基于缓和能源供求之间的矛盾，最大限度地提高能源利用率的目的，热电技术作为新型的能源转换关键技术，可以将低品质热能转化为高品质电能，供车载电器设备使用，从而提高车辆的燃油经济性，实现能量回收。汽车尾气温差发电系统作为热电技术在汽车领域应用的载体，其热电转换效率受冷却装置热传递能力限制，因此分析热电系统热量传递，提升冷却装置传热效率成为研究的核心重点。　　本文研究是基于汽车尾气温差发电系统设计与仿真，在分析国内外研究现状和课题组研究现状上，结合车载温差发电系统中能量流，针对温差发电系统的冷却装置进行性能分析和优化设计，重点分析影响冷却性能因素及影响权重，基于传热学理论和热电系统不影响发动机冷却系统正常工作的前提下，设计研究一种具有较高热电转化效率的集成式冷却装置，为冷却装置结构进一步研究及试验分析提供支撑。　　首先利用ANSYS Workbench平台针对不同工况下的温差发电系统冷却装置进行数值分析，定量分析仿真结果，包括整体温度场、内部流场等物理场，总结得到不同形式的温差发电系统冷却装置工作过程中多物理场的分布规律，提出评价冷却装置传热特性和阻力特性的指标，研究分析冷却装置中冷却液流动参数与传热系数、流动阻力之间的关系，并评价整体式、条列式、独立式冷却装置冷却性能。　　为进一步研究温差发电系统冷却装置工作特性，验证冷却装置仿真模型及结果。设计温差发电系统冷却装置性能测试实验，辅助热电器件校正实验，采集冷却装置温度场数据，以热电器件开路电压、系统输出功率的角度来验证仿真分析结果。　　最后基于响应面实验设计方法，分类研究冷却装置形态，内部扰流板位置、尺寸，以及入口条件等影响因子作用机理，分析平均对流换热系数、沿程损失系数和进出口温度差与各因子的影响规律和其对冷却装置的影响，并采用设计优化方法寻求最优的参数组合，为后期温差发电系统冷却装置结构设计优化提供完整的设计思路和优化方法。