CN103825060B - 电池的低温预热与充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电池的低温预热与充电方法，包括：获取电池的等效电路模型；获取电池在多个温度、多个荷电状态下对应的多组电化学阻抗谱EIS数据，并根据多组电化学阻抗谱EIS数据获取对应的等效电路模型的参数；获取电池的当前温度和当前荷电状态，并根据当前温度和当前荷电状态判断电池的工况状态，工况状态包括低温启动工况和低温充电工况；当工况状态为低温启动工况时，根据当前温度和当前荷电状态对应的等效电路模型的参数值选取交变电流的第一频率和第一幅值；根据第一频率和第一幅值对电池施加交变电流以进行预热，直至电池的温度达到第一预设温度以使电池可以正常使用。本发明实施例的方法，避免了析锂，提高了电池内部的产热速率。

Description

电池的低温预热与充电方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池的低温预热与充电方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，与铅酸电池、镍氢电池相比，更宜作为纯电动汽车、插电式电动汽车以及混合动力汽车的主要驱动电源，也是手机、笔记本电脑等主要的储能元件。石墨因具有电位低、容量密度大、不可逆容量小、成本低等优点，是目前锂离子电池最常用的负极材料。然而，在低温下，石墨负极锂离子电池内部各类阻抗大幅增加，锂离子电池的使用存在困难。另外，由于存在析锂隐患，电池充电接受能力更加恶化。若以不合理方式进行低温充电，容易导致石墨负极上析出金属锂，不仅造成电池的容量衰减与寿命折损，还可能持续生长，形成枝晶，进而刺破隔膜，造成短路，引发热失控等具有严重危害性的安全事故。此外，温度降低，锂离子电池的放电性能也显著恶化，放电容量存在较大程度的降低。

目前针对电池的低温使用问题，相关技术的一种做法是在提高动力电池系统保温性的前提下，利用外部加热的方法对电池进行预热，使电池温度上升到常温或10℃以上，之后对电池进行使用或直流充电。但是这种方法虽然可以有效解决低温下电池充电和使用的问题，但仍存在用时较长、耗能较大、成本较高、加热不均匀的缺点。

此外，相关技术中的另一种做法是：对电池进行脉冲充放电产热，升温后进行充电。但是，该种方法未给出脉冲持续时间的确定方法，电池的不可逆热有多种成分，包括欧姆阻抗对应的欧姆热、法拉第阻抗对应的活性化热以及扩散阻抗对应的扩散热。其中，欧姆热由较短时间的过程所激发，活性化热由稍长时间的过程所激发，扩散热由更长时间的过程所激发。按照该方法，在实际应用过程中，为了避免法拉第电流过度发展引发析锂，通常会采用脉冲持续时间很短的电流，即只利用欧姆阻抗产热，然而由于欧姆阻抗较小，所产生的热量也较小，难以满足电池温升的要求。另外，该方法利用脉冲电流预热电池，由于脉冲电流包含多种频率成分，不能实现产热成分、产热位置的精确选择，且电池内部为瞬态响应，在反复脉冲作用下，电池内部的锂离子浓度分布变得复杂，难以准确估计电池内部的法拉第电流，所以对预热及充电过程的控制不够准确。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电池的低温预热与充电方法。该方法可避免锂离子电池析锂反应的发生并达到调整产热部位与产热成分的目的，同时可以提高电池内部的产热速率，从而加快对电池的预热。

为了实现上述目的，本发明实施例的电池的低温预热与充电方法，包括：获取电池的等效电路模型；获取所述电池在多个温度、多个荷电状态下对应的多组电化学阻抗谱EIS数据，并根据所述多组电化学阻抗谱EIS数据获取对应的所述等效电路模型的参数；获取所述电池的当前温度和当前荷电状态，并根据所述当前温度和所述当前荷电状态判断所述电池的工况状态，其中所述工况状态包括低温启动工况和低温充电工况；当所述工况状态为所述低温启动工况时，根据所述当前温度和所述当前荷电状态对应的所述等效电路模型的参数选取交变电流的第一频率和第一幅值；以及根据所述第一频率和所述第一幅值对所述电池施加所述交变电流以进行预热，直至所述电池的温度达到第一预设温度以使所述电池可以正常使用。

