十分重要的。

為達到上述及其他目的，本發明提供一種電池管理系統，根據電池放電過程中電池之電壓、以及放電電流與放電時間，以判斷定電池之充放電效能之電池管理系統。

就其中一個觀點，本發明提供一種電池管理系統，其包含：一充放電單元，用於對電池進行充放電；一感測單元，於電池放電過程中，感測電池之電壓、放電電流與放電時間；以及一計算單元，根據電壓、放電電流與放電時間，以決定電池之充放電效能。

一實施例中，電池之放電為對一外部裝置之供電。

一實施例中，電池之充放電效能，包含：健康狀態(SOH；State of health)、充電狀態(SOC；State of charge)、或電池壽命(End of life)。

一實施例中，電池具有一可儲存電量，電池管理系統根據電壓、放電電流與放電時間而產生可儲存電量。電池管理系統根據可儲存電量、放電電流與放電時間而判斷充電狀態。

一實施例中，電池包含多個電池芯，各電池芯間為電性連接，例如串聯、並聯、或串並聯。各電池芯分別具有一芯可儲存電量，電池管理系統根據電池放電過程中，電池芯之電壓、放電電流與放電時間而判斷芯可儲存電量。

一實施例中，前述之多個電池芯中包含一較低電量電池芯，較低電量電池芯具有電性鄰接之至少一電池芯，其中當較低電量電池芯之芯可儲存電量低於一標準值時，電池管理系統不導通較低電量電池芯與電性鄰接之至少一電池芯。一實施例中，前述之多個電池芯中又包含至少一可替換電池芯，當較低電量電池芯之芯可儲存電量低於標準值時，電池管理系統導通可替換電池芯與前述電性鄰接之至少一電池芯。

一實施例中，電池開始放電至未完全放電之間，電池管理系統根據電壓、放電電流與放電時間，而得健康狀態與充電狀態。

一實施例中，電池管理系統根據健康狀態以及一壽命比例，判斷電池壽命。

一實施例中，電池的正極具有一正極可電儲量，電池的負極具有一負極可電儲量，計算單元又根據可儲存電量、正極可電儲量、以及負極可電儲量，判斷電池之正極與負極之充放電效能。

