超级电容器不一致性研究现状及展望

第35卷第11期中国电机工程学报V ol.35 No.11 Jun.. 5, 2015 2862 2015年6月5日Proceedings of the CSEE ©2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.11.026 文章编号：0258-8013 (2015) 11-2862-08 中图分类号：TM 53
超级电容器不一致性研究现状及展望
顾帅，韦莉，张逸成，姚勇涛
(同济大学电子与信息工程学院，上海市嘉定区 201804)
Review of Nonuniformity Research and Analysis on Supercapacitor
GU Shuai, WEI Li, ZHANG Yicheng, YAO Yongtao
(School of Electronics and Information, Tongji University, Jiading District, Shanghai 201804, China)
ABSTRACT: Ideal performance of an energy storage module should reflect the overall ability of its individual components. However, module performance would be limited by its worst cell and module ageing might be accelerated by supercapacitor’s nonuniformity. This phenomenon severely impedes the development of large-scale energy storage. Therefore the research aiming at nonuniformity is of great importance to the effectiveness, safety and reliability of the large-scale energy storage system. The paper first reviews five possible causes of supercapacitor’s nonuniformity and analyzes its internal relationship with ageing. The paper then states the nonuniformity influence on module employment. Next, the paper discusses the criteria used for supercapacitor’s nonuniformity evaluation. After that, the results of experiments in paper show the characteristic difference between cells and also prove the growth of nonuniformity. Finally, by analyzing state-of-the-art, the paper predicts the research trends.
KEY WORDS: large-scale energy storage; supercapacitor; nonuniformity; state of health; feature parameter; ageing
摘要：理想超级电容器模块原本应遵循其单体性能，但由于
超级电容器不一致性的客观存在，使模块特性受限于最差单体，并将引起全储能系统加速老化，严重妨碍大规模储能领
域的开发和应用，因此超级电容器的不一致性研究对大规模
储能系统的安全可信、高效可用非常关键。

该文阐述了现有
超级电容器单体特性差异的成因及不一致性与老化的内在
联系，分析了特征参数对储能模块使用的影响，给出了可用
于评价超级电容器单体离散程度的参数，试验验证了标准充
电与自放电工况下的单体特性差异，反映了离散程度随正常
使用而不断劣化，根据不一致性研究现状展望了未来超级电
容器值得深入探索的方向。

关键词：大规模储能；超级电容器；不一致性；健康状态；特征参数；寿命老化
0 引言
能量存储器件的性能对大规模储能系统的使用非常重要[1]。

超级电容器作为一种新兴能量存储器件，与传统蓄电池相比，具备高充放电速率、长循环寿命、低材料毒性、宽工作温度范围、廉价循环成本和高稳定性[2-6]等优势，因而适用于能量缓冲及其再利用领域，如可再生能源发电系统、混合电动汽车、电梯、电力机车等[7-9]场合，成为大规模储能领域不可或缺的组成部分。

理想超级电容器模块性能应遵循单体性能[4]，但在现有工艺条件储能器件不一致性客观存在且难以避免的情况下，多于3节的单体串联即可能出现明显的不一致性现象[10]，尤其在大规模储能系统经常出现上百节单体串联的情况下[3,11]，不一致性问题势必更加严峻[8-9]。

超级电容器储能模块性能不仅因为木桶效应受特性最差的单体约束[12-13]，无法充分发挥其余超级电容器能力；还会因为单体伏安特性存在区别，使其承受不同老化应力[14]作用，并随使用时间和充放电循环次数增多，逐渐降低充放电效率，加剧各单体间性能差异[15-16]，影响全模块输出特性，引起储能系统急剧劣化[1,17]，寿命指标难以达到单体水平[18-19]，缩短数倍甚至数十倍[20]，因此不能通过对单体性能的简单叠加，直接评价储能模块的优劣[15,21]。

此外，不一致性导致特性较差的单体在大功率充放电工况下极可能承受过度电压应力[22]，导致其过充过放甚至永久损坏，进一步引发系统安全问题[11]，严重妨碍大规模储能领域的开发和应用。

