用于估计电池参数的方法和电子装置

本申请要求于2022年5月25日在印度专利局提交的第202241030074号印度临时专利申请和于2022年7月7日在印度专利局提交的第202241030074号印度专利申请、以及于2023年1月3日在韩国知识产权局提交的第10-2023-0000886号韩国专利申请的权益，所述专利申请的全部公开出于所有目的通过引用包含于此。

技术领域

本公开涉及用于估计电池参数的方法和电子装置。

背景技术

通常，针对无线装置(诸如，移动电话、膝上型计算机、平板计算机、智能手表等)存在许多消费者。一般而言，可再充电电池(例如，锂(Li)离子电池)将便携式电力和功率提供给这样的无线装置。电动车辆也使用存储在可再充电电池中的电能而被操作。然而，电池由于使用和时间的推移而劣化，这导致损耗。因此，电池的有用的、可提取的功率在一段时间内减少。因此，精确的荷电状态(SOC)估计有助于有效的电池管理系统(BMS)。

单粒子模型(SPM)由于其准确性、速度和计算效率而普遍被用于状态估计。但是，在低特性扩散率长度条件下，当使用的曲线近似(profile approximation)失败且无效时，由SPM估计的SOC的准确性通常受到影响。例如，在低扩散长度(如低的温度/初始时期)条件下的现有SPM针对单次放电具有可大于20％的累积SOC误差。这样的错误的SOC估计可导致如过度放电、加速老化、短路等问题。

发明内容

提供本发明内容来以简要的形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不意在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，提供一种由处理器执行的估计电池参数的方法，所述方法包括：确定电池的电极中的嵌入材料的扩散长度是否小于阈值；基于确定的结果计算电极中的嵌入材料的浓度；以及基于嵌入材料的浓度来估计电池参数中的至少一个电池参数。

确定嵌入材料的扩散长度是否小于阈值的步骤可包括：基于电极中的嵌入材料的扩散率、时间变量的值和电极的半径来确定扩散长度是否小于阈值。

确定嵌入材料的扩散长度是否小于阈值的步骤可包括：响应于嵌入材料的扩散率与时间变量的值的乘积的平方根小于电极的半径与小于1的系数的乘积，确定扩散长度小于阈值。

计算嵌入材料的浓度的步骤可包括：响应于嵌入材料的扩散长度小于阈值而计算参数，所述参数包括嵌入材料的平衡浓度、嵌入材料的缩放浓度、反应通量、电极中的嵌入材料的扩散率和时间变量的值；以及基于所述参数来计算嵌入材料的浓度。

计算嵌入材料的浓度的步骤可包括：基于相似性变量来计算嵌入材料的缩放浓度。

计算缩放浓度的步骤可包括：基于电极的边界的厚度、电极中的嵌入材料的扩散率和时间变量的值来计算相似性变量。

估计所述至少一个电池参数的步骤可包括：估计电池的健康状态、电池的荷电状态、电池的电化学参数或电池的短路状态中的至少一个。

估计所述至少一个电池参数的步骤可包括：基于开路电压和依赖于电极时间常数的对数电压曲线来估计电池的荷电状态或电池的电化学参数中的至少一个。

估计所述至少一个电池参数的步骤可包括：估计电池的电化学参数；以及基于电化学参数来估计电池的健康状态或电池的短路状态中的至少一个。

在另一总体方面，提供一种用于估计电池参数的电子装置，所述电子装置包括处理器，处理器被配置为：确定电池的电极中的嵌入材料的扩散长度是否小于阈值，基于确定的结果计算电极中的嵌入材料的浓度，并且基于嵌入材料的浓度来估计电池参数中的至少一个电池参数。

处理器可被配置为：基于电极中的嵌入材料的扩散率、时间变量的值和电极的半径来确定扩散长度是否小于阈值。

处理器可被配置为：响应于嵌入材料的扩散率与时间变量的值的乘积的平方根小于电极的半径与小于1的系数的乘积，确定扩散长度小于阈值。

处理器可被配置为：响应于嵌入材料的扩散长度小于预定阈值而计算参数，所述参数包括嵌入材料的平衡浓度、嵌入材料的缩放浓度、反应通量、电极中的嵌入材料的扩散率和时间变量的值；并且基于所述参数来计算嵌入材料的浓度。