一實施例中，電池又包含一瓦堡擴散阻抗。感測單元於電池進行充放電時，又對電池進行該瓦堡擴散阻抗的感測。計算單元根據瓦堡擴散阻抗，判斷電池之藉由擴散之充放電效能。

一實施例中，感測單元於電池放電過程中，又感測電池之操作溫度，計算單元根據該電壓、放電電流、放電時間、以及操作溫度，以決定電池之充放電效能。

100‧‧‧電池管理系統

11‧‧‧充放電單元

12‧‧‧感測單元

13‧‧‧計算單元

Bat‧‧‧電池

Batu1、Batu2、Batun‧‧‧電池芯

Cw‧‧‧電容

k‧‧‧反應速率係數

Qm‧‧‧可儲存電量

Qmu1、Qmu2、Qmun‧‧‧芯可儲存電量

V‧‧‧電池跨壓

I‧‧‧放電電流

R1、Rn‧‧‧電阻

T‧‧‧放電時間

Zbv‧‧‧電化學反應阻抗

Zw‧‧‧瓦堡擴散阻抗

η‧‧‧過電位

圖1顯示根據本發明之實施例中，電池管理系統之示意圖；圖2顯示根據本發明之實施例中，電池中過電位以及電池跨壓之關係示意圖；圖3顯示根據本發明之實施例中，電池以及其中多個電池芯之示意圖；圖4顯示根據本發明之實施例中，瓦堡擴散阻抗Zw之等校電路之示意圖；圖5顯示根據本發明之實施例中，不同操作溫度對於電池的可 儲存電量的影響；圖6a、6b顯示根據本發明之實施例中，不同操作溫度對於電池的正負極的電儲效能的影響；圖7a、7b顯示根據本發明之實施例中，不同操作溫度對於電池瓦堡擴散阻抗中電阻與電容之影響；圖8顯示根據本發明之實施例中，不同操作溫度對於電池的電極電阻、以及電極到電解液的電阻的影響；圖9顯示根據本發明之實施例中，不同操作溫度對於電池的反應速率係數的影響；圖10顯示根據本發明之實施例中，不同操作溫度對於不同充放電次數的電池的可儲存電量的影響；圖11顯示根據本發明之實施例中，不同充放電次數對電池的可儲存電量的影響；圖12、13顯示根據本發明之實施例中，不同充放電次數對電池的正負極的電儲效能的影響；圖14顯示根據本發明之實施例中，不同充放電次數對電池的反應速率係數的影響；圖15顯示根據本發明之實施例中，不同充放電次數對電池的電極電阻、以及電極到電解液的電阻的影響；圖16a、16b顯示根據本發明之實施例中，不同充放電次數對電池瓦堡擴散阻抗中電阻與電容之影響。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請先參照圖1，其顯示本發明實施例之一種電池管理系統100之示意圖。電池管理系統100，其包含：一充放電單元11，用於對電池Bat進行充放電；一感測單元12，於電池放電過程中，感測電池Bat之電壓、放電電流與放電時間；以及一計算單元13，根據電壓、放電電流與放電時間，以決定電池Bat之充放電效能。此充放電效能可藉由一訊號形式傳送至其他元件或線路，以進行相關之訊號處理；或者傳送至充放電單元11，以控制電池Bat相關之充放電。例如當電池Bat已到達電池壽命(End of life)時，或電池中部份電池芯的可儲存電量過低時，停止充放電，此時使用者可依需要而進行處理(例如進行檢查或置換等)。

本發明之特點之一，在於根據電池Bat放電過程中電池之電壓、以及放電電流與放電時間，就可即時地判斷定電池Bat之充放電效能。而此充放電效能非如先前技術般之藉由電壓或電阻所產生之估計值，而是直接判斷電池Bat之充放電效能，例如：電池Bat之可儲存電量(Maximum amount of electrochemically active ion inside the battery)。當電池Bat為鋰電池時，可儲存電量為電池內鋰離子對應的總儲存電量。重要地，根據本發明所產生的可儲存電量，為即時判斷電池的可儲存電量，不需要如先前技術般藉由快速完全放電才能產生，而是根據放電過程中的電池Bat之電壓、以及放電電流與放電時間，就可產生可 儲存電量。

本發明所產生的可儲存電量，為電池Bat正常放電過程中就可判斷，不需要如先前技術般藉由快速完全放電才能產生。因此，電池Bat之放電可為對一外部裝置(圖1)之正常供電，而本發明也可同時藉由此正常供電，計算電池Bat之可儲存電量。

然而，根據圖1，若有需要，充放電單元11也可對電池Bat進行放電控制，例如藉由電池Bat之一弱電流放電以判斷電池Bat之感應電動勢(Electromotive force)(EMF，參照圖2)，或其他判斷開路電壓(OCV；Open circuit voltage)之方式進行感應電動勢之感測。

進一步，電池Bat之充放電效能，又例如可包含為健康狀態(SOH；State of health)、充電狀態(SOC；State of charge)、或電池壽命(End of life)等。健康狀態SOH，例如為電池Bat的可儲存電量Qm，除以額定儲存電量Qrat，即SOH=Qm/Qrat。充電狀態SOC，例如為可儲存電量Qm減去放電電流I與放電時間T之相乘值，再除以可儲存電量Qm，即SOC=(Qm-I×T)/Qm；其中若放電電流I非定值，則可藉由積分方式計算充電狀態SOC。電池壽命(End of life)則可根據健康狀態SOH與一壽命比例相比較。當健康狀態SOH低於此壽命比例，以判斷電池是否已到達其使用壽命，而進行汰換。

