通过面向新能源汽车动力电池全生命周期应用的电池管理系统，突破动力电池应用和开发存在的五大难题：机理分析难、模型建立难、状态估计难、均衡实现难、低温加热难，重点解决以下关键问题：

（1）精准电池模型的建立

针对动力电池组模型存在强非线性、强耦合性、准确性和实用性矛盾突出等问题，基于AIC准则的变整数阶RC等效电路模型通过略微增加模型的复杂度，能更加准确地模拟锂离子电池两端陡中间平的非线性电压特性，使模型相对误差控制在1.5％以内，有效克服了模型准确性和实用性之间的矛盾。

（2）可靠高效的电池SOC状态估计

针对动力电池组SOC状态估计难、模型精度低、受测量噪声影响大、实用性差等问题，基于模糊神经网络建立模型误差预测模型，并在滤波过程中对测量噪声协方差实时修正，克服由于较大模型误差和将系统噪声假设为高斯白噪声而引入的状态估计误差。

（3）质优价廉的电池均衡电路

针对动力电池组均衡实现难：体积大、成本高、效率低、可靠性差等问题，基于升压变换和LC谐振变换的零电流开关的Direct-Cell-to-Cell的均衡拓扑，有效解决现有均衡电路难以实现零电压差均衡且均衡速度较慢等难题；基于自学习模糊逻辑控制的均衡控制策略，有效减小均衡时间和切换次数，避免了欠／过均衡现象发生；基于开关耦合电容的任意电池单体对任意电池单体的自动均衡扑，获得了高均衡速度和效率，而不受电池单体数量和初始电压分布的影响。将单输入单输出开关电容系统的开关限制阻抗分析方法成功应用到多输入多输出的均衡统，降低了电池均衡电路体积，缩减了电池均衡电路成本。

（4）快速均匀的电池预加热技术

针对动力电池组低温加热难：加速速度慢、不均匀、效率低、需要外接电源等问题，通过电路拓扑实现在低开关频率下实现电池低温加热，在高开关频率下实现电池电压自动均衡。利用加热－均衡一体化设计，不需要任何外部加热装置和电源就能实现低温下动力电池的自身加热，同时加热一均衡一体化拓扑在相同的控制下也能实现对电池电压的自动均衡，而无需要另外的均衡电路，提高了电池管理系统的功率密度。针对MOSFET开关工作在高频硬开关模式下会产生大量的热量的问题，设计内外部联合加热一均衡一体化拓扑，利用MOSFET的产热从外部加热电池，有效提高了加热速度和效率。在不改变电池结构和电解质的情况下，新型加热器可保障锂离子电池在全温度和全电压范围内高效、安全运行，显著提高高寒天气下电动汽车的续航里程。

针对新能源汽车动力电池及其管理系统存在的关键科学问题，研究发展一系列适合车载动力电池安全管理和高效运行的理论和技术，在动力电池建模、状态估计、主动均衡、低温加热等方面进行针对性突破，为全面提升动力电池使用性能、延长电池寿命、保障电池高效安全运行提供理论和技术支撑，推动电动汽车及动力电池产业健康快速发展。