假如超級(jí)電容的能量密度不能有大幅度的提高，單獨(dú)在電動(dòng)汽車上使用比較困難。即使是空間相對(duì)寬裕的大巴車，應(yīng)用起來(lái)，也比較繁瑣。曾經(jīng)有純超級(jí)電容電動(dòng)大巴在實(shí)際中運(yùn)營(yíng)，它的姿勢(shì)是這樣的：只依靠乘客上下車的時(shí)間充電是不夠的，所以要乘客等待充電；前方有車輛擋住了充電位置，必須等待，泊車在特定位置方可充電；站點(diǎn)必須密集，最好不要超過2-3km間距。一站一充的供電方式，在實(shí)際應(yīng)用中要解決非常多的困難。相對(duì)而言，將超級(jí)電容與能量密度高的電源結(jié)合使用，各取所長(zhǎng)，則顯得更為實(shí)用。以鋰離子電池與超級(jí)電容配合使用為例。

電動(dòng)汽車復(fù)合電源的優(yōu)點(diǎn)

復(fù)合電源采用超級(jí)電容器和動(dòng)力鋰離子電池電池儲(chǔ)能裝置相結(jié)合，重要考慮到以下幾點(diǎn)：

1)聯(lián)合使用動(dòng)力鋰離子電池和超級(jí)電容的目的在于，解決單一儲(chǔ)能裝置比功率和比能量的不足；

2)可以最大限度的減少蓄電池大電流充放電的頻率，從而減少蓄電池的發(fā)熱和能量損失，使蓄電池的工作條件得到改善，效率得以提高；

3)復(fù)合電源系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮超級(jí)電容器高速率快速充放電、高比功率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)超級(jí)電容能夠快速吸收瞬時(shí)大功率制動(dòng)能量，提高整車系統(tǒng)的能量利用率；

4)當(dāng)要相同的功率和能量時(shí)，復(fù)合電源系統(tǒng)的費(fèi)用、體積和重量遠(yuǎn)優(yōu)于單一電源。

1復(fù)合電源的一般拓?fù)湫问?/p>

目前，超級(jí)電容和蓄電池復(fù)合電源電動(dòng)汽車重要采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，蓄電池和超級(jí)電容

器連接的位置不同，相應(yīng)的控制策略也不同。復(fù)合電源的連接方式重要分為以下四種，

第一種并聯(lián)方式，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，所需器件數(shù)目最少，但由于沒有雙向DC/DC變換器，超級(jí)電容和蓄電池在任何時(shí)候都具有相同的電壓。此時(shí)功率大小的分配重要取決于各電源的內(nèi)阻大小，直流母線側(cè)電壓變化范圍受蓄電池端電壓所限，超級(jí)電容器只能在蓄電池電壓發(fā)生快速變化時(shí)輸出和吸收波動(dòng)的功率，因而此種方式限制了超級(jí)電容的大功率充放電能力，未能充分發(fā)揮超級(jí)電容與負(fù)載匹配的優(yōu)勢(shì)。

第二種并聯(lián)方式中，蓄電池和負(fù)載直接相連，超級(jí)電容器通過雙向DC/DC變換器與負(fù)載相連。這種結(jié)構(gòu)形式，蓄電池連接的直流母線電壓在系統(tǒng)充放電過程中變化相對(duì)較小，且蓄電池基本工作在恒流方式，蓄電池的充放電電流得以優(yōu)化。

第三種并聯(lián)方式下，蓄電池經(jīng)過雙向DC/DC變換器與負(fù)載連接，可以優(yōu)化蓄電池的輸入輸出特性；超級(jí)電容器則直接與負(fù)載相連，此時(shí)超級(jí)電容可以很快地供應(yīng)電動(dòng)公交車啟動(dòng)/加速時(shí)的功率輸出和減速剎車時(shí)的制動(dòng)能量回收。但由于超級(jí)電容器端電壓隨充放電過程指數(shù)形式變化，特別關(guān)于小容量的超級(jí)電容器，很難充分發(fā)揮超級(jí)電容瞬時(shí)大功率充放電的特點(diǎn)。

第四種并聯(lián)方式下，超級(jí)電容器和蓄電池均通過雙向DC/DC變換器與負(fù)載相連，此時(shí)電壓調(diào)控范圍大，靈活性很高，但由于采用了兩個(gè)DC/DC變換器，整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度和控制的難度新增，降低了系統(tǒng)的效率，系統(tǒng)的成本也相應(yīng)新增。

