近年来,随着燃料电池汽车产业化进程加速,氢能基础设施加氢站的建设得到越来越多的关注,各国政府也开始支持加氢站的建设。当前加氢站大多采用高压储氢方式,但是在氢气加注过程中,为了实现快速加注和提高车载氢气瓶的储氢量（SOC）,造成气瓶内部剧烈升温,过高的温度会导致氢气瓶失效甚至带来安全隐患。为了有效降低温升,缩短氢气加注时间,本文开展了一系列研究,主要内容如下:（1）分析了当前加氢站种类及工作模式原理,以三级加注系统为研究对象,提出了加氢站-车载氢系统的建模方案;（2）研究了氢气加注过程中氢气瓶升温的热力学原理,给出了加氢过程中的温升机理;基于修正后的真实气体状态方程、质量守恒方程及能量守恒方程,建立了高压储氢瓶氢气加注过程的系统理论模型。提出了加氢站工作过程中的预冷能耗及压缩能耗的计算方法,最后通过模型研究了不同参数对氢气加注过程的影响,为快速加氢控制策略的开发提供依据;（3）完成了试验用140 L-35 MPa-III型氢气瓶及气瓶内部热电偶测温支架的设计加工工作。依托国内某加氢示范站,完成了高压氢气/氮气充放气过程中气瓶内部及外壁温度的变化情况,并对气瓶内部及外壁的温度曲线进行记录分析,测试结果数据可以有效支撑仿真模型;（4）针对三级加注系统引入了压力切换系数（PSC）的定义,对三级加注系统进行系统级仿真研究。以压力切换系数和氢气的预冷温度为优化参数,氢气加注时间、氢气瓶SOC值和加氢站能耗量为优化目标,建立了多因素优化模型,考虑计算效率及准确性,采用顺序搜索算法完成了模型最优值求解,根据加氢站实际工作情况,提出了预冷系统实时控制策略。