由于锂离子电池的充放电承受能力和容量衰减速率不一致,容易造成单体电池之间的SOC(State of Charge)不均衡,因此,需要为电池组配备电池均衡装置。传统的能量耗散被动均衡方法难以满足电池组安全性和快速性的要求,找到一种性能更好的电池均衡方法就成为电池储能领域中的一个迫切需求。本文针对锂离子电池系统的特点,设计了一种新型锂离子电池系统供电与均衡结构,并提出了适用于此均衡结构的控制算法,实现了电池之间的快速均衡。针对现有电池均衡系统均衡速度慢、可扩展性差的问题,本文提出了一种基于能量控制的模块化均衡结构。与传统的能量转移主动均衡结构相比,能量控制主动均衡结构提高了电池均衡系统的均衡速度和可扩展性。为了实现电池均衡系统的稳定控制,本文建立了电池均衡系统的数学模型。分析电池均衡系统的连接特点,对锂离子电池进行循环HPPC(Hybrid Pulse Power Characteristic)测试,分别建立锂离子电池的戴维南一阶电路模型和均衡电路的一阶小信号模型,考察了系统的稳定性。针对能量控制主动均衡系统的电路结构,提出了一种模块化两阶段的均衡策略。第一阶段为电池系统的均衡算法,通过电池模块的SOC调整下垂电阻和端口电压的参考值,实现模块间的SOC均衡;第二阶段是电池模块的均衡算法,在充放电两种模式下,分别调节输出端口和输入端口的能量分配,实现模块内的SOC均衡。两阶段的均衡策略既实现了电池系统的稳定控制,又实现了电池的快速均衡。在MATLAB仿真软件中对电池均衡系统进行时域仿真,搭建了电池均衡系统的硬件实验平台,并进行实验测试。仿真和实验结果表明,本文基于能量控制的电池均衡方法可行,并且与其他均衡方法相比,本方法具有较快的均衡速度。