超级电容模组单体均衡有那么重要吗?

来源:love爱博体育平台 作者:爱博体育官方平台下载 发布时间:2022-09-25 03:20:46 1次浏览

  想要探究超级电容模组单体均衡问题,首先让我们看看假如模组单体不均衡,会产生什么结果。

  通常,由于超级电容单体电压较低,为了满足使用电压需求,会采用串联方式进行使用。从本质上讲,由于超级电容内部正负极之间固有的介电层,会形成电流通路,因此需要在正负极之间施加小电流来维持电压的恒定,人们将这种电流称为“漏电流”,那么当外加电流断开时,内部就会产生反向电流,也就是我们常提到的“自放电现象“。然而由于不同单体间容量有所不同,并伴随漏电流持续变化,因此会在不同单体间形成电压失衡,那么模组设计的一项关键指标就是单体电压不要超过单体的额定电压,当单体电压超过额定电压时,容易造成容量快速衰减,等效串联电阻(ESR)增大以及产热,进而导致单体寿命缩短。

  一直以来,通常会考虑采用主动均衡或被动均衡方案来解决这一问题。被动均衡方案的设计理念为:为每个单体并联阻值相同的电阻,电压高的单体放电速度会更快,从而使单体电压达到一致。由于超级电容能量密度较低,被动均衡通常适用于长期浮充的应用场景,这样的应用场景下,模组处于持续充电状态,不必考虑长期使用过程中由于自放电导致的能量不足问题。而长时间无法充电的应用场景下,通常会采用主动均衡方案来保持能量存储最大化,在使用前通过主动均衡切断负载,这样将均衡放电时间最小化处。

  力容将没有任何主动均衡或被动均衡的串联模组进行测试,测试结果如图1所示,正如之前所预测的,测试起始阶段,单体间就呈现出电压差异;500小时后,单体电压标准差逐步增加,表明单体间压差逐渐增大,但尚未超过2.7V额定电压范围;500小时后,单体间压差开始减小,标准差逐步下降,到1676小时后,模组内电压标准偏差降至初始阶段的50%。该测试的模组为6只标称电压为2.7V的单体串联模组,电压计算公式为:2.7V*6=16.2V。由于没有均衡,要保证模组的测试电压要略低于额定电压,以确保单体的电压不超过额定电压。

  下表是在15.4V电压下测试得到的测试结果。实验结果显示,力容的超级电容器具有“自均衡“能力,可以无需外加均衡就能解决模组压差问题。

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