保证轨道车辆在紧急状态下安全可靠的运行,蓄电池作为轨道车辆的后备电源必不可少。为确保电池可随时投入运行,应当对电池进行安全可靠的管理。在电池管理系统中,荷电状态是重要的一项指标,但是荷电状态的估算受环境温度和放电倍率的影响较为严重,为其估算增加了难度。基于对电池充放电特性的研究,在设计镍镉电池等效模型的基础上,采用改进扩展卡尔曼滤波估算方法,来实现对电池荷电状态准确估算。对镍镉电池的充放电特性进行研究,提出Peukert方程和分段函数拟合相结合的方法,以估算电池的可用容量。实验结果表明,该方法在不同放电倍率及温度条件下具有较高估算精度。在考虑镍镉电池充放电特性的基础上,对比不同的电池等效电路模型,设计了基于二阶RC镍镉电池等效电路模型。通过改进的循环脉冲实验,以获得电池在不同荷电状态下模型参数。将辨识的各参数带入仿真模型中,通过仿真验证其可行性。为了准确的估算电池的荷电状态值,利用建立的等效电路模型,设计了改进的扩展卡尔曼滤波算法,克服了系统在发生状态突变或者模型非线性较强时可能会造成滤波器发散的问题,仿真结果证明该方法改进了估算精度。搭建系统实验验证平台,通过采集电池的电压和电流,利用改进的扩展卡尔曼滤波算法对不同温度和倍率下进行放电实验验证,实验结果表明该估算方法完全满足需求。