CN116745967A - 基于温度的电池充电方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了基于电池组的温度对电池组充电的方法、系统和设备。确定电池组的温度并将该温度与参考温度值进行比较。响应于确定电池组的温度低于参考温度值，具有第一频率的加热优化脉冲被施加到电池组。加热优化脉冲包括交替的正脉冲序列和负脉冲序列，并携带净正电荷。在向电池组施加加热优化脉冲的同时，确定电池组的温度。响应于确定电池组的温度大于参考温度值，充电电流被施加到电池组。

Description

基于温度的电池充电方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月16日提交的美国临时专利申请63126097号的优先权，其内容出于所有目的通过引用整体并入本文。
技术领域
本说明书涉及电池充电，具体涉及基于温度的电池充电方法和系统。
背景技术
电池技术的进步跟不上市场需求。电池系统的性能需要改进。具体地，电池的充电速度以及电池的寿命需要提高(就年数和充电/放电周期而言)。
发明内容
根据本说明书的实施方式，提供了对电池组充电的方法，该方法包括：确定电池组的温度；将电池组的温度与参考温度值进行比较；响应于确定电池组的温度小于参考温度值，向电池组施加具有第一频率的加热优化脉冲，加热优化脉冲包括交替的正和负脉冲序列，其中，加热优化脉冲携带净正电荷；在将加热优化脉冲施加到电池组的同时，确定电池组的温度；以及响应于确定电池组的温度大于参考温度值，向电池组施加充电电流。
向电池组施加充电电流可以包括向电池组施加具有第二频率的充电优化脉冲，充电优化脉冲包括交替的正和负脉冲序列，其中，充电优化脉冲携带净正电荷。
加热优化脉冲中包含的正脉冲的幅度可以大于充电优化脉冲中包含的正脉冲的幅度，其中，加热优化脉冲中包含的负脉冲的幅度可以大于充电优化脉冲中包含的负脉冲的幅度。
由充电优化脉冲携带的净正电荷的值可以与由加热优化脉冲携带的净正电荷的值相同。
由充电优化脉冲携带的净正电荷的值可以大于由加热优化脉冲携带的净正电荷的值。
该方法可进一步包括：在将电池组的温度与参考温度值进行比较之前：确定电池组的充电状态(SoC)；以及基于电池组的SoC，确定参考温度值。
该方法还可以包括至少基于电池组的温度确定充电优化脉冲的一个或多个参数，其中，一个或多个参数包括：接通持续时间、幅度、占空比、形状、静止时间、频率和频率变化率。
该方法还可以包括基于对应于电池组的电化学阻抗谱(EIS)测量来确定第一频率和第二频率的一个或多个的值。
加热优化脉冲和充电优化脉冲中的至少一个可以包括正弦脉冲。
向电池组施加充电电流可以包括向电池组施加恒定充电电流。
根据本说明书的另一实施方式，提供了控制电池组充电的控制器，该控制器包括：至少一个处理器；以及非暂时性计算机可读存储介质，其被配置为存储指令，其中，指令响应于至少一个处理器的执行，使得控制器执行或控制包括以下操作的执行：确定电池组的温度；将电池组的温度与参考温度值进行比较；响应于确定电池组的温度小于参考温度值，向电池组施加具有第一频率的加热优化脉冲，加热优化脉冲包括交替的正和负脉冲序列，其中，加热优化脉冲携带净正电荷；在将加热优化脉冲施加到电池组的同时，确定电池组的温度；以及响应于确定电池组的温度大于参考温度值，向电池组施加充电电流。
将充电电流施加到电池组的操作可以包括将具有第二频率的充电优化脉冲施加到电池组的操作，充电优化脉冲包括交替的正和负脉冲序列，其中，充电优化脉冲携带净正电荷。
加热优化脉冲中包含的正脉冲的幅度可以大于充电优化脉冲中包含的正脉冲的幅度，其中，加热优化脉冲中包含的负脉冲的幅度可以大于充电优化脉冲中包含的负脉冲的幅度。
由充电优化脉冲携带的净正电荷的值可以与由加热优化脉冲携带的净正电荷的值相同。
由充电优化脉冲携带的净正电荷的值可以大于由加热优化脉冲携带的净正电荷的值。
操作可进一步包括：在将电池组的温度与参考温度值进行比较之前：确定电池组的充电状态(SoC)；以及基于电池组的SoC，确定参考温度值。
操作还可以包括至少基于电池组的温度确定充电优化脉冲的一个或多个参数，其中，一个或多个参数包括：接通持续时间、幅度、占空比、形状、静止时间、频率和频率变化率。
操作还可以包括基于对应于电池组的电化学阻抗谱(EIS)测量来确定第一频率和第二频率的一个或多个的值。
控制器可以在电池组中实现。
控制器可以在提供电力以对电池组充电的电源中实现。
附图说明
关于接下来的讨论，特别是附图，强调所示细节仅表示供说明性讨论之用的示例，并且呈现这些细节的目的在于提供本公开的原理和概念方面的描述。为此，除了基本理解本公开所需要的内容之外，没有试图示出实施细节。本领域技术人员清楚接下来如何结合附图的讨论来实践根据本公开的实施例。在各种附图和支持性描述中，相似或相同的附图标记可用于标识或以其他方式指代相似或相同的元件。在附图中：
图1示出了根据本说明书的一些实施方式的用于电池组充电的示例系统的框图；
图2示出了根据本说明书的一些实施方式的电池组充电的示例方法的流程图；
图3示出了根据本说明书的一些实施方式的基于电池组的温度的加热优化脉冲和充电优化脉冲的施加的示例表示；
图4示出了根据本说明书的一些实施方式的用于产生脉冲的示例系统；
图5示出了根据本说明书的一些实施方式的用于产生脉冲的另一示例系统；
图6示出了根据本说明书的一些实施方式的当一系列正脉冲被施加到电池单元时，电池单元阻抗的示例奈奎斯特图；
图7示出了根据本说明书的一些实施方式的可施加于低温电池充电的一个又一个(Pulse-after-pulse)脉冲序列的示例；
图8示出了根据本说明书的一些实施方式的电池单元的示例阻抗谱(其被描绘为波德图)；
图9示出了根据本说明书的一些实施方式的可施加于电池充电的一个又一个脉冲序列的另一示例；以及
图10示出了根据本说明书的一些实施方式的用于电池充电的由一系列高频脉冲组成的示例正弦电流波形。
具体实施方式
在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多示例和具体细节，以便提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，根据权利要求中所表达的本公开可以单独地或与下面描述的其他特征相结合地包括这些示例中的一些或所有特征，并且可以进一步包括本文描述的特征和概念的修改和等同物。
本文使用“示例性”一词表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为优选或优先于其他实施例。同样，术语“实施例”并不要求所有实施例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本文公开的任何实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。还应理解，当在本文中使用时，术语“包含”、“包含”、“具有”和/或“含有”指定所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组的存在或添加。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
