电动车已经成为解决环境污染和能源短缺最具市场的车型。许多国家和政府部门、汽车公司和零部件厂商都投入巨资进行电动车的研究开发以及关键技术研究。现今,还没有一种兼具高比能量、高比功率、长循环使用寿命、价格低廉并具有使用安全性和无污染等优点的动力电池。 超级电容是一种新生电源,具有高比功率、充电迅速、效率和使用循环次数高,短时间内放电能量高的优点。超级电容器与高比能量燃料电池复合电源系统被认为是解决电动车驱动的最佳方案。 本文研究内容作为研究电动车电源技术的初步探索,首先分析蓄电池和超级电容的特性,以及目前的产业化现状,研究与单一蓄电池相比,复合电源系统在充放电性能方面的优势。设计了由超级电容器组及燃料电池组构成的复合电源结构和控制策略。主要介绍使用超级电容作为辅助电源时的辅助电源系统。然后进行辅助电源控制系统设计,使用状态空间平均法对所设计的双向非隔离DC-DC变换器建模,分析了双向DC-DC变换器各状态下的性能,并对该变换器的硬件拓扑结构进行了仿真并根据获取的数学模型设计了两电平双向DC-DC变换器的PID控制器,仿真验证控制性能良好。针对设计的双向非隔离DC-DC变换器高频电磁干扰问题对该硬件拓扑进行了多电平的拓展,设计了三电平非隔离双向DC-DC变换器,给出了三电平非隔离双向DC-DC变换器外特性关系并对该拓扑结构进行了仿真,仿真结果验证该拓扑达到了降低变换器电磁干扰及降低功率器件电压应力的目的。最后根据选定车型参数,对复合电源系统中各部分器件选型,给出定量的计算方法,为电动车制造实验做出了理论准备。