科研进展 | 信息学院杨恒昭课题组在超级电容均衡领域取得新成果

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。受限于超级电容单体较低的电压和容量，实际应用中的超级电容系统通常由多个单体组成。各个单体之间物理参数和工作条件的差异通常会引发系统不均衡，严重影响系统性能和寿命。因此，超级电容均衡技术对于提高系统性能和经济性至关重要。

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）提出了一种基于CLLC变换器和开关阵列的超级电容单体均衡电路。该电路为每个超级电容单体配置了一个由6个开关构成的可重构开关阵列。为实现闲置状态下的静态均衡，通过开关阵列将超级电容单体按需分为两组并使用CLLC变换器在两组之间进行能量交换。为实现充放电过程中的动态均衡，通过开关阵列将某些电压过高或过低的超级电容单体在特定阶段进行旁路。

实验结果表明，该电路可实现不同形式的静态均衡和动态均衡。例如，在two-2-two、one-2-three和C2C三组静态均衡实验中，均衡时间分别为10.5、14.0和6.2秒，电路效率分别为87.8%、89.6%和90.5%。另外，与基于开关电阻、开关电容、Buck-Boost变换器和多绕组变压器的均衡电路相比，该电路均衡速度更快、磁元件更少、可扩展性更好。

图1. 基于CLLC变换器和开关阵列的超级电容单体均衡电路结构

图2. 基于CLLC变换器和开关阵列的超级电容单体均衡电路样机

（a）

（b）

图3. 实验结果：（a）静态均衡；（b）动态均衡

该成果以“A Cell Balancing Circuit With a CLLC Converter and Reconfigurable Switch Banks for Supercapacitors”为题发表于国际期刊 IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 。信息学院2022级硕士研究生杨浩岳为第一作者，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/JESTPE.2025.3592994

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