前述的壽命比例，於實施時可依需要而設定，例如85%或其他比例，使用者可依需要或電池特性，而決定此壽命比例。前述的電池壽命則可根據健康狀態SOH與一壽命比例相比較之方式，此比較方式可依需要而選擇其適用方式，例如，健康狀態SOH除以壽命比例 之結果是否小於1、健康狀態SOH減以壽命比例之結果是否為負值、或者於電路中藉由一比較電路以判斷健康狀態SOH是否低於壽命比例。除此之外，使用者也可依需要而決定其比較方式。

一實施例中，充放電效能可不受限於僅根據可儲存電量Qm進行判斷。例如，充放電效能可根據可儲存電量Qm、以及電池Bat之電壓、或電池Bat之內電阻(內阻抗)進行判斷。例如，根據可儲存電量Qm以及正或負電極電阻，可進一步以另一種方式判斷電池Bat之充放電效能，其中可特別考量充放電中所受到電極電阻的影響。例如，當電極電阻過大，雖可儲存電量Qm為高效能，但可因不符供電需要而需汰換。更重要地，對汰換電池進行品質不良分析中，常包含進行破壞性測試。電池經此破壞性測試後，結構已損毀，分析數據難以準確。而本發明的檢測方式，不需破壞電池Bat，就可以進行分析。

圖2顯示電池Bat之放電狀態，當電池Bat處於放電中間階段(例如200至4000秒、或其他放電階段)，電池Bat的過電位(Over potential)η，與電極電阻Re、電極到電解液的電阻Rct、可儲存電量Qm、放電電流I、以及放電時間T之簡化關係為：η(t)=I×(Re+Rct+k×Qm/(Qm-I×T)+Zw)

其中k為反應速率係數，代表電極與電解液間介面的轉換反應效能。Zw為瓦堡擴散阻抗(Warburg impedance)，於後續的實施例中進行說明。

電池Bat的過電位與時間之微分：dη/dt=-I²×k×Qm/(Qm-I×T)²

一運作良好的電池，其感應電動勢EMF之斜率較電池跨壓之斜率變化低許多(圖2)。在一放電過程中，反應速率係數k與可儲存電量Qm接近定值，如此可獲得電池跨壓V與其他參數間之關係式：dV/dt=-dη/dt

1/(-dV/dt)^1/2=1/I×(Qm/k)^1/2-T/(k×Qm)^1/2

根據圖式中1/(-dV/dt)^1/2與時間的關係，可藉由幾個簡單步驟就可獲得反應速率係數k與可儲存電量Qm，例如內插法等。取得可儲存電量Qm，可判斷電池Bat的健康狀態、充電狀態、或電池壽命，更可進一步判斷其他參數，以判斷電池各部分的操作狀態。

如此，根據電壓、放電電流與放電時間，就可判斷電池之充放電效能，即可直接判斷反應速率係數k與可儲存電量Qm。如前所述，當可儲存電量Qm為已知，電池之充放電效能，例如健康狀態(SOH；State of health)、充電狀態(SOC；State of charge)、或電池壽命(End of life)等，都可根據可儲存電量Qm而產生其數值。如此，本發明提供一種判斷電池之充放電效能的簡便方式。

此外，電池Bat的操作溫度會影響可儲存電量Qm之數值(參照圖5、10)。電池管理系統100又可感測操作溫度，以判斷受操作溫度變化影響的可儲存電量Qm之數值(溫度變化時，阻抗Re、Rct、k、Zw等會隨之變化)，如此可儲存電量Qm會隨操作溫度而變化。後續實施例中，會說明溫度對阻抗Re、Rct、k、Zw的影響。其中，電池Bat之充放電效能，例如健康狀態、充電狀態、或電池壽命等，都可根據隨操作溫度而變化之可儲存電量Qm而產生其數值。

本發明提供一種判斷電池之充放電效能的簡便方式，藉由簡單的電壓、電流與時間的感測，就可以判斷可儲存電量Qm。如此，習知技術中，因焦耳效應造成快速充放電中可儲存電量之感測結果較低之困難，故在本發明中，這些困難皆得以克服。

