作为纯电动汽车的动力来源,动力电池的性能决定了电动汽车的整车性能。动力锂离子电池在放电过程中因发热导致自身温度升高,影响其运行性能和使用寿命,甚至造成电池热失控,导致自燃甚至爆炸。因此,高效的电池热管理系统(BTMS)对提高动力电池的工作效率,延长动力电池的循环寿命有着至关重要的作用。本文采用车用18650锂离子电池尺寸制造的铝制仿形电池,通过理论分析,实验测试与数值仿真相结合的方法对单体电池及电池包的热特性进行研究,提出了新型的复合式电池热管理系统,主要研究内容如下:首先,通过文献调研分析了锂离子电池的结构、热物性参数和生热原理,实验研究了锂离子电池在放电过程中的温升特性与发热速率,明确了电池热管理系统的设计目标。其次,本文通过在相变材料(PCM)中添加高孔隙率的泡沫金属与翅片形成复合结构,对18650仿形电池进行了热特性实验研究。实验发现,纯石蜡传热根据电池温升分为四个阶段,并在A-C相变阶段出现温度平台,熔化过程中的关键点A,B,C,E对应的相变界面通过可视化装置进行了验证。泡沫金属的加入提高了系统整体导热率,同时也抑制了液体石蜡的对流换热,导致温度平台消失。采用泡沫铜/翅片复合结构增强了电池与PCM间的换热,减小了接触热阻,降低了电池温升,且高功率下表现出更好的传热增强性能。此外,运用CFD仿真软件Fluent,采用单温度模型对单体电池在PCM/泡沫金属以及PCM/泡沫金属/翅片复合情形下的传热特性进行了数值研究,并与实验结果进行对比,发现两者基本符合,验证了单温度模型及相关热物性参数设定的准确性,也表示泡沫金属加入后,PCM对流换热的影响可以忽略。最后,针对电池温度的控制目标,设计了相变材料与液冷复合式的电池包热管理装置,包括连接电池的热扩散板、导热柱、带有微通道的冷板以及填充在电池间的PCM。液冷板单独安装在电池包底部,实现了液冷系统和电池管理系统的分离,提升了系统安全性。本文针对不同的换热情形,进行了电池包最高温度、最大温差、导热热阻等方面的实验研究,结果表明:纯PCM冷却可以延缓电池的温升,纯液体冷却能迅速控制电池温度的稳定,而PCM/液冷复合热管理系统结合了两者的共同优势,能维持电池包的最高温度在安全温度50°C以下,保证全局最大温差在5°C之内,很好的满足了电池正常工作的目标要求,表现出良好的热性能。