在“双碳”战略目标的背景下,大力发展新能源技术是大势所趋,其中锂离子电池被广泛应用于电动汽车和风光储能系统等领域。为满足实际应用的电压和容量需求,通常需要串并联大量单体锂电池使用,然而单体电池的不一致性会降低电池成组后的整体性能和使用寿命,甚至导致电池包起火、爆炸等安全风险。电池串并联成组优化技术和均衡管理技术是解决上述问题的有效手段。锂离子电池模型是研究电池串并联成组和电池均衡的基础,本文以此为出发点,提出一种适用于计算机数值仿真的电池包简化建模方法,定量研究了不同成组方式对电池包性能的影响;并针对串联电池组主动均衡技术,提出一种考虑电池约束的系统理论建模方法,定量评估和比较了不同均衡架构的均衡速度。本文主要的研究内容及研究取得的成果如下:其一,分析并建立了单体锂电池的二阶RC模型,推导了模型参数的最小二乘法辨识方程;结合单体电池的脉冲放电测试,完成了电池参数的辨识;最后通过对比电池在不同放电工况下实验结果,进一步验证了所建模型的准确性,并为研究电池串并联成组和电池均衡提供了前提。其二,提出了一种考虑电池参数变化的电池包简化建模方法。结合单体电池二阶RC模型,详细推导了电池并联和串联两种基本成组结构的简化模型,并针对复杂串并联成组结构,开发了适用于计算机数值仿真的迭代算法;然后通过对比电池包完整的组合模型,验证了所提建模方法的准确性和快速性;接着根据电池参数的统计分布特性,设计了蒙塔卡罗仿真,定量评估和比较了不同成组结构电池包的电流分布和可用容量大小,并通过循环充放电仿真,比较了电池在不同成组方式下荷电状态（State of charge,SOC）差异的变化过程;最后结合实际应用需求,给出了优化电池成组的流程,并分析和比较了不同成组结构的实现成本。其三,提出了一种考虑电池约束的主动均衡架构系统理论建模方法。论文首次引入了电池SOC和均衡电流倍率的约束,分别推导了能够描述不同均衡架构均衡动态过程的数学模型,并开发了在线评估各种架构均衡时间的解析算法,完成了对其准确性和时效性的验证。其次通过对比现有均衡实验结果,验证了所提均衡架构数学模型的有效性。最后对不同均衡架构设计了蒙特卡罗仿真,定量评估和比较了它们的均衡速度,并对模块化均衡架构进行了分组优化;同时结合成本、效率、控制复杂度等各种因素,综合分析和比较了各种主动均衡架构的性能。