CN117280226A - 用于送至和来自电池的受控电池加热源电流和放电信号的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加热电池的系统，其包括与电源可操作地耦合的第一开关。可以是滤波器的一部分的电感元件与所述第一开关和第二开关可操作地通信。所述系统包含处理器，所述处理器与所述开关通信以执行控制所述开关以可控地供应送至和来自所述电池的电流的指令，其中送至和来自所述电池的源电流可具有任意形状，所述形状适应针对热量产生而优化的谐波。

Description

用于送至和来自电池的受控电池加热源电流和放电信号的系 统和方法

相关申请的交叉引用

本专利合作条约(PCT)申请与2021年3月18日提交的标题为“利用谐波分量放电的电池为负载供电(POWERING A LOAD FROM A BATTERY DISCHARGING WITH HARMONICCOMPONENTS)”的第63/163,011号美国临时申请以及2022年2月23日提交的标题为“用于送至和来自电池的受控电池加热源电流的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FORCONTROLLED BATTERY HEATING SOURCING CURRENT TO AND FROM THE BATTERY)”的第63/313,147号美国临时申请相关，并要求所述申请的优先权，所述两项申请出于所有目的以引用的方式完全并入本文中。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及用于对电池加热及充电或放电的系统和方法，更具体地说，用于控制送至和来自电池的电流的协调以在不损坏电池的情况下最佳地加热电池，并用于调节来自电池的非常规放电信号以向负载供电等。

背景技术

无数不同类型的电动装置，如电动工具、移动计算和通信装置、便携式电子装置以及包含踏板车和自行车在内的各种电动车辆，都使用可充电电池作为工作电源。可充电电池受到有限电池容量的限制，在耗尽后必须进行再充电。给电池再充电可能很不方便，因为在给电池再充电所需的时间内，被供电的装置一般需要是静止的。根据电池尺寸，再充电可能需要数小时。此外，电池充电往往伴随着电池性能的下降。因此，已经在开发电池充电技术方面投入了大量精力，旨在减少对电池再充电所需的时间，提高电池性能，减少电池因充电而发生的退化等。

包含锂基电池在内的各种电池类型通常无法在低温下充电而不损坏电池。在一些情况下，特别是在液体电解质电池中，电解质可能会冻结。当电解质冻结或电池温度低于特定阈值时，试图充电可能会通过电极电镀损坏电池。对于电池放电但温度太低而无法进行常规充电的许多使用情况，这显然是一个问题。

正是考虑到这些观察结果，以及其它因素，本公开的各个方面才得以构思和开发。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种用于加热电池的系统，所述系统包括与电路通信的处理器，其中所述处理器配置成通过控制所述电路在向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间交替来执行加热电池的指令，并且向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流的组合加热所述电池。

本公开的另一方面涉及一种电池供电的系统，所述系统包括电池和与所述电池的充电电路可操作地通信的处理器，所述处理器可操作地耦合到所述充电电路以控制来自所述电池的放电信号的至少一个谐波分量。所述系统可进一步包含位于所述电池和负载系统之间的信号调节元件，所述信号调节元件从所述电池接收所述放电信号并向所述负载系统提供DC信号。

本公开的另一方面涉及一种对电池充电的方法，所述方法包括响应于获得指示所述电池是否可以充电的信息，在向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间交替以加热所述电池。所述方法可进一步包括接收所述电池的温度测量值，所述温度测量值提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。在一个可能的实例中，基于具有已知谐波的信号的施加从所述电池获得响应提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。在另一可能实例中，所述响应是阻抗响应，且所述信息是电池温度与所述阻抗响应的相关性。

本公开的另一方面涉及一种对电池充电的方法，所述方法包括响应于获得指示所述电池是否可以接受充电的信息，向所述电池施加经谐波调谐的信号，其中所述经谐波调谐的信号由与电导响应和电抗响应相关联的至少一个谐波组成以加热所述电池。所述方法可进一步涉及接收所述电池的温度测量值，所述温度测量值提供指示所述电池是否可以充电的信息。另一实例可涉及基于具有已知谐波的信号的施加，从所述电池获得响应，从而提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。在一个实例中，所述响应是阻抗响应，且所述信息是电池温度与所述阻抗响应的相关性。所述至少一个谐波的频率可高于所述电池的动力学和扩散过程。如果所述信号由多个谐波组成，那么谐波集合的频率可高于所述电池的所述动力学和扩散过程。

本公开的这些和其它特征在下文进行更详细的论述。

附图说明

如附图所示，通过以下对这些发明概念的实施例的描述，本文所阐述的本公开的各种目的、特征和优点将显而易见。应注意，附图不一定按比例绘制或包含每一个细节，而是可以代表实施例的各种特征，重点在于说明本发明概念的原理和其它方面。并且，在附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中指代相同或相似的部件。旨在将本文公开的实施例和附图视为说明性的而非限制性的。

图1是根据一个实施例的电池加热和充电系统的电路图，本图进一步示出了从电源开始的充电路径和负载路径。

图2是图1的电池加热和充电系统的电路图，本图进一步示出了从电池开始的放电路径以及从包含电源的电力轨开始的负载路径。

图3是图1和2的电池加热和充电系统的电路图，本图进一步示出了从电力轨(例如，电力轨上的电容器)开始的充电路径和负载路径，其中电源不在供应能量(例如，电流)。

图4是根据一个实施例的包括形状对称的充电电流部分和放电电流部分的第一示例加热信号的信号图。

图5是根据一个实施例的包括形状不对称的充电电流部分和放电电流部分的加热信号的第二实例的信号图。

图6是根据一个实施例的包括不同形状的充电电流部分和放电电流部分的加热信号的第三实例的信号图。

图7是加热电池直到电池温度允许充电的特征曲线的实例；

图8是包含信号调节元件的系统图，所述信号调节元件用于将来自电池的非常规非DC电流转换成信号以供电力转换或通常需要DC信号的负载消耗；以及

图9是示出可用于实施本公开的实施例的计算系统的实例的图式。

具体实施方式

本文公开了用于电池加热和充电(再充电)的系统、电路和方法。术语充电和再充电在本文中的使用是同义的。相对于传统充电，本公开的各方面可以单独地或组合地提供若干优点。例如，本文描述的充电技术可以允许将电池加热到足以进行充电的水平。在一些情况下，监测电池温度，当温度低于阈值时，系统在充电前启动加热序列，并在电池充分加热时转变到充电序列。温度阈值可以针对各种电池化学材料进行调整。在一个实例中，用于加热、加热和充电的组合以及充电的温度阈值可以取决于液体电解质的冻结温度或与其相关，但是也可以考虑各种可能的温度参数和阈值。此外，一些电池化学材料，例如固态电池的化学材料，不具有液体电解质，但是仍然受到温度的影响，使得在过低的温度下充电可能会损坏电池。所述系统还可涉及电路元件，这些电路元件允许降低阳极损坏速率的充电技术，可以通过在充电开始时产生热量或将热量产生最小化到高于特定水平来控制电池产生的热量，这可能具有若干后续效果，例如减少电极和其它电池损坏，减少火灾或短路风险等。

