城市化和机动化进程的加快推进了城市轨道交通的快速发展,地铁车辆对车载储能系统提出了更高的要求。论文依托“十二五”国家科技支撑计划课题“下一代地铁车辆技术研究及示范应用”,以下一代地铁车辆车载储能系统为研究对象,从设计需求分析、储能方式、储能元件性能、储能配置、系统电路、通讯架构等方面对储能系统的设计进行探讨,对储能系统能量管理策略展开研究,并通过模型仿真及系统实验对研究成果进行验证。作为储能系统设计的理论基础,论文首先结合列车负荷特性,对不同运行工况下储能系统的需求进行分析,将典型工况耦合后得到列车对储能系统的能量及最大功率需求。以成组重量为约束条件,分析了适用于下一代地铁车辆储能系统的储能方式及储能元件。其次,搭建测试平台,结合列车对储能系统的温度、能量及最大功率需求,设计并完成了针对单体和模组的性能测试实验,建立了较为完整的测试实验数据库,为后续的设计工作提供了数据支持;根据实验结果,分析了储能元件在不同温度及不同倍率下的充放电性能,为储能的配置及能量管理策略的设计提供了理论指导;分析储能元件等效电路模型并完成建模,为后续仿真工作提供模型支持;随后以下一代地铁车辆储能系统为例进行储能的配置计算,得到电池成组方案。出于对论文的完整性考虑,对储能系统电路、电池管理系统功能与通讯架构的设计做了讨论。最后,分析了储能系统在不同工况下的能量流动,并以此为能量管理策略的设计目标,研究设计了基于规则的逻辑门限能量管理策略,结合储能系统出力最大化原则提出了考虑运行区间能耗差的逻辑门限能量管理策略,着重研究能量管理策略的设计与实现,完成储能系统在列车不同运行工况下的能量分配及管理。通过仿真结果验证能量管理策略的可行性,证明能量管理策略可实现能量的合理流动与分配,满足列车运行需求。对两种能量管理策略的仿真结果进行对比,分析不同能量管理策略对储能系统牵引放电量的影响。通过储能系统实验,验证了储能配置的正确性及合理性。