由于科学技术的不断进步,人类对于能源的需求也在增加。传统能源由于其储量的有限以及对环境的污染,已经不能满足人类的需求。因此寻求高效、可再生的新型能源及储存装置已成为当务之急。而锂电子作为一种新型能源装置,以高电压、高能量储存、长久的使用寿命等众多优势受到广泛关注。但由于锂电池在工作过程中会生热,轻则影响锂电池工作性能,重则导致锂电池的热失控或者爆炸。因此本文针对锂电池的换热研究,设计了一种树形微通道换热器,并采用仿真模拟和实验研究分析锂电池热管理系统的综合性能,同时对树形微通道换热器的结构优化。具体研究内容如下:本文讨论了锂电池的组成结构、反应原理及生热机理,根据生热机理和Bernardi电池生热理论建立了锂电池的生热模型,给出了锂电池的传热机理,参考文献确定了锂电池热物性参数的计算公式,为接下来锂电池的数值模拟提供理论基础。其次,建立了锂电池热管理系统的数值仿真模型,提出了一种树形微通道换热器,将其应用于锂电池热管理系统中,并分析其仿真结果。同时,将顺流的树形微通道换热器、交错流的树形微通道换热器和直通道换热器三种换热器的换热性能和流动性能作对比,结果表明交错流的树形微通道换热器的综合性能最佳,其锂电池的最高温度为34.21℃,整体温差为5.35℃,压降为11.26Pa。然后,采用实验方法对顺流的树形微通道换热器的对流特性和换热效果进行研究,并验证仿真结果的准确性。结果表明换热器热阻的相对误差最大为6%,压降的相对误差最大为4.6%,验证了仿真结果的可靠性。此外,采用仿真计算对树形微通道换热器的结构进行优化,针对树形微通道换热器的斜通道入口宽度d₉和斜通道角度θ,通过改变d₉和θ的大小,改变换热器的结构,并通过仿真计算得到以下结论:锂电池的温度随着树形微通道换热器的斜通道入口宽度d₉和斜通道角度θ的减小而减小,换热器的进出口压降随着斜通道入口宽度d₉和斜通道角度θ的减小而增大。在此基础上,以d₉和θ为自变量,单个换热器的热阻R_th和平均压降?p为优化目标,利用单目标遗传算法和多目标遗传算法,对锂电池热管理系统的综合性能进行优化。并将单目标优化结果与多目标优化结果进行对比,其优化变量误差最大为4.667%,其优化目标的误差最大为0.5%.同时将多目标优化结构与仿真结果对比,其优化目标误差最大为0.361%,验证了遗传算法优化的准确性。最终,优化后的锂电池最高温度降低了0.52℃,温差降低了0.49℃,压降增加了6.73 Pa。