根据本发明实施例的电池的低温预热与充电方法，通过调整交变电流的频率可以调节双电层电流、法拉第电流大小，从而避免锂离子电池析锂反应的发生并达到调整产热部位与产热成分的目的，同时通过调整交变电流的幅值，可以提高电池内部的产热速率，从而加快了对电池的预热。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电池的低温预热与充电方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的锂离子电池的等效电路模型的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的锂离子电池的电化学阻抗谱的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的产热速率、产热成分与频率的关系示意图；

图5是根据本发明一个实施例的电池的低温预热与充电方法的流程图；

图6是根据本发明一个实施例的电池处于低温充电工况时的预热阶段、充电阶段的电流示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出了一种电池的低温预热与充电方法，下面参考附图描述本发明实施例的电池的低温预热与充电方法。

图1是根据本发明一个实施例的电池的低温预热与充电方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的电池的低温预热与充电方法包括：

S101，获取电池的等效电路模型。

具体地，图2所示为锂离子电池的等效电路模型的示意图，等效电路模型由下述元件组成：R_Ω为欧姆阻抗，R_SEI为锂离子穿过石墨负极材料表面SEI（SolidElectrolyteInterface，固体电解质界面）所受到的阻抗，C_film为对应的电容，R_ct为电荷转移阻抗，C_dl为双电层电容，W为扩散阻抗（即Warburg阻抗）。

S102，获取电池在多个温度、多个荷电状态下对应的多组电化学阻抗谱EIS数据，并根据多组电化学阻抗谱EIS数据获取对应的等效电路模型的参数。

具体地，首先对电池样品进行标定，测定电池样品在不同SOC(StateofCharge,荷电状态)下、不同温度下（尤其是低温下）对应的多组EIS(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,电化学阻抗谱)数据，然后基于等效电路模型，对每组EIS数据进行拟合，得到每组EIS数据所对应的等效电路模型的参数值，即得到每组EIS数据所对应的等效电路模型的R_Ω值、R_SEI值、C_film值、R_ct值、C_dl值和W值。另外，所测定的电池的电化学阻抗谱通常会呈现如图3所示的形式，电化学阻抗谱从结构上可以分为：高频欧姆阻抗，中频多个半圆，低频扩散斜线。

S103，获取电池的当前温度和当前荷电状态，并根据当前温度和当前荷电状态判断电池的工况状态，其中工况状态包括低温启动工况和低温充电工况。

具体地，测量电池的温度和SOC，当电池温度较低、SOC较高时，属于低温启动工况；当电池温度较低，SOC较低时，属于低温充电工况。例如，当电池的温度T=-20℃，SOC=80%时，则可判定为低温启动工况，当电池的温度T=-20℃，SOC=30%时，则可以判定为低温充电工况。

S104，当工况状态为低温启动工况时，根据当前温度和当前荷电状态对应的等效电路模型的参数选取交变电流的第一频率和第一幅值。

具体地，流经锂离子电池的电流在活物质表面由两种电流并联组成，一种电流是对活物质表面双电层进行充放电的双电层电流；另一种电流是进行电化学反应（嵌锂、脱锂）的电流，称为法拉第电流。引起负极表面析锂的本质原因是法拉第电流使得锂离子电池负极的电位降低至析锂电位。如果对锂离子电池进行直流充放电，双电层电流迅速衰减，大约数秒钟后电流的主要部分是法拉第电流，为了避免析锂，需要对法拉第电流大小进行限制，但是该限制直接构成了对整体电流大小的限制。如果使用交变电流对锂离子电池进行充放电，那么双电层电流（即流经C_dl的电流）和法拉第电流（即流经R_ct的电流）的大小可以通过调节频率来调节。

更具体地，下面以正弦交变电流为例说明，基于图2所示的等效电路模型，对电池施加频率为ω，幅值为I₀的正弦交流电流i(t)=I₀sinωt，流经R_SEI、R_ct的电流i_SEI、i_ct与整体瞬态电流i(t)的关系由下述公式（1）、（2）表示：

$i_{\mathrm{SEI}}=\frac{i\left(t\right)}{\frac{1}{R_{\mathrm{REI}}}+{\mathrm{j\ωC}}_{\mathrm{film}}}\frac{1}{R_{\mathrm{SEI}}},---\left(1\right)$

$i_{\mathrm{ct}}=\frac{i\left(t\right)}{\frac{1}{R_{\mathrm{ct}}+W}+{\mathrm{j\ωC}}_{\mathrm{dl}}}\frac{1}{R_{\mathrm{ct}}+W},---\left(2\right)$