当为了加热或为负载供电而对电池进行放电时，本公开的各方面进一步涉及位于电池和负载之间或集成在负载内的放电信号调节元件。通常，电池通过DC信号向负载放电。然而，无论加热还是其它方式，本公开的各方面都涉及非常规的非DC放电信号。放电信号调节元件用于调节适合于负载或使用来自电池的能量为负载供电的元件的非常规放电信号。

在一个实例中，本文讨论的各种实施例通过产生形状可控制的充电或放电信号来对电池充电。可以基于电池对各种谐波的阻抗效应来进行形状调谐。在一些情况下，在加热过程中，可包含谐波方面的形状在充电或放电时被调整为加热电池并最小化对电池的损坏或实现其它效果。在一些情况下，在充电期间，还可包含谐波方面的充电信号的形状或内容被优化以进行充电。在加热期间，与充电相比，系统可以选择与相对较高的阻抗相关联的谐波属性，在充电时，系统可以控制充电信号以包含与相对较低的阻抗相关联的谐波属性。

所述系统还可以使用充电/放电信号整形电路的一个或多个组件的模型。诸如恒定电流或恒定电压的常规充电技术不涉及充电信号整形，因此控制相对简单，并且不需要本文所讨论的充电和放电信号整形技术。模型可用于确认和/或调整用于产生送至或来自电池的信号以及可能的在加热期间出现的送至及来自电池的信号的控制。在一些情况下，充电信号的形状和/或内容的各方面可以对应于与能量到电池的最佳传递相关联的一个或多个谐波，但是所述系统的目的是能够有效地产生任何任意形状的充电信号并将其施加到电池等。在其它情况下，特别是在充电之前可能发生的电池加热前后，涉及对旨在引起加热并最小化或消除充电的信号进行整形和/或定义。形状或信号内容可以是由控制器定义的任何任意形状，并且在一些情况下包含定义的谐波内容，但是其仍然受到控制。

在一个可能实施方案中，利用模型来确定用于定义充电/放电信号的控制信号的前馈技术可以提供包含信号调节的准确性和速度在内的若干优点。此外，与其它方法相比，此布置可以用更少的组件来起作用，使得成本降低，所用的印刷电路板占据面积更少，并且还具有其它优点。进一步地，无论是否使用所述模型，此方法都可以包含当达到电池的适当温度时从加热和充电之一调整信号，然后在电池充电时进行信号调整。

所述系统的各方面，无论是否使用模型，都可以进一步包含在加热阶段以及向充电阶段转变时和整个充电阶段期间的温度和其它电池参数的反馈。单独或与模型结合的反馈可以允许系统针对分量漂移进行调整，针对温度或其它对电路组件的影响进行调整，针对电池的变化进行调整，并定期向系统和/或模型提供额外数据以改变其输出等。此外，系统可以使用电池温度选择加热或充电，并且在一些情况下，从加热阶段转变到充电被优化同时不在加热的阶段，此阶段可包含加热和充电的转变阶段。

本领域和本文中的术语“电池”可以以各种方式使用，并且可以指具有通过固体或液体电解质分离的阳极和阴极的单个电池，以及以各种布置连接的这些电池的集合。电池或电池单元是一种电化学装置。电池通常包括反电荷源的重复单元和通过离子导电屏障(通常是充满电解质的液体或聚合物膜)分离的电极层。这些层做得很薄，因此可以有多个单元占据电池的体积，每个堆叠的单元都增加了电池的可用功率。尽管本文讨论了适用于电池的许多实例，但是应了解，所描述的系统和方法可以适用于许多不同类型的电池，范围从单个电池到涉及不同可能的电池互连(例如并联、串联以及并联和串联耦合的电池)的电池。例如，本文讨论的系统和方法可以应用于包括布置成提供限定的电池组电压、输出电流和/或容量的多个电池的电池组。此外，本文讨论的实施方案可以应用于不同类型的电化学装置，例如各种不同类型的锂电池，包含但不限于锂金属和锂离子电池、铅酸电池、各种类型的镍电池和固体电池。本文讨论的各种实施方案还可以应用于不同结构的电池布置，例如纽扣或“硬币”型电池、圆柱形电池、软包电池和方形电池。

图1到3示出根据本公开的一个实施例的电池加热和充电电路拓扑。图中所示的箭头定义了在系统的不同操作状态期间的电流路径。在图1中，系统示出为向电池供应电流(充电)并对负载供电的配置。在图2中，系统示出为从电池汲取电流(放电或吸收)、到轨上的电容器的放电路径以及在电源接通(连接到轨)的情况下对负载供电的配置。在图3中，系统示出为将电流从电池汲取到轨上的电容器以及在电源断开(未连接到轨)的情况下对负载供电的配置。在图2和3中，还有一个箭头示出了去往下部第二晶体管的“转折(blip)”路径，这一转折开始了放电电流路径。

图1以及图2和3是示出用于对电池104加热、充电和/或放电的示例充电信号产生器布置100的示意图。产生器包含处理单元，或更一般地，控制单元106，所述控制单元可包含控制器，例如微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、微处理器、其组合或其它处理布置，所述控制器可与信号产生器108通信，所述信号产生器产生用于从充电信号整形电路110产生充电信号的控制。控制器可与模型通信，所述模型可以是产生器的一部分，用于产生对充电信号整形电路的控制指令。包含控制器和模型(如果存在)的控制单元可以是集成单元。系统还可接收反馈，包含来自电池测量单元116的电池测量值，例如在存在信号(加热、充电和/或放电)的情况下电池104的电池端子处的电流和/或电压测量值，并且那些电池测量值可用于获得阻抗测量值和/或影响加热或电荷控制。一般来说，产生器还可包含或与电源118可操作地耦合，所述电源可以是电压源或电流源。在一个实施例中，电源118是直流(DC)电流或电压源，但是还设想了交流(AC)源。在各种替代方案中，电源118可包含提供单向电流的DC源、提供双向电流的AC源或提供纹波电流(例如，具有DC偏置以使电流单向的AC信号)的电源。一般来说，电源118供应充电能量，例如电流，其可以由控制单元106和电路110整形或以其它方式定义，以产生形状可控制的充电信号，从而对电池104进行加热、充电和/或放电。在一个实例中，控制器106可以向信号产生器108提供一个或多个输入，所述信号产生器控制开关产生去往电路110的脉冲，所述电路也可称为滤波器，用于在电池处产生经整形信号。

