动力电池作为电动汽车的动力来源,是电动汽车稳定运行的前提和基础。然而电池容易受工作环境和复杂工况的影响,导致电池组内及组间存在着无法避免的不一致性问题,不仅降低了电池组的可用容量和能量利用率,而且严重影响了电动汽车电池组的循环使用寿命。因此,本文以电动汽车常用的磷酸铁锂电池为研究对象,从均衡拓扑结构和均衡控制策略两个方面对电动汽车动力电池均衡系统展开研究与设计,旨在改善电池不一致性问题,提升电池组的能量利用率,延长电动汽车的使用寿命,增加电动汽车的续航里程。具体研究内容为:首先,阐述了磷酸铁锂电池的工作原理,分析了磷酸铁锂电池不一致性产生的原因以及均衡管理的必要性。结合均衡系统的需求,分别对磷酸铁锂电池开路电压、工作电压、容量特性进行实验测试,并详细分析了其特性曲线,为下一步均衡控制系统的研究奠定基础。其次,在分析常用均衡拓扑结构的基础之上,选取了双向变换、拓扑简单、控制方便、可灵活选取均衡变量的Cuk电路作为均衡拓扑电路,提出了一种级联式Cuk均衡拓扑结构。该电路可同时实现电池组内、组间能量转移,解决了非级联式拓扑结构只能均衡相邻两节电池,均衡效率低的问题。仿真结果表明,级联式Cuk均衡电路均衡速度明显提高、收敛性好。然后,根据OCV（Open Circuit Voltage,开路电压）-SOC（State of Charge,荷电状态）曲线“两端陡、中间缓”的特点,提出了多变量协调均衡方案,当20%≤SOC≤90%时,选择SOC作为均衡变量;当SOC＜20%或SOC＞90%,选择电压作为均衡变量。设计了基于多变量协调机制的双闭环均衡控制策略,外环采用变论域模糊控制,内环采用模糊PID控制,通过控制均衡电路中MOSFET的占空比,对均衡电流的进行动态调整。仿真实验结果表明该均衡控制策略在静置、充电、放电三种不同情况下均能够准确控制均衡电流,实现电池组有效均衡。最后,对均衡控制系统进行硬、软件设计,分别在静置、充电、放电三种状态下,对所设计的均衡系统进行实验验证。实验结果表明在不同工况下电池组均衡阈值能够满足:当20%≤SOC≤90%时,SOC阈值小于0.5%;当SOC＜20%或SOC＞90%,电压阈值小于0.01V。本文设计的均衡系统均衡精度高,均衡效果好,可有效降低电池组的不一致性。