OCV 是电池处于静置状态时的电压，而 CCV 是电池带负载运行时的电压。 OCV 在没有电流流动时测量，近似反映电芯的热力学平衡电势；CCV 在有电流流动时测量，在放电期间通常低于 OCV，这是由内阻、极化和动态电化学效应造成的。测试系统必须考虑初始电压延迟，因为满充电芯在首次施加负载时，电压可能会短暂跌落至正常电压以下，从而可能导致错误的放电结束判断。
OCV 描述的是电芯静置时的状态；CCV 描述的是电芯承受电应力时的状态。由于测试开始的最初阶段可能出现瞬态电压跌落，因此必须合理设计电压采样、延迟时间和截止阈值，以区分暂时现象与真正的电芯耗尽。
OCV 和 CCV 实际测量的是什么
开路电压反映电化学平衡状态
开路电压（OCV）是指电芯两端在没有外部电流被抽取或注入时的电势差。
经过充分静置后，OCV 主要反映电极材料的化学势，因此可以有效指示荷电状态（SOC）。不过，OCV 并不是 SOC 的即时测量值，因为端电压可能需要一定时间才能接近平衡状态。
闭路电压反映运行条件
闭路电压（CCV）是指电芯处于主动充电或放电电流下时测得的端电压。
在放电过程中，CCV 通常低于 OCV，因为测得的电压包含了内阻、电荷转移极化和传质限制所造成的损耗。这些因素会随电流倍率、SOC、温度以及电芯老化历史而变化。
两者的差异是动态的，而不仅仅是固定的电阻损耗
放电过程中的简化关系如下：
[ V_{\text{CCV}} \approx V_{\text{OCV}} - I R_{\text{internal}} - \eta_{\text{polarization}} ]
其中，(IR_{\text{internal}}) 表示电阻性电压降，而极化表示较慢的电化学限制。
这一关系有助于理解测量结果，但真实电池是动态系统。电池电压还取决于近期的充放电历史，以及电流变化后的松弛效应。
为什么初始电压延迟很重要
满充电芯可能在开始放电时出现电压跌落
施加放电电流后，即使电芯已充满电，也可能立即或短时间内出现电压下降。
这种初始下降并不一定意味着电池已经达到放电极限。它可能是由电极反应、内部阻抗和极化引起的瞬态响应。
铅酸电芯可能出现“coup de fouet”现象
满充铅酸电芯可能出现一种称为coup de fouet的初始电压最低点。
这种瞬态跌落与正极上的结晶过电压有关。它可能发生在放电开始时，随后随着放电进行而部分恢复。
锂基电芯可能出现初始电压延迟
施加电流时，锂基化学体系也可能出现初始电压延迟。包括负极上的固体电解质界面（SEI）在内的保护性钝化层，可能会促成这种早期瞬态行为。
具体响应取决于电芯化学体系、结构、温度、SOC、电流倍率以及此前的运行历史。测试中的重要原则是：早期电压跌落不应自动被解释为永久性容量损失。
测试系统应如何处理瞬态现象
避免立即做出截止判断
如果测试仪施加负载后立即将测得电压与截止限值进行比较，暂时性电压跌落可能触发过早放电结束报警。
因此，系统应在判断电芯是否达到电压限值之前，采用适当的延迟、判定周期或瞬态处理规则。
采用合适的采样和计时方式
电压采样速度必须足够快，以捕捉初始行为，但同时应在适当的时间窗口内对其进行解释。
单次瞬时读数通常不足以区分瞬态跌落和持续低电压状态。测试软件应评估电压趋势以及超出限值状态的持续时间。
使阈值匹配测试目标
截止阈值应反映测试目的，例如容量测量、高倍率性能评估或保护系统验证。
适用于稳态容量测试的阈值，可能不适合评估大电流脉冲开始后的最初几秒。测试协议应明确规定电流施加方式、延迟时间、采样间隔以及接受截止判断的条件。
如何正确测量 OCV
留出足够的松弛时间