參照圖3，一實施例中，電池Bat包含多個電池芯Batu1、Batu2...以及Batun，各電池芯間為電性連接，例如串聯、並聯、或串並聯。圖式中僅簡單示意電池芯Batu1、Batu2...Batun間之電性連接的一實施例，非用於限制本發明實施例中之電性連接。電池芯Batu1、Batu2...Batun分別具有芯可儲存電量Qmu1、Qmu2...Qmun，電池管理系統100根據電池Bat放電過程中，感測各電池芯Batu1、Batu2...Batun之電壓、放電電流與放電時間而判斷其對應之芯可儲存電量Qmu1、Qmu2...Qmun。

前述的電極電阻Re，其主要為電極之內電阻、電池芯之正負極與電池Bat之正負極連線的電阻、以及電池Bat外部線路與電池芯之正負極連線的電阻所組成。所以，當電極電阻Re不正常增加時，其可能為連線接觸不佳所造成，藉此可以判斷電池芯之正負極與電池Bat之正負極的連線、以及電池Bat外部線路與電池芯之正負極的連線狀態。

一實施例中，當電池芯Batu1、Batu2...Batun中包含一較低電量電池芯，較低電量電池芯具有電性鄰接之至少一電池芯，此電性鄰接可為串聯、並聯、或串並聯。例如並聯之電池芯Batu2為較低電量電池芯，其可能會影響電池Bat之整體充放電。當電池芯Batu2之芯 可儲存電量Qmu2低於一標準值時，電池管理系統100不導通電池芯Batu2與電性並聯之鄰接電池芯，代表電池Bat中並聯之電池芯Batu1、Batu2...Batun中無電池芯Batu2。另一實施例中，電池芯Batu1、Batu2...Batun為串聯之電性連接，電池管理系統100不導通電池芯Batu2與電性串聯之鄰接電池芯，代表電池Bat中串聯之電池芯Batu1、Batu2...Batun中無電池芯Batu2。又一實施例中，電池芯Batu1、Batu2...Batun為串並聯之電性連接，電池管理系統100不導通電池芯Batu2與電性串並聯之鄰接電池芯，代表電池Bat中串並聯之電池芯Batu1、Batu2...Batun中無電池芯Batu2。此些實施例中，各電池芯Batu1、Batu2...Batun須分別感測其芯可儲存電量Qmu1、Qmu2、Qmun，後進行判斷電池芯中是否包含一較低電量電池芯。

一實施例中，前述之多個電池芯中又包含至少一可替換電池芯Batur，當較低電量電池芯之芯可儲存電量低於標準值時，電池管理系統100導通可替換電池芯與前述電性鄰接之至少一電池芯。例如前述實施例中，當原先的串聯、並聯、或串並聯之電池芯Batu1、Batu2...Batun中包含較低電量電池芯Batu2，且此較低電量電池芯Batu2之芯可儲存電量Qmu2低於標準值時，原先的串聯、並聯、或串並聯之電池芯Batu1、Batu2...Batun置換為串聯、並聯、或串並聯之電池芯Batu1、Batur...Batun。此可替換電池芯Batur替換原電池芯Batu2於原串聯、並聯、或串並聯之電性連接位置。

前述之實施例，也可類推至電性連接多個電池的管理系統，例如一大範圍設置的電池陣列。當其中有效能不佳的電池，會影響整體電池陣列之效能。藉由對各別電池進行可儲存電量判斷，以找到效能不佳的電池， 並藉由物聯網(IoT)的技術，可找到此效能不佳電池的位置，以方便使用者進行置換。

根據前述之本發明實施例，電池Bat開始放電至未完全放電之間，可判斷電池之健康狀態與充電狀態。電池管理系統100也可根據各電池芯之芯可儲存電量，可判斷各電池芯之健康狀態與充電狀態，更可進行電池內部之電池芯的電性連接置換，而不需要汰換整個電池。

一實施例中，電池Bat的正極具有一正極可電儲量Qmax+，負極具有一負極可電儲量Qma-，計算單元11又可根據可儲存電量Qm、正極可電儲量Qmax+、以及負極可電儲量Qma-，判斷電池之正極與負極之充放電效能。其中Qmax+=M1×Qm

