续驶里程不足、电池使用寿命短等问题制约着电动汽车发展,超级电容具有大功率密度、充放电快等特点,将其与动力电池组合成复合电源作为车载储能装置,可以改善电池使用环境,提高电动汽车能量利用率。针对蓄电池—超级电容构成的复合电源,提出无源串联式拓扑结构,基于该结构设计了电动汽车再生制动系统,对再生制动过程中的电流控制进行研究。进行复合电源驱动试验,将回收能量应用于汽车行驶,分析串联式复合电源的驱动效能。主要工作如下:阐述了复合电源电动汽车系统构件,对比常用复合电源拓扑结构并提出无源串联式结构。依据主电路电流流向划分了系统的4个工作模式:无再生制动减速模式、正常再生制动模式、复合电源驱动模式和蓄电池单独驱动模式。在此基础上,提出了串联式复合电源系统控制逻辑。建立再生制动系统模型,提出了再生制动过程电流控制策略。基于固定占空比的控制方式简单,可以粗略地区分不同再生制动强度,但过程中制动电流随车速下降。基于超级电容端电压的恒电流控制可以根据车速和电容端电压变化改变占空比,从而维持制动电流恒定。在MATLAB/Simulink平台上对再生制动过程进行仿真,验证了两种控制策略的可行性。分析了控制系统功能要求,基于Atmega16设计了控制器硬件系统,软件系统和上位机程序并进行整车试验。通过30%、60%和100%固定占空比试验分析系统的再生制动效果,在初始制动车速30 km/h,初始超级电容电压10 V状态下,系统回收效率最大可达51.2%。在此基础上进行了50 A和70 A恒电流控制试验,在有效再生制动区间内,输出占空比不断提高维持了电流稳定,试验结果符合仿真,验证了恒电流控制策略的有效性。搭建台架进行串联式复合电源驱动试验。加速试验表明,串联式复合电源能够有效地将电容能量用于驱动,减少车辆加速时间,提升最高车速。ECE城市工况试验表明,串联式复合电源系统每公里可以为电池节能41.2 kJ,续驶里程贡献率达13.7%。研究表明:串联式复合电源系统结构简单,体积小,控制策略不复杂。在再生制动过程中能量全都回收至超级电容,改善了电池工作条件,使再生制动过程不受电池SOC限制;在驱动过程中,超级电容能量可以很快消耗,提升电池效率。将串联式复合电源系统应用于电动汽车,可以得到较理想的回收效率、提高续驶里程。