另外，等效电路包含的阻性元件R_Ω、R_SEI、R_ct和W在电流作用下瞬时产热速率为：

q=i²(t)R_Ω+i_SEI ²R_SEI+i_ct ²(R_ct+W)，（3）

其中，q为瞬时产热速率，i(t)为对电池施加的交变电流，R_Ω为欧姆阻抗，R_SEI为锂离子穿过石墨负极材料表面SEI所受到的阻抗，R_ct为电荷转移阻抗，W表示扩散阻抗，i_SEI为流经R_SEI的电流，i_SEI为流经R_ct的电流。

从上述公式（1）、（2）和（3）可以看出，通过调整频率ω可以调节法拉第电流大小，在保证不出现析锂的同时最大程度利用中频活性化阻抗产热；加大整体电流的幅值可以利用高频欧姆阻抗增大产热速率。同时，扩散阻抗W随频率的减小而增加，其对应的是电池内部浓度分布的不均匀，由此可能带来电极层厚度方向过电压、电流分布、活物质充放程度的不均匀，所以不应使电流频率过低，避免出现较大的扩散阻抗。其中，产热速率、产热成分与频率的关系如图4所示。

基于上述分析和图4，频率ω选择的基本原则是：抑制法拉第电流的大小，避免析锂反应的发生；交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化要尽量小；抑制低频区域浓度梯度的发展，选择利用高频区域欧姆阻抗与中频区域法拉第阻抗进行内部加热。幅值I₀选择的基本原则是：在频率ω确定的基础上，在避免电池的过电压过大和保证交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化尽量小的前提下，可以提高交变电流的幅值，以增大产热速率。

在本发明的实施例中，基于频率ω选择的基本原则和幅值I₀选择的基本原则，根据当前温度和当前荷电状态对应的等效电路模型的参数以及公式（1）、（2）、（3），可确定交变电流的第一频率和第一幅值。

S105，根据第一频率和第一幅值对电池施加交变电流以进行预热，直至电池的温度达到第一预设温度以使电池可以正常使用。

具体地，根据选择的交变电流的频率和幅值，对锂离子电池施加交变电流以进行预热，即利用锂离子电池内部产热来提高电池温度，当锂离子电池的温度达到第一预设温度后，锂离子电池便可以正常使用。其中，第一预设温度是指锂离子电池可以正常使用的温度。

本发明实施例的电池的低温预热与充电方法，通过调整交变电流的频率可以调节双电层电流、法拉第电流大小，从而避免锂离子电池析锂反应的发生并达到调整产热部位与产热成分的目的，同时通过调整交变电流的幅值，可以提高电池内部的产热速率，从而加快了对电池的预热。

在本发明的实施例中，根据第一频率和第一幅值对电池施加交变电流以进行预热的过程中，实时监测电池的状态信息，并根据状态信息对第一频率和第一幅值进行调整，其中状态信息包括电池的温度、荷电状态、电压和健康状态。

具体地，在对锂离子电池进行预热的过程中，锂离子电池的温度、SOC、电压和健康状态都随着时间变化，那么对应的等效电路模型的参数值也会发生变化。所以，需要在预热的过程中实时监测上述信息，又由于S102中得到了每组EIS数据所对应的等效电路模型的R_Ω值、R_SEI值、C_film值、R_ct值、C_dl值和W值，那么依据实时监测到的温度以及频率ω选择的基本原则、幅值I₀选择的基本原则来调整交变电流的频率和幅值，以使在抑制析锂的前提下达到较大的电池内部产热速率。

另外，在本发明的实施例中，在对锂离子电池进行预热的过程中，采用的交变电流可以为对称波形交变电流，也可以为非对称波形交变电流。且当采用的交变电流为非对称波形交变电流时，非对称波形交变电流的放电半波幅值大于充电半波幅值。由于锂离子电池的工况状态为低温启动工况，即锂离子电池的SOC较大，那么在低温下放电相对于充电较为容易且安全，而较大的电流幅值可以增加产热速率，故在低温启动工况下，采用非对称波形交变电流，虽然会稍稍损失一点锂离子电池的电量，但是能够使锂离子电池较快的升温。

