日前,伴随全球气候恶化和各地政府政策响应,具有零污染、零排放、低噪声等优势的电动汽车以迅猛之势不断发展,但也存在行驶里程短、安全性等诸多问题。锂离子电池作为电动汽车的动力来源和核心部件,它的精准建模对电池管理系统实时监测并完成准确的状态估计至关重要。为此,本文以目前安全性能最佳的磷酸铁锂离子电池为研究对象,借助电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS）这一无损测量的电化学测试技术,建立出能够反映电池内部电化学反应相关信息的二阶等效电路模型,并基于模型实现了对电池荷电状态（State of Charge,SOC）的准确估计,为锂离子电池建模与状态估计提供有效的数据积累和理论方法。本文首先以电化学阻抗谱理论和等效电路模型理论为研究基础,采用电池充放电测试系统、电化学工作站、温度记录仪、恒温箱等搭建试验平台,设计出合理的试验方案,在电动汽车实际行驶过程中可能遇到的全温度范围（-10℃、0℃、10℃、25℃、40℃）和全SOC范围（0%-100%）下,对研究对象磷酸铁锂电池进行最大可用容量测试、UOC-SOC曲线测试、电化学阻抗谱测试、动态应力测试的试验。然后通过对电化学阻抗谱的解析,建立出基于电池内部机理的等效电路模型,明确模型和模型参数的物理意义,经过对所测55条EIS多次拟合以及脉冲放电的仿真验证,证明该模型的有效性和精确性。其次,通过拟合计算出的不同温度和SOC下的模型参数,建立数据库,研究各个模型参数和温度/SOC之间的变化规律,通过欧姆内阻、电荷转移内阻等参数揭示电池内部电化学反应随温度和SOC的变化过程。最后,研究了扩展卡尔曼滤波算法,将算法与所建模型结合建立出系统空间方程,设计SOC估计流程,在Simulink仿真平台完成估计,估计误差在2%以内,具有良好的估计精度。本文的研究表明,依据电化学阻抗谱这一电化学技术建立的等效电路模型,在一定程度上将电化学反应物理意义与等效电路计算简单易于操作的特点相融合,能够准确地模拟电池动态特性,并且此模型与扩展卡尔曼滤波算法结合对电池SOC估计也具有较高的精度,为电池管理系统的有效管理和精准预测奠定基础。