Qma-=M2×Qm

M1與M2分別代表電池正極或負極的電儲效能之參數，M1的最佳理論值是1，M2的最佳理論值是0.5。電池管理系統100可根據感測之M1與M2，判斷正負極的電儲效能。當M1與M2下降時，代表正負極的電儲效能下降。

一實施例中，電池Bat的過電位η公式如下：η(t)=I×(Re+Rct+k×Qm/(Qm-I×T)+Zw),其瓦堡擴散阻抗(Warburg impedance)Zw，公式如下

參照圖4，其中瓦堡擴散阻抗Zw之等校電路是多個並聯的電阻R1...Rn與電容Cw所形成的串聯組。可藉由對瓦堡擴散阻抗Zw之感測， 以判斷電池Bat之擴散效能。其中，使用者可依據需要決定其中累加之m值。此瓦堡擴散阻抗Zw為一習知內容，故於此不贅述。前述之k×Qm/(Qm-I×T)，也可代表電化學反應阻抗(Butler-Volmer impedance)Zbv，即Zbv=k×Qm/(Qm-I×T)，代表電子轉換到電荷的轉換速率。根據公式，可知當放電時間越久(時間T越大)，電化學反應阻抗Zbv越高。一實施例中，當操作溫度越高，反應速率係數k越高，電化學反應阻抗Zbv也隨之增加

本發明所提供之技術，除了可即時監控電池的充放電效能外，更具有快速、低成本、放電過程中同步進行感測，以獲得各種感測參數之效果。如此，本發明之技術也可快速進行電池Bat於不同操作條件下，分析對電池的影響。

參照圖5之實施例，其顯示不同操作溫度，對電池Bat的可儲存電量Qm之影響。根據圖示，當溫度於一範圍(25~55C°)中，溫度越高而提升氧化還原反應的效率，可儲存電量Qm也隨之提高。圖6a、6b之實施例顯示不同操作溫度，對電池Bat正負極的電儲效能之影響，分別以參數M1(正極)、M2(負極)來代表。根據圖示，當溫度逐漸升高，對正負極的電儲效能之影響不大。超過45C°時，參數M1(正極)、M2(負極)皆有較明顯地下降。

圖7a、7b之實施例顯示不同操作溫度，對電池Bat瓦堡擴散阻抗Zw中電阻Rn與電容Cw之影響。根據圖示，當溫度逐漸升高，離子濃度增加，電阻Rn下降，而電容Cw正負兩極上的離子濃度增加，電容Cw增加。

圖8之實施例顯示不同操作溫度，對電池Bat的電極電阻Re、以及電極到電解液的電阻Rct的影響。根據圖示，當溫度處於一範圍(25~45C°)中，電阻Re+Rct的下降趨勢較低。溫度高於45C°時，電阻Re+Rct大幅下降，其主要為電荷轉換率增加。圖9之實施例顯示不同操作溫度，對電池Bat的反應速率係數k的影響，此反應速率係數k為電極與電解液間介面的反應效能，代表電子轉換到電荷的轉換速率。根據圖示，溫度升高時，電極與電解液間介面的反應效能增加。溫度高於45C°時，反應速率係數k大幅增加。

圖10之實施例，其顯示不同操作溫度中，不同的充放電次數(Cycle 1、Cycle 50...Cycle 250，分別代表1、50、250次)對電池Bat的可儲存電量Qm之影響。根據圖示，無論哪一操作溫度，充放電次數增加時，可儲存電量Qm隨之下降。其中，溫度高於45C°時，可儲存電量Qm明顯地隨溫度越高而降低。圖11之實施例，其顯示不同的充放電次數中，對電池Bat的可儲存電量Qm之影響，其中當充放電次數增加時，可儲存電量Qm隨之下降。

圖12、13之實施例，其顯示不同的充放電次數中，對電池Bat正負極的電儲效能M1、M2之影響。根據圖示，當充放電次數增加，電儲效能M1、M2逐漸下降，其代表充放電次數增加時，正負極可電儲量逐漸下降。

