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近年来,随着科技的发展、电池装配工艺的提升和大规模自动化生产技术的推广,电池管理系统的性能也在不断提高着。其中,锂离子电池荷电状态(SOC)的估算及电池组均衡控制已经成为电池管理系统的核心技术。本文以锂离子电池为研究对象,对锂离子电池SOC的估算和电池组均衡控制展开研究,主要研究工作内容如下:(1)针对环境温度和电池老化对锂离子电池建模时的影响,通过分析不同温度下的电池容量数据、欧姆内阻变化数据以及各类等效电路模型的优缺点,在传统的PNGV模型上进行结构性改进和容量补偿。根据标准HPPC实验数据和锂离子电池动态特性,应用最小二乘法对改进后的PNGV模型参数进行辨识。仿真结果表明改进后的PNGV模型能很好的模拟锂离子电池的动态特性。(2)详细分析了各类卡尔曼滤波算法在估算锂离子电池SOC时的优缺点。针对容积卡尔曼滤波算法在噪声统计特性变化、模型失配时跟踪能力差,滤波结果出现抖动的问题,提出了平滑强跟踪容积卡尔曼滤波算法(RTS Smooth Strong Tracking Cubature Kalman Filter,RTS-STCKF),通过新算法中的渐消因子强迫残差序列正交,以平滑过程对滤波终值进行修正,从而提高SOC估算过程中的抗干扰能力和估算精度。仿真结果表明在锂离子电池SOC估算问题上,平滑强跟踪容积卡尔曼滤波算法有更好的追踪特性和抗扰动性。(3)针对锂离子电池组均衡控制过程中均衡电流抖动、均衡时间长的问题,设计了一套变电流双层均衡控制策略。在变电流双层均衡控制策略中充分考虑充电过程的安全性及快速性,选取改进的buck电路模型作为电感式均衡控制主电路,以电池组SOC为均衡判据建立变电流充电均衡控制方案。在充电过程中,采用DMC算法对均衡电流进行动态调整,并结合安时积分法和马斯定律计算最佳充电电流,实现电池组快速安全均衡控制。仿真结果表明新的均衡控制策略可有效的解决均衡过程中电流抖动、均衡时间长的问题。(4)设计了均衡控制系统实验,实验设计包括硬件设计和软件设计,硬件设计包含了核心元器件选型和关键电路设计,软件设计包含了系统控制流程设计、通讯服务子程序设计和LABVIEW软件程序设计,在完成所有系统设计和搭建后,模拟6节的锂离子电池组排列方案,实现电池组均衡控制。实验结果表明本文所设计的电池模型,SOC估算算法及均衡系统架构具有一定的有效性和真实性。