图1示出了根据本说明书的非限制性实施方式的示例性电池充电系统100。系统100包括电池组105。在一些实施方式中，电池组105可以包括单个可充电电池单元。在一些实施方式中，电池组105可以包括多个可充电电池单元。在一些实施方式中，电池组内的电池单元可以以多种配置布置，例如串联连接的电池单元、并联连接的电池单元或串联和并联连接的电池单元的组合。在一些实施方式中，电池组105可以包括彼此串联或并联连接的多个电池模块，每个电池模块还可以包括以不同串联和并联配置布置的电池单元。
在一些实施方式中，电池组105可以是锂离子电池组，其可以包括一个或多个锂离子电池单元。在一些实施方式中，电池组105可以包括但不限于硅阳极电池单元、锂金属电池单元、钠离子电池单元、镍镉电池单元、镍金属氢化物电池单元、铅酸电池单元、固态电池单元等。本文描述的系统、方法和设备不受电池组105中的电池单元的数量或类型的限制。
系统100还包括控制器110，其可操作地联接到电池组105。控制器110可根据本文描述的方法至少控制电池组105的充电和放电。例如，控制器110可以执行或控制图2所示的示例方法200的操作的执行。控制器110可包括至少一个处理器115以对电池组105充电。控制器110还可以包括非暂时性计算机可读存储介质120，其可以存储指令，该指令可由处理器115执行，以便控制器110根据本文描述的方法执行或控制与电池组105的充电相关的操作的执行。例如，处理器115可以执行存储在计算机可读存储介质120中的指令，其可以使控制器110执行或控制图2中所示的示例方法200的性能。计算机可读存储介质120可以是计算机存储器或存储设备，其可以是任何合适的存储装置，例如但不限于ROM、PROM、EEPROM、RAM、闪存、磁盘驱动器等。
在一些实施方式中，控制器110可以通过采用任何充电协议来促进电池组105的充电，包括但不限于CC-CV充电协议、脉冲充电协议、恒流协议、恒压协议等。
在一些实施方式中，控制器110可以是微控制器，并且可以包括用于处理指令和数据的中央处理单元(例如，处理器115)、用于存储指令和数据的板载存储器、用于从系统100的其他模块获得的模拟数据转换的数模转换器以及用于控制系统100的各种模块的驱动电路。
在一些实施方式中，控制器110还可以监控(例如，使用测量模块125测量)电池组105的各种参数，并且使用监控的参数来管理电池组105的操作。由控制器110监控的各种参数可以包括但不限于电压、电流、充电状态(SoC)、温度、健康状态等。此外，控制器110(例如，处理器115)可以计算各种值，这些值包括但不限于充电电流极限(CCL)、放电电流极限(DCL)、自上次充电或放电周期以来输送的能量、内部阻抗以及电池组105以及电池组105中的单个电池单元的输送或存储的电荷(库仑计数器)。在一些实施方式中，控制器110还可以确定电池组105的电池单元的SEI层的厚度，其可以用于相应地适应或控制电池组105的充电或放电。
在一些实施方式中，控制器110可以实现电池模型，其可以用于确定充电参数可以如何根据本文公开的方法进行调整或实现。这样的电池模型可以在电池表征或电池训练期间建立。例如，在表征阶段，电池组105可以缓慢充电多个周期，并且优化的电池充电参数(例如，针对充电速度、针对电池的周期寿命和/或针对电池的日历寿命进行优化)可以从这样的缓慢充电周期中确定。可以登记这种优化的充电参数，并且可以建立电池模型。在一个示例中，例如可以相对于脉冲参数存储电池的容量和CCV(例如，在放电脉冲期间)的电池参数，并且构成电池模型。控制器110可以使用这种电池模型来适应本文所公开的电池充电。
在一些实施方式中，控制器110可以包括基于人工智能的逻辑(例如，由处理器115实现)，并且控制器110可以是自学习控制器。这样的控制器可以在电池的充电和/或放电期间建立电池模型，并且可以学习如何基于电池模型中的数据和/或基于在电池组105的充电和/或放电期间执行的实际电池测量来调整电池充电。
在一些实施方式中，控制器110可以被配置成生成控制脉冲，其被提供给多个开关(例如，图4和图5中示出的开关)以控制开关的操作，从而产生正脉冲(充电脉冲)和/或负脉冲(放电脉冲)以对电池组105充电。根据本公开，在一个示例中，控制器110可以调制控制脉冲的频率(例如，脉冲周期)。例如，控制器110可以控制导致正脉冲和/或负脉冲的脉冲周期调制的每个控制脉冲的接通周期和断开周期的持续时间。在一些实施例中，例如，开关可以是场效应晶体管(FET)设备。可以控制(接通、断开)开关以向电池组105施加正和/或负脉冲。
如图1所示，系统100还包括测量模块125(例如，传感器和相关联的电路)以测量电池组105和/或电池组105的电池单元的各种参数。在一些实施方式中，测量模块125可操作地耦接到电池组105和控制器110，并且可以由控制器110控制以执行与测量相关的各种操作，从而根据本文公开的方法对电池组105进行充电或放电。
测量模块125包括温度传感器135，以确定电池组105的温度或包括在电池组105中的一个或多个电池单元的温度。在一些实施方式中，当需要感测电池组105本身的温度时，温度传感器135可以布置成邻近电池组105。在一些实施方式中，温度传感器135可以布置在可以精确测量电池组105的内部温度的位置。在一些实施方式中，温度传感器135可以布置成邻近电池组105中的电池单元，以在电池单元被充电/放电时感测电池单元的温度。例如，温度传感器135可以设置在电池单元的导电端子上，或者可以设置在连接电池组105中的电池单元的汇流条上。在一些实施方式中，电池组105可以包括多个温度传感器135，其数量可以等于电池组105中的电池单元的数量。
温度传感器135的一些限制性示例包括热敏电阻、绕组电阻型传感器、广域电阻传感器、半导体二极管传感器、金属芯型传感器或热电偶。在一个示例中，温度传感器135可以包括具有基于外围温度变化的电阻值的热敏电阻。例如，温度传感器135可以包括具有负温度系数(电阻值随着外围温度的升高而降低)的热敏电阻，或者具有正温度系数(电阻值随着外围温度的升高而升高)的热敏电阻。
温度传感器135可以将关于电池组105或电池组105中的电池单元的感测温度的信息传送到控制器110，其使用温度信息来根据本文描述的方法控制电池充电。
测量模块125还可以包括各种传感器，例如但不限于电流表、电压表、库仑计数器等。在一些实施方式中，测量模块125还可以包括一些机械传感器，例如但不限于压电传感器(用于确定指示电池组中的不平衡或电池内部的机械应力的电池鼓包(Batteryswelling))。
可以由测量模块125测量并且由控制器110控制的各种参数可以包括电池组105以及电池组105的各个电池单元的电压(例如，开路电压(OCV)、闭路电压(CCV)、电流(例如，充电电流或放电电流)、温度、充电状态(SoC)等)。在一些实施方式中，测量模块125可以包括用于确定电池组105的SEI层的厚度的电路。
