纯电动汽车储能系统大多采用锂离子电池,面对城市交通中的频繁启停加速,难以满足瞬时的高功率需求,另外刹车制动产生能量耗散降低了能量利用率,影响了电动汽车的续驶里程。同时,高功率大电流易引起电池发热,对电池寿命和车辆安全产生不利影响。在储能装置中,超级电容器属于功率型储能器件,具有可快速高功率大电流充放电的特性,由超级电容和锂离子电池组成的混合储能电源能较好解决单一锂离子电池工作时存在的弊端,已成为电动汽车的热点研究方向之一。本文从混合储能功率分配和再生制动能量回收两方面出发,以提高能量利用效率为目的,围绕混合储能电动汽车能量的高效利用,具体工作内容如下:第一,概述了电动汽车的研究背景和意义,混合储能技术和国内外的研究现状。针对纯电动汽车混合储能控制管理现存的问题分析后,结合混合储能系统能量流动拓扑图,确定本文拟解决关键问题。第二,通过实验获取锂离子电池和超级电容的主要特性数据,归纳分析了当前的几种主要拓扑结构,对比确定了本文混合储能设备的连接方式,最后对组件参数匹配的角度考虑,建立了储能设计的的约束条件和目标函数。第三,针对混合储能系统输出功率实时分配问题,为提高策略控制精度和能量效率,本文设计了一种基于参数改进的模糊控制策略。根据混合储能单元实时荷电状态建立动态功率模型,以各储能装置实时最大允许充放电功率和系统需求功率为输入参数,制定更为精确的模糊控制规则,实现混合储能控制功率分配。实验结果表明,采用参数改进后的模糊控制系统满足系统功率工作稳定,单位时间内锂离子电池电流幅值平均降低了5%,提升了超级电容的工作效率,有助于延长锂离子电池寿命。第四,对电动汽车再生制动能量回收,为了提高能量利用率,本文设计了一种基于改进非线性模型预测控制的管理策略,在保证制动稳定性的同时最大程度的能量回收。建立车辆的纵向动态模型,对再生制动原理和机械制特性进行分析,采用非线性模型预测控制系统,同时在滚动优化部分引入粒子群算法求解预测控制律,实现全局优化。最后在实验仿真阶段,改进前后的控制策略进行数据对比,仿真结果表明,粒子群算法有助于提高非线性模型预测的控制能力,能量回收效率提升了10%左右。