移除负载后立即测得的电压是正在恢复的端电压，不一定是真实的 OCV。
进行 OCV-SOC 测量时，应让电芯静置至其电压接近平衡状态。所需的松弛时间取决于化学体系、电芯设计、温度以及之前的电流曲线。
不要使用主动 CCV 替代 OCV
在持续有电流的情况下直接根据 CCV 估算 SOC，可能产生较大误差，因为 CCV 包含与电流相关的电压损耗。
处于相同 SOC 的电芯，在不同放电倍率、温度或老化状态下，可能显示出不同的 CCV 值。
采用结构化的 OCV-SOC 测试协议
常见方法有两种：
- 连续小电流测试：以极低倍率进行充放电，以尽量减小电阻和极化效应，然后使用所得曲线近似建立 OCV-SOC 关系。
- 滴定测试：施加短时充电或放电脉冲，随后设置松弛时间，并记录连续 SOC 点上的稳定电压。
在建立 OCV-SOC 查找表时，对对应的充电和放电电压进行平均，有助于减小电压滞后的影响。
了解其中的权衡
测试速度越快，平衡状态的准确性越低
缩短静置时间可以提高测试吞吐量，但会使记录电压中包含更多松弛误差。
这形成了直接的权衡：快速协议适合日常评估，而长时间静置或小电流方法能够提供更可靠的热力学 OCV 数据。
更高电流有利于应力测试，但会增加 CCV 偏差
高倍率测试有助于揭示真实运行性能，但会增加电阻压降和极化。
因此，高倍率测试中的低 CCV 不一定表示 SOC 较低或电芯的基础电压不足。它可能主要反映电芯与电流相关的限制因素。
过于保守的截止设置可能掩盖可用性能
如果截止阈值设置过高，或在未考虑初始瞬态的情况下应用截止条件，测试可能会在电芯达到预定终点之前终止。
这会导致测得的容量偏低，并使不同电芯或化学体系在指定测试条件下看起来比实际能力更差。
过于宽松的截止设置可能危及电芯
另一种错误也是可能发生的。在没有适当保护措施的情况下延迟或忽略截止判断，可能使电芯进入不安全或造成损坏的运行区域。
因此，瞬态处理必须与电压、电流、温度和测试时长的独立安全限值结合使用。
根据测试目标做出正确选择
测试协议应将平衡状态测量与带负载性能测量区分开，并明确规定如何处理初始电压瞬态。
- 如果主要关注准确的 SOC 估算：仅在充分松弛后测量 OCV，或使用经过验证的小电流方法或脉冲加静置方法来建立 OCV-SOC 关系。
- 如果主要关注放电容量：施加规定的电流并设置截止条件，但应加入适当的初始延迟或电压判定规则，以避免瞬态跌落导致错误终止。
- 如果主要关注高倍率性能：将 CCV 作为主要结果，并记录电流、温度、SOC 和随时间变化的电压行为，而不要将 CCV 解读为 OCV。
- 如果主要关注保护系统验证：同时测试瞬态和持续低电压响应，确保能够处理暂时性跌落，同时不会削弱真正的安全截止功能。
理解静置电压与运行电压之间的差异，可以使测试系统准确测量真实的电池行为，避免将瞬态响应误认为真正的电池耗尽。
总结表：
| 方面 | OCV（开路电压） | CCV（闭路电压） |
|---|---|---|
| 定义 | 无负载、静置状态下的电压 | 带负载（充电/放电）时的电压 |
| 表示 | 荷电状态（充分松弛后） | 有电流时的运行行为 |
| 关系 | 较高（静置状态下） | 放电期间由于内阻和极化而较低 |
| 测量方式 | 移除负载后需要充分的松弛时间 | 在有主动电流流动时测量 |
| 敏感因素 | 对 SOC、温度和历史状态敏感 | 还对电流、老化状态和温度敏感 |
| 测试用途 | SOC 估算、平衡状态研究 | 性能、容量和保护测试 |
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