在一些情况下，信号整形电路110可以改变来自电源118的能量以产生基于电池104处的条件进行整形的信号，例如当包括谐波或谐波属性的信号被施加到电池104时至少部分地对应于基于阻抗的一个或多个谐波的信号。在图1的实例中以及在其它情况下，电路100可包含电池测量单元116，其连接到电池104以测量电池电压和/或充电电流以及其它电池属性，如温度，并基于它们测量、计算或以其它方式获得电池104的阻抗。在一个实例中，电池特性可以基于送至或来自电池的信号而测量。在另一实例中，电池单元特性可以作为例程的一部分进行测量，所述例程施加具有不同频率属性的信号来产生与不同频率属性相关联的一系列电池单元特性值，以表征电池，这可以在加热、充电或放电之前、充电期间、在充电期间周期性地进行，并且可以与查找技术和其它技术结合使用。电池特性可以基于电池的许多物理或化学特征而变化，包含电池的电量状态和/或温度。因此，电池测量电路116可由控制器106控制以确定在加热、电池再充电和/或对负载供电期间以及在其它时间电池104的各个电池特性值，并且向控制器106或产生器100的其它部分提供测量到的电池特性值。

在充电期间，控制器106可以产生预期充电信号用于对电池104进行有效充电。例如，控制器106可以使用所确定的电池104的阻抗或通过理解信号在电池上的阻抗效应而表征的信号定义来产生或选择充电信号，此充电信号具有对应于与用于能量传递的最佳阻抗相关联的谐波的属性，所述最佳阻抗可以是阻抗的范围，且所述最佳阻抗可以与电池104的最小阻抗值相关联。因此，控制器106可以执行充电信号算法，此算法基于测量、表征和/或估计的电池104的充电条件而输出充电信号形状。一般来说，信号产生器控制开关以在节点136处产生脉冲序列，所述脉冲序列通过电路110转换成充电信号形状。类似地，在加热期间，电池可以基于温度表征，以理解充电或放电信号在电池上的阻抗效应以及基于此阻抗效应控制的信号。此处，节点136可被类似地控制，但是使得具有定义的阻抗属性的电流通过电路110来源于电池和从电池吸收。应认识到，加热也可能涉及从电流进入和离开电池的转变，其特征在于优化加热，最小化或消除电镀，并最小化加热过程中电池中的任何能量存储。信号产生器108可以基于加热或充电信号算法产生一个或多个控制信号，并将这些控制信号提供给信号整形单元110。除了其它功能之外，控制信号可以对送至和来自电池的信号进行整形或以其它方式定义，以近似于由控制器106确定、选择或以其它方式获得的经整形充电信号。充电信号整形电路110可以进一步从信号中对任何不想要的频率属性进行滤波。在一些情况下，经整形充电信号可以是任何任意形状的信号，使得无论加热、充电还是放电，信号都不是恒定的DC信号，并且不符合常规的重复充电信号，例如重复方波或三角波充电信号。

根据一个实施例，图1-3的电路包含开关元件112、114，它们可被视为电路110的部分，用于在节点136处产生受控脉冲的初始序列，所述受控脉冲的初始序列接着被滤波器110转换成经整形信号，以产生向或从电池施加的信号。开关元件还可以用于通过节点136处以类似方式产生的脉冲从电池产生放电信号，同时轨120上无需存在充电电流。

如所介绍的，电路100可包含一个或多个组件以对信号进行整形，此信号有意地通过电池104处的充电和放电的协调组合引起电池加热。电路100可包含第一开关元件，例如晶体管112，及第二开关元件，如晶体管114，其中第一开关元件连接到电力轨，从而在充电期间连接到电源118，并且在放电期间耦合到轨上的电容器122。电容器可以具有各种功能，包含放电信号调节，如下面更详细讨论的。第一晶体管112可以接收输入信号，例如脉宽调制(PWM)控制信号130，以将第一晶体管112用作开关装置或组件。一般来说，第一晶体管112可以是任何类型的晶体管，例如FET，或者更具体地，MOSFET、GaN FET、基于碳化硅的FET，或任何类型的可控开关元件。例如，第一晶体管112可以是FET，其漏极节点连接到第一电感器140、源极连接到轨且栅极从信号产生器110接收控制信号130。在各种实施例中，电路110还包含电感器140，但是还可具有各种其它可能的电感元件。电路110，特别是电感器142、140和电容器148的组合，当以用于充电和放电的双向方式操作时，并且如下面更详细描述的，当在加热的放电部分期间或者更一般地在正常操作期间向负载吸收电流的过程中控制来自电池的电流时，可以被视为升压拓扑。

在加热时，系统可同时用于向电池供应电流(一般被称为充电，但认识到在加热期间，系统优化源电流是为了加热而不是充电)和从电池吸收电流(放电，类似地认识到在加热期间，系统优化来自电池的电流是为了加热，而不是对负载供电)。系统可以控制加热顺序以从向电池供应电流和从电池吸收电流快速转变。为了供应电流(充电)，控制信号130可以由电路控制器106提供以控制作为开关的第一晶体管112的操作，此开关在闭合时将第一电感器140连接到轨120，使得来自电源(和/或源于电容器122)的电流流过第一电感器140以及第二电感器142(如果存在)去往电池。第二晶体管114可以接收第二输入信号132，并且还可在节点136处连接到第一晶体管112的漏极。在充电情形中，并且在一些情况下，第二输入信号132可以是PWM信号，与到第一晶体管112的第一控制信号130相反，使得开关与一个接通而另一个断开相协调。

一个或多个电感器值、一个或多个电容器值、致动晶体管的时间和频率以及其它因素可以调整以产生波形，特别是具有受控谐波的波形，以去往电池来加热电池。参考图4-6所示的示例信号，当供应电流时，节点136处的信号可以是0伏和大约轨电压之间的一系列脉冲。节点136处的脉冲可具有不同占空比，并且可以在不同频率下产生。然而，总的来说，产生脉冲意在产生与送至或来自电池的预期电流信号相同或几乎相同的信号。因此，例如，如图4-6中的任何一个的信号将基于节点136处存在的脉冲的组合而在节点138处，这些脉冲接着通过滤波器布置110整形为138处的信号。根据信号，可以产生10s至1000s(或更多)的脉冲以形成期望的充电信号。