在一些实施方式中，测量模块125可以被实现为控制器110的一部分，并且控制器110可以被配置为测量和确定电池组105的各种参数(例如电流、电压、温度、SoC、SEI层厚度等)的值。
系统100还包括电源130，其可以是例如专用适配器，例如AC到DC墙壁适配器。在大多数情况下，这样的适配器被设计为考虑到特定的电池充电需求，并且因此电源130的源能力允许诸如电池组105的电池的适当的基于容量的充电电流。在一些实施方式中，电源130可以是例如非专用适配器，例如通用电池充电器，其设计不一定考虑到任何特定的电池容量。作为另一示例，电源130可以是通信或计算机总线电压信号，旨在向并联或串行连接到总线的多个设备提供电力。这种类型的电压源的一个非限制性示例是通用串行总线(USB)连接，其提供电压总线(VBUS)信号，从该信号可以提取受限制的电流量。电源130的另一示例可以是USB-C连接器，其是24针USB连接器系统，其特征在于其双折旋转对称连接器。根据本公开，控制器110可以与电源130接口以获得电力来促进电池组105的充电。
在一些实施方式中，电源130可以包括或联接到电路，以根据本文公开的方法向电池组105施加正脉冲和/或负脉冲，用于电池组充电。在示例实施方式中，电源130可以是电源410或电源510(图4和图5)，其根据本文公开的方法提供电力以将正脉冲和/或负脉冲施加到电池组105以用于电池组充电。
在一些实施方式中，电源130可以是用于电动车辆的充电设备(例如，充电站或电动车辆(EV)充电器)。
系统100还包括通信接口140，用于控制器110与电池组105内的硬件通信，和/或与要由控制器110控制的电路通信，以对电池组105进行充电或放电。例如，通信接口140可以使控制器110能够与示例系统400、500(图4和图5)通信，以控制那些系统的各种元件或组件，用于根据本文公开的方法进行电池充电。
可以预期，本领域普通技术人员可以改变系统100的实施方式，并且这种变化在本公开的范围内。在一些实施方式中，控制器110可以在电源130中实现(例如，作为电源130的组件)。例如，控制器110可以容纳在电源130的外壳中。类似地，在其他实现中，控制器110可以在电池组105中实现(例如，作为电池组105的组件)。例如，控制器110可以容纳在电池组105的外壳中。在一些实施方式中，控制器110可以实现为单独的模块(例如，附加模块)，其可以与电源130(例如，EV充电站)和/或示例性系统400、500接口，以根据本文公开的方法对电池组105充电。
另一个这样的示例变化可以是控制器110的功能可以在两个不同的控制器中实现，例如充电控制器和放电控制器。根据本文公开的方法，充电控制器可以操作以将充电电流(例如，以正脉冲的形式(在本公开的某些部分中也称为“充电脉冲”))施加到电池(例如，电池组105)，并且放电控制器可以在电池(例如，电池组105)充电期间将放电电流(以负脉冲的形式(在本公开的某些部分中也称为“放电脉冲”))施加到电池。充电控制器和放电控制器中的任一个或两者可以执行或控制图2中所示的示例方法200的操作的执行。在一个示例中，充电控制器可以被实现为电源130(例如，EV充电站)的组件，并且放电控制器可以被实现在可以与电池组105和电源130接口的单独的附加模块中。
现在参见图2，提供了示出根据本说明书的非限制性实施方式的用于对电池组105充电的示例方法的流程图。图2所示的方法200可由控制器110执行，用于对电池组105进行充电。在一些实施方式中，控制器110可以采用图4和图5所示的示例性硬件来执行方法200。
方法200开始于205，其中，确定电池组的温度。在一些示例实施方式中，温度传感器135可以单独测量电池组或电池组105中的电池单元的温度。对应于电池组105的测量温度的数据可以由控制器110从温度传感器135获得。基于从温度传感器135获得的温度数据，确定电池组105的温度。在一些实施方式中，其中，温度数据包括电池组105的单个电池的温度(而不是整个电池组105的温度)，例如，可以通过对电池组105的电池单元的温度求平均来计算电池组105的温度。
在210中，将电池组105的温度与参考温度值进行比较。参考温度值可以是对电池组105充电的优选温度值。换句话说，当电池组105的温度等于或大于参考温度值时，这被认为是对电池组105充电的最优条件。参考温度值可以是电池组的电池单元内的离子迁移率(例如，Li-离子)增加的温度，但是伴随较高温度而来的电解质和活性材料老化效应仍然不是非常明显。参考温度值可基于在电池特性描述期间执行的一系列测试来识别。
在一些实施方式中，参考温度值(例如，电池组的最小最优温度)可以取决于电池组105的充电状态(SoC)。换句话说，对于电池组105的不同SoC值，参考温度值(与电池组的温度进行比较的)可以不同。例如，当电池组105的SoC在一个范围内，例如20％-30％的范围内时，参考温度值可以具有一个值，并且当电池组的SoC在另一个范围内，例如50％-70％时，参考温度值具有另一个值。换句话说，当电池组105的SoC在一个范围内，例如20％-30％的范围内时，电池组105的温度最好大于第一值，而当电池组的SoC在另一个范围内，例如50％-70％的范围内时，电池组105的温度最好大于第二值(其不同于第一值)。
因此，在一些实施方式中，在将电池组105的温度与参考温度值进行比较之前，确定电池组105的SoC。基于电池组105的SoC，确定要与电池组105的温度进行比较的参考温度值。在一些实施方式中，例如，将参考温度值映射到电池组105的不同SoC值(例如，SoC范围)的查找表可以由控制器110实现，以确定用于比较的参考温度值。
在一些实施方式中，基于电源的容量来选择最优充电的电池组105的温度。换句话说，电池组105可以被预加热或预冷却到特定温度，这基于电源(例如，EV充电站)的容量。例如，当电源能够施加高达特定频率(例如，100kHz)的充电脉冲时，则基于电源的频率能力选择电池组被加热或冷却(充电前)的温度。
在215，响应于确定电池组105的温度小于参考温度值，以第一频率向电池组施加加热优化脉冲。加热优化脉冲包括交替的正脉冲序列和负脉冲序列。换句话说，加热优化脉冲包括一组脉冲，其中，每个正脉冲(也称为充电脉冲)之后是负脉冲(也称为放电脉冲)，反之亦然。
加热优化脉冲以特定频率(例如，第一频率)施加到电池组105，并且加热优化脉冲携带净正电荷。在一个示例中，第一频率可以是1kHz。在一些实施方式中，加热优化脉冲可以携带高电流(例如，高达1C)或非常高的电流(例如，高达10C)。
在一些实施方式中，基于电池组105的温度来确定将加热优化脉冲施加到电池组105的第一频率。在一些实施方式中，基于电池组105的电化学阻抗谱(EIS)测量来确定将加热优化脉冲施加到电池组105的第一频率。另外地或替代地，加热优化脉冲的其它参数，例如但不限于接通持续时间、幅度、占空比、形状、脉冲之间的静止时间和频率变化率，也基于电池组105的EIS测量来确定。
