我国“碳达峰”“碳中和”目标的提出,进一步推动了新能源汽车的发展。锂离子电池作为电动汽车动力来源,如何保证其安全是当今研究热点。锂离子电池对温度十分敏感,若不能及时将电池在充放电过程中产生的热量排除,电池性能将显著下降,严重时还会引起爆炸。因此,需要利用电池热管理系统（BTMS）,将电池温度控制在适宜的温度区间中。本文针对空冷式、液冷式和相变式BTMS中存在的温度不均衡问题,分别提出了回字型流道设计、复合流道/相变设计和相变/针翅设计,并进行了详细的探讨。本文的主要内容如下:（1）对于电芯数量较多的大电池组,传统空冷BTMS由于自身结构缺陷,难以通过局部结构的调整,实现大电池组的温度均衡。针对该问题,本文提出了回字型空冷设计。首先对比分析了回字型设计与传统U、Z型设计的差异。其次,研究了入口流速0v对三种设计的影响。最后,采用正交实验方法寻找最佳的回字型结构。研究结果表明:与U、Z型结构相比,由于所有空气均需要沿着回字型流道流动,然后从同一出口流出,回字型结构的流线分布较为均匀。同时,由于近入口处电池冷却气体的温度较低,近出口处电池冷却气体的流量较大,组内电池都取得了不错的冷却效果。此外,获得最佳的回字型结构设计参数组合为:孔半径r=6mm,电池顶部与整流器的距离hto p=20mm,电池底部与底板的距离hbot=10mm,出口边长d=60mm。（2）底面液冷BTMS设计存在以下两方面问题:一方面由于电池底部面积较小,限制了电池与液冷板的热交换效率,导致电池高度方向温差较大,另一方面,由于冷却液出入口温差大导致在冷却液流动方向上电池组温差过大。为了解决上述问题,本文首先提出了波动型流道,强化换热。然后,通过引入复合流道,降低了电池组的横向温差。最后,在复合流道的基础上,为降低电池高度方向温差,在电池顶部和侧面添加相变材料（PCM）。研究结果表明,与传统的直线型流道相比,本文提出的复合流道/多侧差异相变设计电池组最大温度和最大温差分别降低了8.1%和43%。（3）对于相变式BTMS,由于PCM热导率过低,阻碍了电池与PCM间换热。本文提出了PCM/针翅设计。与传统的板翅设计相比,在采用相同的翅片体积时,翅片与PCM之间的换热面积增大,BTMS的散热能力增强。本文首先比较了PCM/针翅、PCM/板翅和纯PCM结构在5C放电下的性能,然后研究了PCM厚度和翅片截面积的影响。结果表明:与PCM/板翅和纯PCM结构相比,PCM/针翅结构的最高温度Tmax较低,有效地缓解了电池的热积累。此外,为控制电池的Tmax低于55℃,PCM/针翅设计所需PCM厚度最小,为2.38 mm,节省了PCM,降低模块重量,提高系统的能量密度。