为了响应国家节能减排的政策,新型节能环保的轨道交通车辆成为建设绿色节约型综合交通系统的重大趋势。混合动力机车具有绿色环保、降低噪声、维护成本低等优势。动力电池组作为混合动力系统的核心部件之一,对其安全保护技术进行研究,有利于提高混合动力机车的使用安全性,因此设计一套与之匹配的电池管理系统显得尤为重要。本文以3000马力节能环保型调车机车作为研究对象,首先分析动力电池系统以及电池管理系统的整体功能需求,根据需求对电池系统以及电池管理系统的整体架构、安全保护功能和信息交互功能进行研究设计。为了进一步提高混合动力机车电池管理系统的安全度和可靠性,本文重点研究了混合动力机车的安全保护功能,并设计一套电池管理系统冗余保护系统,可以通过硬件逻辑对电池进行保护。本文基于具体功能需求完成电池保护单元(BPU)的硬件电路设计。电池保护单元(BPU)需要通过网络通讯方式与电池管理系统完成数据及指令传输的功能,因此本文对BPU进行了软件设计。本文给出了各模块的软件设计流程图,并详细叙述了主程序、采集程序、通信程序和bootloader程序的工作过程,完成了电池的数据处理和信息交互功能。本文最后搭建电池管理系统冗余保护实验平台,完成系统的软硬件联调,并测试各个模块的功能。测试结果表明,所设计的系统采集精度较高,保护效果较好,能够安全稳定地运行,提高了电池组故障冗余度,实现了预期的功能,具有一定的应用价值。