科研进展 | 信息学院杨恒昭课题组在超级电容快速充电领域取得新成果

近日，上海科技大学信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）杨恒昭教授课题组（储能实验室）在超级电容快速充电领域取得了新的研究成果。该课题组提出了一种融合连续电流和脉冲电流两种充电模式的超级电容快速充电方法，并提出了一种超级电容双模快速充电电路，显著提升了超级电容充电速度。

超级电容作为一种新型储能技术，因其功率密度高、循环寿命长、温度特性好等优点，在电气化交通、可再生能源、国防特种装备等领域应用广泛。超级电容通常允许在短时间内以远高于最大连续电流的脉冲电流进行充放电。然而，这一重要特性尚未被充分利用。基于此，杨恒昭教授课题组提出了一种超级电容双模快速充电电路。该电路以正激电路为基础，通过添加储能电容Cs和支路电阻Rf分别改善脉冲电流的上升沿和下降沿，从而显著加快了连续电流和脉冲电流两种充电模式之间的切换速度。

实验结果表明，当一个额定容量为6 F的超级电容从2 V充电至2.5 V时，双模充电电路用时0.87 s。相较于仅使用连续电流的1s充电时间，双模充电电路将充电时间缩短了13%。此外，双模充电电路还表现出良好的动态特性。当充电电流在连续电流（2.4 A）和脉冲电流（7.1 A）之间切换时，脉冲电流的上升时间和下降时间分别为2.1 µs和7.2 µs，两者均显著快于正激电路的147 µs和103 µs。

图1 超级电容双模快速充电电路结构

图2 超级电容双模快速充电电路样机

图3 实验结果：（a）充电过程中的超级电容电压和充电电流；（b）连续电流和脉冲电流

该成果以“Design and Implementation of a Dual-Mode Supercapacitor Fast Charger Employing Continuous and Fine-Tuned Pulse Currents”为题，发表于国际期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers。信息学院2022级硕士研究生陈洋为第一作者，杨恒昭教授为通讯作者。上海科技大学为唯一完成单位。

论文链接：

https://doi.org/10.1109/TCSI.2025.3538986