加热优化脉冲携带净正电荷，即由正脉冲施加到电池组105的电荷量大于由负脉冲从电池组105移除的电荷量。由于由正脉冲施加到电池组105的电荷量大于由负脉冲从电池组105移除的电荷量，所以对电池组105的充电状态(SoC)的净效应是正的。
在一些实施方式中，加热优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度被选择为使得电池组被加热到至少参考温度值。例如，加热优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度可被选择为处于最大可能水平，以将电池组加热到至少参考温度值。加热优化脉冲的幅度的最大可能水平可以基于电源的容量、所采用的脉冲产生硬件的能力或电池组105的电池单元的电流水平约束(其可以由电池单元的制造商定义)。当脉冲幅度保持在最高水平时，加热优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度之间的差保持在最小可能值。正脉冲和负脉冲幅度之间的最小差允许对电池组105进行缓慢充电，同时来自正脉冲和负脉冲的大部分能量用于加热电池组105。
在220，在向电池组105施加加热优化脉冲的同时，再次确定电池组的温度。在一些实施方式中，电池组105的温度是在从向电池组105施加加热优化脉冲开始的预定义(例如，特定)时间量已经过去之后确定的。在一些实施方式中，当加热优化脉冲被施加到电池组105以确定电池组105的温度现在是否大于参考温度值时，持续监控电池组105的温度。换句话说，随着加热优化脉冲被施加到电池组105，电池组105的温度趋于上升。监控电池组105的温度以确定电池组105的温度是否大于参考温度值。
应当注意，在本公开的上下文中，“大于”旨在覆盖“等于或大于”。例如，确定电池组105的温度大于参考温度值也包括确定电池组105的温度等于参考温度值。
在225，响应于确定电池组105的温度大于参考温度值，充电电流被施加到电池组105以对电池组105充电。
在一些实施方式中，施加到电池组105的充电电流是恒定充电电流(CC充电模式)。
在一些实施方式中，响应于确定电池组105的温度大于参考温度值，充电电流以充电优化脉冲的形式施加到电池组105。充电优化脉冲以第二频率施加到电池组105。在一些实施方式中，第二频率不同于第一频率。
充电优化脉冲包括交替的正脉冲序列和负脉冲序列。换句话说，充电优化脉冲包括一组脉冲，其中，每个正脉冲(也称为充电脉冲)之后是负脉冲(也称为放电脉冲)，反之亦然。
充电优化脉冲携带净正电荷。由充电优化的正脉冲施加到电池组105的电荷量大于由充电优化的负脉冲从电池组105移除的电荷量。由于由正脉冲施加到电池组105的电荷量大于由负脉冲从电池组105移除的电荷量，所以对电池组105的充电状态(SoC)的净效应是正的。
在一些实施方式中，基于电池组105的电化学阻抗谱(EIS)测量来确定将充电优化脉冲施加到电池组105的第二频率。另外地或替代地，充电优化脉冲的其它参数，例如但不限于接通持续时间、幅度、占空比、形状、脉冲之间的静止时间和频率变化率，也基于电池组105的EIS测量来确定。因此，在一些实施方式中，在将充电优化脉冲施加到电池组105之前，基于电池组105的EIS测量确定充电优化脉冲的一个或多个参数(例如，由控制器110确定)。
在一些实施方式中，对应于加热优化脉冲的第一频率高于对应于充电优化脉冲的第二频率，因为在高频下施加一个又一个脉冲序列导致电池温度升高。
充电优化脉冲不同于加热优化脉冲。在充电优化脉冲和加热优化脉冲中包含的正脉冲和负脉冲的幅度方面，充电优化脉冲不同于加热优化脉冲。包括在加热优化脉冲中的正脉冲的幅度大于包括在充电优化脉冲中的正脉冲的幅度，并且包括在加热优化脉冲中的负脉冲的幅度大于包括在充电优化脉冲中的负脉冲的幅度。换句话说，包括在加热优化脉冲中的正脉冲的幅度的绝对值大于包括在充电优化脉冲中的正脉冲的幅度的绝对值，并且包括在加热优化脉冲中的负脉冲的幅度的绝对值大于包括在充电优化脉冲中的负脉冲的幅度的绝对值。
如前所述，对于加热优化脉冲，正脉冲和负脉冲的幅度被选择为使得来自加热优化脉冲的大部分能量被用于提高电池组105的温度，而来自加热优化脉冲的很少能量被用于对电池组充电(慢速充电)。其中，加热优化脉冲中的正脉冲和负脉冲的幅度被选择为处于最大可能水平(对于提高电池组的温度是最优的)，而正脉冲和负脉冲之间的差保持在最小值(对于电池组105的缓慢充电)。相反，对于充电优化脉冲，正脉冲和负脉冲的幅度被选择为使得来自充电优化脉冲的大部分能量被用于给电池组105充电，同时电池组105的温度升高最小。其中，充电优化脉冲中的正脉冲和负脉冲的幅度被选择为处于以期望速率(例如，1C等)对电池组105充电的最优水平。
在一些实施方式中，加热优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度之间的差可以与充电优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度之间的差相同，从而导致充电优化脉冲携带的净正电荷的值与加热优化脉冲携带的净正电荷的值相同。然而，由于加热优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度的绝对值大于充电优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度的绝对值，加热优化脉冲导致电池组105的温度升高。
在一些实施方式中，加热优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度之间的差可以小于充电优化脉冲的正脉冲和负脉冲的幅度之间的差，从而导致充电优化脉冲携带的净正电荷大于加热优化脉冲携带的净正电荷。例如，如果电池组要缓慢充电，则充电优化脉冲可以被生成为携带与加热优化脉冲相同的净正电荷，尽管加热优化脉冲的幅度的绝对值远高于充电优化脉冲的幅度的绝对值，并且如果电池组要更快充电，则充电优化脉冲可以被生成为携带比加热优化脉冲更高的净正电荷。
在一些实施方式中，可以基于电池组105的温度连续调整正脉冲和负脉冲的幅度。一个又一个脉冲序列的脉冲的幅度的调整可以是连续的过程(在充电周期期间)，其中，监控电池组105的温度，并且正脉冲和负脉冲的幅度相应地调整用于温度升高或电池组充电。例如，如果电池组105的温度低于特定值，则正脉冲和负脉冲的幅度可以增加，而正脉冲和负脉冲的幅度之间的差可以保持恒定。类似地，如果电池的温度被确定为高于另一特定值，则正脉冲和负脉冲的幅度可以减小，而正脉冲和负脉冲的幅度之间的差可以保持恒定。
在一个示例中，当电池组105处于低于参考温度值的第一温度时，第一一个又一个脉冲序列(加热优化脉冲)被施加到电池组105，其中，正脉冲(充电脉冲)的幅度是20A，而负脉冲(放电脉冲)的幅度是-19.5A，这样电池正在被0.5A电流(I diff elev)充电，这是正脉冲和负脉冲之间的差。正脉冲(20A)和负脉冲(-19.5A)的高幅度导致电池温度升高，而正脉冲和负脉冲的幅度之间的低差(0.5A)导致电池组105的缓慢充电。
