锂离子动力电池是电动车辆的核心零部件,优秀的电池管理系统能够提升电动汽车的经济性、安全性和整车性能。如何获取电池内部核心状态和参数是电池管理系统的关键技术。然而,动力电池是电动车辆的技术瓶颈,受限于其复杂的电化学反应过程,以及温度、载荷、不一致性、性能退化等不确定性应用条件的影响,成组应用时显现强时变非线性非均一等动态复杂特性,其高精度建模和健康状态估计一直是行业技术研究的热点和难点。本文重点研究动力电池电化学反应机理,建立电化学模型,开展动力电池的建模与老化状态识别研究:针对电化学模型的建模问题,首先对比了几种主流的电池模型,明确了锂离子动力电池电化学模型的背景及意义。进而详细介绍了锂离子动力电池的内部结构和充放电时的工作原理,从电化学原理出发,基于多孔电极理论和浓溶液理论建立了一系列数学方程来描述动力电池在充放电过程中其内部实际的物理、化学行为,并给出了相关数学方程的边界条件。针对电化学模型的求解问题,使用数学手段对已建立的数学方程进行了降维求解。对于复杂的偏微分方程,使用有限分析方法对其进行了网格化和离散化,使偏微分方程其降阶成为常微分方程。对于常微分方程,能够定量求解的对其进行了数值求解,高阶无法求解的常微分方程,使用数值分析方法对其进行了数值求解。最终完成了锂离子动力电池电化学模型的建立,实现了基于电化学模型的动力电池端电压的仿真。针对电化学模型的老化特征提取问题,使用智能优化算法对所建电化学模型进行了离线参数辨识,初步验证了模型的准确性和精确性,并与等效电路模型进行了对比。进而进行了动力电池的老化试验,基于电化学模型对全寿命周期下的动力电池进行了内部参数的提取,确立了5个能够表征动力电池老化状态的老化特征参数,并构建了其衰退轨迹。针对电化学模型的验证问题,搭建了硬件在环试验平台,对所建立的电化学模型进行了硬件在环仿真验证,实际验证了所建立电化学模型的正确性和精确性以及本文所获得的结论。本文所建立的锂离子动力电池电化学模型,能够实现对锂离子动力电池的精确仿真和电池内部物化参数的提取,并基于动力电池在全寿命周期下的大量数据,筛选了5个能够表征电池老化状态的物化参数作为的老化特征参数,构建了其衰退轨迹,从电化学机理角度阐述了电池老化的内在原因。