质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种清洁电源,可将氢能转化为电能,因其电能转化率高、工作温度低和能量密度高等优点,得到越来越多人的关注。工作温度影响着燃料电池工作状态下的湿润度、催化剂活性、化学反应速率以及燃料电池寿命等因素。温度控制水平对PEMFC动态性能和使用寿命有显著的影响,配备高效的冷却系统,制定适宜的控制策略,对维护电池正常工作,改善燃料电池的运行性能,提高燃料电池的可靠性,延长电池使用寿命十分重要,是PEMFC研究中的一个重要环节。因此,为了充分发挥PEMFC的发电性能,需掌握温度对电池输出特性的影响规律,开展冷却系统模型以及其控制策略的研究,具有重要的理论意义和实际价值。本文首先分析温度对燃料电池性能和参数的影响,在此基础上提出冷却液温度控制要求。为使PEMFC入口冷却液温度稳定在理想温度范围内,对冷却系统结构及总体方案进行设计,选择去离子水为系统内冷却液,运用能量守恒原理,并基于数学模型和实验数据,搭建了PEMFC冷却系统的半经验半机理模型。其次,针对PEMFC的冷却系统,以冷却液入口温度的最大超调量、响应时间、控制精度和冷却液出入口温差为控制指标。制定能够实现冷却要求的控制策略,对水泵转速采用前馈与反馈的联合控制,在流量跟随函数的控制基础上加入反馈PID控制;对散热器开度进行反馈控制,将传统PID控制、模糊PID控制和变论域模糊PID控制作用在散热器上。通过调节循环水泵的转速来改变冷却液在系统内的流量,通过调节散热器的开度来改变进入散热器的风量。最后,以流量跟随函数控制水泵转速,PID控制调节散热器开度的结果为基准,通过仿真结果,分析比较不同控制策略对冷却系统的温度控制结果。对比可知,对水泵转速的控制,影响冷却液的出入口温差,转速越大,冷却液在系统内流量越大,温差越小,冷却液在2500g/s情况下的温差值,要比1500g/s情况下少2.57℃;而对散热器开度的控制,影响入口的冷却液温度,散热器开度越大,流入散热器的风量越大,入口冷却液的温度越低,当散热器的开度从30%增加到90%时,入口温度的降幅可达10℃。对水泵的控制加入反馈控制后,入口冷却液的最大超调量能够减小5.42℃。对散热器采用的反馈控制,都可以将PEMFC出入口冷却液温差控制在4℃以内,同时入口冷却液温度波动稳定在±1℃以内。但不同的控制方法,仿真后得到的最大超调量、响应时间和控制精度不同。在对水泵进行前馈和反馈联合控制的前提下,关于入口温度的控制,变论域模糊PID控制方法的控制效果最好,入口冷却液温度的最大超调量减少了8.89℃,调节时间提前了3.64s;模糊PID控制的控制精度最高,可达到0.01℃以下,但最大超调量只减少了8℃,结果稍差;传统PID控制结果最差,最大超调量只减少5.4℃,而调节时间并未提前。