放电序列涉及使上部第一晶体管112首先断开并接通底部第二晶体管114。第二晶体管可以仅短暂接通足以启动从电池到电感器142、140的电流的时间。可以控制晶体管以消除或最小化通过第二电感器流到地的电流。当启动来自电池的电流(放电)时，第二晶体管断开，并且上部晶体管112接通，电源被断开或接通，以将电流驱动到轨电容器122和/或负载144。一旦电流从电池开始流动，就可以在节点136处控制脉冲以类似地对放电信号或信号的放电部分进行整形。根据负载所需的电力类型，系统可包含某种形式的电力转换146。系统可以在电源接通或断开的情况下工作。如果电源断开，电流将被引导到电容器和/或负载。如果电源接通，那么电源可包含将协调电源以维持轨电压的功能，并且如果对电流的放电将轨电压增加到高于某个水平，那么其可以同步电源以维持设定的轨电压。

总的来说，在加热过程中，可以控制系统在向电池供应能量和从电池吸收能量之间快速转变。此外，电路可以用于通过控制节点136处的脉冲来对到电池的电流进行整形和/或对来自电池的电流进行整形。通过这些特征，单独或以各种组合，电池可以被加热到足以进行充电的水平。应认识到，各种不同类型的电池具有不同的温度阈值，用于适当的操作，包含对负载充电或供电。另外或单独地，加热可以在对电池充电很少或没有充电的情况下发生，同时能量集中在加热，最小化或避免电镀或其它电极损坏，转变到充电并将信号改变为最佳充电和转变到不产生过热中的一个，使用具有受控加热和受控充电的多功能作用的组件获得最佳电路效率，并且还具有其它益处。

如所介绍的，系统可包含连接在电力轨和地之间的第一电容器122。电容器可用于存储放电能量，然后放电能量可用于在充电时单独或与来自电源的电力一起为负载供电。如下面更详细地讨论的，电容器122还可以用于在放电信号通过电力转换进一步处理或直接向负载供电之前调节放电信号。另外，充电波形所需的一些能量可以由电源和电容器122的组合提供。在一些情况下，来自存储在电容器中的电池的放电能量可以在加热期间以及当系统向电池供应电流时返回到电池。电路还可包含在第一电感器140和第二电感器142之间连接到地的第二电容器148。第二电感器142可以连接到电池，例如电池104的阳极。

在加热之后以及在从电池对负载充电或供电期间，系统通常可以用于防止向或从电池104施加的信号的快速变化。在充电操作中，滤波器还可以将滤波器输入处的脉冲转换为充电信号，并对来自电池的任何非预期高频噪声进行滤波。例如，在基于控制信号130闭合第一晶体管112时，第一电感器140和第二电感器142可以防止传输到电池104的电流的快速增加。此外，单独或与电容器148组合的一个或多个电感器140和142可以对施加到电池的波形进行整形，并且对施加到电感器的信号的控制可以提供波形的受控整形。这些组件可类似地用于控制放电波形形状。在另一实例中，电容器148可以在第一晶体管112闭合时存储来自电源的能量。在断开第一晶体管112(其可伴随着闭合晶体管114)时，电容器148可通过第二电感器142向电池104提供少量电流以抵抗送至电池的电流的即时下降，并且可类似地用于施加到电池的波形的可控整形，特别是在加热后的常规充电期间避免急剧的负转变。滤波器电路还去除其它不想要的信号，例如可包含相对高频噪声的噪声。

应了解，系统中可以包含更多或更少的组件。例如，滤波器电路的一个或多个组件可以根据需要被去除或改变，以对送至和来自电池的信号进行滤波或定义。许多其它类型的组件和/或组件的配置也可以包含在系统中或与系统相关联。

图4-6示出替代性的可能示例加热波形。在不同情况下，受控波形在充电或供应部分410(510，610)到放电或吸收部分420(520，620)之间转变。在高水平上，图4的加热波形表现为正弦曲线，波形的正向部分是进入电池的电流(例如，图1的到电池的电流路径)，波形的负向部分是来自电池的电流(例如，图2或3的从电池到轨上电容器的电流路径，注意通过下部晶体管到地的电流路径仅用于启动到轨电容器的放电电流路径)。送至电池的电流或来自电池的电流的形状由节点136处的脉冲控制。也就是说，通过控制脉冲的频率、脉冲宽度和/或电压电平，系统可以对送至或来自电池的波形进行整形。

图5的加热波形为不对称正弦曲线，与来自电池的电流相比，送至电池的电流(波形的正向部分)具有更大的绝对振幅。在一些情况下，特别是在完全或几乎完全放电的电池中，可能需要添加比放电稍多的能量，以避免电池过度放电。图6的加热波形与来自电池的电流相比，具有送至电池的电流的任意形状，但是是可控的。此外，一个任意形状的输入电流部分与下一个任意形状的输入电流部分之间以及一个任意形状的输出电流部分与下一个输出电流部分之间，形状是不一致的。

从源到汇的转变频率、供应与吸收的信号形状以及加热序列的各种其它方面可以变化。信号的任何部分的形状，无论是送至电池还是来自电池，都可以基于电池对施加到电池或从电池施加的信号的阻抗。信号定义可以是预设的。信号定义也可以是算法的，这取决于各种电池参数，包含SOC、温度、循环次数、电池化学物质和配置以及许多其它可能的属性。信号定义也可以在加热和充电过程中变化。如本文中所指出，阻抗和谐波可能影响充电信号的选择或定义。作为一般概念，可以为具有相对较低阻抗和相关联谐波的加热序列选择与相对较高阻抗和相关联谐波相关联的信号定义，用于充电或放电以向负载序列供电。还应注意，可以使用向电池供应电流和从电池吸收电流之间相对快速的变化来加热，一旦达到足够的温度，系统就从吸收电流转变(在充电期间)，使得充电不会损坏电池。

在加热序列中，与充电序列相比，可以将信号的充电和/或放电部分的一个或多个属性调整为相对较高的阻抗特性，在充电序列中，将充电信号调整为相对较低的阻抗特性可能是最佳的。通过将电流短暂地注入电池，然后从电池中短暂地提取电流，可以在不启动任何实质性电池充电的情况下产生热量。如果与转变相关联的谐波相对较高，使得能量主要用于加热，那么电流流入和流出电池之间的转变频率可能会影响最佳加热。另外或替代地，波形的充电或放电部分可以被定义为包含与相对较高的阻抗相关联的谐波属性。因此，与充电、在放电期间对电容器充电和/或在放电期间对负载供电相比，由于相对较高的阻抗(通常为电阻)，进入电池或离开电池的电流能量可能主要作为热量消耗。