处理器可被配置为：基于相似性变量来计算嵌入材料的缩放浓度。

处理器可被配置为：基于电极的边界的厚度、嵌入材料的扩散率和时间变量的值来计算相似性变量。

处理器可被配置为：估计电池的健康状态、电池的荷电状态、电池的电化学参数或电池的短路状态中的至少一个。

处理器可被配置为：基于开路电压和依赖于电极时间常数的对数电压曲线来估计电池的荷电状态或电池的电化学参数中的至少一个。

处理器可被配置为：估计电池的电化学参数；并且基于电化学参数来估计电池的健康状态或电池的短路状态中的至少一个。

处理器可被配置为：响应于电池的正电极和负电极的扩散长度小于阈值，计算电极中的嵌入材料的浓度。

根据下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是清楚的。

附图说明

图1A示出根据相关技术的电极中的嵌入材料的浓度的随时间的边界水平演变的示例。

图1B示出根据相关技术的表示扩散率关于温度的改变的曲线图的示例。

图1C示出根据相关技术的表示电池的实际电压与估计电压之间的比较的曲线图的示例。

图1D示出根据相关技术的表示由降阶模型(ROM)预测的粒子水平SOC曲线的曲线图的示例。

图1E示出根据相关技术的表示阳极和阴极中的实际荷电状态(SOC)与估计荷电状态(SOC)之间的比较的曲线图的示例。

图2示出用于估计电池参数的无线装置的示例。

图3示出无线装置的电池的示例。

图4示出估计电池参数的方法的示例。

图5示出用于估计电池参数的系统的示例。

图6示出表示低扩散率条件的示图的示例。

图7A和7B示出表示电池的实际浓度曲线与估计浓度曲线之间的比较的曲线图的示例。

贯穿附图和具体实施方式，除非另外描述或提供，否则应理解，相同或相似的附图参考标号表示相同或相似的元件、特征和结构。附图可不按比例，并且为了清楚、说明和方便，附图中的元件的相对大小、比例和描绘可被夸大。

具体实施方式

提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的序列仅是示例，并不限于在此阐述的那些，而是除必须以特定顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，在理解本申请的公开之后已知的特征的描述可被省略。

在此描述的特征可以以不同的形式被实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，在此描述的示例已经被提供，以仅示出在理解本申请的公开之后将是清楚的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。

尽管在此可使用术语(诸如“第一”、“第二”和“第三”、或A、B、(a)、(b)等)以描述各种构件、组件、区域、层、部分或区间，但是这些构件、组件、区域、层、部分或区间不应被这些术语限制。这些术语中的每个不用于定义相应的构件、组件、区域、层、部分或区间的本质、顺序或序列，而例如仅用于将相应的构件、组件、区域、层、部分或区间与其他构件、组件、区域、层、部分或区间区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层、第一部分或第一区间也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层、第二部分或第二区间。

贯穿说明书，当组件或元件被描述为“连接到”、“结合到”或“接合到”另一组件或元件时，该组件或元件可直接“连接到”、“结合到”或“接合到”该另一组件或元件，或者可合理地存在介于其间的一个或多个其他组件或元件。当组件或元件被描述为“直接连接到”、“直接结合到”或“直接接合到”另一组件或元件时，可不存在介于其间的其他元件。同样地，例如“在……之间”和“紧接在……之间”以及“与……邻近”和“与……紧邻”的表述也可如前所述来解释。如在此所用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或多个的任何和全部组合。例如，“A和/或B”可被解释为“A”，“B”，或者“A和B”。

在此使用的术语仅出于描述特定示例的目的，并不限制示例。除非上下文此外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。还将理解，术语“包含”和/或“包括”当在此被使用时，说明存在叙述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

图1A示出根据相关技术的电极中的嵌入材料的浓度的随时间的边界水平演变的示例。当焊剂(flux)被施加在电极的表面处时，浓度渗透到一距离但不到达中心。如图1A中所示，浓度渗透的区域被称为边界层，浓度渗透的该距离被称为边界层厚度y，距离中心的距离为δ(或R-y)并且随时间(例如，当时间t是0、x1、x2、x3、x4等时)演变。如图1A中可见，渗透的速率可随时间而减小(随时间，渗透可花费更久)。

