与传统的蓄电池不同，超级电容器的工作过程是一个物理过程，没有发生化学变化，因此，其老化速度较慢，且无记忆效应。在充电过程中，超级电容器的端电压随内部电荷的增多而呈近似线性升高。尽管超级电容器的充电电流范围比较宽，可进行大电流充电，但其一般存在最佳工作电压，当充电过程中端电压超过此电压则易引起过充而造成不可逆的损害。因此，为了避免电压过充，可根据不同的应用场合选择合适的充电方式，目前常用的充电方式主要包括以下几种：
1）恒流充电
恒流充电是指在充电过程中充电电流保持恒定，是超级电容器常用的充电方式。可采用大电流对超级电容器进行快速充电，充电过程中端电压会快速上升，但存在电压过充导致超级电容器损坏的风险，因此，一般在充电后期采用恒压充电。
2）恒压充电
充电过程中充电电压保持恒定的充电方式，称为恒压充电，多用来与恒流充电方式配合对超级电容器进行浮充电。恒压充电的特点是随着超级电容器荷电状态的变化自动调整充电电流，以避免大电流充电或过充电对超级电容器的损害。
3）脉冲充电
在充电过程中间断性地对超级电容器进行脉冲充电。在能量回收系统等需要快速充放电的应用场合，脉冲充电能够充分发挥超级电容器高功率密度的优势。
4）组合充电
组合充电主要是指将恒流充电、恒压充电、脉冲充电、恒功率充电等几种充电方式进行组合应用。例如，在充电前期选用恒流充电方式而在充电后期采用恒压充电方式进行浮充。
由于等效串联电阻的存在，超级电容器在充电过程中必然会有能量的损耗，从而影响到超级电容器储能系统的充电效率。假设采用恒流方式对超级电容器进行充电，设超级电容器电容值为C，恒流充电电流为Is，等效串联电阻为Rs，超级电容器的初始电压为0，额定电压为UN，充电时间为t，由理论推导可得：
超级电容器充电过程中，充电电流在串联等效电阻Rs上产生的能量损耗为
而充电电流与时间的关系可表示为(www.xing528.com)
将式（3−11）代入式（3−10），化简可得等效串联内阻消耗能量Ws与充电电流Is的关系为
当超级电容器充电达到额定电压时所储存的能量为
由能量守恒定律可得充电过程所需要外部提供的总能量为
从而可以得到超级电容器的充电效率为
式（3−11）给出了超级电容器充电电流与充电时间的关系，现采用参数为100 F/2.5 V，Rs=0.3 mΩ，初始电压为2.5 V的超级电容器，采用恒定电流对其进行充电，可以绘制出充电电流与充电时间的关系曲线，如图3−6所示。
由图3−6可以看出，超级电容器恒流充电过程中，充电电流越大，超级电容器充电达到额定电压的时间越短；但当充电电流增大到一定程度后，充电时间随充电电流的增大变化趋于缓慢；在增大充电电流的同时，超级电容器的等效内阻消耗的能量也会增大，所以在对充电时间要求不高的工作场合，充电电流不宜过大。
图3−6 充电电流与充电时间的关系曲线
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