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本发明涉及一种锂离子电池相变热管理系统的优化方法,步骤如下：(1)获取电池和模组的外部设计参数、电极材料的电化学参数和热物性参数、相变材料的热物性参数；(2)建立一维电化学-三维热耦合模型；(3)对比不同放电倍率下实验和模拟分别得到的电压曲线和温度曲线结果,验证模型的正确性；(4)采用模型分析单一变量在不同放电倍率下,满足电池组热管理目标情况下的最优值；(5)以电池体积占模组总体积最大为优化目标函数,以最优单一变量组合作为优化初始值,以热管理目标作为约束,对变量值进行多参数优化求解。本发明的方法克服了单参数优化忽略不同变量组合对模组热性能影响的问题,以及人为选定变量取值带来的主观性和不全面性。