图1B示出根据相关技术的表示扩散率关于温度的改变的曲线图的示例。如图1B中所示，该距离被绘制为不同扩散率(从左到右，分别与高的温度、室温和低的温度对应的扩散率)随时间的总半径的分数。从图1B可看出，针对焊剂到达粒子中心(例如，当δ＝0或y＝R时)，在室温(RT)(例如，当温度在10℃与35℃之间时)很可能花费40至60秒(s)，并且在低的温度(LT)(例如，当温度低于10℃时)很可能花费1000秒或更少。只有在此之后，正常的守恒方程和曲线近似(profile approximation)才可能是有效的。因此，当√(Dt)＜＜R时，替代方法被需要，否则导致在低于或等于5℃针对长达1000秒的时间的错误荷电状态(SOC)曲线(profile)，其中，D或D

图1C示出根据相关技术的表示电池的实际电压与估计电压之间的比较的曲线图的示例。累积的SOC误差可导致实际参数与计算参数(如单体(cell)容量)之间的实质差异。在D

在RT(室温)或25℃的温度，边界层仅存在t＝60秒，在这之后焊剂到达中心并且曲线近似起作用。在另一示例中，在-5℃的温度，由于非常低的扩散率，边界层存在900秒或更少的时间t。该边界层无法由目前的SPM公式(如ROM)解决，并且误差在更低的温度被放大。

图1D示出根据相关技术的表示由ROM预测的粒子水平SOC曲线的曲线图的示例。如图1D中所示的在边界层存在期间由ROM和P2D预测的粒子水平SOC曲线示出ROM在低扩散长度失败。

图1E示出根据相关技术的表示阳极和阴极中的实际SOC与估计SOC之间的比较的曲线图的示例。即使在RT的放电容量似乎在ROM与P2D之间匹配，在对粒子水平SOC和浓度曲线进行的严格检查中也可观察到ROM预测及其假设存在重大问题。ROM和P2D在1C放电的初始时期的阳极粒子和阴极粒子内部的浓度曲线在图1E中被示出。针对对于阳极的t<20秒和对于阴极的t<60秒，ROM曲线与相应的P2D曲线显著偏离。这准确地与t＝(0.01R^2)/D对应。由于阴极粒子(例如，12μm的尺寸的阴极粒子)大于阳极粒子(例如，7μm的尺寸的阳极粒子)，因此焊剂到达阴极中的粒子中心比到达阳极中的粒子中心花费更久。这在低扩散率(例如，10

因此，针对初始时期和/或低的温度(即，√(Dt)＜＜R)，ROM公式、曲线近似和SOC计算是不正确的，导致严重的失误(如错误的容量计算)、过度充电(过度放电)、意外的关闭，最终导致健康和安全问题(如老化和短路等)。

因此，需要在低扩散率下的SOC的准确估计。因此，下面的描述提供用于在低扩散率下的SOC的准确估计的方法和系统。

图2示出用于检测(预测)电池中的短路的电子装置(例如，电子装置200)的示例。电子装置200的示例可包括但不限于计算装置和车辆。

在一些示例中，车辆指的是任何运输、传送或通信的模式(诸如，以汽车、卡车、拖拉机、踏板车(scooter)、摩托车、自行车(cycle)、水陆两用车、雪地机动车、船、公共交通车辆、公共汽车、单轨列车、火车、有轨电车、自主车辆、无人驾驶飞行器、自行车(bicycle)、步行辅助装置(WAD)、机器人、无人机和飞行物体(诸如，飞机)为例)。在一些示例中，车辆可以是例如自主车辆、智能移动物、智能车辆、电动车辆(EV)、插电式混合动力EV(PHEV)、混合动力EV(HEV)或混合动力车辆、配备有高级驾驶员辅助系统(ADAS)和/或自主驾驶(AD)系统的智能车辆。

