当今世界生态恶化和能源枯竭等问题严重制约着社会和经济的可持续发展,成为世界各国和地区必须面对的巨大问题。而大规模的发展电动汽车是缓解该问题的重要举措。绝大多数的电动汽车厂商选择锂电池作为电动汽车的动力电池,需要将多节电池单元进行串并联成组以满足电动汽车所需要的电压等级。但是,由于各电池单元在性能上的差异会导致各电池单元在电压上出现不一致性,极大的影响了电池组的使用寿命和使用安全。因此,研究一种均衡速度快、模块化程度高、成本低廉的均衡器对减小电池单元间的电压不一致性具有积极的实用意义。针对传统非能耗型均衡器存在电路拓扑复杂、体积大、成本高等问题,研究了一种双有源半桥均衡器。在详细介绍了其工作原理的基础上建立了等效电路模型,重点分析了开环控制策略下组内和组间电池单元间均衡能量流动的关键因素。研究结果表明:开环控制的双有源半桥均衡器只有在开关频率较低时才有较满意的均衡速度,但较低的开关频率导致均衡器中变压器的体积和重量增加,在开关频率较高或组间电压差较小时,组间电池单元间的均衡速度极慢。针对开环控制下双有源半桥均衡器存在的不足,提出了移相控制策略。重点分析了移相控制下组内和组间电池单元间均衡能量流动的关键因素。研究结果表明:基于移相控制的双有源半桥均衡器可以在高频工作状态下实现组间电池单元间电压的快速均衡,从而使得均衡器中变压器的体积和重量减小。针对传统连续电压采样误差大的问题,采用了分时电压采样的方式,让电池单元处于静置状态时对其进行电压的采集,提高了电池单元的电压采样精度。针对双有源半桥均衡器只能实现四节电池单元间的电压均衡,而电动汽车中串联的电池数量多达上百节。因此,从不同层次构建均衡器,采用双有源半桥均衡器构建电压较低的均衡模块配合级联倍压整流式均衡器构成模块化多层次均衡器。详细介绍了级联倍压整流式均衡器的工作原理并分析了其均衡特性,分析了均衡器相关参数对均衡电流的影响,并且给出了均衡器主要参数的设计范围。研究结果表明:级联倍压整流式均衡器能够实现各均衡模块之间的电压均衡,模块化多层次均衡器能够实现所有电池单元间的电压均衡。搭建了相对应的仿真和实验平台,并且进行了相关的仿真和实验验证,仿真和实验的结果验证了理论分析的正确性。