高油价时代的来临和气候变暖警钟的敲响正在迫使人类改变对能源的利用方式。汽车作为石油消耗和温室气体排放的主要源头对能源和环境问题有着最关键的影响。混合动力电动车以其节油,低排放和与现有交通体系兼容等优势已成为目前汽车产业变革的主流趋势。对于中国这样一个世界汽车产销量第一大国,发展混合动力电动车除了在能源和环境方面的重大贡献之外,也是中国汽车工业体系赶超世界先进水平的一个很好的契机。虽然传统燃油汽车经过一百多年的发展已经走向成熟,但当电池作为辅助动力加入汽车动力系统时则会有新的问题产生。目前影响混合动力汽车发展的主要瓶颈是电池的性能与电池的管理,前者需要改进的主要是提高比容量,比功率,寿命及温度适应性,而后者最关键的则是解决电池荷电状态(State of Charge, SOC)的准确估测的问题。MH-Ni电池以其优异的高功率充电接受能力、放电能力以及安全性和长寿命在市场化的混合动力车电池领域占据着统治地位。本论文以商业化MH-Ni动力电池为研究对象,主要内容围绕电池管理及SOC预测展开,从对SOC判断的影响因素分析入手,设计专门的实验并提出SOC判断的逻辑方案。在此基础上深入研究了MH-Ni电池电压随工作状况变化的决定因素——内阻构成及变化的相关规律。为了了解电池外在表现与内部微观组成和结构的关系,本论文还尝试了使用单颗粒微电极技术对电极活性材料进行电化学研究,结果表明该实验体系对进一步研究电极材料及电池管理是有意义的。本论文的主要工作包括：(1)确立了保障研究用电池一致性的筛选参数,包括电池容量、大电流充放电性能、高低温性能及自放电率等。依据这些参数指标对商业化MH-Ni电池进行了筛选,选出了一致性符合研究要求的电池作为实验对象。(2)针对混合动力电动车电池的基本工作特点,对电池的荷电状态(SOC)进行了新的定义,在此基础上进行了大量与SOC相关的探索性实验,包括稳定开路电压与SOC的关系,极化现象对电池电压的影响,温度对MH-Ni电池充放电曲线的影响,电池性能衰退以及自放电对电池性能的影响。揭示了对电池SOC进行预测的复杂性,同时也为SOC预测方案提供了基础数据和理论依据。(3)在第三章里,在与SOC相关实验的基础上,提出了极限SOC判断的逻辑方案。根据混合动力电动车特点,为使电池工作在高效安全的状态之下,定义了20%SOC和80%SOC作为电池的工作极限SOC。为了验证这一方案,进行了大量的与极限SOC相关的原始实验数据的测试分析。在严格控制实验条件的基础上得到了不同温度下,不同电流到达极限SOC的终点电压数据,并对实验数据的准确性进行了验证。发现了脉冲电流与电压之间的线性关系并由此进行了深入的分析,揭示了内阻在终点电压表现上的关键作用,同时还考察分析了前置电流对终点电压的影响。(4)结合动力电池的实际工作状况,本论文在第四章重点研究了电池内阻。内容包括：(a)提出了更适宜于表征动力电池的内阻定义,使这一参数包含了常被忽略的传质极化,变成了一个时间相关项,更符合动力电池真实的电压表现。(b)将内阻细分为充电态内阻和放电态内阻,使HEV用电池的充电过程特性得到了较充分的展现。(c)通过多阶脉冲法测量了电池的总内阻并将其分解为表观欧姆内阻和传质内阻进行分别分析。在以上工作基础上得到了一些有价值的规律：表观欧姆内阻与SOC及温度的关系,极限SOC与电流脉冲时间的关系,充电内阻与放电内阻在不同SOC的表现,以及在50%SOC时充电态内阻和放电态内阻相等的规律。(d)本论文还通过启用两个测试通道的方法进行了电池的内阻在正负极的分配的初步测试分析。(e)研究分析了电池衰退前后的内阻变化。(5)提出了“休止内阻”的概念来表明电池在充放电终止后其电压回到平衡状态所需要克服的阻力,并研究了MH-Ni电池休止时的各种规律,如果将这些规律与传统开路电压法相结合,将对动力电池的SOC判断提供借鉴价值。(6)为了深入揭示电池外在表现的本质,论文在最后一章尝试通过一种改进的实验装置研究了单颗粒负极活性材料,并以活化过程为例,展示了颗粒的形貌变化及电化学参数的变化,并提出了一个与HEV相关的参数来表征合金的功率输出表现。