锂电池以能量密度高、安全环保、组合方便等优势广泛地应用于电动汽车、微电网储能、航空航天等领域,大容量锂电池串联时因电池老化、制作工艺等原因电池的SOC(State of Charge)表现出离散性,导致锂电池包有效容量降低、使用寿命缩短。因此,大容量锂电池建模、SOC估算和能量管理的研究对锂电池应用有重要意义。首先,提出了改进的一阶Thevenin锂电池模型,模型中电动势参数与SOC存在函数关系。为获取锂电池模型参数,详细地推导了最小二乘法及递推最小二乘法,设计改进的HPPC实验采集锂电池的电压电流信号并建立数据库,在MATLAB中使用递推最小二乘法对数据库进行分析运算,最终得到锂电池模型的各个参数。其次,分析充放电效率、温度、自放电及老化等因素对锂电池SOC估算的影响,并在SOC估算时引入修正系数。采用一种改进的开路电压法与安时法相结合的SOC估算算法,使用锂电池模型修正工作电压,使开路电压法能够实现在线估算,提高了安时法对初始值的修正能力。然后,结合多种均衡方法的优缺点,设计了一种主动均衡与被动均衡相结合的均衡方案,主动均衡器由多绕组反激变换器完成并详细分析其工作原理,讨论了不同原因导致锂电池SOC表现出离散性时,不同控制策略对均衡速度的影响,引入表征SOC离散度的标准差及表征离散原因的系数来实现对SOC不同离散情况时的不同控制方案。在MATLAB中建立仿真模型,并对文中提出的均衡器及控制方案可行性进行验证。最后,详细地介绍了主电路硬件设计中关键参数的设计、关键器件的选择及实验平台的搭建方法,介绍了SOC估算算法及控制策略的软件实现方法,针对串联连接锂电池进行SOC估算及均衡控制实验,验证了文中SOC估算算法及均衡方案的可行性。