由于加热优化脉冲的施加，电池组105的温度可以增加到高于参考温度值的第二温度。一旦电池组105的温度具有大于参考温度值的值，第二一个又一个脉冲序列(充电优化脉冲)被施加到电池组105，其中，正脉冲(充电脉冲)的幅度是5A，负脉冲(放电脉冲)的幅度是-3A，这样电池正在被2A电流(I diff elev)充电，这是正脉冲和负脉冲的幅度之间的差。正脉冲(5A)和负脉冲(-3A)的幅度之间的差为2A，导致电池组充电，而正脉冲和负脉冲(分别为5A和-3A)的幅度的最优绝对值导致电池温度的最优(例如，最小)升高，这很重要，因为在特定温度水平(可能对应于参考温度值)之后，电池退化得更快。
如前所述，在一些实施方式中，可以连续监控电池组105的温度。响应于确定电池组105的温度已经下降到参考温度值以下，可以再次施加加热优化脉冲以再次升高电池组105的温度。换句话说，控制器110可以响应于确定电池组105的温度现在小于参考温度值而从施加充电优化脉冲切换到施加加热优化脉冲。
在一些实施方式中，不断地分析电池组105对充电优化脉冲的响应。在一些实施方式中，电池组105的响应是通过执行如共同拥有的美国专利申请15/483324号中描述的EIS测量来确定的，其内容通过引用整体并入本文。如专利申请中所述，充电脉冲可被调整为针对EIS测量最优(测量优化脉冲)，然后被调整回针对充电最优的值(充电优化脉冲)。
换句话说，产生测量优化脉冲。测量优化脉冲包括伪随机二进制脉冲序列。使用伪随机二进制脉冲序列产生的脉冲充电电流被表征为带限白噪声形式。当用使用伪随机二进制脉冲序列产生的脉冲充电电流对电池组105充电时，正在进行电池组105的多个EIS测量。基于使用伪随机二进制脉冲序列产生的脉冲充电电流进行多个EIS测量。
基于多个EIS测量，当电池组105正在充电时，调整充电优化脉冲的参数。在一些实施方式中，基于多个EIS测量改变多个充电优化脉冲的脉冲长度、脉冲幅度和脉冲持续时间中的至少一个。
在一些实施方式中，充电曲线可以包括加热优化脉冲(例如，为将电池加热到特定温度而优化的脉冲)、测量优化脉冲(例如，为电池测量而优化的脉冲)和充电优化脉冲。包括测量优化脉冲和充电优化脉冲的充电曲线也公开在共同拥有的美国专利申请16/372567号中，其内容通过引用并入本文。
加热优化脉冲和测量优化脉冲可以不是充电优化的，但是当电池被加热(例如，通过加热优化脉冲)并且对电池的测量完成(例如，通过测量优化脉冲)时，这种脉冲可以给电池充电。
在一些实施方式中，充电优化脉冲的参数可以取决于电池被加热优化脉冲加热到的温度，以及使用测量优化脉冲进行的测量(例如，温度、电化学阻抗谱(EIS)测量、阻抗测量)。在一些实施方式中，包括三种不同类型脉冲的充电曲线是动态的，并且可以基于EIS测量而变化。在一些实施方式中，充电曲线可以包括加热优化脉冲和测量优化脉冲，然后是CC-CV充电协议来给电池充电。在一些实施方式中，加热优化脉冲连续散布在充电曲线中(例如，在充电优化脉冲中)，以定期将电池组105保持在特定温度。加热优化脉冲的这种散布可以基于电池组105的充电状态。例如，当电池具有特定范围内的SoC时，电池组105可以被加热到小于为电池的另一SoC水平选择的参考温度值，因此，加热优化脉冲的存在可以更少。
在一些实施方式中，类似于充电，在电池组105被放电之前，电池组105可以被预加热或预冷却(直到电池处于特定的温度范围内)。来自电池组105的能量可以用于在电池组105开始放电之前(例如，在电池组105开始向负载提供能量之前)预加热电池组105。在一些实施方式中，电池组105可以仅在负载在一些特定条件下运行时被预加热或预冷却。例如，负载的操作模式可以确定电池组105在开始放电之前是否需要预加热或预冷。在非限制性示例中，当负载是电动汽车时，当电动汽车以运动模式运行时(即，当需要向汽车输送更多能量时)，电池组105可被预加热或预冷却。在诸如ECO模式的其他操作模式中，电池组105在它开始放电之前可以不被预加热或预冷却。
现在参考图3，其示出了示例性加热优化脉冲和充电优化脉冲。如图3所示，加热优化脉冲305包括交替的正脉冲305a和负脉冲305b的序列，即每个正脉冲305a之后是负脉冲305b，反之亦然。当电池组105的温度被确定为小于Tref(参考温度值)时，加热优化脉冲305被施加到电池组105，这可以在图3中看到。当电池组105的温度被确定为大于Tref时，充电优化脉冲310被施加到电池组105。图3示出一旦电池组105的温度达到Tref，就从加热优化脉冲305切换到充电优化脉冲310。充电优化脉冲包括交替的正脉冲310a和负脉冲310b的序列，即每个正脉冲310a之后是负脉冲310b，反之亦然。
此外，如图3所示，加热优化脉冲305的正脉冲305a的幅度(+5I)大于充电优化脉冲310的正脉冲310a的幅度(+4I)。类似地，充电优化脉冲310的负脉冲310b的幅度(-1I)的绝对值小于加热优化脉冲305的负脉冲305b的幅度(-4I)的绝对值。正脉冲305a和负脉冲305b(5I和4I)的较高绝对幅度值和幅度值之间的较低差(+1I)导致电池温度升高，同时通过加热优化脉冲缓慢地给电池充电。
此外，如图3所示，在充电优化脉冲310之后的加热优化脉冲305以虚线示出，以指示如果电池组的温度下降到Tref以下，加热优化脉冲305可以再次施加到电池组105。换句话说，取决于电池组105相对于参考温度值Tref的温度，电池组105的充电曲线可以表示散布在充电优化脉冲之间的加热优化脉冲。
如前所述，加热优化脉冲305和充电优化脉冲310具有不同的频率。换句话说，加热优化脉冲305被示为以第一频率施加到电池组105，并且充电优化脉冲310被示为以第二频率施加到电池组105。如本文所述的改变脉冲频率可基于电池组的温度或电池组的EIS测量。
在一些实施方式中，(加热优化脉冲的)第一频率和(充电优化脉冲的)第二频率可以是动态的，并且可以在可以基于电池组105的当前温度选择的值集(Set of values)中扫描。在共同拥有的专利申请中公开了充电脉冲的频率扫描：美国专利申请15/644498号和美国专利申请第16/190236号，其内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，查找表可以由包括温度、电池阻抗、电池SoC、OHF和充电/放电脉冲参数之间的关系的电池管理系统(例如，控制器110)来实现。这种查找表可用于加热/冷却电池(预充电或预放电)并选择/调整充电协议或放电协议，例如充电/放电脉冲的参数。根据本公开，这种查找表还可以包括用于正脉冲和/或负脉冲的频率扫描的频率值(例如，映射到温度和/或电池SoC值)。
在图3中，正脉冲和负脉冲显示为连续的(例如，一个又一个脉冲序列)，这些脉冲之间没有静止期。然而，可以预期，在一些实施方式中，在施加正脉冲之后和施加负脉冲之前(在加热优化脉冲或充电优化脉冲中)，可以存在静止期。类似地，在一些实施方式中，另一个静止期可以在施加负脉冲之后且在施加正脉冲之前(在加热优化脉冲或充电优化脉冲中)。图4所示的系统可用于向电池施加这样的脉冲(它们之间具有静止期)。