目前，有关超级电容器的研究主要存在以下不足：其一，研究侧重单体功率密度与能量密度等电化学特性提高[1-2]、均衡管理电路拓扑改进[20,22]或是能量变换装置控制策略优化[18,23]，缺乏超级电容器模块寿命劣化方面工作，也未全面分析超级电容器不一致性与储能系统老化因素及可用放电能量、充
第11期顾帅等：超级电容器不一致性研究现状及展望 2863
放电效率等具体使用中所关注参数间的内在关系；其二，现有均衡手段只能在一定程度上延缓储能模块中不一致单体的劣化速度，并非真正消除各单体间实际容量差距；其三，目前的测试一般仅包括单体容量或内阻测量，欠缺二次计算参数考量，且测试速度往往难以满足实时性要求[17]，因此难免评判结果的偏颇和均衡效果的不足。

所以，分析超级电容器不一致性成因，找出实际使用中加剧不一致性的要素，一方面有利于规范管理手段，合理配置储能器件，从根本上抑制并尽可能消除由此产生的超级电容器单体差异，避免储能器件早期失效[24]；另一方面使面向大规模储能领域的模块能量利用率与充放电效率能够基本保持单体额定水平，从而增加模块有效能量存储[25]，在不同工况下充分发挥超级电容器最大性能[11,20]，延长储能系统使用寿命。

本文首先给出超级电容器不一致性的定义，并说明不一致性与老化因素间存在的密切联系；其次，从标准制定、厂商制造、应力承受、系统管理、维护保养等五方面阐述造成现有超级电容器不一致性的原因；之后，借由超级电容器特征参数[26-27]，分析不一致性对储能系统存在的巨大影响，并同时给出可用以衡量单体差异程度的不一致性评价参数；文中选用已经商业化的超级电容器模块产品分别完成恒流充电、自放电与伪随机放电测试，同一老化阶段试验结果表明必须根据实际应用工况筛选不一致性较小的超级电容器使用，而不同老化阶段试验结果表明模块内单体离散程度将在循环使用中逐渐劣化；最后，根据储能器件不一致性的研究现状探讨未来超级电容器领域的研究发展方向。

1 超级电容器不一致性成因分析
1.1 超级电容器不一致性定义
超级电容器的不一致性指同一规格同种型号单体间，在厂商制造、用户使用、工况应力等多因素共同作用下造成的特性差异程度，具体表现在模型特征参数、充放电能量分配、荷电状态与放电深度、温度梯度分布趋势、老化速率等方面。

不一致性是储能器件使用寿命缩短并导致系统实际性能下降的重要原因[19-20]，也是研究超级电容器模块特性的关键评判依据[6]。

1.2 不一致性与老化因素的联系
超级电容器老化因素可细分为外部应力、自加速现象与厂商生产三方面[14]，其中外部应力因素与厂商生产因素是产生单体不一致性的主要成因；而自加速现象本质是由单体特性差异所直接引起的：若单体差异在具体使用中无法得到有效约束，则储能模块实际可用能量由特性最劣单体决定，多数单体并未完全利用；特性较差的单体因频繁过充促使电解液分解，多次充放电循环后甚至可能出现反极现象[7]，最终触发以指数形式[14]劣化超级电容器一致性的老化自加速并导致其提前失效[1,24]。

1.3 超级电容器不一致性成因
1.3.1 标准制定
厂商在制造超级电容器前必然关注产品是否符合标准要求。

目前，国内外现行超级电容器标准一方面因为源自各国蓄电池标准，未能明确划分能量型与功率型产品差异，缺乏超级电容器使用时更关注的短时脉冲功率、脉冲可释放能量等参数规范；另一方面，较宽松的限制令厂商生产时不用刻意追求产品特性偏差程度，其中国内标准[28]容值容许误差为额定容值的80%~150%，等效串联电阻(equivalent series resistance，ESR)不大于标称内阻的100%；国外主要厂商如MAXWELL、NESSCAP、EPCOS等对应限值分别是容值的±10%~±20%[2-3]与ESR的±25%[26]。

随着超级电容器应用趋于大规模储能方向发展，客观上更多单体组合使用的需求无疑将扩大不一致性的作用范围。

有研究表明应使单体初始不一致性控制在1%~5%[2]。

1.3.2 单体设计与制造
电极、隔膜、电解液等超级电容器组成部分的电化学特性和质量直接影响超级电容器性能离散程度[2,16]。

厂商由于工艺选择和材料本身均匀度的区别[29]，加之渗入杂质与制造过程随机性因素[7]的干扰，使超级电容器电极孔隙率、隔膜厚度、电解液浓度各不相同，造成电荷存储能力、内部阻抗及自放电速率等产品初始参数不完全一致，劣化模块性能的同时甚至可能引发模块的早期失效[14,24]。

