随着世界资源短缺和环境恶化问题日益突出,各国的电网、工业、交通等产业正渐渐迈向低耗能、低排放和低污染。超级电容器（Super Capacitor,SC）作为新一代储能介质,具有循环次数多、充放电时间短、功率密度高、工作性能稳定、环境友好等诸多优点,十分适合用于高频次、大电流快速充放电及能量缓冲再利用等诸多场合。然而在实际使用过程中,超级电容随着充放电循环次数的增多,超级电容模组内各单体超容性能差异将逐渐增大,而导致模组整体性能下降、寿命降低、引起安全隐患等诸多问题。超级电容管理系统（Capacitor Management System,CMS）的主要作用是对超级电容器各项电压、电流、温度及荷电状态（State of Charge,SOC）等数据进行监测,并实时监控各个超级电容器单元的运行状态,从而实现对超级电容的管理、控制与保护,提高超级电容的使用寿命,维持其稳定性,增强其可靠性。本文对超级电容管理系统的拓扑结构、硬件设计及软件设计进行了深入研究,相关工作如下:首先,介绍了超级电容管理系统的研究背景与研究现状,对国内不同厂家研发的超级电容管理系统进行了详细调研,并对比了超级电容管理系统的电压均衡拓扑、SOC估算策略及热管理方案。其次,分析了超级电容管理系统的实际应用需求,在结合经济性、实用性及可行性的基础上,详细阐述了超级电容管理系统的总体设计,提出了一种采用电源管理专用芯片的集中式结构超级电容管理系统。管理系统采用意法半导体公司的STM32F767ZIT6作为控制核心,结合亚德诺公司的LTC6813,进行硬件和软件设计。硬件电路设计包括两个模块:控制模块与采样均衡模块。采样均衡模块的主要作用是对超级电容的各项基本数据进行采样,并将信息上传至控制模块,所设计的硬件电路主要有:电压采样电路、温度采样电路、电压均衡电路等。控制模块的主要作用是对各项数据进行汇总处理,并实时判断超级电容的运行状态,从而对其进行控制或保护,所设计的硬件电路主要包括:CAN通讯电路、隔离型SPI通讯电路、继电器输出电路、数字信号输入电路、总电压采样电路等。软件设计主要在硬件电路的基础上,对超级电容管理系统的各项具体功能进行实现,所设计的软件程序主要包括:电压均衡控制程序、SOC估算程序、数据采样程序、故障报警程序、隔离型SPI通讯程序、上位机监控界面及程序、CAN通讯协议制定及程序等。最后,搭建了超级电容管理系统实验测试平台,对管理系统的CAN通讯信号、隔离型SPI通讯信号进行调试,并测试了管理系统的电压、温度采样精度、均衡控制效果,验证本文所设计的超级电容管理系统的可靠性。