市场上电池均衡常采用被动均衡的方式,能量利用率低,针对此问题,本文设计一套离线式的单体电池主动均衡设备,以提高均衡速度及能量的利用率,适用于常见的电动汽车锂电池。均衡设备可对单体电池进行恒流充放电均衡,均衡电流可达10A,提高均衡速度。在均衡过程中可以实时调节电流,实现均衡电流的宽范围调节。本文先介绍了均衡设备的整体设计方案,均衡设备由触摸屏、主控板和均衡模块三个部分组成,并分别对每个部分进行了设计。其中均衡设备的重点是均衡模块的设计,均衡模块以双向反激变换器和微处理器为核心。双向反激变换器作为均衡模块的主电路,本文分别对RCD箝位和有源箝位两种拓扑结构进行了详细的原理分析,并运用开关网络平均法对双向有源箝位反激变换器进行建模,求出各个平均直流分量和小信号传递函数。针对双向反激变换器的两种箝位方式,分别完成了主电路的参数计算和器件选型。另一方面,以STM32为核心搭建了外围硬件控制电路,包括电压电流采集、PWM驱动、过压过流保护和CAN通讯部分。同时配合主电路和控制电路的硬件,设计软件程序实现均衡电流的闭环控制。另外触摸屏和主控板主要实现显示、通讯、数据运算及存储功能。对触摸屏进行了选型和配置;对主控板完成硬件设计及程序设计。最后对simulink下的锂电池模型进行充放电仿真验证,分别搭建双向RCD反激变换器和双向有源箝位反激变换器模型对电池进行充放电仿真。首先对两种箝位方式的反激变换器进行开环仿真,以不同的均衡电流分别对电池充放电,观察仿真波形,验证了理论分析以及主电路参数设计的正确性。然后对双向有源箝位反激变换器的小信号模型进行PI补偿,进行闭环仿真,观察充放电过程中稳态工作时的波形和动态响应波形,各个工作点可稳定工作,且动态响应迅速,验证了模型分析的正确性,闭环控制达到了均衡过程中对锂电池恒流充放电及电流宽范围调节的要求。