为减轻或消除消费者对电动汽车续航里程的焦虑以及加快充电速率,必须开发先进的动力电池包冷却技术。为此,本文针对江铃集团新能源生产的电动汽车上所应用的三元锂离子动力电池,从多尺度角度构建了冷媒直冷动力电池包热设计模型,并利用其对电池包结构进行设计与优化。在电芯尺度上,本文分别开发了三元锂离子电池电芯一维电化学-热耦合模型和三维电化学-热耦合模型,并分别利用其对电芯放电过程进行数值模拟,发现本文所开发的一维电化学-热耦合模型较文献模型计算的结果更加接近实验结果;此外,考虑极耳和集流体的三维电化学-热耦合模型可以更为细致地刻画电芯内部各物理量的时空变化信息。因此,本文所开发的电化学-热耦合模型可以更加准确的揭示锂离子电池产热机理。在单体电池尺度上,本文在电芯三维电化学-热耦合模型的基础上,构建了三元锂离子电池单体电化学-热耦合模型,深入探讨了放电过程中三元锂离子电池单体内温度分布和产热量分布信息,并与实验测试结果进行对比,发现单体生热速率模型预测的宏观输出性能与实验测试结果吻合良好,且该模型还可用于计算单体电池生热速率。在电池包尺度上,本文在获得三元锂离子电池单体生热速率的基础上,构建了冷媒直冷电池包热设计模型,并利用其对电池包结构进行设计与优化,发现冷却介质流入电池包温度是否接近其相变温度,冷却介质在毛细芯内爬升速率,毛细芯厚度及其孔隙率和孔径等孔隙结构参数直接决定冷媒直冷动力电池包内均温性能、整个系统是否处于可控状态及可控状态时间长短等。因此,本文所取得的研究成果不仅为电动汽车冷媒直冷动力电池包结构设计与优化提供重要的工具或手段,而且还有望大幅提升动力电池包冷却性能、确保电动汽车安全稳定运行。