本发明实施例提供一种动力电池热管理系统，包括：电池冷却单元和电池灭火单元；在电池冷却单元中，气冷器将冷却后的气态二氧化碳输出至喷射器进气口，喷射器将由进气口进入的气态二氧化碳和由引射口引射到的气态二氧化碳输入至气液分离器，气液分离器将分离后的液态二氧化碳由液道口和膨胀阀输出至电池冷却蒸发器，电池冷却蒸发器通过液态二氧化碳对动力电池包进行冷却降温；在动力电池包内失火时，电池冷却单元停止工作，在电池灭火单元中，气液分离器将液态二氧化碳由液道口和电动阀输出至喷嘴，喷嘴通过喷发液态二氧化碳对动力电池包进行灭火降温。本实施例实现了在动力电池运行冷却的同时，能够对动力电池温热失控进行有效处理。