电子装置200还可包括但不限于用于在电动车辆的休息时段中估计电池参数的装置、设备或系统、或者用于电动车辆的电池参数估计装置等。

在一些示例中，计算装置可被实现为各种类型的装置(诸如，以个人计算机(PC)、数据服务器或便携式装置为例)或者被实现在各种类型的装置(诸如，以个人计算机(PC)、数据服务器或便携式装置为例)中。在一个示例中，便携式装置可被实现为膝上型计算机、移动电话、智能电话、平板PC、移动互联网装置(MID)、个人数字助理(PDA)、企业数字助理(EDA)、数字静态相机、数字摄像机、便携式多媒体播放器(PMP)、个人导航装置或便携式导航装置(PND)、或者智能装置。在一个示例中，计算装置可以是可穿戴装置(诸如，以智能手表和用于提供增强现实(AR)的设备(在下文中被简称为AR提供装置)(诸如，AR眼镜、头戴式显示器(HMD)为例)、通过网络控制的各种物联网(IoT)装置、以及其他消费电子/信息技术(CE/IT)装置。

参照图2，电子装置200可包括通信器210、存储器220、处理器230、电池管理系统(BMS)240和电池250。

通信器210可被配置用于经由一个或多个网络在电子装置200的组件与外部装置(诸如，以其他无线装置、计算装置、车辆、打印机、传真机等为例)之间进行内部通信。存储器220可存储将由处理器230执行的指令。

存储器220可存储用于确定参数的信息。例如，存储器220可存储感测数据、嵌入材料的扩散长度、阈值和确定的参数。然而，这仅是示例，并且存储在存储器220中的信息不限于此。在一个示例中，存储器220可以以指令的形式存储程序(或者应用或软件)。存储的程序可以是由处理器230编码且可执行以对电子装置200进行操作的一组语法(syntax)。存储器220可包括易失性存储器或非易失性存储器。

易失性存储器可被实现为动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)、零电容器RAM(Z-RAM)或双晶体管RAM(TTRAM)。

非易失性存储器可被实现为电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁性RAM(MRAM)、自旋转移矩(STT)-MRAM、导电桥接RAM(CBRAM)、铁电RAM(FeRAM)、相变RAM(PRAM)、电阻式RAM(RRAM)、纳米管RRAM、聚合物RAM(PoRAM)、纳米浮栅存储器(NFGM)、全息存储器、分子电子存储器装置或绝缘体电阻变化存储器。以下提供关于存储器220的进一步细节。

处理器230可被配置为执行存储在存储器220中的指令并执行各种操作。处理器230可控制电子装置200的至少一个其他组件并执行各条数据或计算的处理。处理器230可控制电子装置200的整体操作，并且可执行用于执行电子装置200的操作的相应的处理器可读指令。处理器230可执行例如存储在存储器220中的软件以控制一个或多个硬件组件(诸如，连接到处理器230的电子装置200的电池管理系统240)，并且可执行各种数据处理或操作以及对这样的组件的控制。

处理器230可确定嵌入材料的诸如扩散长度的一个或多个参数，将扩散长度与阈值进行比较，并且计算电极中的嵌入材料的浓度。在一些示例中，处理器230可基于电极中的嵌入材料的扩散率、时间变量的值和电极的半径来确定扩散长度是否小于阈值。在一些示例中，处理器230可基于计算的参数来计算嵌入材料的浓度。然而，处理器230的操作不限于此，并且处理器230可并行地或按时间序列执行参照图2至图6描述的操作中的至少一个。

处理器230可以是单个处理单元或若干单元，全部的这些单元可包括多个计算单元。处理器230可被实现为一个或多个微处理器、微计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理器、状态机、逻辑电路系统和/或基于操作指令来操纵信号的任何装置。除其他能力之外，处理器230被配置为获取和执行存储在存储器220中的计算机可读指令和数据。

处理器230可以是硬件实现的数据处理装置。硬件实现的数据处理装置230可包括例如主处理器(例如，中央处理器(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)或应用处理器(AP))或者可独立于主处理器进行操作的辅助处理器(例如，图形处理器(GPU)、神经处理器(NPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器集线器处理器或通信处理器(CP))。以下提供关于处理器230的进一步细节。

在一些示例中，存储器220可被配置为存储更大量的信息。在特定示例中，非暂时性存储介质可(例如，在随机存取存储器(RAM)或高速缓存中)存储可随时间改变的数据。

BMS 240结合到存储器220、处理器230和电池250。BMS 240可以是管理电池250(例如，可再充电电池(单体或电池组))的电子系统。BMS 240被配置为管理电池250的充电和放电，以提供关于电池250的状态的通知，并且还提供关键保护措施(诸如，短路的检测)以保护电池250免受损坏。电池250可以是可再充电电池。可再充电电池的示例可以是锂离子电池(LIB)。

