电动汽车是节能与减排大背景下的研究热点。电池管理系统是电动汽车的三大核心技术之一，实时检测动力电池组参数，估计动力电池的荷电状态（SOC, State of Charge），均衡电池单体间的不一致，对电动汽车的电池使用安全和循环寿命具有重要意义。本文在分析电池管理系统功能需求的基础上，研究了电池管理系统的分布式结构，完成了系统的软硬件设计和实验验证。硬件方面，针对电池单体串联数目大、单体间存在积累电势且积累电势各不相同的特点，为了达到高精度电压检测要求，将本地控制单元分为电池参数采集、电源管理、电气隔离和通信四个模块进行设计；软件方面，在满足基本功能要求的基础上，为了实现程序的可移植、易维护和可重复使用，按照分层模块化的思想，设计了电池管理单元和本地控制单元的软件架构，减少了软件对底层设备的依赖程度，提高了软件的可移植性，缩短了系统的软件开发周期。然后，考虑到电池参数模型与环境温度、电池充放电电流、荷电状态等因素有关，为了实现对电池SOC的估准确估计，首先应用扩展卡尔曼滤波算法对模型参数进行在线辨识；在此基础上基于改进的Thevenin等效电路模型，设计了滑模观测器估计SOC，并分析了估计器Lyapunov意义下的稳定性，给出了估计器收敛的充分条件，并对该算法在典型循环充放电工况下进行了实验验证，结果表明该估计算法精度较高，具有较好的收敛性。最后，针对被动均衡方式效率低、发热大、消耗电池能量的不足，研究了电池主动均衡控制方法。采用多变压器均衡电路，实现电池模块中任意单体的双向均衡，并对该均衡方案进行了实验验证，结果表明均衡方案均衡效果良好，达到了设计要求。