燃料电池电动汽车凭借其高效率、零排放、无污染等优点,已经成为最具发展前景的新能源汽车之一。但是燃料电池动态响应较慢,无法满足车辆在加速和起动过程中负载需求。以燃料电池、锂电池和超级电容组成的复合电源系统很好的结合三能量源的各自优势,成为了当前复合电源电动汽车研究的主要方向。本文主要以延长燃料电池使用寿命和降低氢气消耗等为目的,对复合电源电动汽车的功率分配问题进行了研究。主要工作包括:首先,对复合电源电动汽车工作模式进行划分,设计了基于分层切换的功率分配策略。上层控制策略以负载需求和锂电池荷电状态(state of charge,SOC)为依据确定燃料电池和辅助能量源的功率分配比,以确保燃料电池工作在高效率区间和维持锂电池SOC均衡;下层控制策略以辅助能量源需求功率、锂电池和超级电容SOC为依据确定锂电池和超级电容之间的功率分配比,以确保锂电池和超级电容充放电过程的安全。其次,考虑到分层切换控制策略存在燃料电池功率波动剧烈和辅助能量源SOC无法自适应调整等不足,设计了基于自适应频率分离的功率分配策略。通过自适应低通滤波器和小波变换将需求功率分为了三个频率段(高频、中频、和低频),超级电容承担需求功率的高频部分以充分发挥其作为峰值功率器件的优势,燃料电池作为主要能量源承担需求功率的低频部分,锂电池承担中频部分为燃料电池提供功率补偿以降低燃料电池功率波动和氢气消耗。然后,针对频率分离控制策略中模糊控制器的设计依赖大量的人工经验而无法实现最优控制的问题,充分考虑燃料电池功率波动、整车氢气消耗、锂电池和超级电容SOC维持等问题建立多目标成本函数,并利用遗传算法对两个模糊控制器的隶属度函数进行离线优化,实现其模糊划分点的自动寻优,确定三个能量源的最优功率分配比。最后,利用MATLAB/Simulink软件和复合电源电动汽车控制实验平台分别对所设计功率分配策略进行了仿真和实验验证。结果表明,在优化后的自适应频率分离控制策略下作用下,燃料电池的功率波动被限制在250W/s以内,有效的延长了燃料电池使用寿命,同时氢气消耗较优化前节省了4.72%以上,有效提高了整车经济性。