近年来交通运输行业对传统能源的依赖程度逐年上升,以二次能源为主的新能源汽车是近年来全球关注度最高的节能方案,其中电动化交通运输方案的发展最为迅速。锂电池由于能量密度高、循环寿命长、自放电率低等特点,被认为是电动汽车最可行的动力源,但其缺点在于充放电性能受温度的影响较大,甚至会因高温环境导致热失控现象。为了提高电池组的性能、寿命和热安全性,本文借鉴Tesla电池热管理系统（Battery Thermal Management System,BTMS）,采用有限元方法和分子动力学方法仿真分析纳米改性冷却液的电池热管理系统所管理区域内的温度分布情况,并分析纳米改性前后的BTMS性能差异。首先,对锂离子电池电化学模型,电化学-热模型进行了研究。锂离子电池组从放电、产热到冷却的过程是多个物理场之间相互影响,相互耦合的多物理场问题。多数文献将锂离子电池组的热问题简化为单一的恒定热源进行处理,本文从电化学模型出发,讨论宏观尺度的温度与电池内部的电化学反应的耦合关系,为不同放电倍率下的BTMS提供准确的产热计算。其次,基于多物理场耦合分析了电化学、流体传热、固体传热过程中的电化学-热问题和非等温流动问题。借鉴Tesla汽车BTMS结构,仿真分析了在持续1C、2C、3C、4C放电倍率下锂离子电池模组的最高温度、电池单体间最大温度差和0m/s、0.05 m/s、0.1 m/s、0.2 m/s、0.3 m/s、0.4 m/s共6种流动速度下的BTMS所管理区域的温度分布情况,分析造成温度过高、温差过高的原因。最后,采用纳米颗粒构造水基Al2O3冷却液,以期改善流体的传热性能。宏观角度的热导率变化取决于微观尺度的纳米颗粒与水分子间的相互作用,采用分子动力学方法分析纳米改性后的水基Al2O3流体热导率、粘度的变化情况,将仿真获取的物性参数作为多场耦合仿真的新物性参数,获取以温度分布为标志的BTMS数值模拟结果,对比分析纳米改性前后的BTMS热管理性能变化。结果表明:采用0.4m/s流速的基液进行BTMS冷却,可使电池单体间的温差从9.84K降到6.86K,将纳米颗粒体积分数从0%增大到10%,在0.4m/s流速的水基Al2O3流体对BTMS进行冷却可使电池单体间的温差进一步降低到5.97K。