锂离子电池由于其电压平台高、能量密度大及无记忆性等优点，被广泛应用于新能源汽车及电化学储能系统等领域。为满足系统功率和容量需求，多达几百上千颗锂离子电池单体必须串并联成组使用。单体在容量、电压和内阻等方面的性能差异会严重影响电池成组后的整体性能及使用寿命，甚至导致电池包起火、爆炸等严重后果。均衡控制是解决上述问题的重要手段，主要包括电池模型、SOC估算、均衡拓扑及控制策略等研究热点。本文的主要研究工作包括:
　　1.对比分析了电化学模型、数学模型和等效电路模型的特性及适用范围，研究了锂离子电池滞回特性的表达方法，在此基础上，选择了结合等效电路模型与滞回电压表达的ESC模型作为进一步研究的模型基础。
　　2.分析工作电压、SOC、剩余容量等不一致性表征变量的优缺点，选定SOC作为均衡评价指标;结合ESC模型，提出基于Frisch方案的双卡尔曼滤波算法和双时间尺度的扩展卡尔曼粒子滤波算法，分别实现模型参数辨识和SOC估计，通过实验证明上述SOC估算方法在精度和效率方面较传统方法有较大提升。
　　3.对现有拓扑结构进行分类研究，提取均衡拓扑性能评价指标集，利用灰色关联度理论，根据指标隶属度函数，建立均衡拓扑性能综合评价方法;据此对现有拓扑结构进行定量评价，在此基础上，提出一种基于Cuk斩波电路的新型拓扑结构，通过实验表明该拓扑综合性能突出。
　　4.基于Buck-Boost电路，提出一种多层均衡拓扑结构，进一步利用基于密度函数的模糊C均值聚类算法，给出动态分组均衡策略，实现单体电池分组均衡，通过对比实验验证了该方案电路结构的合理性以及控制策略的高效性。
　　5.对任意单体间能量转移均衡拓扑及控制策略进行性能分析，在此基础上，提出了一种基于Flyback电路的均衡拓扑，制定了带修正因子的均衡阈值动态调整方法和基于能量转移矩阵稀疏度问题求解的均衡能量转移策略，并通过对比实验验证了该方案的高效性及合理性。
　　本文的研究工作涵盖了均衡理论与技术中均衡指标选取及计算、均衡拓扑评价及设计、均衡策略制定及优化等重要研究内容，相关成果为提升锂离子电池组的均衡效果和效率提供了坚实的理论基础，在各类电驱动装置和储能单元的电池管理系统中具有广阔的应用前景和良好的应用价值。