此外，超级电容器一致性同样对其装配方式与连接拓扑等[23,29]设计考量敏感。

1.3.3 应力承受
用户实际使用中储能模块各单体工况、自放电程度、散热条件、充放电管理的差异及测量随机性可能加剧超级电容器单体不一致程度，其中电压、温度对不一致性影响较大[30-31]，具体叙述如下：1）电压。

低容值单体将承受高电压应力，触发氧化还原反应，并分解电解液[32-33]，分解产物势必降低多孔电极可用接触面积、阻塞隔膜、增加壳体内部压力[22]，表现为电荷转移电阻与电解液电阻
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上升与超级电容器容值减少[33]，从而加速其性能劣化；而过放电可能使电容反极工作，析出的电解质将形成刺状树突[6,32]，造成超级电容器内部损坏甚至发生短路，同样加速不一致扩大。

2）温度。

充放电循环产生的热量会引起储能模块内部温度梯度分布，使各单体承受不同热应力。

长时间高温工作将导致热点处的超级电容器因反应物化学活性增强加速电化学进程[7]，进而劣化全模块一致程度。

温度影响甚至改变自放电速率[20]与电压均衡程度[21]，因为模块四周单体一般散热较好，造成中心单体往高温、高电压偏移的趋势[27]。

影响单体温度的因素还包括额定电流、循环持续时间、环境温度、结构布局与系统管理等。

1.3.4 系统管理
即使储能器件出厂时已经过严格的筛选配组，但系统管理缺陷仍可能引起超级电容器单体性能在使用过程中劣化速率不一致[12]。

与蓄电池储能管理相比，超级电容器储能管理系统存在以下问题：1）大部分已商业化的超级电容器储能管理系统出于成本、体积等多种原因考虑，仅搭配简单过压保护，删减包括电流电压采集、剩余能量估计在内的基本功能，因而无法实时监测超级电容器参数，更不能抑制充放电过程出现的电气特性不一致情况；2）众多在研超级电容器管理系统的工作重心聚焦主动均衡[22-23]，旨在解决被动均衡的高损耗低效率问题，但这不足以改善电热应力差异引发的超级电容器老化速率不一致情况。

应该注意的是，为消除不一致性问题引入的均衡电路还可能因为电感耦合程度差异[3]、二极管压降不同[8]、多绕组线圈匝数不定[9]、管理芯片取流多寡[10]等原因导致不一致产生。

1.3.5 维护保养
厂商对超级电容器单体循环寿命可达50万次与无需维护的描述[34]，使产品投入大规模储能应用后普遍缺乏必要保养，造成超级电容器老化，因同时承受不一致性、温度、电压等多因素共同作用，储能性能经数月使用即显著下降[14]；其次，由于超级电容器相对蓄电池拥有更高自放电速率的劣势，使长期处于静置状态、特别是存在最低电压限值的混合型超级电容器，必须参照蓄电池维护方式，定时完成满充放循环，并检测其健康状态以确保满足工作需求。

另一方面，若考虑替换已触发寿命终结判据的单体，则应该“以旧换旧”避免超级电容器特性差异反而增加的可能。

2 超级电容器不一致影响分析与评价参数
2.1超级电容器特征参数与不一致影响分析
2.1.1 等效串联电阻
作为材料与工艺连接区别的表现，ESR差异缩小工作电压范围，约束最大充放电电流[17,22]，因为高内阻会产生更大电压瞬时跳变，使模块过早切断充放电电流；尤其在大电流工况，ESR将产生可观的内部损耗，削减本不多的超级电容器可用能量存储；同时降低模块充放电效率，造成模块内局部热点，进一步劣化单体特性[7,12]。

若超级电容器并联使用，则ESR偏差还将改变并联支路初始电流分配，引起电压跳变区别，且并联数量越多，不一致性影响越大[27,35]。

2.1.2 等效电容
电容值决定能量存储，容量差异具体表现在充放电时间、可用放电能量及电流平衡程度等方面，且受循环次数影响。

其中，模块充电时间主要受制于容值最小单体，导致相同时间内各单体荷电状态与放电深度不同，并联支路的电流不平衡程度增加，总体可用放电能量锐减等现象，而不能发挥储能模块全部性能；另一方面，充放电末期的电压离散性随循环次数而增大[6,12]，老化较严重的低容值超级电容器将具备较大工作电压区间[13,36]，但可用能量却小于高容值单体，从而形成正反馈。