图5是本发明另一个实施例的电池的低温预热与充电方法的流程图。

如图5所示，本发明实施例的电池的低温预热与充电方法，包括：

S201，获取电池的等效电路模型。

S202，获取电池在多个温度、多个荷电状态下对应的多组电化学阻抗谱EIS数据，并根据多组电化学阻抗谱EIS数据获取对应的等效电路模型的参数。

S203，获取电池的当前温度和当前荷电状态，并根据当前温度和当前荷电状态判断电池的工况状态，其中工况状态包括低温启动工况和低温充电工况。

S204，当工况状态为低温启动工况时，根据当前温度和当前荷电状态对应的等效电路模型的参数选取交变电流的第一频率和第一幅值。

S205，根据第一频率和第一幅值对电池施加交变电流以进行预热，直至电池的温度达到第一预设温度以使电池可以正常使用。

S206，当工况状态为低温充电工况时，根据当前温度和当前荷电状态对应的等效电路模型的参数选取交变电流的第二频率和第二幅值。

具体地，流经锂离子电池的电流在活物质表面由两种电流并联组成，一种电流是对活物质表面双电层进行充放电的双电层电流；另一种电流是进行电化学反应（嵌锂、脱锂）的电流，称为法拉第电流。引起负极表面析锂的本质原因是法拉第电流使得锂离子电池负极的电位降低至析锂电位。如果对锂离子电池进行直流充放电，双电层电流迅速衰减，大约数秒钟后电流的主要部分是法拉第电流，为了避免析锂，需要对法拉第电流大小进行限制，但是该限制直接构成了对整体电流大小的限制。如果使用交变电流对锂离子电池进行充放电，那么双电层电流（即流经C_dl的电流）和法拉第电流（即流经R_ct的电流）的大小可以通过调节频率来调节。

更具体地，下面以正弦交变电流为例说明，基于图2所示的等效电路模型，对电池施加频率为ω，幅值为I₀的正弦交流电流i(t)=I₀sinωt，流经R_SEI、R_ct的电流i_SEI、i_ct与整体瞬态电流i(t)的关系由下述公式（1）、（2）表示：

$i_{\mathrm{SEI}}=\frac{i\left(t\right)}{\frac{1}{R_{\mathrm{REI}}}+{\mathrm{j\ωC}}_{\mathrm{film}}}\frac{1}{R_{\mathrm{SEI}}},---\left(1\right)$

$i_{\mathrm{ct}}=\frac{i\left(t\right)}{\frac{1}{R_{\mathrm{ct}}+W}+{\mathrm{j\ωC}}_{\mathrm{dl}}}\frac{1}{R_{\mathrm{ct}}+W},---\left(2\right)$

另外，等效电路包含的阻性元件R_Ω、R_SEI、R_ct和W在电流作用下瞬时产热速率为：

q=i²(t)R_Ω+i_SEI ²R_SEI+i_ct ²(R_ct+W)，（3）

其中，q为瞬时产热速率，i(t)为对电池施加的交变电流，R_Ω为欧姆阻抗，R_SEI为锂离子穿过石墨负极材料表面SEI所受到的阻抗，R_ct为电荷转移阻抗，W表示扩散阻抗，i_SEI为流经R_SEI的电流，i_SEI为流经R_ct的电流。

从上述公式（1）、（2）和（3）可以看出，通过调整频率ω可以调节法拉第电流大小，在保证不出现析锂的同时最大程度利用中频活性化阻抗产热；加大整体电流的幅值可以利用高频欧姆阻抗增大产热速率。同时，扩散阻抗W随频率的减小而增加，其对应的是电池内部浓度分布的不均匀，由此可能带来电极层厚度方向过电压、电流分布、活物质充放程度的不均匀，所以不应使电流频率过低，避免出现较大的扩散阻抗。其中，产热速率、产热成分与频率的关系如图4所示。

基于上述分析和图4，频率ω选择的基本原则是：抑制法拉第电流的大小，避免析锂反应的发生；交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化要尽量小；抑制低频区域浓度梯度的发展，选择利用高频区域欧姆阻抗与中频区域法拉第阻抗进行内部加热。幅值I₀选择的基本原则是：在频率ω确定的基础上，在避免电池的过电压过大和保证交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化尽量小的前提下，可以提高交变电流的幅值，以增大产热速率。

在本发明的实施例中，基于频率ω选择的基本原则和幅值I₀选择的基本原则，根据当前温度和当前荷电状态对应的等效电路模型的参数以及公式（1）、（2）、（3），可确定交变电流的第二频率和第二幅值。

