随着全球能源短缺和环境污染问题的日益严重,发展和推广新能源汽车逐渐成为有效解决上述问题的重要手段。动力电池系统作为纯电动汽车唯一的动力来源决定了其整车性能、成本及可靠性。但动力电池的工作特性与其所处的工作环境温度密切相关,高于或低于其正常温度范围抑或电池系统内部温度场分布不均匀都会影响其工作效率和安全性。因此,动力电池热管理(BTMS)技术对于纯电动汽车适应不同工作环境、提高动力电池工作效率、延长动力电池使用寿命和保证使用安全性具有重要意义。本文以圆柱形18650三元锂离子电池为研究对象,针对其低温性能展开研究,探究低温对锂离子电池充放电性能及其使用寿命的影响,为后续热管理控制策略控制目标制定提供参考。通过不同环境温度、不同倍率下的充放电试验,分析了锂离子电池在不同充放电条件下的温升特性以及环境温度对放电端电压、可用容量比和电池内阻等参数的影响,确定动力电池最佳工作温度范围。基于传热学基础理论与能量方程,建立动力电池预加热热电耦合模型,通过实验和仿真计算获得电池的热物性参数、初始条件和边界条件。依据低温加热的要求,提出了正弦交流电低温加热方法,分别研究了电流频率和幅值对加热效果的影响,并以阻抗和容量变化为特征,探索其对电池寿命和性能的影响规律。结论表明,低温大电流的交流电加热方式会造成动力电池不可逆的性能衰退。针对该问题,本文提出了一种避免出现析锂现象的定频变电流正弦交流电低温加热控制策略,通过改变不同温度下电流加载幅值对动力电池进行内部加热,同时避免了析锂现象等副反应对电池寿命的不利影响。基于EIS阻抗谱数据建立等效电路模型,并以此为理论基础进行仿真分析,验证控制策略的有效性和正确性。最后,通过对比3种不同时间步长的加热策略确定了最优电流加载方式,可在509 s内将电池从-20℃升温至5℃,加热速率达到2.95℃/min;并将此加热控制策略应用于小电池模组,以验证其对模组加热的有效性,实验结果表明,该加热方法基本可以满足电动汽车低温加热快速、一致性好、安全的要求。