两者结果上均降低储能模块利用率，并加速超级电容器老化，使其提前失效。

考虑到大规模储能场合高可靠性的要求，则必须增加设计冗余[29]，造成储能系统体积、重量和成本呈几何倍数增长。

2.1.3 等效并联电阻
等效并联电阻(equivalent parallel resistance，EPR)特性与隔膜厚度、电解液杂质、电势梯度、多孔电极或集流体毛刺等因素有关[31,37]，超级电容器较高的自放电率将导致其可用能量持续损耗，很大程度决定低占空比工作或长时静置应用的单体电压分布情况。

除了降低电压等级外，EPR差异将使并联使用的单体相互充放电，改变各支路运行状态，极易造成系统不稳定[18]。

一些学者尝试采用全模块过充方式[36]弥补单体自放电损耗，这固然有一定能量抵偿作用，但是以降低电化学稳定性并减少循环寿命为代价，因此这种方法并不可取。

2.2超级电容器不一致性评价参数
现行标准对超级电容器一致程度的约束条件仅限特征参数中的ESR与等效电容，但储能器件不
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一致性的实际影响如上文所述涉及具体使用过程，所以应结合特征参数、偏置电压等级、初始荷电状态等因素，在某特定应用工况场合，即工作温度范围、工作电压区间、电流倍率等条件确定的情况下，对包括但不限于如下参数进行综合评判考虑：
1）电压跳变。

指电流激励改变时的电压响应变化幅值，一般测量电压下降沿。

根据标准不同分延时测量[28,38]和反向延长线交点测量[39-40]两种，其中由于前者较简便，因此商用[41-43]更倾向于延时检测方法；
2）充放电时间。

以充电为例，指模块完成全工作电压范围满充所需时间，受限于电压跳变与单体电压上升速率。

分为恒流充电[39-40]、恒压充电与恒功率充电[38]3种，一般使用恒流充电计算时间；
3）电压保持能力。

指根据标准或厂商推荐步骤完成充电后的长时静置期间电压变化情况，与单体时间常数(τ=EPR ×C )[42]有关，一般使用室温下 72
h 电压跌落
[28,40]
表征电压保持能力； 4）电流平衡程度。

指储能器件并联使用时两支路间的稳态电流偏差，与各支路等效容值有关，可进一步使用离差平方和[18,44]分析并联不一致性；
5）充放电效率。

指循环起止荷电状态一致前提下，超级电容器实际释放能量与其充电能量的百分比，其需通过单体充放电实现测量以规避模块均衡或其他单体影响，但在确定储能模块尺寸时必须慎重考虑本参数以完善模块热管理设计[29,34]；
6）可用放电能量。

指工作电压范围内根据输出需求所能释放的能量，与电流倍率、充放电效率有关，是储能系统续航时间的基础。

未选择容值作评判参数是因为具体应用更关注可用能量[14,37]
，但
最小总容值支路的最小单体容值将决定全模块的
可用能量；
7）电压曲线偏离程度。

指单体间接受相同激励产生的电压响应偏差情况，可使用源于数理统计的残差平方和(residual sum of squares ，RSS)[15]或相
关系数R
2[44]
衡量一定电压范围内的单体不一致性
程度，此处以RSS 说明，其计算如式(1)所示。

2
a a
b b 1
RSS {[()(0)][()(0)]}n
t U t U U t U ==−−−∑ (1)
式中：U a (t )、U b (t )分别为两节受试单体t 时刻的电压；U a (0)、U b (0)分别为受试单体初始电压；n 为采样点总数。

RSS 表示不一致性的程度，RSS 越小则说明所选两节单体一致程度较高。

值得强调的是应
比较相同激励的单体间RSS ，不同激励互相比较没有意义。

综上，超级电容器特征参数与其不一致性评价参数的关系可总结如图1所示，上述参数能综合准确判断超级电容器单体不一致性情况，其中前4项电流电压相关值可在特性测试中直接测量得到；而特征参数以及后3项事关能量、效率的不一致性评价参数，则需经过进一步计算或辨识求得。

图1 特征参数与不一致性评价参数关系 Fig. 1 Diagram of relationship between feature parameters and nonuniformity assessment criteria
实际应用偏重选择一致性较优的单体是为了充分发挥模块所有单体性能，当不一致性评价参数明显劣化，即说明模块中某单体特性出现严重离散问题，因此无论其是否触发寿命判据[28,38]，都应立即停止使用，以避免系统安全隐患。

