目前,锂离子动力电池以其能量密度高,功率密度高,自放电率低等优势,在电动交通领域发挥着越来越重要的作用。由于电池应用技术开发过程中实物调试成本高、耗时,应用中电池内部状态不易直接测量,因此,电池建模成为动力系统仿真,电池状态参数估计和热性能分析的重要手段。鉴于模型物理意义和复杂程度的综合考虑,等效电路模型成为工程应用的主流方法;其中,分数阶等效模型由于能够模拟类电容和类电感特性而逐渐成为研究热点。本文针对电池建模现状进行了综述,建立了分数阶等效电路模型,并在时域和频域与整数阶模型进行了对比分析。交流阻抗测试可以获得丰富的电极动力学信息,是电池研发和性能检测的重要手段,得到的阻抗谱复数平面图可以详细地描述全频段内电池的电化学行为。依据阻抗谱表现出的容抗弧,选取了常相位元件(CPE)与电阻的并联环节,模拟电池双电层电容的弥散效应和电荷转移过程;针对阻抗谱中出现的低频区斜线,选取了分数阶元件瓦尔堡(Warburg)阻抗表征锂离子的传质过程。文章详述了分数阶模型的演化过程,基于电池内部物理化学机理构建了分数阶等效电路模型,以准确描述电池动态行为;推导了电池分数阶模型的频域表达式.并根据分数阶微分理论推导了模型时域数值解。基于电池分数阶模型,从理论上揭示了时域下1s内阻的结构化组成关系。即时域1s内阻不仅包含欧姆内阻,而且包括部分电荷转移阻抗、部分钝化膜阻抗和部分扩散阻抗;推导了时域阻抗和频域阻抗的近似等效关系,即时域1s内阻近似等于0.159Hz的频域阻抗,而不是接近1Hz或0.5Hz的频域阻抗。然后,提出了分数阶模型参数的频域辨识方法,运用粒子群和差分进化融合算法,以阻抗的相位和模值误差最小为目标对模型参数进行辨识。分析了不同荷电状态,不同温度下的参数变化规律。实验验证发现分数阶模型能够更准确地模拟电池频域特性,与整数阶模型相比,分数阶模型能以更少的元件得到更高的精度。针对现有的阻抗测试存在测试时间长、需要特殊设备等问题,提出了易于在工程实现的电化学阻抗谱测试方法。最后,在时域,用不同频率的电流电压数据,对由交流阻抗数据辨识得到的频域模型进行了验证,模型输出电压误差较小,对不同频率、不同幅值的工况具有较好的适用性。根据电池内部电化学反应的时间常数,在长时间尺度下简化分数阶模型结构得到RQ模型,建立了适用于时域的分数阶等效电路模型,使用混合多粒子群优化基于恒流脉冲数据对模型参数进行辨识,得到了单体电池和电池组的模型参数,相较于一阶RC模型,分数阶RQ模型的精度较高;辨识得到的模型参数在DST和FUDS动态工况下进行了验证,分数阶RQ模型均表现出更高的精度,即分数阶模型能够更加准确地描述电池动态特性。