为改善新能源汽车动力电池组的寿命和安全性能,本文提出了一种基于非均匀翅片的液冷板结构,并开展了基于该结构的液冷热管理系统的设计、优化与实验验证工作。该结构可在均温性、低功耗和轻量化指标上获得综合较优性能。首先,为验证非均匀翅片液冷板设计的可行性,基于建立的数值模型开展了参数影响分析。基于Bernardi电池产热理论,使用实验手段建立锂聚合物电池产热模型、液冷板与电池的流热耦合三维仿真模型并完成了校核,参数化研究结果表明在均匀翅片设计中,单纯增大或减小翅片直径无法同时降低液冷板的最高温度、温度标准差、功耗和质量;在非均匀翅片设计中,翅片直径沿X方向递增或递减的方案在温度均匀性方面性能较差;而翅片直径沿Y方向递增方案可获得较优性能:与平行通道基准设计对比,液冷板对角与边缘温度控制效果明显改善,中央区域温度更低,质量、功耗、温度标准差和最高温度分别降低30.39%,11.2%,3.24%和1.33℃,参数化研究结果表明,非均匀翅片液冷板设计具有可行性与设计潜力。其次,为探索非均匀翅片液冷板的最优设计,对其开展了多目标优化:提出完全非均匀、分组非均匀两种优化设计方案,基于OLHS抽样方法,通过数值仿真获取随机样本CFD数据,采用EBF椭圆基函数方法搭建代理模型,运用多岛遗传算法对代理模型进行优化,仿真结果表明相较于传统平行通道设计,最优非均匀翅片液冷板功耗下降29.84%,质量下降29.00%,温度标准差下降17.43%,最高温度下降1.039℃。最后,为验证非均匀翅片液冷板的实际冷却效果,使用增材制造方法加工出最优非均匀翅片液冷板与基准平行通道液冷板样品,搭建液冷循环系统,在环境测试箱中进行了5C放电工况下的电池液冷性能实验,实验结果表明在放电周期的第120s至600s内,最优非均匀翅片液冷板的接触面温度低于平行通道液冷板,二者温差最大为0.9℃。在放电结束时刻,非均匀翅片液冷板的温度低于42℃。