3 超级电容器不一致性试验验证
3.1 试验描述
基于大规模储能应用与国内外测试标准，完成相应的恒流充电试验、自放电试验与伪随机放电试验，以验证超级电容器的不一致性，并说明单体特性差异将影响储能系统工作性能。

根据特性测试需求，使用高低温控箱、PXI 数据采集卡、双向DC/DC 变换器与可编程电子负载等设备构建试验平台。

试验对象选择国内某厂商生产的混合型水系超级电容器模块，其单体允许工作电压区间为0.9~1.5 V 。

受试温度选择20℃，且在任一测试开始前将储能模块静置于温控箱受试温度超过12 h ，确保所有受试单体达到温度稳态[14]。

其中，同一老化阶段试验对比全新单体的充电与自放电工况波形差异，模块由24节单体串联组成；不同老化阶段试验则对比另一模块中各超级电容器单体在经过2年正常使用前后电路模型参数的区别，该模块由7节单体串联组成。

2866 中 国 电 机 工 程 学 报 第35卷
需注意的是，模块内各单体循环始末的荷电状态受特性最差单体约束而不尽相同，因此没有比较充放电效率的意义；由于模块中受试单体受同一开关控制且全部串联，所以充放电时间保持一致且电流没有相互差异，即不存在充放电时间或是电流平衡程度方面的不一致。

此外，上述测试中，为了更好地观察受试模块内单体实际电压变化趋势，而去除了厂商配套的均衡装置。

3.2 同一老化阶段
3.2.1 充放电循环工况
本文遵循标准
[38-39]
规定，使用5C 恒定倍率电
流作为超级电容器激励，电流值计算公式为
01
505 3 600
U U I C −=⋅
(2) 式中：C 0为受试超级电容器标称容值；U 0、U 1分别表示受试超级电容器的额定满充电压与最低工作电压。

据此可计算得到5C 充电电流I 5为66
A 。

试验以66
A 电流对超级电容器模块进行满工
作电压区间充电，采样周期为1
s ，其中3节超级电容器单体充电电压、电流波形如图2所示。

t /s
I /A
1.5
1.3 1.1 0.9
U /V
图2 66
A 恒流充电电流、电压波形图 Fig. 2 Waveform of current and voltage during
66
A constant current charge
图2中单体初始荷电状态略有不同，从高到低的顺序为单体3、2、1，两两相差6
mV ，充电时间受电压最高单体3达到满充限制而保持一致；充电结束时三者电压跳变依次为36、34 mV 与38 mV ，但电压顺序从高到低变为3、1、2，且单体1与3的电压基本相同。

考虑到电压跳变近似，说明单体1容值小于其他两节单体，因为低容值超级电容器电压变化较快，其相对而言续航时间更短且限制模块其余单体的储能能力。

单体间两两RSS 结果如表1所示，从表1可知单体2、3的充放电一致程度更好。

本测试选择串联模块5 C 恒流充电后静置10 s
表1 单体间电压曲线的RSS 比较 Tab. 1 RSS Comparison between optional
two supercapacitor under test
RSS
对比单体选择
充电工况 自放电工况 1,2 0.081 3 0.009 4 2,3 0.008 9 0.015 0 3,1
0.043 1
0.001 6
的电压[39]与最低允许工作电压0.9 V 作为可用电压范围，并基于5C 倍率的单体实际容值计算各自放电能量，由此得到24节单体总可用放电能量为
265.075 W ⋅h ，其仅占各单体全工作电压范围最大放电能量的87.30%，考虑到这是寿命初始阶段的比率，易知随单体老化、不一致程度增加，模块可用放电能量还将进一步减小。

3.2.2 自放电工况
自放电测试测量储能器件经过一定时间充电后，因空载损耗引起的电压跌落情况，旨在衡量超级电容器长时间存储电荷的能力，其受EPR 特性确定的漏电流影响[37]。

参照标准[38-39]使用5C 恒流满充至超级电容器额定电压后转恒压保持30 min ，之后断开电源，记录单体电压72 h 的变化情况，如图3所示。

虽然3节单体电压保持同时符合标准要求，但单体2的电压保持能力明显优于另两节单体；然而从离散性角度分析，单体1、3在自放电方面的一致程度更好，更适合统一组合使用，表1所示结果同样验证了该结论。

0 24
48 72
t /h
1.5
1.4
1.3
单体2
单体3
单体1
U /V
图3 72
h 自放电电压波形图
Fig. 3 Waveform of voltage during 72 h self-discharge
3.3 不同老化阶段
本节基于相同伪随机放电波形[14]，通过差分进化算法分别求解两年使用前后的受试模块中各超级电容器单体的等效串联电阻与容值数据，其变化趋势如图4所示。