尽管图2示出电子装置200的硬件元件，但是将理解，其他实施例不限于此。在其他实施例中，电子装置200可包括更少或更多数量的元件。此外，元件的标记或名称仅出于说明性的目的，并不限制本公开的范围。

图3示出电子装置的电池300的示例。电池300可包括具有分隔正电极和负电极的膜(例如，隔膜(seperator))的任何电池(例如，锂离子电池、锂聚合物电池等)。电池300可根据电子装置200的形状和尺寸、由电子装置200所需的功率的量等而具有各种形状和尺寸。如图3中所示，电池300可包括正电极310、负电极320、电压源(V)330、隔膜340和/或电解质350。在一些示例中，电池300可将功率提供给电子装置200的组件。

在一些示例中，正电极310可包括正电流通过其流入极化的电气装置中的电极。正电极310可根据电池300的形状和尺寸而以各种形状和尺寸制成，并且可由各种材料制成。

负电极320可包括正电流通过其流出极化的电气装置的电极。负电极320可根据电池300的形状和尺寸而以各种形状和尺寸制成，并且可由各种材料制成。

电压源330可用于对电池300进行充电。

隔膜340可分隔正电极310和负电极320，并且可包括膜(例如，微孔膜)。隔膜340可根据电池300的形状和尺寸而以各种形状和尺寸制成。

电解质350可包括用作用于在正电极310与负电极320之间导电并且在正电极310和负电极320上存储能量的介质的任何液体物质。电解质350可取决于电池300的类型和目的。

在一些示例中，电池300可以是锂离子电池。尽管图3示出电池300的示例性组件，但是在其他实施方式中，电池300可包含比图3中所描绘的更少、不同或附加的组件。

为了防止与电池300的短路相关联的任何健康和安全问题，在以下结合图4至图7B描述的一些示例中，准确的SOC可针对电池300中的低扩散率条件而被估计。

图4示出用于估计电池参数的方法400的示例。图4的操作可以以所示出的顺序和方式被执行。然而，在不脱离示出的示例的精神和范围的情况下，一些操作的顺序可被改变，或者操作中的一些可被省略。此外，在图4中示出的操作可并行或同时被执行。图4的一个或多个块以及块的组合可通过执行指定功能的基于专用硬件的计算机或者专用硬件和指令的组合(例如，计算机或处理器指令)来实现。例如，操作401至操作405可由计算设备(例如，图5的处理器502或系统500)执行。除以下的图4的描述之外，图2至图3的描述也适用于图4并且被包含于此。

图5示出用于在休息时段中估计电池参数的系统500的示图的示例。为了简洁起见，图4和图5的描述彼此结合地被解释。

在一些示例中，系统500可以是BMS 240的一部分。在另一示例中，系统500可以是电子装置200的一部分，并且可连接到BMS 240。系统500可包括但不限于处理器502、存储器504、组件506和数据存储508。组件506和存储器504可结合到处理器502。

图2的存储器220和处理器230的描述也分别适用于图5的处理器502和存储器504，并且被包含于此。

组件506除此之外还包括执行特定任务或实现数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。组件506还可被实现为(一个或多个)信号处理器、(一个或多个)状态机、逻辑电路系统和/或基于操作指令来操纵信号的任何其他装置或组件。

此外，组件506可以以硬件、由处理单元执行的指令或由它们的组合来实现。处理单元可包括计算机、处理器(诸如，处理器502)、状态机、逻辑阵列或者能够处理指令的任何其他合适的装置。处理单元可以是执行指令以使得通用处理器执行所需任务的通用处理器，或者处理单元可专用于执行所需功能。在本公开的另一示例中，组件506可以是在由处理器或处理单元执行时执行任何描述的功能的机器可读指令(例如，软件)。

在一个示例中，组件506可包括确定器510、计算器512和估计器514。

各种组件510、512和514可彼此通信。在一个示例中，各种组件510、512和514可以是处理器502的一部分。在另一示例中，处理器502可被配置为执行组件510、512和514的功能。数据存储508除此之外还用作用于存储由组件506中的一个或多个处理、接收和生成的数据的存储库。

