为应对日益严重的空气污染、化石能源枯竭以及克服在低氧高湿环境下燃油机燃烧效率低下等问题,研发新能源电动工程车辆是目前工程车辆的一个发展方向。挖掘机作为使用量巨大的工程的车辆,也在积极快速朝着电动化方向发展,动力电池作为电动挖掘机的动力来源,是制约挖掘机电动化发展的关键设备,其中锂离子电池因其能量密度高、循环使用寿命长等特点已经成为当前电动车辆领域发展最快和应用最广泛的动力电池之一。然而动力电池成组使用时产生的热量累积将使电池组温度明显上升、车辆性能衰退,严重时甚至导致动力电池组热失控,从而引发安全事故。因此,采取合理的动力电池热管理系统,保持动力电池电化学性能及延长其使用寿命,保证电动车辆的动力性、安全性和可靠性成为目前的研究热点之一。本文以某公司生产的电动挖掘机的性能要求为基础,利用理论分析和数值仿真模拟相结合的方法对磷酸铁锂动力电池组的热分布进行了相关研究,提出一种液冷式动力电池热交换器结构并进行了优化设计,主要研究内容如下:1.根据挖掘机的额定工作电压、功率及容量等参数,选定单体电池,构建针对移动供电式挖掘机使用的动力电池组,并着重设计了一款与之匹配的液冷式热交换器。2.基于液冷式动力电池组热交换器散热结构,建立CFD流固耦合传热计算模型,分析初始结构方案对动力电池组热分布的影响,通过Fluent仿真结合理论分析,阐述了结构优化对于液冷式热交换器散热效果的优化作用,证明了在流道总长相近的前提下,增加液冷板进水口数量,缩短流体流程的方法可以有效降低电池组最高温度和单体电池间最大温差。3.通过单一变量控制法仿真计算对比分析了液冷板截面流道形状、矩形流道长宽比例值、液冷介质、冷却液的入口流量和入口温度对动力电池组的最高温度、电池组单体电池间温度的一致性、均匀性和流阻特性的影响,仿真结果表明,在相同的水力直径下,圆形截面流道与正方形截面流道在控制电池组温度分布方面差异不大,但圆形截面流道下流阻特性较差;在矩形流道高度一定的情况下,增加流道宽度可以降低流体进出口压力损失;以水作为液冷介质的热交换器具有更好的换热性能和流阻特性,但在控制电池组温度均匀性方面不如质量分数为50%的乙二醇水溶液;增加冷却液入口流量和降低冷却液入口温度,有利于降低动力电池组最高温度;在一定的温度范围内,电池所处环境温度越低,电池组温升状况及温均性越好。4.从提高动力电池组温度均匀性的角度,提出基于液冷板截面流道形状为正方形时的导热强化方案,并对导热片的位置布置、材料选择和厚度对动力电池组热分布的影响进行对比分析,得出将导热片布置在X方向的方案在降低动力电池组最高温度和改页善电池组温度均匀性方面均优于Z方向,并且在保持同等重量的情况下采用石墨片或者采用相同导热材料时增加导热片厚度,均可以提高电池组的温度均匀性。5.利用Box-Behnken设计方法以及响应面分析,研究液冷热交换器的主要参数及其交互作用对电池组温度分布的影响,通过Design-Expert软件得到回归方程的预测模型并进行响应面分析,分别得到动力电池组温度分布最优及流体进出口压力损失最小时的条件。