超级电容充电 超级电容的充电方式

真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生 产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连 小草也长不出来的。 随着动力电池的发展和应用，动力电池的充电技术也应运而生，目前所采用的比较传统 的充电方式有恒流充电和恒压充电。 恒流充电是在充电过程中，全程采用恒定不变的电流进行充电，一般适用于在电流不大 的情况下，进行长时间充电； 恒压充电则是采用动力电池可接受的恒定的电压进行充电； 之后又出现了上述两种充电方式的组合模式，如 恒流限压充电(充电到限定电压后，通过减小充电电流限制电压上升)、 恒压限流充电(充电电压恒定，充电电流始终小于限定的电流值) 先恒流后恒压充电(先恒定电流充电，当充电到指定电压时转为恒定电压充电)等， 因为这些方式没有比较准确的控制而且模式比较单一，在充电时间、充电效率等方面并 不十分理想；但由于所需控制量少、实现简单，这些方式在很多场合下仍被采用[31]。 由于动力电池存在固有的可接受充电电流曲线，随着充电时间的增加，可接受充电电流 随之减少，因此采用恒压或恒流的充电方式，充电过程始终小于或大于电池可接受的充电电 流的状态下进行，从而降低了充电效率，延长了充电时间。

因此根据动力电池的自身充电规律，可以把充电过程细分为若干阶段超级电容充电，各个阶段采用不 同的充电模式，或者根据电池的不同状态，采用相应的充电模式，使整个充电过程更符合动 力电池的充电特性。研究表明这种方式可以有效地减小充电时间、提高充电电量，但该方式 控制方式比较复杂，通用性不强[32]。 脉冲充电方式也是常用的充电模式之一。脉动式充电是指充电电流或电压以脉冲的形式 加在蓄电池两端进行充电，可以缩短充电时间，增大充放电容量，减少电池发热，提高充电 效率。有实验表明[33][34]如果可以提供正、负相间的电流脉冲，就能增加动力电池的循环 使用次数，延长使用寿命。但现有的脉冲充电器的充电脉冲宽度和间歇时间大多是固定的， 无法根据充电状态进行相应的改变（可否考虑 PWM），因此充电效果受到了影响。 超级电容器的储能原理不同于蓄电池，其充放电过程的容量状态有其自身的特点。 超级电容器受充放电电流、温度、充放电循环次数等因素影响，其中充放电流是最主要的影 响因素。由于超级电容器一般采用恒流限压充电的方法，本文主要分析恒流充电条件下的超 级电容器特性。恒流限压充电的方法为控制最高电压为 Umax，恒流充电结束后转入恒压浮 充，直到超级电容器充满。

采用这种充电方法的优点是：第一阶段采用较大电流以节省充电 时间，后期采用恒压充电可在充电结束前达到小电流充电，既保证充满，又可避免超级电容 器内部高温而影响超级电容器的容量特性。 超级电容器具有非常高的功率密度，为电池的 10—100 倍，适用于短时间高功率输出； 充电速度快且模式简单，可以采用大电流充电，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，是真 正意义上的快速充电；无需检测是否充满，过充无危险； 充电过程完成后超级电容充电，如果再继续充电，就称为过充，（对于蓄电池，过充将导致电解质中 的水电离）。 浮充是蓄电池在使用过程中一重要概念，其性能是控制电路设计的关键。对蓄电池进行浮 充时要严格控制浮充电压，浮充电压高意味着存储能量大。质量差的蓄电池浮充电压值一般 较小，人为地提高浮充电压值对蓄电池有害无益。 所有的蓄电池充电过程都有快充、过充和浮充 3 个阶段，每个阶段都有不同的充电要求。 现行的充电方法主要有恒流充电、恒压充电、恒压限流充电、间隙式充电法等，这些充电方 1 人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的 坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。