在一个示例中，电子装置200的处理器230和存储器220可结合到BMS 240，并且可执行系统500的处理器502和存储器504的功能。

图4示出根据本公开的示例的用于估计电池参数的方法400的示例。在一个示例中，参数在初始时期和/或低扩散率和低的温度中被估计。初始时期和/或低扩散率和低的温度指的是当√(Dt)＜＜R时，其中，D可表示低扩散率，t可表示初始时间，并且R可表示电极粒子的半径。

返回参照图4，在操作401中，方法400可确定电池的电极中的嵌入材料的扩散长度是否小于阈值。在一个示例中，阈值可以是用于确定电池的电极中的嵌入材料的扩散长度的充分性或扩散长度的缺乏的长度的度量。在一个示例中，阈值可被预设或预先设置。在一个示例中，嵌入材料的扩散长度基于电极中的嵌入材料的扩散率D、时间变量t的值和/或电极的半径R而被确定。嵌入材料的扩散长度是否小于阈值可基于电极中的嵌入材料的扩散率D、时间变量t的值和/或电极的半径R而被确定。例如，当嵌入材料的扩散率与时间变量的值的乘积的平方根(即，√(Dt))小于电极的半径与小于1的系数的乘积时，确定器510可确定扩散长度小于阈值。

图6示出表示低扩散率条件的示图的示例。例如，如果下面的条件被满足，则扩散长度可小于阈值。

等式1

√Dt＜＜R

如图6中所示，当√Dt＜＜R的条件被满足时，由于表面焊剂而引起的浓度梯度被限制在边界层y(＝R-r)。变量“r”是距粒子中心的径向距离。因此，球坐标质量守恒方程和边界条件被修改，以反映该边界层内的浓度曲线的存在和求解。由于在该阶段期间粒子的中心距表面非常远，因此相似性解决方案被公开，导致空间和时间维度上的浓度曲线。

例如，在另一示例中，如果针对两个电极(即，正电极和负电极)的下面的条件被满足，则扩散长度可小于阈值。

等式2

t<0.04R

在等式2中，t是时间变量的值，R是电极的半径，并且D是电极中的嵌入材料的扩散率。此后，在操作403中，方法400可包括基于确定的结果来计算电池的电极中的嵌入材料的浓度C。在一个示例中，确定的结果可指示扩散长度小于阈值。在一个示例中，参数可包括嵌入材料的平衡浓度C

等式3

在等式3中，C*是嵌入材料的缩放浓度，C是嵌入材料的浓度，C

等式4

在一个示例中，计算器512可基于电极的边界的厚度y、电极中的嵌入材料的扩散率D和/或时间变量t的值来计算相似性变量ξ。计算器512可使用以下等式来计算相似性变量ξ。

等式5

返回参照操作401，如果确定器510确定电池300的电极中的嵌入材料的扩散长度不满足预设条件，则计算器512可使用现有技术来计算嵌入材料的浓度C。

参照图4，在操作405中，方法400包括基于计算的电极中的嵌入材料的浓度C来估计电池参数中的至少一个电池参数。在一个示例中，电池参数可包括电池300的健康状态(SOH)、电池300的SOC、电池300的电化学参数和电池300的短路状态(SOS)。在一些示例中，估计器514可使用开路电压V和依赖于电极时间常数的对数电压曲线来估计电池300的SOC。类似地，估计器514可使用开路电压V和依赖于电极时间常数的对数电压曲线来估计电化学参数(诸如，固态扩散、单体电阻等)。此外，估计器514可基于估计的电化学参数来估计电池300的SOH和SOS中的至少一个。例如，估计器514可用估计的电化学参数来更新现有的电化学参数，以准确地估计电池300的SOH和/或SOS。

图7A和7B示出表示电池的实际浓度曲线与估计浓度曲线之间的比较的曲线图的示例。在图7A中，在不同时期的正电极(即，阳极)的估计浓度曲线之间的比较与正电极的实际浓度曲线类似。实线曲线示出正电极的实际浓度曲线，并且虚线曲线示出使用公开的技术的正电极的估计浓度曲线。如图7A中清楚地示出的，由公开的技术预测的浓度曲线与正电极的实际浓度曲线类似。

类似地，在图7B中，在不同时期的负电极(即，阴极)的估计浓度曲线之间的比较与负电极的实际浓度曲线类似。实线曲线示出负电极的实际浓度曲线，并且虚线曲线示出使用公开的技术的负电极的估计浓度曲线。如图7B中清楚地示出的，由公开的技术预测的浓度曲线与负电极的实际浓度曲线类似。

