在全球能源紧缺和气候变暖的大背景下,质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrance Fuel Cell,PEMFC)因为工作温度低、能量密度高、可靠性高、加装燃料快速便捷、产物为水无污染等特点,逐步成为车用传统能源的代替动力源。而在整个燃料电池汽车运行的过程中,燃料电池的温度特性对电堆性能表现影响极大,一个性能良好的电堆热管理系统能满足电堆散热和加热需求,保证其在工况运行中维持温度稳定在合理范围之内,从而提高电堆输出功率,延长使用寿命。因此,研究燃料电池热管理系统有着十分重要的意义。本文以PEMFC的温度特性、热管理系统模型、控制方法等为切入点介绍国内外研究现状,引出选题意义和主要研究内容。论文依托校企联合项目“天博燃料电池电堆热管理系统匹配”,首先从电堆单电池机理出发,通过燃料电池的活化极化、欧姆极化、浓差极化过电压理论在MATLAB/Simulink平台搭建了电堆的输出电压模型,并通过试实验证明模型准确性,并以此为基础分析电堆的温度特性。其次,分析电堆产热,明确车用燃料电池热管理系统的设计性能目标、温控需求,确定前舱内部电堆散热器模块布置情况,计算冷板对流换热系数。在GTSuite平台搭建车用燃料电池热管理系统回路结构,针对热管理系统传统水泵、风扇控制策略的不足进行理论分析,提出改进和优化的控制方法。然后,结合热管理系统设计的性能目标,对回路中各部件进行参数计算和匹配选型。最后,从车辆燃料电池电堆和动力电池双动力源的能量途径出发,根据车辆的不同运行模式,在GT-Suite软件平台搭建了整车能量管理策略,仿真验证后作为热管理系统的车用条件。本文选用极端高低温工况和常温工况三种工况设定作为模型验证的运行条件,分别得出本文所设计的热管理系统在车用工况下的具体性能表现,以此为依据验证热管系统的性能。