超級電容模組單體均衡有那么重要嗎?
想要探究超級電容模組單體均衡問題,首先讓我們看看假如模組單體不均衡,會產生什么結果。
通常,由于超級電容單體電壓較低,為了滿足使用電壓需求,會采用串聯方式進行使用。從本質上講,由于超級電容內部正負極之間固有的介電層,會形成電流通路,因此需要在正負極之間施加小電流來維持電壓的恒定,人們將這種電流稱為“漏電流”,那么當外加電流斷開時,內部就會產生反向電流,也就是我們常提到的“自放電現象“。然而由于不同單體間容量有所不同,并伴隨漏電流持續變化,因此會在不同單體間形成電壓失衡,那么模組設計的一項關鍵指標就是單體電壓不要超過單體的額定電壓,當單體電壓超過額定電壓時,容易造成容量快速衰減,等效串聯電阻(ESR)增大以及產熱,進而導致單體壽命縮短。
通常會考慮采用主動均衡或被動均衡方案來解決這一問題。被動均衡方案的設計理念為:為每個單體并聯阻值相同的電阻,電壓高的單體放電速度會更快,從而使單體電壓達到一致。由于超級電容能量密度較低,被動均衡通常適用于長期浮充的應用場景,這樣的應用場景下,模組處于持續充電狀態,不必考慮長期使用過程中由于自放電導致的能量不足問題。而長時間無法充電的應用場景下,通常會采用主動均衡方案來保持能量存儲的變化,在使用前通過主動均衡切斷負載,這樣將均衡放電時間Z小化處。
技術優勢:
將沒有任何主動均衡或被動均衡的串聯模組進行測試,正如之前所預測的,測試起始階段,單體間就呈現出電壓差異;500小時后,單體電壓標準差逐步增加,表明單體間壓差逐漸增大,但尚未超過2.7V額定電壓范圍;500小時后,單體間壓差開始減小,標準差逐步下降,到1676小時后,模組內電壓標準偏差降至初始階段的50%。該測試的模組為6只標稱電壓為2.7V的單體串聯模組,電壓計算公式為:2.7V*6=16.2V。由于沒有均衡,要保證模組的測試電壓要略低于額定電壓,以確保單體的電壓不超過額定電壓。