因此，公开的技术提供下面的优点中的一个或多个：

1)在低扩散率下的电池的SOC的更准确的估计；

2)在低的温度下的电池的SOC的更准确的估计；

3)具有大粒子半径的电池的SOC的更准确的估计；

4)电池的SOH的更准确的估计；以及

5)通过避免过度充电/过度放电以避免短路的更安全的电池。

附图和前面的描述给出实施例的示例。本领域技术人员将理解，描述的元件中的一个或多个可很好地组合成单个功能元件。在另一示例中，特定元件可被拆分成多个功能元件。来自一个实施例的元件可被添加到另外的实施例。例如，在此描述的处理的顺序可被改变，并且不限于在此描述的方式。

实施例的范围并不会受这些特定示例限制。无论是否在说明书中被明确地给出，多个变型(诸如，结构、维度和材料的使用上的差异)是可行的。实施例的范围至少与由所附权利要求所给出的一样宽。

以上公开的是用于解决BMS的低特性扩散长度的快速且准确的SOC估计方法和设备。

关于图1至图6在此描述的计算设备、电子装置、处理器、存储器和其他组件由硬件组件实现或表示硬件组件。可用于执行在本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当的情况下包括：控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及被配置为执行在本申请中描述的操作的任何其他电子组件。在其他示例中，执行在本申请中描述的操作的硬件组件中的一个或多个由计算硬件(例如，由一个或多个处理器或计算机)实现。处理器或计算机可由一个或多个处理元件(诸如，逻辑门的阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或被配置为以限定的方式响应并执行指令以实现期望的结果的任何其他装置或装置的组合)实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件可执行指令或软件(诸如，操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用)，以执行在本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操控、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数术语“处理器”或“计算机”可用在本申请中描述的示例的描述中，但是在其他示例中，多个处理器或计算机可被使用，或者处理器或计算机可包括多个处理元件、或多种类型的处理元件、或两者。例如，单个硬件组件、或者两个或更多个硬件组件可由单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器实现。一个或多个硬件组件可由一个或多个处理器、或者处理器和控制器实现，并且一个或多个其他硬件组件可由一个或多个其他处理器、或者另外的处理器和另外的控制器实现。一个或多个处理器、或者处理器和控制器可实现单个硬件组件、或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同处理配置中的任何一个或多个，不同处理配置的示例包括：单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理以及多指令多数据(MIMD)多处理。

执行在本申请中描述的操作的在图中示出的方法由计算硬件(例如，由一个或多个处理器或计算机)执行，计算硬件被实现为如上所述地实施指令或软件，以执行在本申请中描述的由所述方法执行的操作。例如，单个操作、或者两个或更多个操作可由单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器执行。一个或多个操作可由一个或多个处理器、或者处理器和控制器执行，并且一个或多个其他操作可由一个或多个其他处理器、或者另外的处理器和另外的控制器执行。一个或多个处理器、或者处理器和控制器可执行单个操作、或者两个或更多个操作。

用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任何组合，以单独地或共同地指示或配置一个或多个处理器或计算机如机器或专用计算机那样进行操作，以执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法。在一个示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机直接执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。指令或软件可使用任何编程语言基于附图中示出的框图和流程图以及在此的相应描述来编写，附图中示出的框图和流程图以及在此的相应描述公开了执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的算法。

用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中或一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、非易失性存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-RLTH、BD-Re、蓝光或光盘存储设备、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、卡型存储器(诸如，多媒体卡或微型卡(例如，安全数字(SD)或极限数字(XD)))、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘和任意其他装置，任意其他装置被配置为以非暂时性的方式存储指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构，并将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给一个或多个处理器或计算机，使得一个或多个处理器或计算机可执行指令。在一个示例中，指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构被分布在联网的计算机系统上，使得指令和软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构由一个或多个处理器或计算机以分布式的方式被存储、访问和执行。

虽然本公开包括特定示例，但是在理解本申请的公开之后将清楚，在不脱离权利要求及它们的等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将被认为仅是描述性的含义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果描述的技术以不同的次序被执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式被组合，和/或由其他组件或它们的等同物替换或补充，则可实现合适的结果。因此，公开的范围不是由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在公开中。