圖14之實施例，顯示不同的充放電次數中，對電池Bat的反應速率係數k的影響。根據圖示，充放電次數增加時，反應速率係數k逐漸下降，代表電極與電解液間介面的反應效能逐漸下降。

圖15之實施例，顯示不同充放電次數中，對電池Bat的電極電阻Re、以及電極到電解液的電阻Rct的影響。根據圖示，充放電次數增加時，電阻Re+Rct逐漸上升。

圖16a、16b之實施例，顯示不同充放電次數對電池Bat瓦堡擴散阻抗Zw中電阻Rn與電容Cw之影響。根據圖示，當充放電次數增加時，電阻Rn上升，而電容Cw下降。

如前述可知，本發明之技術可快速判斷可儲存電量Qm，不需破壞電池，就可以提供使用者目前電池Bat之充放電效能資訊、避免因完全放電導致充放電效能難以精確判斷之問題點、以及進行快速充電中充放電效能分析。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。

Claims (12)

1. 一種電池管理系統，包含：一充放電單元，用於對該電池進行充放電；一感測單元，於該電池放電過程期間，感測該電池之電壓、放電電流與放電時間；以及一計算單元，於該電池放電過程期間，根據該電池之該電壓、該放電電流與該放電時間，以決定該電池之一可儲存電量，又根據該電壓、該放電電流、該放電時間、與該可儲存電量，以決定該電池之充放電效能；其中，該電池放電過程期間，不包含該電池之完全放電。
2. 如請求項1所述之電池管理系統，其中該電池之放電為對一外部裝置之供電。
3. 如請求項1所述之電池管理系統，其中該電池之該充放電效能，包含：健康狀態(SOH；State of health)、充電狀態(SOC；State of charge)、或電池壽命(End of life)。
4. 如請求項3所述之電池管理系統，其中該電池管理系統根據該可儲存電量、該放電電流與該放電時間而得該充電狀態。
5. 如請求項4所述之電池管理系統，其中該電池包含多個電池芯，各該電池芯分別具有一芯可儲存電量，該電池管理系統根據該電池放電過程中，該電池芯之電壓、放電電流與放電時間而判斷該芯可儲存電量。
6. 如請求項5所述之電池管理系統，其中該些電池芯中包含一較低電量電池芯，該較低電量電池芯具有電性鄰接之至少一電池芯，其中當該較低電量電池芯之該芯可儲存電量低於一標準值時，該電池管理系統不導通該較低電量電池芯與電性鄰接之該至少一電池芯。
7. 如請求項6所述之電池管理系統，其中該電池又包含至少一可替換電池芯，當該較低電量電池芯之該芯可儲存電量低於該標準值時，該電池管理系統導通該可替換電池芯與電性鄰接之該至少一電池芯。
8. 如請求項4所述之電池管理系統，其中於該電池開始放電至未完全放電之間，該電池管理系統根據該電壓、該放電電流與該放電時間，而得該健康狀態與該充電狀態。
9. 如請求項4所述之電池管理系統，其中該電池管理系統根據該健康狀態以及一壽命比例，判斷該電池壽命。
10. 如請求項4所述之電池管理系統，其中該電池的正極具有一正極可電儲量，該電池的負極具有一負極可電儲量，該計算單元又根據該可儲存電量、該正極可電儲量、以及該負極可電儲量，判斷該電池之正極與負極之充放電效能。
11. 如請求項4所述之電池管理系統，其中該電池又包含一瓦堡擴散阻抗(Warburg impedance)，該感測單元於該電池進行充放電時，又對該電池進行該瓦堡擴散阻抗的感測，該計算單元根據該瓦堡擴散阻抗，判斷該電池之藉由擴散之充放電效能。
12. 如請求項1所述之電池管理系統，其中該感測單元於該電池放電過程中，又感測該電池之操作溫度，該計算單元根據該電壓、該放電電流、該放電時間、以及該操作溫度，以決定該電池之充放電效能。