随着环境污染与全球能源短缺问题的日益加剧,新能源汽车作为破解僵局的金钥匙已经成为全球汽车工业发展的方向,在国家相关政策的支持下,我国电动汽车行业迎来了重大发展机遇。作为电动汽车的动力之源,动力电池是其不可或缺的核心部件,且电池性能直接影响整车的动力性能与安全性能。但是目前应用于电池管理系统(Battery Management System,BMS)中的评价指标大多只能片面反映电池某一方面的性能,缺乏能够对电池性能进行综合评价的方法。特别是目前应用最广泛的锂离子动力电池,是一个典型的非线性时变系统,各个参数量与状态量的变化尺度不同且高度耦合,使得对电池综合性能的在线评价愈发困难。为此,本文借助分数阶数据与机理建模及其实现技术工具,对锂离子动力电池性能综合评价方法展开研究,具体工作如下:首先,从锂离子动力电池内部电化学反应机理出发,利用动力电池标准特性测试研究电池充放电特性;同时引入分数阶元件(瓦尔堡阻抗与常相位元件),并结合电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)技术对锂离子动力电池内部具有分数阶动力学特性的电化学反应进行分析研究;并采用分数阶等效电路中的常相位元件(Constant Phase Element,CPE)对锂离子动力电池的分数阶外特性进行描述分析,为锂离子动力电池性能综合评价方法的提出奠定基础。其次,针对现有的锂离子动力电池性能评价指标不够综合的短板,本文通过分析EIS中频区域容抗弧部分的分数阶特性,对现有的分数阶阶次α进行拓展,提出随频率变化的变分数阶阶次αω,并将其作为锂离子动力电池性能综合评价新指标;利用Steiglitz-Mcbride迭代算法解决Nyquist图难以实时获取的问题,实现了变分数阶指标αω的在线获取,为将其应用于锂离子动力电池性能的在线综合评价提供了理论支撑。最后,为对变分数阶指标αω的电特性进行验证,本文搭建了动力电池测试平台,以磷酸铁锂电池单体与电池模块为研究对象,设计试验分析变分数阶指标αω与SOC、老化程度及放电倍率等锂离子动力电池不同状态之间的联系。试验结果表明,变分数阶指标αω在不同频率范围内分别与上述锂离子动力电池性能参数呈单调相关性,验证了变分数阶指标αω是对锂离子动力电池性能进行综合的有效方法。