在石化能源日益枯竭和空气污染日趋严重的情况下,以可充电动力锂电池为能源的纯电动汽车,成为新能源汽车发展的主要方向。电动汽车的动力锂电池热管理系统(BMS)是其关键技术,该热管理系统主要用于管理动力电池在充放电过程中由于热量的产生所引起的电池组内部温度变化及分布,这些参数都直接决定电池组的放电功率以及使用寿命,并最终影响整车的性能。当锂电池在高温条件下工作时间过长,会使其加速老化、寿命和能量的利用率等性能指标下降。本文根据某类型锂电池组的充放电过程,以数学建模、数值仿真和实验测试来研究相变材料及热管耦合的复合热管理系统工作特性。主要内容和结论如下:根据动力锂电池的工作原理分析了电池内部结构、反应原理和生热机理,分别从热力学角度与电化学角度分析电池产热量。采用简化的电池产热模型对带有虹吸热管的相变吸热电池热管理系统进行了数值仿真,根据数值仿真结果分析了虹吸热管对电池热管理系统性能的影响。在此基础上,建立了毛细芯热管的多孔结构毛细抽吸数学模型,采用多孔介质模型模拟了毛细芯内流体的流动、蒸发和冷凝过程。在给定电池组及其热管理系统结构状态下,对不同孔隙率、充液率的毛细芯热管的传热特性进行了数值模拟。在给定条件下,可以得到孔隙率为0.7,充液率为0.5时,长度为150mm,直径为5mm的铜质热管具有最优的传热能力。通过锂电池脉冲放电时电压与电流的关系,推导出电池的等效内阻与SOC值和温度之间的函数。基于毛细芯热管与石蜡相变材料相结合的复合传热结构构建电池热管理系统数学模型,对不同放电状态下的产热及传热特性进行了数值模拟,得到了不同放电倍率下电池组的温度变化曲线。在数值仿真结果基础上,设计电池热管理系统实验装置,在充放电平台上进行不同充放电倍率下的实验研究,测量电池组的温度变化,电池单元之间的温度差异,分析比较热管对电池组热管理系统的影响。研究结果表明只有在电池组温度达到热管的工作温度之后(45℃),热管的传热优势才得以体现,能够保证充放电循环过程中电池组维持较低的温度和各电池模块间温度的均一性。另一方面,当电池组的温度超过石蜡的熔点(46℃)以后,无热管状态下,电池组放电过程中温升明显减小,但是由于热量无法及时排出,充电时其温度仍然较高。因此,在循环充放电过程中,热管的参与能够使电池组维持较低的温度。最后,将实验结果与对应状态下的数值仿真结果进行比较,几种放电状态下,计算结果与实验结果的平均绝对误差分别为0.15K、0.37K和1.31K,这充分说明所建热管理模型及数值仿真方法是合理有效的。本文的研究对动力锂电池组充放电工作过程中的产热、传热及温度变化规律的建模及仿真方法为电池组热管理系统的研究提供了基础,数值仿真和实验结果对动力锂电池的进一步热管理系统结构设计具有重要的参考价值。