[導語]理想狀態(tài)下，超級電容組中每個超級電容單體性能應該是一致的，即每個超級電容單體的電壓是一樣的，但受諸多因素的影響，電容單體間的電壓是有差異的，需要通過好的均衡電路來解決這個問題。
超級電容組的電壓由串聯的電容器數量決定，而功率則是由并聯的電容器數量決定。超級電容和電動汽車動力電池類似，每個超級電容單體的電壓范圍為1~3.0V（和電容器類型有關），所以需要將超級電容串聯使用才能得到所需的電壓。
理想狀態(tài)時，每個超級電容單體性能應該是一致的，即每個超級電容單體的電壓是 一樣的。但是，由于制造誤差、自放電率等因素，電容器單體之間的電壓是有差異的。在制造時和整個產品壽命周期內，電容值的變化和泄漏電流影響電容器電壓的分布，所以，使用超級電容單體管理電路來提高串聯使用的超級電容單體的性能和壽命，是最有效的管理超級電容單體的方法（另一種管理方法是把過壓的單體放電達到保護超級電容的目的，但也產生了其他問題）。一個好的均衡電路可以對異常的單體迅速做出響應，超級電容單體平衡方法有兩種，即被動均衡式（圖1）和主動均衡式（圖2）。
被動均衡電路
(1)電阻直接與超級電容并聯的結構
這種方式如圖1 (a)所示，在每個超級電容單體上并聯一個電阻來抑制泄漏電流，實際上，就是使用公差很小的電阻強制單個模塊的電壓一致。
超級電容在充電過程中，內阻決定充電電流的大小以及最終電壓。超級電容充電之后，自放電內阻是一個重要參數，用一個小的電阻就可以實現超級電容單體之間的電壓平衡。電阻阻值應比超級電容的內阻大許多，但比自放電電阻小。不同的電阻值，電壓的平衡過程可能花幾分鐘到幾小時。
這種方法最適合低負荷運行工況，如UPS電源，充電電流不大，充電時間長，可以延長超級電容的使用壽命。該方法具有結構簡單和低成本的優(yōu)點，最大的確點是在外電阻上產生很大的功率損失，這個損失與電阻值和電流大小有關。如果充電時間足夠長可以完成均衡過程，在電動汽車上也可應用，但是用峰值功率進行充電時可能會引起過壓，這個電路對防止過壓無能為力。
(2)開關控制的電阻并聯的結構
這種方式如圖1 (b)所示，在上一種結構的電阻上串聯一個開關，當單體電壓高于預先設定的電壓值時，開關接通；當單體電壓低于預先設定的電壓值時，開關關閉。這種結構需要測量單體電壓，會增加成本。
(3)采用DC／DC變換器的結構
這種方式如圖1 (c)所示，在相鄰的單體之間接人DC／DC變換器，平衡具體的電壓。除變換器的損失外，沒有其他損失，效率高于上述兩種平衡方式。但由于硬件實現和控制成本高的原因，這種結構沒有引起人們太多的興趣。
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(4)采用齊納(Zener)二極管的結構
這種方式如圖5-15 1(d)所示，在單體上并聯一個齊納二極管，只要達到齊納二極管的工作電壓，單體電壓就保持不變。這種結構的主要缺點是二極管的功率損失很大，而且二極管本身的電壓與溫度有很大關系，所以無法大量
圖1:超級電容被動均衡電路
主動均衡電路
如圖2(a)主動均衡電路所示，主動均衡需要的時間比被動均衡需要的時間短，電壓分配精確相等，而且寄生損失小。如果達到極限電壓，電路通過一個并聯在超級電容上的小功率電阻的旁路作用進行均衡。這個電阻的作用與被動均衡式相同，但是，由于均衡電流大，均衡的過程很短。在低于極限電壓時，電阻不起作用，充電電流可以很大。在旁路部分起作用時，電流可以較高，但是這要受并聯電阻的限制(一般上限電流達1A)。因此，這個電路不能在車輛上應用，因為車輛制動時，制動回饋產生的充電電流遠大于1A，這會損壞整個電路。
圖2(b)是使用輔助電流源的結構，即用兩個輔助電流源調節(jié)超級電容的充放電電流，根據充放電時超級電容的電壓，確定均衡電流。
圖2:超級電容主動均衡電路