电池温度可以通过各种方式进行评估。在一个实例中，系统可以使用电池处的温度传感器来评估电池温度。可以采用与电池接触、与电池的端子接触、定位在包含电池的壳体中或以其它方式定位的各种温度传感器。各种传感器实例包含热敏电阻器、热电偶、红外传感器、二极管和晶体管，或者无数不同类型的温度传感器中的任何一种。

在另一实例中，谐波或其它频率属性的电池响应可以用于探测电池的内部温度，或者更一般地探测电池接受充电的能力，其可以与温度的测量值，特别是电池的外部温度相同或略有不同。谐波响应的使用也可以用于更均匀地评估电池接受充电的能力。

在一个特定实例中，系统使用电池在不同温度下对各种谐波的响应特性。可以表征任何给定的电池类型或特定的电池。可以通过设置阈值等将特性存储在处理器可访问的存储器中的查找表中。在这个特定实例中，应理解，各种不同的电池化学物质和配置在不同的温度下具有不同的阻抗响应。因此，对于给定的电池，以特定谐波频率施加到电池的信号的阻抗响应根据温度而不同。在一些情况下，可以使用不同离散频率的温度探测信号来产生阻抗响应，然后将阻抗响应与特性进行比较，以评估温度或更一般地评估电池接受充电的能力，从而评估在开始充电之前是否需要加热。阻抗响应可以通过阻抗的虚分量、实分量或虚分量和实分量来表征。在一些实施例中，阻抗响应可以单独使用或者与感测到的电池温度的测量值相结合来确定电池是否应该被加热或者是否可以被充电。类似地，其它基于频率的响应或阻抗导出的项，例如电纳、导纳和电容，可以单独使用或代替直接感测的温度测量值来确定系统是否将配置成加热电池。

一般来说，在考虑阻抗值的各种实施例中，此技术评估谐波值，其中这些值单独或组合地与某一阻抗相关联。鉴于通常呈反比关系，本文中使用的术语阻抗可包含其反导纳，包含其呈单独或组合形式的电导和电纳的组成部分。

在另一方面中，电池加热可以通过以可控制方式对电池充电或放电或如上所述的这些的组合来实现。在这个实例中，信号，无论是充电信号、放电信号还是在充电(向电池供应电流)和放电(从电池吸收电流)之间交替的信号，都由一个或多个谐波组成，所述谐波被调谐为使得信号优化电池中相对较高的电导和相对较高的电抗。以充电信号为例，高电导和高电抗之间的优化组合(或平衡)在电池中产生热量。在这个实例中，信号由谐波组成，使得谐波可以识别成信号的一个或多个频域表示(或变换)。经调谐信号也可以被整形以反映各种谐波属性。在一个相当简单的实例中，信号也可以由特定频率的离散正弦组成，使得它既由谐波组成又以谐波的形式整形。一般来说，即使具有非常高的电导，如果电抗太低，那么信号的幅度可能高于许多充电环境所能支持的，以便产生足够的热量。类似地，如果电导太低，那么即使在高电抗的情况下，将能量转换成热量所需要的也可能太大。因此，对于任何开始温度和电池化学物质，系统都会选择具有谐波的充电信号，以平衡高电导和高电抗。

在一个特定实例中，给定形式的电池可以在各种温度下通过评估由谐波的各种组合组成的信号来表征，以识别平衡相对较高的电导和相对较高的电抗以实现充分加热的一个或多个信号。表征还可以确定施加加热信号以达到足以开始加热的状态的时间。这种平衡可能会进一步考虑到使实际充电所用能量最小化的属性，因此能量转而集中在加热上。可以将此技术应用于产生放电信号谐波，放电信号谐波可以与不同温度下的充电信号相同或不同。

通常，谐波频率可能相对高于信号被优化以加热的任何给定电池中的动力学和扩散过程。一般来说，选择的频率比电化学过程的动力学响应快，这样当发生加热时，电压和电流幅度不会对电池的电极或界面产生不利影响。因此，在加热时，可以使用通常会引起电镀的相对较高的电压信号(例如，当通常指定最大值约4V时为6V)，但是因为信号由比动力学更快的谐波或谐波频谱组成，所以相对较高的电流不会引起电镀。话虽如此，在许多情况下，选择处于相对较低的指定充电(或放电)电压电平的信号。另外，利用本文所述的各种加热技术，在一些情况下，系统被优化为在不传递任何净电荷的情况下进行加热。在这种情况下，系统控制信号以相对均匀的总能量充电和放电，使得信号相互抵消，从而解决在任何给定温度下充电和放电部分之间的能量转换效率差异的任何差异。

图7是加热电池直到电池温度允许充电的特征曲线的实例。在这个实例中，在10％的SOC下，电池的初始温度是-20℃。电池被加热到-15℃左右，此时电池可以开始充电。可以看出，当电池在充电开始前被加热约5℃时，SOC保持在约10％。还可以看出，电池的温度持续上升，直到达到100％ SOC。

在许多传统的电池供电系统中，系统依赖于来自电池的DC放电电流来向某一负载提供电力。电池可以是单个电池或少量电池，例如在电动工具、真空吸尘器、便携式扬声器系统等中，或者可以是大型互连电池组，例如可以在某种类型的电动车辆中找到。电池的布置和类型通常至少部分取决于电池运行的系统的特定容量、系统负载所需的放电电流以及其它因素。无论如何，传统电池在为负载供电时提供DC放电电流。当需要AC信号来驱动负载(例如AC电动机)时，转换器(例如转换器146)用于将电池的DC输出转换为负载所需的AC信号。

根据本公开的各种方面，系统可以涉及来自电池的受控放电信号，无论是加热序列的一部分还是为负载供电，所述受控放电信号包含各种可能的谐波(例如，特定频率的谐波分量或其它形状的放电信号)。再次参考图1-3以及图8，系统可包含电池104(804)和控制器100(800)，所述控制器在加热的情况下单独或与充电信号组合管理电池的放电信号，但是放电控制可以在由电池供电的系统的一般操作中使用，以使电池最佳放电。控制器可以是某一形式的处理单元，并且可以是与电池分开的控制系统的一部分，或者可以与电池集成在电池管理系统中。在各种可能实例中，不管控制配置如何，总体系统都提供放电信号，其中信号前沿、信号边沿的其它方面、包括信号主体的谐波和/或信号后沿中的一个或多个可以被调谐到特定频率，所述特定频率可归因于在系统的操作期间在存在放电信号的情况下减小和/或最小化电池的阻抗属性，或者以其它方式被调整为首先加热电池，使得其可以转变为对负载充电或以其它方式供电。无论如何，放电信号的谐波分量被控制，或者更一般地放电信号具有非常规的非DC属性。一个或多个谐波分量可以基于在存在放电谐波的情况下电池的复阻抗或其它属性的评估，以选择和控制放电信号的谐波分量，所述谐波分量在向负载供电时在存在放电信号的情况下减小或以其它方式最小化阻抗属性(例如，复阻抗)，或者产生具有相对较高阻抗的谐波以使得当处于加热操作模式时能量主要作为热量消耗，或者出于各种可能的原因控制其它谐波属性。以这些方式控制放电对电池具有几个可能的优点，包含优化放电期间的热量、提高电池寿命和容量、增加放电电流幅度以及相对于使用传统技术放电的同类型电池的其它优点。

