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进入21世纪,全球能源危机和环境污染日益严重,以电动汽车为代表的新能源汽车取代传统燃油汽车成为必然趋势。电动汽车由于其加速性能好、行驶噪声低、污染物排放少等优点成为汽车行业新焦点,受到广泛关注和青睐。动力电池相关技术已成为制约新能源汽车产业发展关键因素之一,为确保动力电池安全、稳定、长寿命工作,因此研究电池管理系统(Battery Management System,BMS)对动力电池进行监测、状态估算、管理具有重要意义。电池管理系统主要包括:电池单体电压采集、PACK总压采集、温度采集、电流采集、荷电状态(State of Charge,SOC)估算、功率状态(State of Power,SOP)、健康状态(State of Health,SOH)、功能状态(State of Function,SOF)、电池均衡、绝缘监测、高压互锁检测、电池过充保护、过放保护、过温保护、碰撞保护、控制器局域网络CAN(Controller Area Network,CAN)通信、诊断等方面。本文主要研究内容包括如下几个方面:基于40160型三元锂电池进行研究,分析锂电池工作原理和锂电池工作特性,比较多种电池等效模型,建立二阶RC电池等效电路模型,通过HPPC(Hybrid PulsePower Characteristic,混合动力脉冲功率特性)实验对电池模型进行参数辨识。针对锂电池SOC估算误差大问题,分析几种常用SOC估算方法,采用安时积分与无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)结合的电池SOC估算法。进行无迹卡尔滤波计算过程推导,结合电池等效电路模型进行电池SOC估算。针对锂电池一致性问题,分析几种均衡控制方法和均衡拓扑电路,采用基于电池SOC和单体电压限制均衡控制方法和双向同步反激式拓扑电路。针对电池管理系统功能需求,基于LTC6803采样芯片设计电芯电压采样电路,基于LTC3300设计主动均衡电路,采用NTC(Negative Temperature Coefficient,负温度系数)热敏电阻器作为温度传感器、采用霍尔电流传感器作为电流测量。完成硬件设计和软件设计,实现电压采集、电流采集、温度采集、SOC估算、电池均衡、交直流充电、故障检测与保护等功能。通过实验验证,SOC估算误差不超2%,电池信息采集精度符合要求,电池均衡达理想效果。