电动车辆以其节能环保的优势在国内外得到大力发展和广泛应用。在日益注重能耗和安全的今天,满足使用条件下提升电动车辆的经济性和动力性至关重要,不仅如此,由于锂离子动力电池安全性的不足,电池热失控事故频发也让其普及受到了巨大挑战。为了研究提升电动车辆的经济性、动力性及安全性的办法,本文依托国家重点研发计划项目(2017YFB1201003),通过仿真建模的方法建立了电动车辆复合电源模型,通过交叉熵算法对电动车辆复合电源容量配置进行了优化,使其经济性和动力性能有明显提升;通过试验的方法搭建试验平台,针对锂离子动力电池进行了性能特性试验、滥用试验和热安全管理试验,研制了基于强制风冷和液冷的钛酸锂动力电池箱,并对比验证其热管理方式的实用性;研制了一种基于相变-热管耦合的热安全管理装置,并通过充放电对比试验验证其有效性,为电动车辆经济性、动力性和安全性提升做出了一定帮助。主要研究内容和结论如下:(1)基于ADVISOR仿真软件建立了电动车辆车载复合电源模型,拓扑结构为锂离子电池-超级电容双DC/DC串联架构,分别搭建了锂离子电池模型、超级电容模型和DC/DC变换器模型。(2)基于Matlab软件,以复合电源成本和车辆电耗最小为目标,通过交叉熵(Cross Entropy,CE)算法对车载复合电源的参数优化进行了研究。以某款纯电动车辆为研究对象,根据能量与功率性能指标确定锂离子电池和超级电容的容量范围;选取复合电源成本和车辆电耗建立多目标优化函数,并在ADVISOR环境中搭建车辆仿真模型;采用CE算法,通过种群的不断迭代,更新高斯概率密度函数的均值和方差,找到复合电源参数的Pareto最优解集;从最优Pareto解集中选取典型的匹配参数,分析复合电源成本、车辆电耗和整车动力性能。(3)搭建单体电池测试平台,针对锂离子动力电池进行了一系列测试,包括:恒流充电、恒流放电、混合脉冲功率特性测试及包括炉箱加热、过充、短路和针刺试验在内的电池滥用试验,通过试验数据计算电池能量效率、库伦效率、不同SOC下电池充放电内阻及开路电压和温度的关系,记录并分析电池在滥用条件下的电压、温度和形态变化。(4)归纳了总结电池滥用和热失控机理。提出基于火探管的应急冷却手段,使其作为电池消防设备在热失控发生时自动投入使用,剂量由空间和电池种类决定。设计了基于强制风冷和液冷的动力电池箱,通过对比散热试验验证其热管理方式的有效性。针对三元锂离子电池安全性不足的缺陷,提出一种浸没式相变-热管耦合的新型热安全管理装置,搭建试验平台并进行不同倍率充放电试验,通过与单相变材料的对照试验对比电池组最高温度、单体间最大温差验证其热安全管理有效性。