然而，在这种谐波控制的放电信号环境中，传统的下游系统可能不适合从电池接收这种放电控制的信号。因此，在一个实例中，放电信号调节元件802位于电池804和负载806(144)之间或集成在负载内。放电信号调节元件用于调节适合于负载或使用来自电池的能量为负载供电的元件的非常规放电信号。在一个实例中，并参考图1，放电信号调节元件是合适的电容器122或电容器组，或其它能量存储元件，其定位成接收来自电池的放电信号并存储足够的能量以满足负载的需要。在实例中，负载系统806还可包含DC-AC转换器或其它形式的电力转换146(图1)，以向负载供电，并且电容器或电容器组位于电池和负载系统的DC-AC转换器组件之间。谐波控制的放电信号随后被用于对电容器组充电，并且电容器组直接提供DC-AC转换器或负载所需的DC源。电容器组的大小和布置根据负载的电力需求而定。

在另一实例中，负载配置成从电池接收经谐波调谐的放电信号。对于DC驱动的负载，例如并且类似于上面讨论的实施例，负载可以在负载的输入处包含电容器122，所述电容器从放电信号中去除谐波含量。在其它实例中，放电信号可以由驱动负载的降压或升压电路控制。在此实例中，降压或升压电路可以被控制以调整放电信号的谐波含量，同时对放电信号进行调谐以适应负载。虽然信号调节元件和负载系统被示为单独的块，但是信号调节可以与负载系统集成。

参考图9，提供了具有一个或多个可以实施本文讨论的各个系统和方法的计算单元的示例计算系统900的详细描述。计算系统900可以是控制器的一部分，可以与本文讨论的各个实施方案可操作地通信，可以运行与本文讨论的方法相关的各种操作，可以离线运行以处理用于表征电池的各种数据，并且可以是本文讨论的总体系统的一部分。计算系统900可以处理本文讨论的各种信号和/或可以提供本文讨论的各种信号。例如，电池测量信息可被提供给此类计算系统900。例如，计算系统900还可应用于关于各图论述的控制器、模型、调谐/整形电路，并且可用于实施本文所述的各种方法。应了解，这些装置的特定实施方案可具有不同的可能特定计算架构，这些架构并非全部都在本文具体地论述，但是将被本领域普通技术人员理解。应进一步了解，计算机系统可被认为是和/或包含ASIC、FPGA、微控制器或其它计算布置。在这些不同的可能实施方案中，可以包含更多或更少的下文论述的组件，可以进行互连和其它改变，如本领域普通技术人员将理解的。

计算机系统900可以是能够执行计算机程序产品以执行计算机过程的计算系统。数据和程序文件可以被输入到计算机系统900，所述计算机系统读取文件并执行其中的程序。计算机系统900的一些元件在图9中示出，包含一个或多个硬件处理器902、一个或多个数据存储装置904、一个或多个存储器装置906和/或一个或多个端口908-912。另外，本领域技术人员将认识到的其它元件可以包含在计算系统900中，但在图9中没有明确描绘也没有在本文中进一步讨论。计算机系统900的各种元件可以通过一个或多个通信总线、点对点通信路径或图9中未明确描绘的其它通信手段彼此通信。类似地，在各种实施方案中，系统中公开的各种元件可以包含在也可以不包含在任何给定的实施方案中。

处理器902可包含例如中央处理单元(CPU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)和/或一个或多个内部级的高速缓存。可以有一个或多个处理器902，使得处理器902包括单个中央处理单元，或者能够相互并行地执行指令和执行操作的多个处理单元，通常称为并行处理环境。

呈各种可能的组合的当前描述的技术可以至少部分地实施于存储在数据存储装置904上、存储在存储器装置906上和/或经由端口908-912中的一个或多个传送的软件中，进而将图9中的计算机系统900变换为用于实施本文所描述的操作的专用机器。

一个或多个数据存储装置904可包含能够存储在计算系统900内产生或使用的数据的任何非易失性数据存储装置，例如用于执行计算机过程的计算机可执行指令，其可包含应用程序和管理计算系统900的各种组件的操作系统(OS)两者的指令。数据存储装置904可包含但不限于磁盘驱动器、光盘驱动器、固态硬盘(SSD)、快闪驱动器等。数据存储装置904可包含可装卸式数据存储媒体、非可装卸式数据存储媒体，和/或经由具有此类计算机程序产品的有线或无线网络架构可用的外部存储装置，包含一个或多个数据库管理产品、网络服务器产品、应用程序服务器产品和/或其它额外软件组件。可装卸式数据存储媒体的实例包含压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘只读存储器(DVD-ROM)、磁光盘、快闪驱动器等。非可装卸式数据存储媒体的实例包含内部磁性硬盘、SSD等等。所述一个或多个存储器装置906可包含易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)等)和/或非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、快闪存储器等)。

包含实现根据当前描述的技术的系统和方法的机制的计算机程序产品可以驻留在数据存储装置904和/或存储器装置906中，其可以称为机器可读媒体。应了解，机器可读媒体可包含能够存储或编码指令以执行本公开的任何一个或多个操作以供机器执行的任何有形非暂时性媒体，或者能够存储或解码由这样的指令使用或与这样的指令相关联的数据结构和/或模块的任何有形非暂时性媒体。机器可读媒体可包含存储一个或多个可执行指令或数据结构的单个媒体或多个媒体(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。

在一些实施方案中，计算机系统900包含一个或多个端口，例如输入/输出(I/O)端口908、通信端口910和子系统端口912，用于与其它计算、网络或车辆装置通信。应了解，端口908-912可以组合或分开，并且计算机系统900中可以包含更多或更少的端口。I/O端口908可以连接到I/O装置或另一装置，由此信息输入到计算系统900或从其输出。此类I/O装置可包含但不限于一个或多个输入装置、输出装置和/或环境变换器装置。