S207，根据第二频率和第二幅值对电池施加交变电流以进行预热，直至电池的温度达到第二预设温度。

具体地，根据选择的交变电流的频率和幅值，对锂离子电池施加交变电流以进行预热，即利用锂离子电池内部产热来提高电池温度，直至锂离子电池的温度达到第二预设温度。

更具体地，对锂离子电池施加交变电流以进行预热，其中所施加的交变电流的波形可以是脉冲波、三角波、方波、单频正弦波或者多种频率正弦波的叠加等形式中的一种。相比较而言，使用单频正弦波形可以实现对产热量较为准确的估算以及产热成分、产热位置的精确选择，同时在单频正弦波激励下，电池内部电流响应为准稳态，法拉第电流可以较为准确的估计，进而可以实现对法拉第电流的准确控制，以达到抑制析锂条件下产热最大的工况。脉冲波、三角波和方波等波形，由于含有多种谐波成分，所以无法实现产热成分的精确选择，在电池温度较低的预热初期阶段要谨慎使用；但是脉冲波、三角波和方波的生成较为容易，在预热后期阶段，电池对析锂的敏感性降低后，可以适当采用此类波形进行产热。同时，使用此类波形时，不宜选择过短的波形持续时间只利用欧姆阻抗产热；要选择合适的波形持续时间，使得法拉第电流有所发展，利用法拉第阻抗产热，但又要避免法拉第电流过度发展出现较大的浓度梯度和发生析锂反应。

此外，根据第二频率和第二幅值对电池施加交变电流以进行预热的过程中，实时监测电池的状态信息，并根据状态信息对第二频率和第二幅值进行调整，其中状态信息包括电池的温度、荷电状态、电压和健康状态。

具体地，在对锂离子电池进行预热的过程中，锂离子电池的温度、SOC、电压和健康状态都随着时间变化，那么对应的等效电路模型的参数值也会发生变化。所以，需要在预热的过程中实时监测上述信息，又由于S202中得到了每组EIS数据所对应的等效电路模型的R_Ω值、R_SEI值、C_film值、R_ct值、C_dl值和W值，那么依据实时监测到的温度以及频率ω选择的基本原则、幅值I₀选择的基本原则来调整交变电流的频率和幅值，以使在抑制析锂的前提下达到较大的电池内部产热速率。

S208，对电池进行充电。

具体地，当锂离子电池达到第二预设温度后，说明锂离子电池对外部输入电流的接受能力达到了一定阈值，那么可以对锂离子电池进行充电。

在本发明的实施例中，对锂离子电池进行充电包括过渡充电阶段和快速充电阶段，其中，在过渡充电阶段中，对电池施加的交变电流为非对称波形交变电流，其中，非对称波形交变电流的充电半波幅值大于放电半波幅值。

具体地，过渡充电阶段使电池的荷电状态缓慢升高，并利用产热预热，进一步提高电池对外部输入电流的接受能力。过渡充电阶段的充电方式可以是优化选择的脉冲波、三角波、方波、单频正弦波、多种频率正弦波叠加，间歇充(放)电或更细致调节的充电方式中的一种，并采用非对称的交变电流波形，使得充电半波充入电量略微大于放电半波放出的电量。快速充电阶段使电池的荷电状态快速升高。快速充电阶段的充电方式可以是优化选择的多段充电，间歇充电，常规恒流恒压充电或更细致调节的充电方式中的一种。其中，如图6所示为电池处于低温充电工况时的预热阶段、充电阶段的电流示意图。图6所示的电流波形、时间只是用来举例，在此不对预热阶段、充电阶段的电流波形、时间进行限制。

在本发明的实施例中，对电池进行充电的过程中，实时监测电池的状态信息，并根据状态信息调整交变电流的波形，其中状态信息包括电池的温度、荷电状态、电压和健康状态。

另外，在本发明的实施例中，当电池的工况状态为低温充电工况时，可以根据具体情况或者用户的需求，选取预热阶段到过渡充电阶段的切换时机和/或过渡充电阶段到快速充电阶段的切换时机。

例如，当用户需要及时使用，对时间的要求较高时，需要以产热和充电的总体时间最短为目标进行优化以确定切换时机，即可以以产热和充电的总体时间最短为目标进行优化以及结合实验来确定切换时机。以预热阶段到过渡充电阶段的切换时机为例，如果切换时的温度高，即产热时间长，同时电池对外部输入电流接受能力变高，则过渡充电阶段所需要的时间会相应缩短；如果切换时的温度低，即产热时间短，但是电池对外部输入电流接受能力较低，则过渡充电阶段所需要的时间会较长。通过优化选择较佳的切换时机，能够使得产热和充电的总耗时最短。

