随着我国能源安全和环境问题的日益严重,排放法规也变得更加严格,以锂电池为代表的清洁能源受到人们广泛关注。电池作为电动汽车的能量来源,保证了电动车的续航和车内电气设备的正常运行。电池工作过程中会发生复杂的化学反应,同时产生大量热量,若这些热量不能被及时带走或散掉,长时间在电池包中堆积,严重时可能导致电动车的自燃等事故。目前科研人员在对电池包热管理系统进行研究时,默认各电池单体性能保持一致,但在汽车运行时,不同环境、工况等都会使电池单体性能产生差异。针对这一问题,本文考虑初始荷电状态（SOC）不一致,搭建高效电池组均衡管理系统,并在此基础上进行热管理系统设计,保证温度控制在合理范围内。本文以锂离子电池组为研究对象,以电池SOC估计、电池均衡管理系统、电池组散热三方面为研究主线,在电池初始SOC不一致的条件下,探究电池组散热结构优化设计问题。具体研究内容如下:首先,建立了锂电池SOC估计模型。通过分析常用的电池建模方法,建立了锂电池等效电路模型。通过电池特性实验及参数辨识,对电池相关参数进行标定。基于等效电路模型采用扩展卡尔曼滤波算法,实现了对锂电池SOC的精确估计。其次,建立了电池组均衡管理系统。选取SOC为均衡变量,利用搭建的等效电路模型,基于能量分配思想,建立电池组两级均衡管理系统,系统包括组内均衡与组间均衡,采用模型预测控制（MPC）算法实现电池SOC均衡。考虑均衡的高效性和硬件的耐久性,分别探究均衡周期T与电池接入数量!对均衡管理系统的影响。研究结果表明:均衡周期主要影响电池组组内均衡时间与精度,对组间均衡没有影响;电池接入数量!主要影响均衡时间,接入数量的减少,组内均衡与组间均衡时间都变短。最终选取均衡周期T=20 s,电池接入数量!=4,实现了对电池组高效均衡控制。最后,考虑电池SOC不一致性,在电池组均衡过程中分析了冷却方式与结构参数对散热效果的影响。通过电池单体生热仿真与实验对比,温度最大误差为3.9%,验证了单体生热模型的准确性。基于单体仿真模型,建立了风冷电池组模型,分别探究冷却空气进出口位置与电池间隙两个因素单独与共同作用时对电池组散热性能的影响。研究结果发现:冷却空气进出口位置和电池间隙的改变,可以改善电池的散热性能,但风冷电池组自身散热效果有限,不适合高温大倍率放电的电池包冷却,因此建立了冷却效果更好的液冷电池组仿真模型。对液冷冷却的影响因素进行探究,选取流道高度H、宽度L以及液冷板厚度S为试验因素,电池组最高温度Tmax、温度均匀性因子ΔT以及压降ΔP为目标函数,进行正交试验。利用极差分析法确定因素主次性,试验因素的优化组合为:H=7 mm、L=56 mm及S=13 mm。相比基础模型,最高温度降低了0.79 K,温度均匀性因子降低了0.01 K,压降降低了104.479 Pa。通过以上的研究结论可为锂离子电池热管理系统的结构设计提供参考。