如本文所述，用于温度升高和电池充电的正脉冲和负脉冲可以是任何形状，例如但不限于正方形、矩形、梯形、三角形(锯齿形)等。在一些实施方式中，正脉冲和负脉冲的形状可以遵循数学函数。在一些实施方式中，加热优化脉冲和充电优化脉冲可以包括正弦脉冲。在一些实施方式中，加热优化脉冲和充电优化脉冲中的一个或多个可以包括正弦脉冲，而这些脉冲集中的其他脉冲可以包括一些其他形状的脉冲，例如但不限于正方形、矩形、梯形等。
图4示出了根据本公开的一些实施方式的可用于产生正脉冲和负脉冲的示例系统400。根据本文公开的方法，系统400可操作地联接到可以控制系统400的控制器(例如，控制器110)和系统400的各种元件或组件，以使系统400能够产生正脉冲和负脉冲。例如，根据本文公开的方法，控制器110可以控制系统400的各种开关的打开和关闭，以向电池施加正脉冲和负脉冲。
系统400包括电源410、可以是FET开关的多个开关(415、420、425和430)、以及根据本文公开的方法(例如，方法200)向电池405(例如，电池组105)施加正脉冲和负脉冲的电感器435。一对开关(415、425对和420、430对中的一对)可用于向电池405施加正脉冲，而415、425对和420、430对中的另一对可用于向电池405施加负脉冲。在一个示例操作中，当开关415、425闭合(接通位置)，而开关420、430打开(断开位置)时，来自电源410的电流将流经闭合的开关415、425，并将对电感器435充电，从而为施加到电池405的正脉冲提供电流。为了向电池405提供负脉冲，开关420、430可以闭合(接通位置)，并且开关415、425可以打开(断开位置)，从而通过电感器435使电池405放电。
另一种操作方式是使用开关415、425向电池405施加负脉冲，并且使用一对开关420、430向电池405施加正脉冲。在那种情况下，为了向电池405施加正脉冲，开关420、430闭合，而开关415、425保持断开，从而通过电感器435向电池405提供电流(正脉冲)。为了向电池405施加负脉冲(从电池中取出电流)，开关415、425闭合，而开关420、430断开。
图5示出了根据本公开的一些实施方式的可用于电池505(例如，电池组105)的电池充电的另一个示例系统500。根据本公开的方法，系统500可操作地联接到可控制系统500和系统500的各种元件或组件的控制器(例如，控制器110)，以使系统500能够用于电池充电。例如，控制器110可以根据本公开的方法控制系统500的各种开关的断开和闭合，以向电池施加正脉冲和负脉冲。
系统500包括电源510、一对开关(515、520)和一对具有相反极性的电感器线圈525、530，以向电池505施加脉冲用于电池充电。系统500看起来比系统400简单，因为它仅使用两个开关而不是系统400中使用的四个。然而，系统500不允许脉冲之间的静止期。在一个操作中，开关515、520中的任一个可用于向电池505提供正脉冲，并且开关515、520中的另一个可用于向电池提供负脉冲。例如，当选择开关515用于向电池505提供正脉冲时，开关515闭合(接通位置)，并且开关520保持断开(断开位置)，以使电流(由此正脉冲)通过电感器线圈525施加到电池505。类似地，开关520可以闭合，而开关515可以断开，以向电池505施加负脉冲，例如，通过电感器线圈530从电池505中取出电流。
在另一实现方式中，开关520可被选择为用于向电池505提供正脉冲，并且开关515可被选择为用于向电池505提供负脉冲。例如，开关520可以闭合，并且开关515可以保持断开，以便来自电源510的电流(由此正脉冲)通过电感器线圈530施加到电池505。类似地，开关515可以闭合，并且开关520可以打开以向电池505施加负脉冲，例如，通过电感器525从电池中取出电流。
本领域普通技术人员将理解，通过控制如上的开关，可以向电池施加脉冲(对称或不对称)用于电池充电。上面图5和图6中示出的示例性硬件更节能(与传统的脉冲产生方法相比)，因为负(放电)脉冲的能量借助于在电路中充当能量储存器的电感元件被回收用于正(充电)脉冲。
图6示出了当一系列正脉冲施加到电池单元时，电池单元阻抗的示例性奈奎斯特曲线图600。图6所示的奈奎斯特曲线图600是针对处于50％充电状态的松下3Ah 18650电池。频率在0.1Hz…2kHz之间范围的正弦形状的正脉冲被施加到电池单元，并且结果以奈奎斯特曲线图600的形式呈现。曲线图600的每个点呈现在正脉冲的不同频率下的单元阻抗的复值，较高的频率在左侧，较低的频率在右侧(最高的在曲线图的最左端，最低的频率在曲线图的最右端)。阻抗过零的虚部是优选的。此时电池单元的阻抗是电池单元的总欧姆电阻。此时，电流的交流电(AC部分)对单元反应的贡献较低。然而，恒流(CC)部分导致单元的焦耳加热，这增加了单元温度，因此，电池的总内阻降低。基于单元的阻抗行为，确定将加热优化脉冲施加到电池单元的最优加热频率-OHF(第一频率)。在这种情况下，为示例性单元选择的OHF在50％SOC下为1000Hz。
OHF值(第一频率值)随着电池单元的充电状态(SOC)的改变而改变。因此，需要在不同的SOC阶段定期进行EIS测试，以识别OHF。在某些情况下，可能不会主动执行OHF识别，可以使用在单元特性描述期间建立的查找表。这样的查找表提供对应于电池单元的电池充电状态(SOC)和当前温度的OHF值。
图7示出了可以在低温下施加用于电池充电的一个又一个脉冲序列700的示例。在一些实施方式中，当电池(例如，电池组105)的温度低于特定水平(例如-5摄氏度)时，电池可以放电，例如，负脉冲的幅度可以大于正脉冲的幅度。一个又一个脉冲序列700示出了负脉冲的幅度大于正脉冲的幅度的这种脉冲。如果在低温下开始充电(正脉冲的幅度高于负脉冲的幅度)，这将防止在某些区域可能发生的锂电镀。事实上，在一个又一个脉冲序列中向电池施加相同幅度的正脉冲和负脉冲也可能证明在低温下对电池有害，因此，在一个又一个脉冲序列中用幅度更高的负脉冲(相比于正脉冲)放电电池似乎证明是有益的。在一些实施方式中，“主动中性(active neutral)”充电模式可用于在低温下给电池充电。
在一些实施方式中，对于序列700中所示的正脉冲，Iin的值＝C/10，其中，C是电池的容量，并且对于序列700中所示的负脉冲，lout的值可以取决于占空比，并且可以达到例如高达10C。在一些实施方式中，当一个又一个脉冲序列被施加到电池时，序列700中的正脉冲和负脉冲的频率可以在该值集中扫频。在一些实施方式中，一个又一个脉冲序列中的正脉冲和负脉冲的频率可以基于电化学光谱阻抗(EIS)测量，例如，如共同拥有的美国专利申请15/483324号中描述的，其内容通过引用整体并入本文。在一些实施方式中，可以基于EIS测量来确定一个又一个脉冲序列700中的脉冲频率，如上所述，可以基于电池温度来确定一个又一个脉冲序列中的脉冲幅度的绝对值，并且可以基于电池的充电状态(SoC)和/或电池的健康状态来确定正脉冲和负脉冲的幅度值之间的差(例如，通过脉冲序列提供给电池的净电流)。
