因具有比容量高、循环寿命长、无记忆效应、可快速充电、自放电率小、安全性高等特性,锂离子电池被认为是电动汽车最理想的动力源。然而,成组使用的锂离子电池存在严重的不一致性问题,大大降低了电池组的容量利用率。为解决这一问题,本文对基于冗余单元的动力电池管理系统进行了研究。该系统能实时监测单体电池电压、温度、SOC(State Of Charge)等特性参数。充电过程中,每充满一节电池,将其切出回路并调整充电电压,直至整组电池充满。放电过程中,始终选择电量高的若干节电池进行放电,直至供电电压小于负载所需电压。电池故障时,可将故障电池切出回路,保障了整组电池的安全性能。本文主要工作内容如下:(1)对动力电池管理系统的整体架构进行了设计,并以51单片机中的STC12C5A32S2作为电池管理系统的MCU。对电池管理系统的电压、电流、温度的检测电路及电池组热管理模块进行了设计,研究了热管理控制方案、管理系统的故障诊断及失效处理方案,最后用Visual Basic软件编写了电池测试程序及监控界面。(2)研究了磷酸铁锂电池库伦效率、温度效应及循环寿命对电池容量的影响并得出了相应的函数关系,在此基础上用MATLAB/Simulink搭建了修正安时积分法的SOC估算模型。在恒定小电流、正弦电流及低温状态下对传统安时积分法和修正安时积分法进行仿真分析及实验对比,研究结果表明:用修正安时积分法估算SOC更接近真实值。(3)在现有均衡控制系统研究基础上,提出了基于冗余单元的均衡控制系统,研究并设计了均衡系统的硬件结构、软件模块及均衡控制策略,并通过均衡实验验证了该策略的可行性。(4)对该系统的电池组进行了充放电策略的研究,用Visual Basic软件编写放电程序,结合数值仿真的方法,研究了冗余个数、放电时间间隔及初始容量分布标准差对电池组放电效率的影响,结果表明:冗余电池数越多、放电切换时间间隔越短、初始容量分布标准差越小,电池组放电效率越高。对于充电过程,则提出了将电池组串联,依次将满充电池切出的方式进行充电。本文研究了基于冗余单元的电池管理系统,旨在分析和解决电池不一致性带来的容量下降与安全问题,这对电池组在实际使用中提高容量利用率及增加安全性具有一定的理论价值和指导意义。