机
械 工 程 学 报
第
47 卷第 18 期
期
116
2
g
t
Q
I R
=
(3)
式中，
Q
g
为电池的产热率，
I 为流经电池的电流，
R
t
为电池的总内阻。
而电池的开路电压
(Open circuit voltage，OCV)
曲线可以用于电池荷电状态
(State of charge，SOC)
的校准，图
1 是某磷酸铁锂电池的 SOC-OCV 曲线，
可以利用这一曲线用
OCV 的数值对 SOC 进行校
正
[7]
，该校正对提高电池
SOC 估算的准确性有着重
要意义。因此，了解以上三个电池特性在不同环境
温度下的改变规律，可以更好地了解电池性能、设
计管理系统
[8-9]
。
图
1 某磷酸铁锂电池的 SOC-OCV 曲线
1 试验对象
以
3.2 V/11 A·h 磷酸铁锂动力电池单体
( 天 津 产 ) 为 试 验 对 象 ， 采 用 DIGATRON 牌
EVT500-500-80 kw-IGBT 电池试验台(德国产)和某
国产高低温试验箱，分别进行了不同环境温度下电
池容量、电池充放电内阻和电池开路电压曲线的
测试。
2 环境温度对电池容量的影响
将充满电的电池分别置于不同的环境温度中
放电，讨论放出的容量与环境温度的关系。充电方
法为，将电池以
1/3 C 恒流充电至电压到达 3.65 V，
改为恒压充电直至电流下降到
1 A，停止充电。放
电方法为，在环境温度中静置
1 h，再以 1/3 C 恒流
放电直到电压下降到
2 V 为止，计算放出的容量。
将同一型号的
6 块磷酸铁锂电池分别置于
-
40 ℃、−20 ℃、0 ℃、30 ℃、50 ℃、60 ℃下进行
放电过程，电池放出的容量如图
2 所示。
图
2 LiFePO
4
锂离子电池容量随环境温度的变化
可知，低温下，电池容量衰减得极快，而在常
温左右，容量随着温度升高而增长，其速率相对低
温下较慢。-
40 ℃时，电池的容量仅为标称值的 1/3，
而在
0 ℃到 60 ℃，电池的容量从标称容量的 80%
升至
110%。
将电池的容量变化与温度进行拟合，得到
2
5.069 74 exp(
/ 55.903 33) 14.037 29
0.997 84
C
R
θ
= −
×
−
+
⎧⎪
⎨
=
⎪⎩
式中，
C 是电池容量，
θ
是温度，
2
R 是该拟合的相
关系数。
3 环境温度对电池内阻的影响
测 量 电 池 内 阻 采 用 混 合 脉 冲 功 率 特 性 阶 跃
法
[10]
，试验步骤如下。
(1) 将电池放电至空。
(2) 静置 1 h，测量开路电压 OCV，记录数据
(OCV 数据供步骤(4)中使用，下同)。
(3) 用 1/3 C(即 3.67 A)充电电流为电池充电，
调整
SOC 值至 0.025，在这个过程中，记录电池充
电前
10 s 中的电池电压变化，通过这些电压值和式
(4)～(7)，计算得到电池在 SOC 值为 0 状态下的充
电内阻，包括欧姆内阻和总内阻的数值。
(4) 用 1/3 C(即 3.67 A)充电电流将电池充电，
调整
SOC 值分别至 0.05、0.075、0.1、0.2、0.3、0.4、
0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 和 1.0 附近，重复第(2)、(3)
步骤，即得到不同
SOC 情况下电池的充电内阻和开
路电压
OCV。另外，在 SOC 较大时，尤其是在
10 ℃这一较低温度下，电池的内阻非常大，此时需
要将电池的充电电流降至
1/5 C，以保证能够充入电
量并保护电池安全。
(5) 完成充电电阻测量后，用 1/3 C(即 3.67 A)
电流放电，分别调整电池的
SOC 值至 0.9、0.8、0.7、
0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.075、0.05、0.025、
0，同(2)、(3)步骤中方法，即得到不同 SOC 情况下，