由图4可知，单体性能发生了一定劣化，且参数离散程度显著增加，离散程度如 表2所示，由此说明不一致性会随老化而不断劣化。

第11期 顾帅等：超级电容器不一致性研究现状及展望 2867
E SR /m Ω
C /(104 F )
7.0
6.6 5.4
6.2 5.8
图4 老化前后单体参数变化图 Fig. 4 Diagram of feature parameters before
and after ageing
表2 老化前后单体最大差异程度 Tab. 2 Comparison between maximum feature parameters difference before and after ageing
老化阶段
C /F ESR/m Ω
老化前 6 197.448 0.181 老化后 11 347.530 0.601
即使前期一致性保持较好的单体，经历一段老化时间后其不一致程度将逐渐扩大。

4 讨论与展望
通过对超级电容器不一致性成因与影响因素研究的分析可知，单体特性差异与参数离散化分布牵涉生产、使用、管理、维护在内的储能器件全生命周期，其影响因素包含工作电压电流等级、特征参数、续航时间、可用放电能量、循环寿命等众多具体应用关注的性能指标，所以管理约束不一致性对大规模储能系统的高效安全可靠使用至关重要。

尽管国内外学者针对不一致性问题开展了大量工作并提出一些有益的改善措施，但仍有如下相关问题还值得展开进一步探索：
1）超级电容器国家标准的完善。

国内外现行的超级电容器标准颁布实施已近
10年，超级电容器在体系、结构、应用等方面已发生明显变化，加之现有标准未完善评价参数，使特性迥异的不同款电容使用同一标准约束，一定程度上增大了单体离散性。

故亟需重新修订更新相关标准，明确针对新能源汽车、智能电网、轨道交通、电动工具等具体应用场合的模块配比规范、评价指标与相应失效判据，缩小容许误差范围，这有利于从源头遏制超级电容器不一致性，并有效延长储能模块的使用寿命。

2）超级电容器基础课题的深入研究。

深入研究决定超级电容器基本电气性能的电
化学材料与生产工艺等储能技术基础课题对系统不一致性的控制很有帮助。

如在系统总电压不变的前提下，随着储能器件电化学窗口与电极反应窗口的不断扩展，单体电压的提高在配比阶段即可削减串联节数，减少使用前模块内部不一致概率；再以单体装配为例，过盈连接相对传统螺栓固定方式[36]的接触电阻更易受控，基本消除因系统振动引起连接松动导致ESR 差异陡增情况的发生，降低使用中不一致产生的可能。

3）超级电容器储能管理系统理念的革新。

传统储能管理是孤立系统，受限于硬件能力和成本预算等因素，其无法满足全面管理要求，有关储能关键参数的估算精度也不尽人意。

伴随移动通信、云计算等新兴技术发展，智能终端型管理系统将成为未来超级电容器管理系统的发展方向。

下一代储能管理系统有望引入远程监控与调度理念，用户端仅需完成单体信号精确采集与保护功能，云终端则统一处理通过无线传输上载的大量数据，并准确及时反馈剩余能量、故障诊断、不一致性等健康状态信息，帮助用户实时掌握储能系统工作状况。

5 结论
1）产生超级电容器单体不一致性的原因包括标准限制尚未完善、厂商制造过程存在随机性、单体使用承受不均衡的外部应力、用户系统管理功能不够充分以及具体应用缺乏相应维护保养措施等。

2）单体一致性评价参数包括但不限于电压跳变、充放电时间、电压保持能力、电流平衡程度、充放电效率、可用放电时间、电压曲线偏离程度等，上述评价参数需基于具体应用工况，即工作温度范围、工作电压区间、充放电电流倍率、荷电状态与放电深度等条件确定情况下进行综合评判考虑。

3）单体不一致对储能系统电气与寿命性能产生巨大不利作用，如限制工作电压区间、降低充放电效率、减少可用能量、缩短储能续航时间并加速系统老化等，而且单体特征参数差异将随老化不断扩大。

所以管理约束不一致性对大规模储能系统的高效安全可靠使用至关重要。

4）超级电容器不一致性问题可针对国家标准更新调整、材料或生产工艺基础课题深入、储能管理理念革新等方面展开进一步研究探索。

参考文献
[1] 徐顺刚，王金平，许建平．一种延长电动汽车蓄电池寿。