锂离子电池以其环保性能好、循环寿命长、无记忆性等特点在电动汽车中得到了广泛应用,但因电池续航短导致的充电频繁,节数多、更换频繁导致的成本高昂等问题,使得充电问题急需得到解决。同时,将锂离子电池成百上千的串并联使用后,由于各单体电池之间的差异,为了保障电池在成组使用时的安全,提升电池组能量利用率,需要对电池组进行均衡操作。本文首先对均衡技术的研究现状进行归纳总结,主要分为均衡拓扑和均衡策略两方面:按照在均衡系统中能量的流向将电路拓扑结构分为四种类型,详细分析各类拓扑的应用特点,以及工作方式、元器件种类等方面的优缺点;对均衡策略的分析又包括均衡指标和基于指标的均衡算法两部分,指标重点选取端电压、剩余容量和荷电状态SOC三个做对比,并分析各种策略在确定能量的转移路径和转移数量方面的精确度、稳定性等。然后文章针对当前对大规模串联电路均衡速度慢能量损耗高的问题,从电路结构的图论模型着手考虑,忽略各元器件的影响仅考虑电路内部的具体连接方式,建立上述四种不同拓扑结构的图论模型,分析其各自优劣势,据此得到理论上的最优均衡电路结构。但考虑到实际应用中能量传输速度会受到开关元件等的影响会更慢,本文设计在理论结构的基础上采用层式结构相叠加。以图论模型的结论为基础设计基于Buck-Boost电路的分层均衡拓扑结构,缩短路径的同时可多路同步进行,均衡时间缩短。针对分层均衡电路的拓扑结构特点,制定相应的均衡策略。首先交叉对比各指标的优缺点以及相互间影响后选用荷电状态SOC作为本文均衡指标,选用一阶RC模型结合无迹卡尔曼滤波算法对SOC进行估计,保证估计值的实时性和准确性。在此基础上根据充电过程中先恒流后恒压的特点,制定双环控制策略对均衡过程中的电压电流进行控制,均衡效率提高。并经实验验证,整体均衡方案的可操作性好,均衡时间短,效率高。