随着国务院《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》的出台,具备高效、节能、环保等优点的电动汽车成为新能源汽车发展的重要方向,在电池技术和智能驾驶技术的驱动下,迅速被消费者认可,保有量不断提高。锂离子动力电池被认为是当前电动汽车动力系统的最佳选择,但作为一种高能量密度的温度敏感型部件,若无法抑制电池单体的热失控行为,热失控的传播速度和能量强度将呈几何级数增加,最终会导致动力电池系统和整车起火和爆炸等严重安全事故。因此,研究电池热失控蔓延机理和抑制措施,将热失控控制在安全范围内,确保不发生大规模的链式扩展,保障动力电池系统和整车安全,是当前工程实际中亟待研究的课题。本文结合主流的电池热管理技术,设计既能有效控制电池工作温度,又能抑制电池组热失控蔓延的新型热管理系统,实现动力电池系统的高安全性,主要开展以下研究工作:首先,基于电池充放电和热失控时的产热机理,通过集总参数法计算电池充放电产生的焦耳热和可逆电化学反应热,以及利用阿伦尼乌斯公式（Arrhenius）描述电池热失控副反应热并在数值仿真软件COMSOL中进行常微分方程的求解,建立电池单体充放电产热和热失控产热模型并进行实验测试验证其精度。然后,针对传统热管理系统在电池充放电工况下散热与和热失控发生时隔热需求的矛盾问题,基于相变材料与液冷技术设计了混合式电池热管理系统,通过利用低热导率的相变材料延缓电池间的热量传递,和利用液冷系统高效地将相变材料储存的热量带离,避免热量积累增加发生热失控的风险;建立混合式热管理系统的相变材料相变与传热模型和液体流动与传热模型,并构建它们之间的耦合仿真方法,计算获得不同运行工况下电池组的温度分布、热失控最高温度和蔓延时间等特征参数,进一步分析相变材料热导率和冷却介质流速对混合式热管理系统控制电池工作温度和抑制热失控蔓延性能的影响。最后,针对混合式热管理系统的影响参数不明确和利用常规方法进行优化时,直接调用原始数值模型造成建模困难和计算时间成本大的问题,建立了原数值模型的Kriging-HDMR代理模型,利用全局参数灵敏度分析方法筛选系统的高敏感度参数,然后基于所筛选的敏感参数应用多目标粒子群算法（MOPSO）对混合式热管理系统进行优化设计,获得优化设计方案,并搭建实验平台验证优化方案的工程可行性。研究表明:（1）建立的高精度的耦合数值模型可以满足电池热管理和热失控蔓延的仿真分析需求;（2）所提出的基于相变材料与液冷的混合式热管理系统可以有效解决电池散热和热失控隔热之间的矛盾,同时实现稳定控制电池的温度以及在热失控工况下有效抑制热失控蔓延的目的;（3）Kriging-HDMR代理模型可以大幅降低工程数值分析的建模难度和计算成本,实现电池热管理系统高效的设计与优化,优化设计后的热管理系统在5C放电倍率下可以将电池的最高温度控制在32℃内,温差小于2.5℃的工作环境下,且在电池单体发生热失控时有效抑制热失控蔓延。