三元锂离子电池在低温环境下(<0℃)放电,可用容量急剧下降,放电平台降低,且低温下大电流放电会对电池造成一定程度的损害,因此电池在低温环境下使用时需要进行加热;电池组中单节电池的不均一性会导致电池成组后容量降低,需要配备均衡系统来使电池组的容量得到充分利用。本文对电池组的低温预热技术和非耗散式均衡技术进行了研究,引入超级电容,开发了一种兼顾电池组低温预热和非耗散均衡需求的系统。围绕耦合非耗散式均衡功能的电池组低温预热系统,本文进行了以下研究工作。鉴于超级电容放电能力不受低温环境的影响,但是比能量小、成本高;而锂电池比能量大、成本相对低,但是低温下放电能力严重下降,本文综合二者的特点,提出了增加一组小容量动力电池做预热电池,采用超级电容为预热电池加热,预热电池为动力电池组加热的设计思想。基于动力电池组在30分钟之内实现从-25℃至0℃的温升所需要的热量,计算确定了预热电池组的容量和加热功率,实验证明了选型的合理性。基于预热电池组在10分钟之内实现从-25℃至0℃的温升所需的热量,结合超级电容的放电特点,计算确定了平均加热功率和超级电容的容量,实验证明了超级电容选型的合理性。根据预热电池的温升曲线,讨论了超级电容的选择方法。根据选择的超级电容的数量特点,设计了可以实现电池组内任意两节电池之间进行能量转移的飞度电容法均衡拓扑结构。为了保证足够的均衡电流,提高均衡效率,设计了专门电路,使超级电容可以根据需求进行串、并联,以实现升降压电路的功能。选择在静置工况下以电池端电压为均衡变量进行电池均衡,根据SOC0-OCV曲线,提出了不同SOCo下的均衡阈值,使均衡后的各节动力电池最大SOCo之差小于3%。均衡过程中,根据预热电池荷电状态决定均衡能量转移的方向,优先保证对预热电池进行充电,利用PWM占空比调整电路中的有效均衡电流。结合原有BMS,设计了系统硬件,开发了低温预热控制软件和非耗散式均衡控制软件,并进行了系统的验证性实验。实验结果表明:系统可以根据当前的SOC0估算出完成HPPC测试实验中最大脉冲放电所需的温度;用两个2.7V/7000F超级电容对48Ah的预热电池组加热,预热电池组从-25℃加热到0℃所用时间为7分钟;预热电池组对6节1OOAh电池组成的动力电池组加热,动力电池组从-25℃加热到0℃所用时间为27分钟。非耗散式均衡过程中,电池中转移的能量优先用于对预热电池组充电;均衡过程中,平均均衡电流约为8A,能量利用率约为80%。实验结果表明了本文所开发的耦合非耗散式均衡功能的电池组低温预热系统的有效性。