在一个实施方案中，输入装置经由I/O端口908将人类产生的信号(例如，人声、身体运动、身体触摸或压力等)转换为电信号作为输入数据进入计算系统900。在一些实例中，此类输入可以不同于关于前述附图所讨论的各种系统和方法。类似地，输出装置可以经由I/O端口908将从计算系统900接收到的电信号转换为可以通过本文讨论的各种方法和系统感测或供其使用的信号。输入装置可以是字母数字输入装置，包含用于经由I/O端口908向处理器902传送信息和/或命令选择的字母数字和其它键。

环境变换器装置将一种形式的能量或信号转换为另一种形式，用于经由I/O端口908输入到计算系统900或从计算系统900输出。例如，在计算系统900内产生的电信号可以被转换为另一类型的信号，反之亦可。在一个实施方案中，环境变换器装置感测计算装置900本地或远离计算装置900的环境的特性或方面，例如电池电压、开路电池电压、充电电流、电池温度、光、声音、温度、压力、磁场、电场、化学性质等。

在一个实施方案中，通信端口910可以连接到网络，计算机系统900可以通过所述网络接收在执行本文所阐述的方法和系统以及传输由此确定的信息和网络配置改变中有用的网络数据。例如，可以更新充电协议、与外部系统共享电池测量值或计算数据等。通信端口910将计算机系统900连接到一个或多个通信接口装置，所述通信接口装置配置成通过一个或多个有线或无线通信网络或连接在计算系统900和其它装置之间传输和/或接收信息。此类网络或连接的实例包含但不限于通用串行总线(USB)、以太网、Wi-Fi、近场通信(NFC)、长期演进(LTE)等。一个或多个此类通信接口装置可以经由通信端口910用于与一个或多个其它机器通信，不管是通过点对点通信路径直接通信，还是通过广域网(WAN)(例如，因特网)、通过局域网(LAN)、通过蜂窝(例如，第三代(3G)、第四代(4G)、第五代(5G))网络还是通过另一通信构件来通信。

计算机系统900可包含子系统端口912，用于根据本文所述的方法和系统与和正在充电的装置相关的一个或多个系统通信，以控制所述装置的操作和/或在计算机系统900与所述装置的一个或多个子系统之间交换信息。车辆的这种子系统的实例包含但不限于电动机控制器和系统、电池控制系统等。

图9中阐述的系统只是根据本公开的方面可以采用或配置的计算机系统的一个可能的实例。应了解，可以使用存储用于在计算系统上实施本公开技术的计算机可执行指令的其它非暂时性有形计算机可读存储媒体。

本公开的实施例包含各个步骤，这些步骤在本说明书中描述。步骤可由硬件组件执行，或者可以体现在机器可执行指令中，所述指令可用于使编程有所述指令的通用或专用处理器执行步骤。替代地，步骤可由硬件、软件和/或固件的组合执行。

可在不脱离本发明的范围的情况下对所论述的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，尽管上文所描述的实施例(也称为实施方案或实例)涉及特定特征，但本发明的范围还包含具有特征的不同组合的实施例以及不包含所有所描述特征的实施例。因此，本发明的范围旨在涵盖所有此类替代方案、修改和变化及其所有等效物。

虽然论述了具体实施方案，但应理解，这仅仅是出于说明的目的进行的。相关领域的技术人员将认识到，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下使用其它组件和配置。因此，所附描述和图式是说明性的，且不应理解为限制性的。描述许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，在某些情况下，未对众所周知的或常规的细节进行描述，以免混淆描述。本公开中对一个或一实施例的参考可参考同一实施例或任何实施例；并且此类参考意味着至少一个实施例。

对“一个实施例(one embodiment)”或“一实施例(an embodiment)”的参考意味着结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施例中。在本说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”或类似的“在一个实例中”或“在一个例子中”不一定全部指代同一实施例，也不一定是与其它实施例相互排斥的单独实施例或替代性实施例。此外，描述了可以由一些实施例但不由其它实施例展现的各种特征。

本说明书中所使用的术语在本公开的上下文内和在使用每一术语的特定上下文中通常具有它们在本领域中的一般意义。对于在本文所讨论的术语中的任何一个或多个术语，可使用替代性语言和同义词，并且不管术语是否在本文详细说明或讨论，都不应加以特殊意义。在一些情况下，提供特定术语的同义词。对一个或多个同义词的叙述并不排除其它同义词的使用。本说明书中任何地方使用的实例(包含本文所讨论的任何术语的实例)仅是说明性的并且不旨在进一步限制本公开或任何实例术语的范围和含义。同样地，本公开不限于在本说明书中给出的各种实施例。

在不意图限制本公开的范围的情况下，下文给出根据本公开的实施例的仪器、设备、方法和其相关结果的实例。应注意，为了方便读者，实例中可使用标题或副标题，它们决不应该限制本公开的范围。除非另外定义，否则本文中使用的技术和科学术语具有本公开涉及的领域的普通技术人员通常理解的含义。在有冲突的情况下，应以本文件(包含定义)为准。

本公开的额外特征和优点将在所附说明书中阐述，并且部分地将根据说明书显而易见，或者可以通过实践本文公开的原理来习得。本公开的特征和优点可以借助于所附权利要求中特别指出的仪器和组合来实现和获得。本公开的这些和其它特征根据所附说明书和所附权利要求书将变得更清楚，或者可以通过实践本文所阐述的原理来习得。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于加热电池的系统，其包括：

与电路通信的处理器，所述处理器配置成通过控制所述电路在向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间交替来执行加热电池的指令，向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流的组合加热所述电池。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路包括第一开关和与所述第一开关耦合的第一电感元件；且

所述处理器控制所述第一开关向所述第一电感元件施加脉冲，以产生向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间的交替。

3.根据权利要求2所述的系统，所述处理器进一步配置成在所述第一电感元件处产生脉冲序列以产生送至所述电池的经整形电流波形，所述第一电感元件涉及产生向所述电池供应电流的所述经整形电流波形。

4.根据权利要求2所述的系统，所述处理器进一步配置成在所述第一电感元件处产生脉冲序列以产生来自所述电池的经整形电流波形，所述第一电感元件涉及产生从所述电池吸收电流的所述经整形电流波形。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器包括微控制器。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一开关在公共节点处与第二开关通信，所述公共节点与所述电感元件可操作地耦合。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一开关是第一晶体管，且所述第二开关是第二晶体管。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电感元件是第一电感器。

9.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括与所述第一电感器耦合的第二电感器、与所述第二电感器可操作地耦合的电池，以及耦合在所述第一电感器和所述第二电感器之间的电容器。

10.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括与轨耦合的电源、与所述第一开关耦合的所述轨、与所述轨耦合的负载及所述轨上的电容器。