图8示出了描绘为波德曲线图800的电池的阻抗谱，其中，谱中的拐点805可以被识别(根据本文所述的方法)，并且一个又一个脉冲序列700中的脉冲频率可以基于那些拐点805来选择。在一些实施方式中，一个又一个脉冲序列700中的负脉冲可以不是如图9所示的负脉冲。一个又一个脉冲序列700的正脉冲和负脉冲可以被表征为正弦波函数(图9)。在一些实施方式中，正弦电流波形可以由一系列构建了整个正弦电流波形的高频脉冲组成。总体来说，使用正弦电流波形对电池进行脉冲充电减少了电磁干扰(EMI)的产生，并具有更好的功率效率。由一系列高频脉冲组成的另一个示例正弦电流波形在图10中被描绘为波形1000。电池充电的平均有效电流可以遵循电池制造商推荐的CC-CV充电曲线，其在图9中被描绘为曲线900。
根据本公开，使用一个又一个脉冲序列(例如，加热优化脉冲)来控制电池温度，改善了通过电池组内部的整个体积的热量分布，这与控制电池温度的传统方法相比是有益的。基于温度控制脉冲序列的相同技术也适用于电池放电期间。如上充电过程所述，电池组在放电周期期间的放电期间，脉冲的幅度可以基于电池组的温度而变化。本文公开的电池充电和放电方法不仅提高了电池的寿命，而且使得快速充电电池成为可能，而不会对电池健康产生任何有害影响。
应当注意，本文公开的方法是根据应用于整个电池组来描述的。然而，可以设想，本文描述的充电方法或协议可以应用于电池组的一部分。例如，如果电池组包括不同的电池模块(每个模块包括一组电池单元)，不同类型的脉冲可以施加到不同的模块。例如，根据电池组的该模块的温度，加热优化脉冲可以施加到一个模块而不是整个电池组。同时，如果另一个模块的温度已经高于参考温度值，则充电优化脉冲可以施加到电池组的另一个模块。
应当理解，上述模块、过程、系统和部分可以用硬件、由软件编程的硬件、存储在非暂时性计算机可读介质上的软件指令或上述的组合来实现。例如，如上的系统和/或模块可以包括处理器，处理器被配置为执行存储在非暂时性计算机可读介质上的编程指令序列。例如，处理器可以包括但不限于个人计算机或工作站或其他此类计算系统，其包括处理器、微处理器、微控制器设备，或者由包括集成电路(例如专用集成电路(ASIC))的控制逻辑组成。这些指令可以从根据诸如Java、C、C++、C#.net、汇编等的编程语言提供的源代码指令编译。指令还可以包括根据例如Visual BasicTM语言或另一种结构化或面向对象的编程语言提供的代码和数据对象。可编程指令的序列或可编程逻辑设备配置软件以及与之相关联的数据可以存储在非暂时性计算机可读介质中，例如计算机存储器或存储设备，其可以是任何合适的存储装置，例如但不限于ROM、PROM、EEPROM、RAM、闪存、磁盘驱动器等。
此外，模块、处理系统和部分可以实现为单个处理器或分布式处理器。此外，应该理解，上述步骤可以在单个或分布式处理器(单个和/或多个核心，或云计算系统)上执行。此外，以上实施例的各种附图中描述的过程、系统组件、模块和子模块可以分布在多个计算机或系统上，或者可以共同位于单个处理器或系统中。下面提供适合于实现本文描述的模块、部分、系统、手段或过程的示例性结构实施例备选方案。
上述模块、处理器或系统可以实现为编程的通用计算机、用微码编程的电子设备、硬连线模拟逻辑电路、存储在计算机可读介质或信号上的软件、光学计算设备、电子和/或光学设备的网络系统、专用计算设备、集成电路设备、半导体芯片和/或存储在计算机可读介质或信号上的软件模块或对象。
方法和系统(或其子组件或模块)的实施例可以在通用计算机、专用计算机、编程微处理器或微控制器和外围集成电路元件、ASIC或其他集成电路、数字信号处理器、硬连线电子或逻辑电路(例如分立元件电路)、编程逻辑电路(例如PLD、PLA、FPGA、PAL等)上实现。一般而言，能够实现本文描述的功能或步骤的任何处理器都可以用于实现该方法、系统或计算机程序产品(存储在非暂时性计算机可读介质上的软件程序)的实施例。
此外，所公开的方法、系统和计算机程序产品(或存储在非暂时性计算机可读介质上的软件指令)的实施例可以容易地全部或部分地在使用例如提供可在各种计算机平台上使用的可移植源代码的对象或面向对象的软件开发环境的软件中实现。可替换地，所公开的方法、系统和计算机程序产品的实施例可以全部或部分地在使用例如标准逻辑电路或VLSI设计的硬件中实现。根据系统的速度和/或效率要求、特定功能和/或正在使用的特定软件或硬件系统、微处理器或微型计算机，可以使用其他硬件或软件来实现实施例。该方法、系统和计算机程序产品的实施例可以由本领域的普通技术人员根据本文提供的功能描述并通过软件工程和计算机网络领域的一般基础知识，使用任何已知的或后来开发的系统或结构、设备和/或软件以硬件和/或软件来实现。
此外，所公开的方法、系统和计算机可读介质(或计算机程序产品)的实施例可以在编程的通用计算机、专用计算机、微处理器、网络服务器或交换机等上执行的软件中实现。
在前面的说明书中，已经描述了特定的实施例。然而，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求中阐述的公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改都旨在包括在本教导的范围内。
益处、优势、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优势或解决方案出现或变得更加明显的任何元素不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或基本特征或元素。本公开仅由所附权利要求书定义，包括在本申请悬而未决期间所做的任何修改以及已发布的那些权利要求书的所有等同物。
此外，在本文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等的关系术语可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包含”、“包括”、“具有”、“所具有”、“包括”、“涵盖”、“含有”、“拥有”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包含，使得包含、具有、包括、含有元素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元素，还可以包括未明确列出的或此类过程、方法、物品或装置固有的其他元素。以“包含…一个”、“具有…一个”、“包括…一个”、“含有…一个”开头的元素在没有更多约束的情况下，不排除在包含、具有、包括、含有元素的过程、方法、物品或装置中存在额外的相同元素。术语“一”和“一个”被定义为一个或多个，除非本文另有明确说明。术语“基本上”、“大体上”、“大约”、“约”或其任何其他版本被定义为接近本领域普通技术人员所理解的，并且在一个非限制性实施例中，该术语被定义为在10％以内，在另一个实施例中在5％以内，在另一个实施例中在1％以内，而在另一个实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“联接”被定义为连接，尽管不必要是直接连接的，且也不必要是机械连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以那种方式配置，但也可以以未列出的方式配置。
