由于全球能源的短缺以及地球环境的不断恶化,近年来,汽车行业向新能源方向飞速转型发展。而燃料电池在工作的时候仅氢气与空气反应,产物仅为水,具有节能环保、安全高效等特点,且其相较其余新能源车型具有续驶里程长、燃料加注时间短等优点,必将成为今后新能源汽车的发展趋势。本文中,燃料电池汽车采用质子交换膜燃料电池（PEMFC）与锂电池组合的方式,PEMFC提供主要电能,锂电池组辅助提供电能,单独或协同工作,为驱动电机的运转供电,同时也为汽车其余耗电部件提供电能,整车协同,平稳运行。燃料电池汽车动力总成包括PEMFC、锂电池组以及驱动电机。运行过程中,温度对燃料电池的工作特性有着较大的影响,同时也会影响锂电池的电能输出以及电机的工作特性,因此,燃料电池汽车动力总成需要一个合理的热管理系统将其温度控制在合理范围内,使得各部件能高效工作,发挥出最佳性能,也能延长其使用寿命。本文以省校共建项目“高比功率燃料电池发动机关键技术研究与平台开发”作为依托,从工作原理及理论上进行分析,同时设计并进行实验,通过建模以及仿真的方式进行热管理系统的研究,验证所设计热管理系统的可行性以及合理性。首先,从燃料电池电堆的工作机理入手,分析了电堆因极化而产生的电压损失,并对锂电池的工作原理及充放电特性进行研究。基于动力总成各部件的工作方式及工作条件,进行动力总成热管理系统的结构设计。针对所设计的热管理回路,分别对燃料电池以及锂电池进行热特性分析,了解其产热以及散热特性,探究温度对动力总成造成的影响。而后设计并进行实验,对实验结果进行分析,验证温度对燃料电池电堆以及锂电池工作特性所产生的的影响,为仿真平台的搭建以及热管理系统控制的研究提供数据支持。而后,应用MATLAB/Simulink软件对燃料电池、锂电池以及驱动电机进行仿真计算模型的搭建并制定燃料电池-锂电池在工作时的功率分配模式,同时还在GT-Suite软件中搭建了燃料电池汽车的热管理模型,两个软件中模型运行时数据互通,完成热管理系统仿真平台的搭建。最后,基于所设计的热管理系统结构以及各部件热特性分析,进行热管理策略的开发,对燃料电池汽车动力总成热管理系统进行合理控制,使其满足所制定的控制目标以及功能。将所研究的热管理控制策略与热管理系统仿真平台相耦合,进行MATLAB/Simulink软件与GT-Suite软件的联合仿真,通过仿真结果来分析所设计的燃料电池汽车动力总成热管理系统温度控制效果的合理性。