人类对于石油和化石燃料等传统能源需求的增加,引起的环境污染和能源短缺问题也在日益严重,新能源汽车也在这种背景下逐渐发展起来。其中以使用锂离子电池作为动力来源的纯电动汽车在当前新能源汽车中占有的比重越来越大。但是由于锂离子电池在生产过程中的内阻和容量等微小差异,随着使用过程中的不规范而导致锂离子电池的不一致性逐渐增大。如果不对锂离子电池进行均衡,可能会导致电池过充爆炸或者过放影响电池使用寿命。本论文针对锂离子电池的不一致性问题,对电池均衡系统进行了研究与设计,具体内容如下:(1)对当前车用动力电池进行了详细的对比分析;研究电池不一致性产生的原因;针对电池均衡拓扑和电池均衡策略的研究现状进行了详细的介绍。(2)对比当前的均衡拓扑的优缺点并结合项目的需求,论文使用分层式的电池均衡拓扑,其中顶层采用多双向反激变换器,底层采用电阻式被动均衡。然后对双向反激变换器进行了参数设计,并使用Saber仿真软件对其进行了仿真验证;仿真结果表明正向输出的电压和电流分别稳定在16.5V、2.5A,反向输出的电压和电流分别稳定在50V、1.5A,均符合要求。最后对分层式的电池均衡拓扑使用MATLAB进行了仿真验证。(3)对比了当前的均衡策略,选择使用电池荷电状态估计(State of Charge,SOC)的均衡策略。首先确定了使用采用三元材料的锂离子电池;然后采用考虑滞后电压的一阶RC等效电路模型,并在25℃和C/1倍率下完成了电池的静态容量测试和HPPC测试;基于测试数据得到了电池的参数和SOC-OCV(Open Circuit Voltage)曲线;最后将模型带入扩展卡尔曼滤波(Extend Kalman Filter,EKF),使用MATLAB完成了SOC仿真验证。仿真结果表明SOC与真实值之间的误差小于2%。(4)基于以上仿真,完成了分层式均衡的硬件设计,硬件电路包括电压、电流和温度采集模块,分层式的均衡模块以及通信模块;最后完成了分层式均衡的软件设计。(5)完成了均衡系统的主控基本功能测试、HIL(Hardware-in-the-Loop)台架测试、SOC充放电测试以及分层式架构的功能测试等。测试结果表明均衡系统可以实现电池的有效均衡。