提供本公开的摘要，以允许读者快速确定本技术公开的性质。提交应理解，即它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，从前面的详细描述中可以看出，为了简化本公开，在各种实施例中，各种特征被分组在一起。本公开的方法不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确叙述的更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映的，本发明的主题不在于单个公开实施例的所有特征。因此，在此将所附权利要求合并到详细描述中，每个权利要求作为单独要求保护的主题独立存在。

Claims (20)

1.一种对电池组充电的方法，所述方法包括：
确定电池组的温度；
将所述电池组的所述温度与参考温度值进行比较；
响应于确定所述电池组的所述温度小于所述参考温度值，向所述电池组施加具有第一频率的加热优化脉冲，所述加热优化脉冲包括交替的正脉冲序列和负脉冲序列，其中，所述加热优化脉冲携带净正电荷；
在将所述加热优化脉冲施加到所述电池组的同时，确定所述电池组的所述温度；以及
响应于确定所述电池组的所述温度大于所述参考温度值，向所述电池组施加充电电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，向所述电池组施加所述充电电流包括向所述电池组施加具有第二频率的充电优化脉冲，所述充电优化脉冲包括交替的正脉冲序列和负脉冲序列，其中，所述充电优化脉冲携带净正电荷。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述加热优化脉冲中包含的正脉冲的幅度大于所述充电优化脉冲中包含的正脉冲的幅度，其中，所述加热优化脉冲中包含的负脉冲的幅度大于所述充电优化脉冲中包含的负脉冲的幅度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，由所述充电优化脉冲携带的净正电荷的值与由所述加热优化脉冲携带的净正电荷的值相同。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，由所述充电优化脉冲携带的净正电荷的值大于由所述加热优化脉冲携带的净正电荷的值。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在将所述电池组的所述温度与所述参考温度值进行比较之前：
确定所述电池组的充电状态(SoC)；以及
基于所述电池组的SoC，确定所述参考温度值。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
至少基于所述电池组的所述温度确定所述充电优化脉冲的一个或多个参数，
其中，所述一个或多个参数包括：接通持续时间、幅度、占空比、形状、静止时间、频率和频率变化率。
8.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
基于对应于所述电池组的电化学阻抗谱(EIS)测量，来确定所述第一频率和所述第二频率中的一者或两者的值。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述加热优化脉冲和所述充电优化脉冲中的至少一者包括正弦脉冲。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，向电池施加所述充电电流包括向所述电池组施加恒定充电电流。
11.一种控制电池组充电的控制器，所述控制器包括：
至少一个处理器；以及
非暂时性计算机可读存储介质，被配置为存储指令，其中，所述指令响应于所述至少一个处理器的执行，使得所述控制器执行或控制包括以下操作的执行：
确定电池组的温度；
将所述电池组的所述温度与参考温度值进行比较；
响应于确定所述电池组的所述温度小于所述参考温度值，向所述电池组施加具有第一频率的加热优化脉冲，所述加热优化脉冲包括交替的正脉冲序列和负脉冲序列，其中，所述加热优化脉冲携带净正电荷；
在将所述加热优化脉冲施加到所述电池组的同时，确定所述电池组的所述温度；以及
响应于确定所述电池组的所述温度大于所述参考温度值，向所述电池组施加充电电流。
12.根据权利要求11所述的控制器，其中，将所述充电电流施加到所述电池的操作包括将具有第二频率的充电优化脉冲施加到所述电池组的操作，所述充电优化脉冲包括交替的正脉冲序列和负脉冲序列，其中，所述充电优化脉冲携带净正电荷。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述加热优化脉冲中包含的正脉冲的幅度大于所述充电优化脉冲中包含的正脉冲的幅度，其中，所述加热优化脉冲中包含的负脉冲的幅度大于所述充电优化脉冲中包含的负脉冲的幅度。
14.根据权利要求12所述的控制器，其中，由所述充电优化脉冲携带的净正电荷的值与由所述加热优化脉冲携带的净正电荷的值相同。
15.根据权利要求12所述的控制器，其中，由所述充电优化脉冲携带的净正电荷的值大于由所述加热优化脉冲携带的净正电荷的值。
16.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述操作还包括：
在将所述电池组的所述温度与所述参考温度值进行比较之前：
确定所述电池组的充电状态(SoC)；以及
基于所述电池组的SoC，确定所述参考温度值。
17.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述操作还包括：
至少基于所述电池组的所述温度确定所述充电优化脉冲的一个或多个参数，
其中，所述一个或多个参数包括：接通持续时间、幅度、占空比、形状、静止时间、频率和频率变化率。
18.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述操作还包括：
基于对应于所述电池组的电化学阻抗谱(EIS)测量，来确定所述第一频率和所述第二频率中的一者或两者的值。
19.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述控制器在所述电池组中实现。
20.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述控制器在提供电力以对所述电池组充电的电源中实现。
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