11.根据权利要求10所述的系统，其中来源于所述电池的电流存储在所述轨上的所述电容器中。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述电容器进一步通过所述第一开关向所述电池供应电流。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步配置成基于电池温度测量值而从加热序列转变到充电序列。

14.一种电池供电的系统，其包括：

电池；

与所述电池通信的处理器，所述处理器与所述电池的充电电路可操作地耦合以控制来自所述电池的放电信号的至少一个谐波分量；以及

位于所述电池和负载系统之间的信号调节元件，所述信号调节元件从所述电池接收所述放电信号并向所述负载系统提供DC信号。

15.根据权利要求14所述的电池供电的系统，其中所述负载系统包括DC-AC转换器。

16.根据权利要求15所述的电池供电的系统，其中所述信号调节元件包括电容器。

17.根据权利要求14所述的电池供电的系统，其中所述充电电路包括：

第一开关，其与第二开关可操作地耦合；

第一电感元件，其耦合在所述第一开关和所述第二开关之间；且

所述处理器与所述第一开关通信且与所述第二开关通信，所述处理器配置成通过控制所述第一开关经由所述第一电感元件向电池供应电流并控制所述第二开关和所述第一开关将电流从所述电池供应到所述信号调节元件来执行加热所述电池的指令，向所述电池和从所述电池供应电流的组合加热所述电池。

18.一种对电池充电的方法，其包括：

响应于获得指示所述电池是否可以充电的信息，在向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间交替以加热所述电池。

19.根据权利要求18所述的对电池充电的方法，其进一步包括接收所述电池的温度测量值，所述温度测量值提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

20.根据权利要求18所述的对电池充电的方法，其进一步包括基于具有已知谐波的信号的施加，从所述电池获得响应，从而提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述响应是阻抗响应，且所述信息是电池温度与所述阻抗响应的相关性。

22.一种对电池充电的方法，其包括：

响应于获得指示所述电池是否可以接受充电的信息，将经谐波调谐的信号施加到所述电池，所述经谐波调谐的信号由与电导响应和电抗响应相关联的至少一个谐波组成以加热所述电池。

23.根据权利要求22所述的对电池充电的方法，其进一步包括接收所述电池的温度测量值，所述温度测量值提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

24.根据权利要求22所述的对电池充电的方法，其进一步包括基于具有已知谐波的信号的施加，从所述电池获得响应，从而提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述响应是阻抗响应，且所述信息是电池温度与所述阻抗响应的相关性。

26.根据权利要求22所述的方法，其中所述至少一个谐波的频率高于所述电池的动力学和扩散过程。

Claims (26)

1.一种用于加热电池的系统，其包括：

与电路通信的处理器，所述处理器配置成通过控制所述电路在向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间交替来执行加热电池的指令，向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流的组合加热所述电池。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路包括第一开关和与所述第一开关耦合的第一电感元件；且

所述处理器控制所述第一开关向所述第一电感元件施加脉冲，以产生向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间的交替。

3.根据权利要求2所述的系统，所述处理器进一步配置成在所述第一电感元件处产生脉冲序列以产生送至所述电池的经整形电流波形，所述第一电感元件涉及产生向所述电池供应电流的所述经整形电流波形。

4.根据权利要求2所述的系统，所述处理器进一步配置成在所述第一电感元件处产生脉冲序列以产生来自所述电池的经整形电流波形，所述第一电感元件涉及产生从所述电池吸收电流的所述经整形电流波形。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器包括微控制器。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一开关在公共节点处与第二开关通信，所述公共节点与所述电感元件可操作地耦合。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一开关是第一晶体管，且所述第二开关是第二晶体管。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电感元件是第一电感器。

9.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括与所述第一电感器耦合的第二电感器、与所述第二电感器可操作地耦合的电池，以及耦合在所述第一电感器和所述第二电感器之间的电容器。

10.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括与轨耦合的电源、与所述第一开关耦合的所述轨、与所述轨耦合的负载及所述轨上的电容器。

11.根据权利要求10所述的系统，其中来源于所述电池的电流存储在所述轨上的所述电容器中。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述电容器进一步通过所述第一开关向所述电池供应电流。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步配置成基于电池温度测量值而从加热序列转变到充电序列。

14.一种电池供电的系统，其包括：

电池；

与所述电池通信的处理器，所述处理器与所述电池的充电电路可操作地耦合以控制来自所述电池的放电信号的至少一个谐波分量；以及

位于所述电池和负载系统之间的信号调节元件，所述信号调节元件从所述电池接收所述放电信号并向所述负载系统提供DC信号。

15.根据权利要求14所述的电池供电的系统，其中所述负载系统包括DC-AC转换器。

16.根据权利要求15所述的电池供电的系统，其中所述信号调节元件包括电容器。

17.根据权利要求14所述的电池供电的系统，其中所述充电电路包括：

第一开关，其与第二开关可操作地耦合；

第一电感元件，其耦合在所述第一开关和所述第二开关之间；且

所述处理器与所述第一开关通信且与所述第二开关通信，所述处理器配置成通过控制所述第一开关经由所述第一电感元件向电池供应电流并控制所述第二开关和所述第一开关将电流从所述电池供应到所述信号调节元件来执行加热所述电池的指令，向所述电池和从所述电池供应电流的组合加热所述电池。

18.一种对电池充电的方法，其包括：

响应于获得指示所述电池是否可以充电的信息，在向所述电池供应电流和从所述电池吸收电流之间交替以加热所述电池。

19.根据权利要求18所述的对电池充电的方法，其进一步包括接收所述电池的温度测量值，所述温度测量值提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

20.根据权利要求18所述的对电池充电的方法，其进一步包括基于具有已知谐波的信号的施加，从所述电池获得响应，从而提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述响应是阻抗响应，且所述信息是电池温度与所述阻抗响应的相关性。

22.一种对电池充电的方法，其包括：

响应于获得指示所述电池是否可以接受充电的信息，将经谐波调谐的信号施加到所述电池，所述经谐波调谐的信号由与电导响应和电抗响应相关联的至少一个谐波组成以加热所述电池。

23.根据权利要求22所述的对电池充电的方法，其进一步包括接收所述电池的温度测量值，所述温度测量值提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

24.根据权利要求22所述的对电池充电的方法，其进一步包括基于具有已知谐波的信号的施加，从所述电池获得响应，从而提供指示所述电池是否可以充电的所述信息。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述响应是阻抗响应，且所述信息是电池温度与所述阻抗响应的相关性。

26.根据权利要求22所述的方法，其中所述至少一个谐波的频率高于所述电池的动力学和扩散过程。