汽车作为交通运输过程中最主要的一种运载工具,已经问世130多年。到目前为止,化石能源仍然是传统燃油汽车的主要能量来源。随着全球汽车数量的不断增长,每年都会消耗大量化石能源,加剧了环境污染、能源危机等社会问题。为了缓解这些问题,新能源汽车的发展受到了广泛的重视。燃料电池汽车作为新能源汽车的一个重要组成部分,对化石能源的依赖性小,因此拥有广阔的发展前景。为了实现良好的调速性能,车载直流母线的电压等级一般较高,因此需要具有宽增益特性的升压直流变换器作为燃料电池与直流母线的功率接口。作为车载能量源,燃料电池的输出电压会随着输出电流的增大而急剧降低,并且难以在负载功率突变的情况下进行快速的功率响应。因此需要超级电容接口具有宽增益特性的双向直流变换器进行功率协同运行控制,快速对负载功率缺额进行响应。因此,本文首先提出一种燃料电池侧开关电容结构的宽增益升压直流变换器拓扑,可以在实现宽电压增益范围的同时,维持较低的功率器件电压应力,同时输入和输出共地。文中阐述了该变换器拓扑的理论分析,数学建模等研究内容,并设计了该变换器的电压电流闭环控制策略,进行了样机实验研究;此外,本文提出一种超级电容侧低电流纹波耦合电感型双向直流变换器拓扑,实现宽电压增益、低电压应力、输入输出共地的优势外,有效降低了高低压侧电流纹波。文中阐述了变换器拓扑的理论分析,并设计了该变换器的双向的电流闭环控制策略,进行了样机实验研究;最后,基于实验室所搭建的复合能量源系统平台,本文详细阐述了上述两种直流变换器的功率协同运行控制策略,通过仿真和实验验证了协同运行控制策略的可行性与有效性。