2雙向DCDC

在復(fù)合電源系統(tǒng)中使用的雙向DC/DC變換器，要實(shí)現(xiàn)下列功能：

1)穩(wěn)定電壓。通過DC/DC變換器將直流母線的電壓穩(wěn)定到系統(tǒng)所需的合適電壓；

2)傳遞功率。通過雙向DC/DC變換器，調(diào)節(jié)各電源的輸出功率，以滿足系統(tǒng)對(duì)能量和功率的需求；

3)高效率。功率變換器要有較高的轉(zhuǎn)換效率，盡可能減小自身的能量損耗；

4)較快的響應(yīng)速度。關(guān)于只有超級(jí)電容回路串聯(lián)DCDC的情形，當(dāng)電池直接連接到直流母線上，直流母線出現(xiàn)瞬時(shí)大功率變化時(shí)，若變換器響應(yīng)速度跟不上，則超級(jí)電容器便不能及時(shí)平滑蓄電池輸出的峰值功率。此外，超級(jí)電容器需承擔(dān)瞬時(shí)的大電流充放電來(lái)保護(hù)蓄電池，因而同一支路的DC/DC變換器，要承擔(dān)大電流和瞬時(shí)電壓的變化；

5)為了提高電動(dòng)汽車的能量利用率，要將再生制動(dòng)的能量回收到超級(jí)電容器。因此，要求與超級(jí)電容器串聯(lián)的DC/DC變換器必須是電流雙向可逆的。

3復(fù)合電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮的重要問題

3.1如何確定超級(jí)電容與鋰離子電池的電量比例

先看車輛的需求，按照既定策略，從放電和制動(dòng)能量回收兩個(gè)過程考慮兩類電源數(shù)量的匹配。

比如，放電過程，首先依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)得來(lái)的系統(tǒng)輸出功率譜，體現(xiàn)最為常見的系統(tǒng)工作狀態(tài)和功率波動(dòng)幅值；然后計(jì)算系統(tǒng)功率平均值；最后確定超級(jí)電容和鋰離子電池組的工作機(jī)制，能量密度高的鋰離子電池，理想情況是負(fù)責(zé)供應(yīng)功率平均值以及平均值以下的電能；當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)尖峰時(shí)，超級(jí)電容用來(lái)填補(bǔ)峰值部分，盡量發(fā)揮其功率性能的優(yōu)勢(shì)。

相應(yīng)的，再生制動(dòng)過程，一般要求超級(jí)電容完全承擔(dān)其能量回收的責(zé)任。在單純使用蓄電池的系統(tǒng)中，蓄電池組要同時(shí)滿足下面幾個(gè)重要參數(shù)：額定電壓，工作電壓范圍，額定功率，峰值功率，最大回收電流以及總能量（總續(xù)航里程）。而在有超級(jí)電容參與的電源系統(tǒng)中，電池重要滿足電壓和總能量的要求。

因此，超級(jí)電容的數(shù)量應(yīng)該取放電要和能量回收要的最大值，電池的數(shù)量由車輛的電能消耗率和續(xù)航要求決定。

3.2如何考慮制動(dòng)能量回收功率

制動(dòng)回收功率的大小，直接影響到超級(jí)電容的配置數(shù)量，因此在復(fù)合電源系統(tǒng)中，對(duì)制動(dòng)能量回收的量要有更為準(zhǔn)確的估計(jì)。車輛的再生制動(dòng)能量，由車輛自身物理參數(shù)、制動(dòng)策略、車輛速度決定，并受到能量傳遞鏈條中各個(gè)因素的影響。

車輛整備質(zhì)量越大，車速越高，車輛具備的慣性越大，因而要的制動(dòng)力也就越大。但并不是全部的制動(dòng)力都由電機(jī)反轉(zhuǎn)供應(yīng)，重要是出于安全的考慮。使用混合制動(dòng)系統(tǒng)的純電動(dòng)公交車在制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)力與摩擦制動(dòng)力之間的比例決定了再生制動(dòng)所出現(xiàn)的功率，比例越大，再生制動(dòng)的功率越多，制動(dòng)器的摩擦損耗就越少，儲(chǔ)能系統(tǒng)回收的能量也就會(huì)越多，能量回收效率越高。