具体地，当用户预约使用，对时间的要求不高时，需要以产热和充电的总体能耗最低为目标进行优化以确定切换时机，即可以以产热和充电的总体能耗最低为目标进行优化以及结合实验来确定切换时机。当电池温度升高后，电池的内阻降低，充电过程中的损耗也降低；但是如果电池温度过高，则会加强电池对周围的散热，增加能量损耗。通过优化选择的较佳切换时机，能够使得产热和充电的总体能耗最小。

本发明实施例的电池的低温预热与充电方法，通过调整交变电流的频率可以调节双电层电流、法拉第电流大小，从而避免锂离子电池发生析锂反应并达到调整产热部位与产热成分的目的，同时通过调整交变电流的幅值，可以提高电池内部的产热速率，从而加快了对电池的预热。预热之后，根据电池SOC的不同，电池进行正常使用或者充电，在低温环境下实现了锂离子电池的启动和充电，提高了安全性、可靠性，降低了能耗、提高了预热与充电效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电池的低温预热与充电方法，其特征在于，包括：

S1、获取电池的等效电路模型；

S2、获取所述电池在多个温度、多个荷电状态下对应的多组电化学阻抗谱EIS数据，并根据所述多组电化学阻抗谱EIS数据获取对应的所述等效电路模型的参数；

S3、获取所述电池的当前温度和当前荷电状态，并根据所述当前温度和所述当前荷电状态判断所述电池的工况状态，其中所述工况状态包括低温启动工况和低温充电工况；

S4、当所述工况状态为所述低温启动工况时，根据所述当前温度和所述当前荷电状态对应的所述等效电路模型的参数值选取交变电流的第一频率和第一幅值；以及

S5、根据所述第一频率和所述第一幅值对所述电池施加所述交变电流以进行预热，直至所述电池的温度达到第一预设温度以使所述电池可以正常使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述交变电流的第一频率的选取原则是：抑制法拉第电流的大小以避免发生析锂反应，所述交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化要小，抑制低频区域浓度梯度的发展，选择利用高频区域欧姆阻抗或中频区域法拉第阻抗进行内部产热；

所述交变电流的第一幅值的选取原则是：在所述第一频率确定的基础上，使所述电池的过电压在预设阈值范围内以及所述交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化要小的前提下，提高所述交变电流的第一幅值以增大产热速率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一频率和所述第一幅值对所述电池施加所述交变电流以进行预热的过程中，实时监测所述电池的状态信息，并根据所述状态信息对所述第一频率和所述第一幅值进行调整，其中所述状态信息包括所述电池的温度、荷电状态、电压和健康状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交变电流为对称波形交变电流或非对称波形交变电流，其中，所述非对称波形交变电流的放电半波幅值大于充电半波幅值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

S6、当所述工况状态为所述低温充电工况时，根据所述当前温度和所述当前荷电状态对应的所述等效电路模型的参数选取交变电流的第二频率和第二幅值；

S7、根据所述第二频率和所述第二幅值对所述电池施加所述交变电流以进行预热，直至所述电池的温度达到第二预设温度；以及

S8、对所述电池进行充电。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二频率和所述第二幅值对所述电池施加所述交变电流以进行预热的过程中，实时监测所述电池的状态信息，并根据所述状态信息对所述第二频率和所述第二幅值进行调整，其中所述状态信息包括所述电池的温度、荷电状态、电压和健康状态。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于,所述对所述电池进行充电包括过渡充电阶段和快速充电阶段，其中，在所述过渡充电阶段，对所述电池施加的所述交变电流为非对称波形交变电流，其中，所述非对称波形交变电流的充电半波幅值大于放电半波幅值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述电池进行充电的过程中，实时监测所述电池的状态信息，并根据所述状态信息调整所述交变电流的波形，其中所述状态信息包括所述电池的温度、荷电状态、电压和健康状态。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述交变电流的第二频率的选取原则是：抑制法拉第电流的大小以避免发生析锂反应，所述交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化要小，抑制低频区域浓度梯度的发展，选择利用高频区域欧姆阻抗或中频区域法拉第阻抗进行内部产热；

所述交变电流的第二幅值的选取原则是：在所述第二频率确定的基础上，使所述电池的过电压在预设阈值范围内以及所述交变电流的每个半波引起电池荷电状态的变化要小的前提下，提高所述交变电流的第二幅值以增大产热速率。