动力电池系统是新能源汽车“三电”系统之一,在国家“863计划”及相关政策的扶持推动下,我国新能源汽车产业蓬勃发展,对于动力电池组的数量需求与质量要求都大大提高。动力电池单体在串并联成组之后,随着循环使用次数的增加,初始的不一致性被放大,会出现明显的不均衡现象,严重影响电池组的可用容量,甚至造成安全隐患。本文基于某三元聚合物锂电池,对动力电池组均衡管理关键技术进行研究,主要工作内容有:(1)对锂电池的容量特性、OCV特性、内阻特性进行实验分析,概括总结现有的锂电池数学模型,建立了一种考虑滞回效应的锂电池二阶RC等效电路模型,使用离线方法对相关参数进行精确辨识,搭建了Matlab/Simulink仿真模型,设计自定义动态工况验证模型的准确性。(2)对传统均衡电路进行有向图分析,总结理想均衡结构的特点,结合Cuk与反激DC/DC变换器的优点,提出了一种多级双向有源均衡拓扑,详细分析了均衡电路的工作模态;基于均值-差值法,利用模糊控制设计均衡策略,根据电池状态参数动态调节均衡电流,优化均衡时间-能量效率。使用Matlab/Simulink搭建仿真模型,并与传统主动均衡结构对比仿真。结果表明,该主动均衡拓扑可实现高精度的均衡目标,兼顾均衡速度与能量利用效率。(3)采用主-从分布式结构,设计了比较完整的均衡系统硬件架构与软件方案。硬件结构主控芯片采用飞思卡尔MC9S12XDP512,前端芯片采用AD7280A,对参数采集、模数隔离、开关驱动、均衡模块、主从通信等各个部分的外围电路进行设计;随后基于CodeWarrior环境对主程序及各个模块子程序进行嵌入式开发,并基于LabVIEW设计了均衡系统上位机,对均衡过程实时显示。(4)设计试制均衡系统PCB,以6节单体串联电池组为对象搭建主动均衡系统实验验证平台,对于随机生成SOC初值的电池组进行静置、恒流充电、恒流放电三种工况下的均衡实验,结果表明,该主动均衡系统可以实现预期的均衡目标,并具有较高的均衡效率。