制動(dòng)能量的傳遞鏈條：制動(dòng)系統(tǒng)到電機(jī)再到電池。制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)車輛運(yùn)行情況，分配制動(dòng)力；電機(jī)將制動(dòng)力轉(zhuǎn)化成電能，反向輸送至儲(chǔ)能裝置，也就是超級(jí)電容；超級(jí)電容盡可能存儲(chǔ)最大比例的電能。過程中制動(dòng)力分配比例，電機(jī)發(fā)電效率，超級(jí)電容充電效率，都會(huì)對(duì)最終充入超級(jí)電容內(nèi)的電量出現(xiàn)影響。

3.3如何考慮超級(jí)電容成組排列方式

根據(jù)能量與功率約束條件確定了超級(jí)電容單體個(gè)數(shù)以及并數(shù)m和串?dāng)?shù)n值之后，重要從串并關(guān)系不同帶來(lái)的可靠性差異，和不同容量的單體電容的排布去考慮成組問題。

先串后并還是先并后串，也許從入行開始，我們?cè)缫呀?jīng)習(xí)慣了先并后串，因此這個(gè)問題已經(jīng)不再被當(dāng)做問題。有研究表面，串并順序?qū)Τ山M后模塊的可靠性會(huì)出現(xiàn)直接影響。直接上結(jié)論，我們常用的先并后串的結(jié)構(gòu)形式，相關(guān)于先串后并形式，具有更高的可靠性，并且串并數(shù)量越大，效果越明顯。

由于超級(jí)電容單體存在不可防止的容值偏差，在對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行排列組合時(shí)，最好先對(duì)超級(jí)電容的容值偏差進(jìn)行測(cè)定，關(guān)于容值偏差太大的單體舍棄不使用。容值偏差在允許范圍內(nèi)的單體，容值最小或是最大的幾個(gè)超級(jí)電容單體不能并聯(lián)在同一支路，可以根據(jù)容值偏差從小到大（或從大到小）的方式排列后進(jìn)行分組，再按容值升降相間的方式進(jìn)行超級(jí)電容陣列的排列。

基于對(duì)已了解路工況信息進(jìn)行分析，得出較為優(yōu)化的控制策略參數(shù)的是確定性控制策略，該策略最典型的是簡(jiǎn)單邏輯門限控制策略和含有濾波思想的邏輯門限控制策略，這兩種方法都是基于獲得行駛道路工況的平均功率，汽車在正常行駛過程中由蓄電池供應(yīng)平均功率，超級(jí)電容供應(yīng)尖峰或超出部分功率。

啟發(fā)式控制策略，基于反映基本原理的假設(shè)或公式，根據(jù)這些假設(shè)或公式推導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)值。這種控制方法的最大優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只要了解系統(tǒng)部件的一般信息（如電池和超級(jí)電容允許的最大充放電電流等），而不要預(yù)先了解行駛道路工況信息。啟發(fā)式控制方法最典型的就是釆用基于當(dāng)前車速的功率分配控制策略，公交車在該種車速下行駛的穩(wěn)態(tài)功率由電池供應(yīng)，由超級(jí)電容供應(yīng)瞬態(tài)功率。

非確定性控制策略，是基于隨機(jī)方法、模糊邏輯或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，實(shí)現(xiàn)公交車在行駛過程中，功率分配的實(shí)時(shí)優(yōu)化。雖然非確定性控制策略非常適用于解決難以用數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)的復(fù)雜優(yōu)化問題，但無(wú)法保證采用這種控制策略的公交車能適用每一種行駛工況。另外，這種方法實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，該控制策略最典型的就是采用模糊邏輯控制策略，將公交車要的功率和蓄電池與超級(jí)電容的荷電狀態(tài)模糊化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)需求功率的合理分配。非確定性控制策略的制定大多以確定性或是啟發(fā)性控制策略。

制動(dòng)能量回收策略，當(dāng)電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，這時(shí)超級(jí)電容荷電狀態(tài)SOC0.95時(shí)，那么電機(jī)所出現(xiàn)的功率將全部由超級(jí)電容回收。假如超級(jí)電容SOC>0.95，則通過制動(dòng)電阻把多余能量消耗掉。