随着全球经济与交通运输业的日益增长,船舶、车辆排放的尾气已成为重要的大气污染源,新能源的开发和利用已刻不容缓。在多国大力推进新能源的努力下,动力电池已广泛地用于各类船舶、车辆之中。锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、技术成熟度高等优点,已成为当今动力电池的主流选择。然而,锂离子电池工作过程对温度要求十分严苛。单体电池需工作在最佳温度范围内（约20-45℃）,且电池模组的单体之间最大温差也应控制在最低限度内（通常为5℃以内）。若无法满足上述要求,其寿命会迅速衰减、触发热失控,甚至引起电池冒烟、起火、爆炸等安全事故。因此,动力锂离子电池热管理对提升电动船舶与车辆动力性能和安全性具有重要意义。对于当前主流的空冷和液冷热管理系统,电池产热特性、冷却介质流场与热场的耦合特性对冷却系统性能的影响尤为重要。本文针对动力锂离子电池冷却系统开展热流场的分析与优化研究。旨在厘清电池产热特性、探索电池风冷和液冷系统中热场、流场分布的耦合特性,以期建立热流场的优化方法。本文主要研究内容如下:（1）针对单体电池开展热物性测试、充放电特性实验、混合动力脉冲能力特性（HPPC）测试,获得电池热物性、内阻特性与产热基本规律。电池1 C放电时的平均产热率可在3.999 W～4.804 W之间。采用Fluent软件内嵌的双电势多尺度多域模型（MSMD）、本文自定义的内阻热源模型两种方法建立单体电池热仿真模型。研究发现,MSMD模型虽计算精度高,但计算资源消耗大;内阻热源模型在计算精度和计算资源消耗量方面具有综合优势,适用于较大尺度电池组的热仿真模拟。本文也比较了更为简化的壁面热源用于电池组内热源的建模方法。（2）基于简化的壁面热源电池组产热模型,建立电池组风冷系统的热模型。对风冷系统进行结构优化,研究了不同流道结构对电池组热场、流场分布的影响。研究发现,流道结构、电池排布影响气流分配的均匀性,进而影响系统中最高温度和最大温差;将电池分为三组,可有效提高系统内温度均匀性。（3）基于MSMD内热源模型,对电池模组冷却系统热流进行分析与优化。研究了六种冷板布置方式与流道结构对电池模组冷却性能的影响,获得了液冷系统在动态工况下的冷却效率。结果表明,两侧布置方式下的多条小通道冷板,可获得较高的液冷系统冷却效率;该设计可在电池处于动态工况时将温差控制在1K以内,且该冷板的合适流量范围为7.817×10-4 kg s-1～0.0105 kg s-1。（4）基于内阻热源模型,对电池包冷却系统热流场进行分析。针对电池包液冷系统进行船舶工况下的实验与热仿真,获得内河和沿海船舶工况下电池包液冷系统冷却特性,实验结果显示,配套的冷板设计可将最大温升控制在1 K以内。建立了基于内阻热源的电池包冷却系统热模型,对冷板中热流场进行分析,提出了冷板优化方向,即可通过改变冷板中心处U型小通道的结构提高温度均匀性。本文提出和使用的电池内热源模型和模拟方法,适用于不同的计算精度、计算资源需求和电池模组的尺度场景。研究结果可为包括电动船舶、车辆在内的动力电池热管理系统的设计与优化提供理论依据和技术支撑。